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第七章工程传热学第七章工程传热学本讲稿第一页，共六十页2023/1/92假设：假设：(1)(1)把把参参与与辐辐射射换换热热的的有有关关表表面面视视作作一一个个封封闭闭腔腔，表表面面间的开口设想为具有黑表面的假想面；间的开口设想为具有黑表面的假想面；(2)(2)进进行行辐辐射射换换热热的的物物体体表表面面之之间间是是不不参参与与辐辐射射的的透透明明介介质质(如如单单原原子子或或具具有有对对称称分分子子结结构构的的双双原原子子气气体、空气体、空气)或真空；或真空；(3)(3)参参与与辐辐射射换换热热的的物物体体表表面面都都是是漫漫射射(漫漫发发射射、漫漫反射反射)灰体或黑体表面；灰体或黑体表面；(4)(4)每个表面的温度、辐射特性及投入辐射分布均匀。每个表面的温度、辐射特性及投入辐射分布均匀。本讲稿第二页，共六十页2023/1/937-1 被透明介质隔开的黑体表面间的辐被透明介质隔开的黑体表面间的辐射换热射换热 1 角系数的概念角系数的概念表面表面1发出的辐射能中落到表面发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为上的百分数称为表面表面1对表面对表面2的角系数，记为的角系数，记为X1,2两黑体之间的辐射换热量为：两黑体之间的辐射换热量为：本讲稿第三页，共六十页2023/1/942角系数的性质角系数的性质 相对性相对性描述了两个任意位置的漫射表面之间角系数的相互关描述了两个任意位置的漫射表面之间角系数的相互关系，称为角系数的相对性（或互换性）系，称为角系数的相对性（或互换性）完整性完整性 任何物体都与其它所有参与辐射换热的物体构成一任何物体都与其它所有参与辐射换热的物体构成一个封闭空腔，所以它发出的辐射能百分之百地落在个封闭空腔，所以它发出的辐射能百分之百地落在封闭空腔的各个表面上，因此一个表面辐射到半球封闭空腔的各个表面上，因此一个表面辐射到半球空间的能量全部被其它包围表面接收空间的能量全部被其它包围表面接收 本讲稿第四页，共六十页2023/1/95角系数的可加性是角系数完整性的导出结果。角系数的可加性是角系数完整性的导出结果。实质上体现了辐射能的可加性。实质上体现了辐射能的可加性。123456当表面当表面1为非凹表面时，为非凹表面时，X1,1=0若表面若表面1为凹表面（图中虚线）则表为凹表面（图中虚线）则表面面1对自己本身的角系数对自己本身的角系数X1,1不是零。不是零。可加性可加性本讲稿第五页，共六十页2023/1/9612a2b3 角系数的求解角系数的求解 积分法积分法 dA1dA2prn1n2 2d 1分别从表面和上取两个微元面积分别从表面和上取两个微元面积dA1和和dA2由辐射强度的定义，定向辐射的能由辐射强度的定义，定向辐射的能量为量为 本讲稿第六页，共六十页2023/1/97dA1dA2prn1n2 2d 1根据立体角的定义根据立体角的定义 根据辐射强度与辐射力之间的关系根据辐射强度与辐射力之间的关系 则表面则表面dA1向半球空间发出的辐射能为向半球空间发出的辐射能为 本讲稿第七页，共六十页2023/1/98dA1dA2prn1n2 2d 1dA1对对dA2的角系数为的角系数为:dA2 对对dA1的角系数为的角系数为:故有：故有：这就是两微元表面间角系数相对性的表达式。这就是两微元表面间角系数相对性的表达式。本讲稿第八页，共六十页2023/1/99dA1dA2n1n2 2 1A1A2对其中一个表面积分，就能导出微对其中一个表面积分，就能导出微元表面对另一表面的角系数，元表面对另一表面的角系数，利用角系数的相对性有利用角系数的相对性有 ，表，表面面2对微元表面对微元表面dA1的角系数为的角系数为 本讲稿第九页，共六十页2023/1/910积分微元表面积分微元表面dA1得到表面得到表面2对表面对表面1的角系数：的角系数：同样可以导出表面同样可以导出表面1对表面对表面2的角系数：的角系数：本讲稿第十页，共六十页2023/1/911从上面的推导不难看出，从能量分配上定义的从上面的推导不难看出，从能量分配上定义的角系角系数已经变成了一个纯粹的几何量。数已经变成了一个纯粹的几何量。其原因在于引其原因在于引入了漫射表面的假设，也就是等强辐射的假设，入了漫射表面的假设，也就是等强辐射的假设，所以有所以有 当角系数为几何量时，它只与两表面的大小、形当角系数为几何量时，它只与两表面的大小、形状和相对位置相关，与物体性质和温度无关。此状和相对位置相关，与物体性质和温度无关。此时角系数的性质对于时角系数的性质对于非黑体表面非黑体表面以及没有达到热平以及没有达到热平衡的系统也适用。衡的系统也适用。本讲稿第十一页，共六十页2023/1/912 代数代数法法 对如图三个非凹表面组成的系对如图三个非凹表面组成的系统（在垂直屏幕方向为无限长，统（在垂直屏幕方向为无限长，故从系统两端开口处逸出的辐故从系统两端开口处逸出的辐射能可略去不计）：射能可略去不计）：A1A2A3本讲稿第十二页，共六十页2023/1/913A1A2A3这是一个六元一次方程这是一个六元一次方程组，可解出组，可解出：或：或：一个表面对另一表面的角系数可表示为两个参与表一个表面对另一表面的角系数可表示为两个参与表面之和减去非参与表面，然后除以二倍的该表面。面之和减去非参与表面，然后除以二倍的该表面。本讲稿第十三页，共六十页2023/1/914又如有两个凸形无限长相对放置的表面，如图所又如有两个凸形无限长相对放置的表面，如图所示，示，由角系数的完整性：由角系数的完整性：abcdA1A2把把abc和和abd看作两个三表面系统：看作两个三表面系统：可得：可得：一般有：一般有：本讲稿第十四页，共六十页2023/1/915求出黑体表面之间的角系数之后，即可方便的算出求出黑体表面之间的角系数之后，即可方便的算出它们之间的辐射换热量，即它们之间的辐射换热量，即 例例7-17-1：确定如图所示的表面：确定如图所示的表面1 1对表面对表面2 2的角系数的角系数X X1,21,2。解解：由图查得：由图查得12A1.5m1m1m2.5m本讲稿第十五页，共六十页2023/1/9167-2 被透明介质隔开的灰体表面间的辐射被透明介质隔开的灰体表面间的辐射换热换热 1 有效辐射有效辐射投入辐射：单位时间内投射到投入辐射：单位时间内投射到表面的单位面积上的总辐射能，表面的单位面积上的总辐射能，记为记为G G。有效辐射：单位时间内离开表面的单位面积上的总有效辐射：单位时间内离开表面的单位面积上的总辐射能，记为辐射能，记为J J。物体表面的有效辐射力包括物体表面自身的辐射物体表面的有效辐射力包括物体表面自身的辐射力与其对投入辐射力的反射部分。力与其对投入辐射力的反射部分。本讲稿第十六页，共六十页2023/1/917GJ Eb G GJ为物体表面的有效辐射力为物体表面的有效辐射力W/m2;G为投入辐射力为投入辐射力W/m2。引入黑度的定义和灰体的假设，引入黑度的定义和灰体的假设，该式变为：该式变为：在表面外能感受到的表面辐射就是有效辐射，它也在表面外能感受到的表面辐射就是有效辐射，它也是用辐射探测仪能测量到的单位表面上的辐射功率是用辐射探测仪能测量到的单位表面上的辐射功率（W/m2）。）。本讲稿第十七页，共六十页2023/1/918GJ Eb G G从从表表面面1外外部部来来观观察察，其其能能量量收收支支差差额额应应等等于于有有效效辐辐射射J1与与投投入入辐辐射射G1之差，即之差，即从从表表面面内内部部观观察察，该该表表面面与与外外界界的的辐辐射换热量应为：射换热量应为：从上两式消去从上两式消去G得到：得到：或或本讲稿第十八页，共六十页2023/1/919GJ Eb G GA为物体表面的面积。为物体表面的面积。Q表示物体表表示物体表面实际向空间辐射出去的辐射能面实际向空间辐射出去的辐射能（热流量），单位为（热流量），单位为W。通常称通常称EbJ为表面辐为表面辐射势差，而称射势差，而称 为为表面辐射热阻表面辐射热阻，因而，因而有：热流势差有：热流势差/热阻热阻 EbQJ本讲稿第十九页，共六十页2023/1/920如果物体表面为黑体表面，必有如果物体表面为黑体表面，必有(1)/(A)=0,那那么应有么应有Eb-J=0，故，故J=Eb。此时物体表面辐射出去的辐射热流为：此时物体表面辐射出去的辐射热流为：EbQJ对于绝热表面，由于表面在参与辐射换热的过对于绝热表面，由于表面在参与辐射换热的过程中既不得到能量又不失去能量，因而有程中既不得到能量又不失去能量，因而有 Q=0。本讲稿第二十页，共六十页2023/1/921这种表面我们称之为这种表面我们称之为重辐射面重辐射面，它有两重性：，它有两重性：从温度上看，可以将其视为黑体；从温度上看，可以将其视为黑体；从能量上看，可以将其当作反射率为从能量上看，可以将其当作反射率为1的表面。的表面。所以重辐射表面是在一定条件下的黑体或白体。所以重辐射表面是在一定条件下的黑体或白体。因为重辐射面的温度与其它表面的温度不同，所因为重辐射面的温度与其它表面的温度不同，所以重辐射面的存在改变了辐射能的方向分布。重以重辐射面的存在改变了辐射能的方向分布。重辐射面的几何形状、尺寸及相对位置将影响整个辐射面的几何形状、尺寸及相对位置将影响整个系统的辐射换热。系统的辐射换热。本讲稿第二十一页，共六十页2023/1/9222 两个灰体表面间的辐射换热两个灰体表面间的辐射换热 当两个灰表面的有效辐射和角系数确定之后，我们当两个灰表面的有效辐射和角系数确定之后，我们就可以计算它们之间的辐射换热量。就可以计算它们之间的辐射换热量。J1J2A1A2表面表面1 1投射到表面投射到表面2 2上的辐射能流为上的辐射能流为:表面表面2 2投射到表面投射到表面1 1上的辐射能流上的辐射能流为为 两个表面之间交换的热流量为两个表面之间交换的热流量为 ：本讲稿第二十二页，共六十页2023/1/923由角系数的互换性有由角系数的互换性有 我们称我们称Q1，2为两表面交换的的热流为两表面交换的的热流量；量；J1J2为两表面间的空间辐射为两表面间的空间辐射势差；势差；1/(A1X1,2)或或1/(A2X2,1)为两表为两表面之间的面之间的空间辐射热阻空间辐射热阻。Q1,2J1J2J1J2A1A2本讲稿第二十三页，共六十页2023/1/924如果物体表面为黑体，因如果物体表面为黑体，因J=Eb而导致而导致 代入斯忒芬波尔兹曼定律代入斯忒芬波尔兹曼定律 本讲稿第二十四页，共六十页2023/1/9253 灰表面之间辐射换热的网络求解法灰表面之间辐射换热的网络求解法 当两个灰表面的有效辐射和角系数确定之后，我们当两个灰表面的有效辐射和角系数确定之后，我们就可以计算它们之间的辐射换热量。就可以计算它们之间的辐射换热量。123456图中给出了一个由多个漫灰表面构图中给出了一个由多个漫灰表面构成的封闭空间。成的封闭空间。当系统处于稳定状态时，由系统当系统处于稳定状态时，由系统空间的辐射热平衡可以得出任何空间的辐射热平衡可以得出任何一个表面辐射出去的热流量有如一个表面辐射出去的热流量有如下关系：下关系：本讲稿第二十五页，共六十页2023/1/926123456式中，式中，为一个表面为一个表面向外辐射的热流量；向外辐射的热流量；为两个表面之间的交换热流量。为两个表面之间的交换热流量。基于上述关系式我们就可以基于上述关系式我们就可以利用利用网络法网络法来求解封来求解封闭空间表面之间的辐射换热。闭空间表面之间的辐射换热。本讲稿第二十六页，共六十页2023/1/9271.1.按照热平衡关系画出辐射网络图按照热平衡关系画出辐射网络图 ；2.2.计算表面相应的黑体辐射力、表面辐射热阻、计算表面相应的黑体辐射力、表面辐射热阻、角系数及空间热阻角系数及空间热阻 3.3.进而利用节点热平衡确定辐射节点方程进而利用节点热平衡确定辐射节点方程 4.4.再求解节点方程而得出表面的有效辐射再求解节点方程而得出表面的有效辐射 5.5.最后确定灰表面的辐射热流和与其它表面最后确定灰表面的辐射热流和与其它表面间的交换热流量。间的交换热流量。本讲稿第二十七页，共六十页2023/1/928 仅有两个漫灰表面构成封闭空间的辐射换热计仅有两个漫灰表面构成封闭空间的辐射换热计算算 A1,T1A2,T2图中给出了一个由两个漫灰表面图中给出了一个由两个漫灰表面构成的封闭空间，它在垂直纸面构成的封闭空间，它在垂直纸面方向为无限长。方向为无限长。两个表面的温度分别为两个表面的温度分别为T1和和T2；表面积分别为；表面积分别为A1和和A2；黑度分别为；黑度分别为1和和2，由于仅仅只有两个表面，由系统热平衡关系可以得出：由于仅仅只有两个表面，由系统热平衡关系可以得出：本讲稿第二十八页，共六十页2023/1/929A1,T1A2,T2Eb1J1J2Eb2代入代入 ，经整理后得到：，经整理后得到：本讲稿第二十九页，共六十页2023/1/93012a)一个凸形漫灰表面被另一个漫灰表面包围下的两表面间一个凸形漫灰表面被另一个漫灰表面包围下的两表面间的辐射换热。的辐射换热。图中图中A A1 1表面被表面被A A2 2表面所包围，因而表面所包围，因而A A1 1对对A A2 2的角系数为的角系数为1 1。本讲稿第三十页，共六十页2023/1/931b)两个紧靠的平行表面之间的辐射换热两个紧靠的平行表面之间的辐射换热。A2A1这是上一种情况的特例，即这是上一种情况的特例，即A1表面非常表面非常紧靠紧靠A2表面的情形，此时有表面的情形，此时有A1对对A2的角的角系数为系数为1，且，且A1A2。于是两个漫灰表面之。于是两个漫灰表面之间的辐射换热热流为：间的辐射换热热流为：本讲稿第三十一页，共六十页2023/1/932c)一个凸形漫灰表面对大空间的辐射换热。一个凸形漫灰表面对大空间的辐射换热。这实质上是包围表面这实质上是包围表面A2特别大的特别大的情况。此时，除情况。此时，除X1，21之外，之外，A1/A20或者相当于或者相当于21，这也，这也就是把大空间视为一个黑体。就是把大空间视为一个黑体。12本讲稿第三十二页，共六十页2023/1/933仿照上述公式的表示方法，可以将下述公式写成一般仿照上述公式的表示方法，可以将下述公式写成一般的通用形式：的通用形式：式中式中n为辐射换热系统的系统黑度为辐射换热系统的系统黑度 本讲稿第三十三页，共六十页2023/1/934例例7-2：液液氧氧储储存存器器为为双双壁壁镀镀银银的的夹夹层层结结构构，外外壁壁内内表表面面温温度度tw1=20，内内壁壁外外表表面面温温度度tw2=-183，镀镀银银壁壁的的发发射射率率=0.02。试试计计算算由由于于辐辐射射换换热热每每单单位位面积容器层的散热量。面积容器层的散热量。解解：因因为为容容器器夹夹层层的的间间隙隙很很小小，可可认认为为属属于于无无限限大平行表面间的辐射换热问题：大平行表面间的辐射换热问题：本讲稿第三十四页，共六十页2023/1/935讨讨论论：镀镀银银对对降降低低辐辐射射散散热热量量作作用用很很大大。作作为为比比较较，设设取取 1=2=0.8，则则将将有有q1,2=276W/m2，增增加加66倍倍 例例7-3：一一根根直直径径d=50mm，长长度度l=8m的的钢钢管管，被被置置于于横横断断面面为为0.20.2m2的的砖砖槽槽道道内内。若若钢钢管管温温度度和和发发射射率率分分别别为为t1=250、1=0.79，砖砖槽槽壁壁面面温温度度和和发发射射率率分分别别为为t2=27、2=0.93.试试计计算算该该钢钢管管的的辐射热损失。辐射热损失。解解：因为：因为l/d1，可认为是无限长钢管，热损失为：，可认为是无限长钢管，热损失为：本讲稿第三十五页，共六十页2023/1/936讨论：这一问题可以近似地采用讨论：这一问题可以近似地采用A1/A2=0的模型。的模型。与与上上面面结结果果只相差只相差1%。本讲稿第三十六页，共六十页2023/1/937如图所示的由三个凸形漫灰表面构成的封闭空间，它如图所示的由三个凸形漫灰表面构成的封闭空间，它在垂直纸面方向为无限长。三个表面的温度分别为在垂直纸面方向为无限长。三个表面的温度分别为T1、T2和和T3；表面积分别为；表面积分别为A1、A2和和A3；黑度分别；黑度分别为为1、2和和3。A1T1 1A2T2 2A3T3 3Eb1J1J2Eb2Eb3J3 三个凸形漫灰表面间的辐射换热计算三个凸形漫灰表面间的辐射换热计算 本讲稿第三十七页，共六十页2023/1/938可可列列出出3个个节节点点J1、J2、J3处处的的电电流流方方程如下：程如下：对于对于节点节点1：对对 于于 节节 点点2：对于对于节点节点3：Eb1J1J2Eb2Eb3J3本讲稿第三十八页，共六十页2023/1/939求求解解上上述述代代数数方方程程得得出出节节点点电电势势（表表面面有有效效辐辐射射）J1、J2、J3。从而求出各表面净辐射热流量从而求出各表面净辐射热流量Q1、Q2和和Q3，以及表，以及表面之间的辐射换热量面之间的辐射换热量Q1，2、Q1，3以及以及Q2，3等。等。在在三三表表面面封封闭闭系系统统中中有有两两个个重重要要的的特特例例可可使使计计算算工工作作大大为为简简化化，它它们们是是有有一一个个表表面面为为黑黑体体或或有有一一个表面绝热：个表面绝热：本讲稿第三十九页，共六十页2023/1/940（1）有有一一个个表表面面为为黑黑体体。设设表表面面3为为黑黑体体。此此时时其其表表面面热热阻阻(1-3)/(3A3)，从从而而有有J3=Eb3，这这样样网网络络图图就就可可以以简简化化成成下下图图，代代数数方方程程简简化化为为二二元元方方程组。程组。Eb1J1J2Eb2J3=Eb3本讲稿第四十页，共六十页2023/1/941（2）有有一一个个表表面面绝绝热热，即即净净辐辐射射换换q为为零零。设设表表面面3绝热，则，绝热，则，即即该该表表面面的的有有效效辐辐射射等等于于某某一一温温度度下下的的黑黑体体辐辐射射。与与已已知知表表面面3为为黑黑体体的的情情形形所所不不同同的的是是，此此时时绝绝热热表表面的温度是未知的，要由其它两个表面决定。面的温度是未知的，要由其它两个表面决定。Eb1J1J2Eb2J3=Eb3本讲稿第四十一页，共六十页2023/1/942等等效效电电路路图图所所如如上上图图所所示示。注注意意此此处处J3=Eb3是是一一个个浮浮动动电电势势，取取决决于于J1、J2及及它它们们之之间间的的两两个个空空间间热热阻。下图是另一种表示方法。阻。下图是另一种表示方法。Eb1J1J2Eb2J3本讲稿第四十二页，共六十页2023/1/943辐辐射射换换热热系系统统中中，这这种种表表面面温温度度未未定定而而净净的的辐辐射射换换热热量量为为零零的的表表面面称称为为重重辐射面辐射面。对对于于三三表表面面系系统统，当当有有一一个个表表面面为为重重辐辐射射面面时时，其其余余两两个个表表面面间间的的净净辐辐射射换换热热量量可可以以方方便便地地按按上上图写出为图写出为Eb1J1J2Eb2J3本讲稿第四十三页，共六十页2023/1/944例例7-4：两两块块尺尺寸寸为为1m2m、间间距距为为1m的的平平行行平平板板置置于于室室温温t3=27的的大大厂厂房房内内。平平板板背背面面不不参参与与换换热热。已已知知两两板板的的温温度度和和发发射射率率分分别别为为t1=827,t2=327和和 1=0.2,2=0.5,计计算算每每个个板板的的净净辐辐射射散散热量及厂房壁所得到的辐射热量。热量及厂房壁所得到的辐射热量。解解：本本题题是是3个个灰灰表表面面间间的的辐辐射射换换热热问问题题。因因厂厂房房表表面面积积A3很很大大，其其表表面面热热阻阻(1-3)/(3A3)可可取取为为零零。因此因此J3=Eb3Eb1J1J2Eb2J3=Eb3是个已知量，其等是个已知量，其等效网络图如下图所效网络图如下图所示。示。本讲稿第四十四页，共六十页2023/1/945由由给给定定的的几几何何特特性性X/D=2,Y/D=1，由图查出：，由图查出：计算网络中的各热阻值：计算网络中的各热阻值：Eb1J1J2Eb2J3=Eb3本讲稿第四十五页，共六十页2023/1/946对对J1、J2节节点点建建立立节节点点方方程程，得得节点节点J1节点节点J2Eb1J1J2Eb2J3=Eb3本讲稿第四十六页，共六十页2023/1/947联立求解后得联立求解后得：于是，板于是，板1 1的辐射散热为：的辐射散热为：本讲稿第四十七页，共六十页2023/1/948板板2 2的辐射散热为：的辐射散热为：厂房墙壁的辐射换热量为：厂房墙壁的辐射换热量为：本讲稿第四十八页，共六十页2023/1/949讨论：表面讨论：表面1、2的净辐射换热量的净辐射换热量 1及及 2均为正值，均为正值，说明两个表面都向环境放出了热量。这部分热量必说明两个表面都向环境放出了热量。这部分热量必为墙壁所吸收。上述结果中的负号表示了这一物理为墙壁所吸收。上述结果中的负号表示了这一物理意义。意义。若平板若平板1、2的背面为表面的背面为表面4，5，也参与辐射换热，也参与辐射换热，这时这时:35124Eb1J1J2Eb2J3Eb3Eb4J4J5Eb5本讲稿第四十九页，共六十页2023/1/950Eb1J1J2Eb2J3例例7-5：在上例中若大房间的壁面为重辐射表面，：在上例中若大房间的壁面为重辐射表面，在其它条件不变时，计算温度较高表面的净辐射在其它条件不变时，计算温度较高表面的净辐射散热量。散热量。解解：这时网络图如图，串并联电路部分的等效电：这时网络图如图，串并联电路部分的等效电阻为阻为本讲稿第五十页，共六十页2023/1/951Eb1J1J2Eb2J3在在Eb1与与Eb2之间之间的总热阻为：的总热阻为：温度较高的表面的净辐射散热量为：温度较高的表面的净辐射散热量为：本讲稿第五十一页，共六十页2023/1/952可见，表面可见，表面3为重辐射表面时情况不大相同。为重辐射表面时情况不大相同。本讲稿第五十二页，共六十页2023/1/953减少表面间辐射换热最有效的方法是采用高反减少表面间辐射换热最有效的方法是采用高反射比的表面涂层，或者在辐射表面之间加设辐射比的表面涂层，或者在辐射表面之间加设辐射屏。射屏。T1T2T3 1 2 3 辐射屏辐射屏 如果在两个进行辐射换热的漫灰表面之间如果在两个进行辐射换热的漫灰表面之间再放置一个不透明的漫灰表面，此时由于再放置一个不透明的漫灰表面，此时由于这第三个表面的存在而使原有两表面之间这第三个表面的存在而使原有两表面之间的辐射换热量大为减少。这是由于第三个的辐射换热量大为减少。这是由于第三个表面对辐射能的屏蔽作用造成的。因而称表面对辐射能的屏蔽作用造成的。因而称之为之为辐射屏辐射屏。本讲稿第五十三页，共六十页2023/1/954已知两平板的温度已知两平板的温度各自均匀分布，且各自均匀分布，且分别等于分别等于T1和和T2，它们的黑度分别它们的黑度分别为为1和和2。此时在。此时在两平板之间平行放两平板之间平行放入一个平板入一个平板3，其，其黑度为黑度为3，那么平，那么平板板3就成为一块就成为一块辐辐射屏射屏。本讲稿第五十四页，共六十页2023/1/955T1T2T3 1 2 3没有遮热屏时，由两平面的辐射热平没有遮热屏时，由两平面的辐射热平衡有：衡有：而加入遮热屏时，由两平面的辐射热而加入遮热屏时，由两平面的辐射热平衡有：平衡有：如果所有平板的黑度均相同，即如果所有平板的黑度均相同，即 本讲稿第五十五页，共六十页2023/1/956遮热板的几个应用：遮热板的几个应用：（1 1）在汽轮机中用于减少内、外）在汽轮机中用于减少内、外套管间的辐射换热量。套管间的辐射换热量。（2 2）应用于储存液态气体的低温容器。）应用于储存液态气体的低温容器。对储存液氮、液氧等容器，为了提高保温效果，采对储存液氮、液氧等容器，为了提高保温效果，采用多层屏壁并抽真空。遮热板用塑料簿膜制成，其用多层屏壁并抽真空。遮热板用塑料簿膜制成，其上涂以反射比很大的金属箔层。箔层厚度约上涂以反射比很大的金属箔层。箔层厚度约0.01-0.01-0.05mm,0.05mm,箔间嵌以质轻且导热系数小的材料作分隔箔间嵌以质轻且导热系数小的材料作分隔层，绝热层中抽成高度真空。层，绝热层中抽成高度真空。本讲稿第五十六页，共六十页2023/1/957据实测，冷壁据实测，冷壁2080K，外壁，外壁300K时，在垂直于遮时，在垂直于遮热板方向上的等效导热系数可低达热板方向上的等效导热系数可低达510105W/(mK)，导热热阻可达常温下空气的，导热热阻可达常温下空气的几百倍，有超级绝热材料之称。几百倍，有超级绝热材料之称。（3）用于超级隔热油管。）用于超级隔热油管。石油在地层下数千米，粘度大，石油在地层下数千米，粘度大，开采时需注射高温高压蒸汽使其开采时需注射高温高压蒸汽使其粘度降低。为减少蒸汽散热损失，粘度降低。为减少蒸汽散热损失，可采用类似低温保温容器的多层可采用类似低温保温容器的多层遮热板并抽真空。遮热板并抽真空。内管内管注蒸汽注蒸汽外管外管间隔材料间隔材料本讲稿第五十七页，共六十页2023/1/958（4）用于提高温度测量的准确度。）用于提高温度测量的准确度。如如果果使使用用裸裸露露热热电电偶偶测测量量高高温温气气流流的的温温度度，高高温温气气流流以以对对流流方方式式把把热热量量传传给给热热电电偶偶，同同时时热热电电偶偶又又以以辐射方式把热量传给温度较低的容器壁。辐射方式把热量传给温度较低的容器壁。在在热热平平衡衡时时，热热电电偶偶温温度度不不再再变变化化，此此温温度度为为指指示示温温度度，它它必必低低于于气气体体的的真真实实温温度度。使使用用遮遮热热罩罩抽抽气气式式热热电电偶偶时时，热热电电偶偶在在遮遮热热罩罩保保护护下下辐辐射射散散热热减减少少，抽抽气气作作用用可可增增加加对对流流换换热热，使使测测温温误误差差减少。减少。本讲稿第五十八页，共六十页2023/1/959为为使使遮遮热热罩罩能能对对热热电电偶偶有有效效地地起起屏屏蔽蔽作作用用，s/d应应大大于于22.2。书书中中例例题题8-9和和8-10表表明明，裸裸 露露 时时 测测 温温 误误 差差 高高 达达20.7%，用用单单层层遮遮热热罩罩抽抽气气式式时误差降为时误差降为4.9%.twt3t1ds本讲稿第五十九页，共六十页2023/1/960第七章作业第七章作业习题：习题：1、3、11、18、本讲稿第六十页，共六十页