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1、工程熱力學與傳熱學傳熱學第十一章輻射換熱第十一章輻射換熱內容要求掌握熱輻射的基本概念；掌握黑體，黑體輻射的基本定律；實際物體的輻射特性，基爾霍夫定律；重點掌握角系數，輻射換熱的計算方法（黑體表面間，漫灰表面間的輻射換熱）；重點掌握遮熱板原理。熱輻射：物體由于受熱而向外發(fā)射輻射能的現象。熱輻射的波長范圍11—1熱輻射的基本概念理論上?：0—?整個波譜；日常生活,工業(yè)上常見的溫度范圍內?：0.1—100μm，包括部分紫外線，可見光，部分紅外線；工業(yè)上常見溫度范圍T≤2000K時：?：0.76—10μm輻射換熱（Radiationheattransfer）發(fā)射，吸收輻射能兩物體溫度不同時，
2、高溫物體失去熱量；兩物體溫度相同時，輻射換熱量為零。11-1-1吸收，反射和透過投入輻射G：單位時間投射到單位面積物體表面上全部波長范圍內的輻射能。W/ｍ2根據能量守恒：或：1吸收比，反射比和透過比吸收比α(Absorptivity)反射比ρ(Reflectivity)透過比τ(Tranmissivity)某一波長的投入輻射Gλ：光譜吸收比α(Absorptivity)光譜反射比ρ(Reflectivity)光譜透過比τ(Tranmissivity)2不同物體表面的輻射特性熱輻射投射到固體，液體表面上：兩種反射現象：鏡反射(Specularreflection)漫反射(Diffuse
3、reflection)漫射表面：漫反射和漫發(fā)射熱輻射投射到氣體表面上：容積性表面性11-1-2黑體，鏡體和絕對透明體絕對黑體（黑體）：鏡體（白體）：絕對透明體：白雪：（接近黑體）；白布，黑布吸收比基本相同；玻璃可透過可見光，對紅外線幾乎不透過。例如黑體，白體不同于黑色物體，白色物體。區(qū)別吸收，發(fā)射輻射能能力最強11—2黑體輻射的基本定律普朗特定律，維恩位移定律，斯忒藩-波耳茲曼定律，蘭貝特定律。11-2-1普朗特定律1.輻射力和光譜輻射力輻射力(Emissivepower)單位時間單位面積物體表面向半球空間的所有方向發(fā)射全部波長范圍的輻射能的總量，稱為該物體表面的輻射力。E，W/m2
4、光譜輻射力(Emissivepower)單位時間單位面積物體表面向半球空間的所有方向發(fā)射波長λ到λ+dλ范圍的輻射能，稱為該物體表面的輻射力。Eλ，W/m3對黑體輻射：不同溫度下黑體的光譜輻射力隨波長的變化：T一定時，λ一定時，2.普朗特定律1900年，普朗特確定黑體輻射的光譜分布規(guī)律。11-2-2維恩位移定律光譜輻射力為Ebλ,max時，λｍ和T之間的關系。可得:并且:當溫度不變時:推導隨T的升高，Ebλ對應的波長λｍ向短波遷移。舉例計算溫度分別為2000K和5800K的黑體與Ebλ,max對應的λｍ。解：由維恩位移公式：說明工業(yè)上一般高溫范圍（2000K以下）時，與Ebλ,max
5、對應的λｍ位于紅外線區(qū)段；溫度近于太陽表面溫度（5800K）時，與Ebλ,max對應的λｍ位于可見光區(qū)段。11-2-3斯忒藩-波耳茲曼定律1879年斯忒藩（實驗）,1884年波耳茲曼（理論）確定了黑體的Eb與T的關系。式中:–黑體輻射常數另一種形式:式中:C0–黑體輻射系數舉例計算黑體表面溫度為27℃和627℃時的輻射力Eb。解：黑體表面溫度為27℃時：黑體表面溫度為627℃時：分析說明高溫和低溫兩種情況下，黑體的輻射能力有明顯的差別。波段內黑體輻射力：實際問題：引入輻射比其中：為黑體輻射函數（表11-1）則波段內黑體輻射力：11-2-4蘭貝特定律1.立體角球面度對整個半球：對微元立
6、體角：2.定向輻射強度（輻射強度）物體單位時間單位可見輻射面積單位立體角內發(fā)出的輻射能量。對各向同性物體表面：光譜輻射強度：3.定向輻射力單位時間單位面積物體表面向某個方向發(fā)射單位立體角內的輻射能,稱為該物體表面在該方向上的定向輻射力。Eθ，W/(m2.sr)4.蘭貝特定律黑體的定向輻射強度與方向無關，即半球空間各方向上的輻射強度都相等。即是：定向輻射力與定向輻射強度的關系：輻射力與定向輻射強度的關系：適用于：黑體漫發(fā)射體11—3實際物體的輻射特性基爾霍夫定律11-3-1實際物體的發(fā)射特性實際物體的發(fā)射特性和吸收特性。1.物體的發(fā)射率（黑度）實際物體的輻射力：反映了物體發(fā)射輻射能量的
7、能力。說明因此：2.物體的光譜發(fā)射率（光譜黑度）3.影響發(fā)射率的因素物體的種類；物體的表面溫度；物體的表面狀況。只取決于物體自身特性實驗測定例如種類：常溫下，白色大理石0.95，鍍鋅鐵皮0.23；溫度：氧化的鋁表面50℃，ε=0.2，500℃，ε=0.3；表面狀況：無光澤黃銅0.22，磨光黃銅0.05；非金屬材料較高0.85~0.95，且與表面顏色無關。11-3-2實際物體的吸收特性1.物體的吸收率：物體對投入輻射所吸收的百分數。吸收率取決于兩方面因素：物
