(19)--3.4 热辐射化工原理及实验.pdf

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1、一、热辐射基本概念二、物体的辐射能力三、两固体间的辐射传热四、对流-辐射联合传热热 辐 射一、热辐射基本概念定义：物体物体由于热的原因以由于热的原因以电磁波电磁波的形式向外发射能量，的形式向外发射能量，同时也吸收来自周围其他物体的辐射能。如果二者同时也吸收来自周围其他物体的辐射能。如果二者不相等不相等，该物体就与外界产生能量传递该物体就与外界产生能量传递，这种传热这种传热方式称为方式称为热辐射热辐射。特点：能量传递能量传递的同时还伴随着能量形式的转换；的同时还伴随着能量形式的转换；不需要任何介质。不需要任何介质。一、热传导机理简介 热辐射的热辐射的机理的定性描述：机理的定性描述：当向一固体供给

2、能量时，其中当向一固体供给能量时，其中的某些分子和原子被提升到“激发态”，而原子或分子有的某些分子和原子被提升到“激发态”，而原子或分子有自发地回到低能态的趋势。此时，能量就以电磁波辐射的自发地回到低能态的趋势。此时，能量就以电磁波辐射的形式发射出来。形式发射出来。一、热传导机理简介 热辐射线定义：热辐射线定义：电磁电磁波的波长范围很广波的波长范围很广，但能被物体吸收且转但能被物体吸收且转变为热能的只是变为热能的只是可见可见光光和和红外线红外线两部分两部分，统称为统称为热辐射线热辐射线。太阳电磁波不可见光T射线X射线紫外线可见光不可见光红外线微波无线电波紫靛兰绿黄橙红近红外中红外远红外0.2

3、0.4 0.75 10000.75 1.5 4.0 1000生命光线8.0 14.0一、热传导机理简介 物体对热辐射线的物体对热辐射线的作用作用QRQDQANQ能量守恒定律：能量守恒定律：DRAQQQQ1DRAA=QA/Q 物体的吸收率物体的吸收率R=QR/Q 物体的反射率物体的反射率D=QD/Q 物体的透过率物体的透过率一、热传导机理简介 黑体（绝对黑体）：黑体（绝对黑体）：能全部吸收辐射能的物体，即能全部吸收辐射能的物体，即A=1A=1的物体的物体 镜体（绝对白体）：镜体（绝对白体）：能全部反射辐射能的物体，即能全部反射辐射能的物体，即R=1R=1的物体的物体 透热透热体：体：能透过全部辐

4、射能的物质，即能透过全部辐射能的物质，即D=1D=1的物体的物体 灰体：灰体：能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体 固体、液体：固体、液体：D=0 R+A=1 气体：气体：R=0 A+D=1二、物体的辐射能物体物体在一定温度下在一定温度下，单位时间内单位时间内、单位表面积上所单位表面积上所发射的发射的全部波长全部波长范围的辐射能范围的辐射能（波长从波长从0到到），称为称为物体的辐射能物体的辐射能，以以字母字母E表示表示，单位单位W/m2。物体的单色辐射能力：物体的单色辐射能力：物体在一定温度下，发射物体在一定温度下，发射某种某种波长波长的能力；的

5、能力；以以E 表示表示，单位，单位W/m3。二、物体的辐射能黑体辐射能014040)100(TCTEo斯蒂芬斯蒂芬-波尔茨曼定律波尔茨曼定律式中式中 0黑体辐射常数黑体辐射常数，5.67 10-8W/(m2 K4)；C0黑体辐射系数黑体辐射系数，5.67W/(m2.K4)二、物体的辐射能实际物体的辐射能力02灰体的灰体的黑度：黑度：0EE 1物体的黑度物体的黑度：物体的种类、表面温度、表面状况、波长：物体的种类、表面温度、表面状况、波长。是是物体辐射能力接近黑体辐射能力的程度。物体辐射能力接近黑体辐射能力的程度。400100TCEE二、物体的辐射能灰体的辐射能力和吸收能力030EAE克希霍夫定

6、律AEE040100TACE三、两固体间的辐射传热三、两固体间的辐射传热)100()100(4241211221TTACQ式式中中A平面的传热面积；平面的传热面积；1-2角系数角系数；C1-2总辐射系数。总辐射系数。C1-2和和 1-2与物体黑度、形状、大小、距离及相对位置与物体黑度、形状、大小、距离及相对位置有关。有关。四、对流-辐射联合传热对流散热：对流散热：)(ttAQWWCC辐射散热：辐射散热：4421)100()100(TTACQWWR令令=1：)()100()100(4421ttAttttTTACQWWRWWWWR总热损失：总热损失：)()()(ttAttAQQQWWTWWRCRC式式中：中：T对流对流-辐射联合传热系数辐射联合传热系数，W/(m2.)。小结热辐射热辐射基本基本概念：定义、特点、热辐射线作用概念：定义、特点、热辐射线作用物体物体的辐射的辐射能力：黑体、实际物体、灰体的辐射能能力：黑体、实际物体、灰体的辐射能两两固体间的固体间的辐射传热：公式、系数含义辐射传热：公式、系数含义对流对流-辐射联合辐射联合传热：公式、系数推导传热：公式、系数推导