熱輻射及輻射換熱

1、華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)熱輻射與輻射換熱部分熱輻射與輻射換熱部分一、一些基本概念一、一些基本概念二、黑體輻射二、黑體輻射三、實(shí)際物體的輻射與吸收三、實(shí)際物體的輻射與吸收四、輻射換熱的計(jì)算四、輻射換熱的計(jì)算華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)一、一些基本概念一、一些基本概念可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍：可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍：0.380.76m華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)1 1、吸收、反射和透射、吸收、反射和透射 投射輻射投射輻射周?chē)矬w在單位時(shí)間內(nèi)投射到物體單位表周?chē)矬w在單位時(shí)間內(nèi)投射到物體單位表面積上的輻射能。用面積上的輻射能。

2、用G表示，單位表示，單位W/m2 。1GGGGGGGGGG吸收比吸收比反射比反射比穿透比穿透比11對(duì)于固體和液體：1對(duì)于氣體：華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué) 視物體表面狀況（平整程度）和投入輻射的波視物體表面狀況（平整程度）和投入輻射的波長(zhǎng)，表面的反射又分為鏡反射和漫反射。長(zhǎng)，表面的反射又分為鏡反射和漫反射。 漫反射是把來(lái)自任意方向、任意波長(zhǎng)的投入輻射以漫反射是把來(lái)自任意方向、任意波長(zhǎng)的投入輻射以均勻的強(qiáng)度（不是均勻的強(qiáng)度（不是“能量能量”）反射到半球空間所有方）反射到半球空間所有方向上去。向上去。(a)(a)鏡反射鏡反射(b)(b)漫反射漫反射注：除了經(jīng)特殊處理的金

3、屬表面，大部分工程材料注：除了經(jīng)特殊處理的金屬表面，大部分工程材料均可視為漫射表面。均可視為漫射表面。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)2 2、特殊輻射體、特殊輻射體 吸收比吸收比 = 1= 1的物體稱(chēng)為黑體。的物體稱(chēng)為黑體。 反射比反射比 = 1= 1的物體稱(chēng)為白體（或鏡體）。的物體稱(chēng)為白體（或鏡體）。 透射比透射比 = 1= 1的物體稱(chēng)之為透明體。的物體稱(chēng)之為透明體。 例如，煤炭的吸收比達(dá)到例如，煤炭的吸收比達(dá)到0.960.96，磨光的金子反射比幾，磨光的金子反射比幾乎等于乎等于0.980.98，而常溫下空氣對(duì)熱射線呈現(xiàn)透明的性質(zhì)。，而常溫下空氣對(duì)熱射線呈現(xiàn)透明

4、的性質(zhì)。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)輻射力輻射力E E：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，物體的單位表面積向半球空間單位時(shí)間內(nèi)，物體的單位表面積向半球空間所有方向輻射出去的全部波長(zhǎng)的能量所有方向輻射出去的全部波長(zhǎng)的能量總和總和 。W/m2從總體上表征物體發(fā)射輻射能本領(lǐng)的大小。從總體上表征物體發(fā)射輻射能本領(lǐng)的大小。3 3、輻射能力、輻射能力光譜輻射力光譜輻射力: :在單位時(shí)間內(nèi)物體單位面積上向半球空在單位時(shí)間內(nèi)物體單位面積上向半球空間所有方向發(fā)射的從間所有方向發(fā)射的從 到到 +d 波長(zhǎng)的輻射能稱(chēng)為光波長(zhǎng)的輻射能稱(chēng)為光譜輻射力，用譜輻射力，用E 表示，單位為表示，單位為W/m3。0dEE華北

5、電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)定向輻射強(qiáng)度定向輻射強(qiáng)度: :單位可見(jiàn)面積發(fā)射出去的落在空間任意單位可見(jiàn)面積發(fā)射出去的落在空間任意方向的單位立體角中的能量。方向的單位立體角中的能量。sr)W/(mcosdd)(d2AIcosdA華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)二、黑體輻射二、黑體輻射輻射力輻射力不同方向？不同方向？不同波長(zhǎng)？不同波長(zhǎng)？普朗克定律普朗克定律四次方定律四次方定律蘭貝特定律蘭貝特定律 吸收比吸收比 = 1= 1的物體稱(chēng)為黑體。的物體稱(chēng)為黑體。黑體還應(yīng)具有什么性質(zhì)？黑體還應(yīng)具有什么性質(zhì)？黑體輻射具有什么特性？黑體輻射具有什么特性？華北電力大學(xué)

6、華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)二、黑體輻射二、黑體輻射1 1、普朗克定律、普朗克定律(1900)(1900)1251bT/CeCEKm2900Tm 維恩維恩Wien位移定律位移定律(1893)華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)【解解】應(yīng)用應(yīng)用Wien位移定律位移定律T=2000K時(shí)時(shí) max=2.9 10-3/2000=1.45 mT=5800K時(shí)時(shí) max=2.9 10-3/5800=0.50 m常見(jiàn)物體最大輻射力對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在紅外線區(qū)常見(jiàn)物體最大輻射力對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在紅外線區(qū)太陽(yáng)輻射最大輻射力對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在可見(jiàn)光區(qū)太陽(yáng)輻射最大輻射力對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在可見(jiàn)光區(qū)【例

7、例】試分別計(jì)算溫度為試分別計(jì)算溫度為2000K和和5800K的黑的黑體的最大光譜輻射力所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。體的最大光譜輻射力所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)2 2、斯忒藩、斯忒藩- -玻耳茲曼定律玻耳茲曼定律 黑體輻射的輻射力與溫度的關(guān)系遵循斯忒藩黑體輻射的輻射力與溫度的關(guān)系遵循斯忒藩- -波波爾茲曼定律：爾茲曼定律：404100TCTEb)K W/(m67. 5C)K W/(m1067. 5420428普朗克定律與普朗克定律與Stefan-Boltzmann定律的關(guān)系定律的關(guān)系40)(51012TdecdEETcbb華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)21dEEbb特定波

8、長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)的黑體輻射力特定波長(zhǎng)區(qū)段內(nèi)的黑體輻射力2211212121()40400(0)(0)2111()()bbbbbbbbE dFE dTE dE dE dTFFfTfT通常把波段區(qū)間的輻通常把波段區(qū)間的輻射能表示為同溫度下射能表示為同溫度下黑體輻射力的百分?jǐn)?shù)，黑體輻射力的百分?jǐn)?shù)，記作，稱(chēng)作記作，稱(chēng)作黑黑體輻射函數(shù)體輻射函數(shù)。12()bF梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)T / (mK)Fb(0-) / % T / (mK)Fb(0-) / %1000110012001300140015001600170018001900200022002400260028003000

9、0.03230.09160.2140.4340.7821.2901.9792.8623.9465.2256.69010.1114.0518.3422.8227.36 650070007500800085009000950010000120001400016000180002000022000240002600077.6680.8383.4685.6487.4789.0790.3291.4394.5196.2997.3898.0898.5698.8999.1299.30梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊【例例】試求溫度為試求溫度為1400K和和6000K時(shí)的

10、黑體輻射中可見(jiàn)光所時(shí)的黑體輻射中可見(jiàn)光所占的份額。占的份額。Fb(1-2)=Fb(0-2)-Fb(0-1)=0.07%。同樣的做法可以得出同樣的做法可以得出6000K的黑體的黑體在可見(jiàn)光范圍所占的份額為在可見(jiàn)光范圍所占的份額為Fb(1-2)=Fb(0-2)-Fb(0-1)=57.3%-11.3%=46%。【解解】：可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍是從：可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍是從0.38m到到0.76m，對(duì)于，對(duì)于1400K的黑體其的黑體其T值分別為值分別為532和和1064。可從表。可從表41查得查得Fb(0-1)和和Fb(0-2)分別為分別為60 60 ，( ( ) )明顯減少；明顯減少； 90 90 ，( (

11、) )降為降為0 0華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)影響物體發(fā)射率的因素影響物體發(fā)射率的因素f（物質(zhì)的種類(lèi)、表面狀況、表面溫度）（物質(zhì)的種類(lèi)、表面狀況、表面溫度）只與發(fā)射物體有關(guān)，而不涉及外界條件。只與發(fā)射物體有關(guān)，而不涉及外界條件。不同種類(lèi)物質(zhì)的不同種類(lèi)物質(zhì)的：常溫下白大理石：常溫下白大理石0.95；常；常溫下鍍鋅鐵皮溫下鍍鋅鐵皮0.23同一物體不同溫度同一物體不同溫度：嚴(yán)重氧化的鋁表面：嚴(yán)重氧化的鋁表面50時(shí)時(shí)0.2；500時(shí)時(shí)0.3 同一材料，不同表面狀況：同一材料，不同表面狀況：a常溫下無(wú)光澤黃銅常溫下無(wú)光澤黃銅0.22；磨光后的黃銅；磨光后的黃銅0.05

12、 大部分非金屬材料的發(fā)射率一般在大部分非金屬材料的發(fā)射率一般在0.850.95之間；之間；且與表面狀況關(guān)系不大，在缺乏資料時(shí)，可近似取且與表面狀況關(guān)系不大，在缺乏資料時(shí)，可近似取為為0.9。 華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)材料類(lèi)別和表面狀況材料類(lèi)別和表面狀況溫度溫度/ 法向發(fā)射率法向發(fā)射率n具有光滑的氧化層表皮的鋼板具有光滑的氧化層表皮的鋼板200.82鍍鋅鐵皮鍍鋅鐵皮380.28嚴(yán)重氧化的鋁表面嚴(yán)重氧化的鋁表面500.2嚴(yán)重氧化的鋁表面嚴(yán)重氧化的鋁表面5000.3無(wú)光澤黃銅無(wú)光澤黃銅380.22磨光的黃銅磨光的黃銅380.05紅磚紅磚200.880.93玻璃玻

13、璃400.94各種顏色的油漆各種顏色的油漆400.920.96雪雪-1200.82人體皮膚人體皮膚320.98部分常見(jiàn)材料表面的法向發(fā)射率部分常見(jiàn)材料表面的法向發(fā)射率華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué) 對(duì)應(yīng)于黑體的輻射力對(duì)應(yīng)于黑體的輻射力E Eb b，光譜輻射力，光譜輻射力E Eb b 和定向輻射強(qiáng)和定向輻射強(qiáng)度度L L，分別引入了三個(gè)修正系數(shù)，即發(fā)射率，分別引入了三個(gè)修正系數(shù)，即發(fā)射率 ，光譜發(fā)射，光譜發(fā)射率率 ( ( ) )和定向發(fā)射率和定向發(fā)射率 ( ( ) )，其，其表達(dá)式和物理意義表達(dá)式和物理意義如下如下40)(TdEEEbb實(shí)際物體的實(shí)際物體的輻射力輻射

14、力與與黑體黑體輻射力輻射力之比之比:實(shí)際物體的實(shí)際物體的光譜輻射力光譜輻射力與與黑體的黑體的光譜輻射力光譜輻射力之比：之比：bEE)(實(shí)際物體的實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度定向輻射強(qiáng)度與與黑體的黑體的定向輻射強(qiáng)度定向輻射強(qiáng)度之比：之比：( )( )( )( )bbIIII 華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)2 2、實(shí)際物體的吸收比、實(shí)際物體的吸收比實(shí)際物體的光譜吸收比實(shí)際物體的光譜吸收比)()()()(GGGG華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)根據(jù)前面的定義可知，根據(jù)前面的定義可知，物體的吸收比除與自身表面物體的吸收比除與自身表面性質(zhì)的溫度有關(guān)

15、外，還與投入輻射按波長(zhǎng)的能量分性質(zhì)的溫度有關(guān)外，還與投入輻射按波長(zhǎng)的能量分布有關(guān)布有關(guān)。設(shè)下標(biāo)。設(shè)下標(biāo)1 1、2 2分別代表所研究的物體和產(chǎn)生分別代表所研究的物體和產(chǎn)生投入輻射的物體，則物體投入輻射的物體，則物體1 1的吸收比為的吸收比為12212001222001204212( ,)( ,)()d( ,)()d( ,)()d()d( ,)()d(,1)bbbbbbbTTETT ETTETETT ETTf T T 表面 的性質(zhì) 華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)物體表面對(duì)黑體輻射的吸收比與溫度的關(guān)系物體表面對(duì)黑體輻射的吸收比與溫度的關(guān)系 材料自身溫度材料自身溫度T

16、T1 1為為294K294K華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)溫室大棚就是利用了玻璃對(duì)輻射能吸收的選擇性溫室大棚就是利用了玻璃對(duì)輻射能吸收的選擇性華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué) 實(shí)際物體的光譜吸收比對(duì)投入輻射的波長(zhǎng)有選擇性實(shí)際物體的光譜吸收比對(duì)投入輻射的波長(zhǎng)有選擇性這一情況給輻射換熱的工程計(jì)算帶來(lái)很多不便。這一情況給輻射換熱的工程計(jì)算帶來(lái)很多不便。3 3、灰體、灰體 光譜吸收比與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的理想物體稱(chēng)為灰體。光譜吸收比與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的理想物體稱(chēng)為灰體。常數(shù))( 在在紅外線紅外線的

17、輻射范圍內(nèi)大多數(shù)工程材料可以當(dāng)作的輻射范圍內(nèi)大多數(shù)工程材料可以當(dāng)作灰體處理?；殷w處理。引入的意義引入的意義：不管投入輻射的分布如何，：不管投入輻射的分布如何， 均為常數(shù)，均為常數(shù)，即物體的吸收比只取決于本身的情況而與外界情況無(wú)關(guān)。即物體的吸收比只取決于本身的情況而與外界情況無(wú)關(guān)。本課程的研究范圍內(nèi)，輻射傳熱計(jì)算假設(shè)表面為本課程的研究范圍內(nèi)，輻射傳熱計(jì)算假設(shè)表面為漫漫灰的?；业摹ＨA北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)4 4、基爾霍夫定律、基爾霍夫定律 基爾霍夫定律給出基爾霍夫定律給出了實(shí)際物體輻射能力與了實(shí)際物體輻射能力與吸收能力的關(guān)系。吸收能力的關(guān)系。列出處于熱平衡時(shí)，

18、實(shí)際列出處于熱平衡時(shí)，實(shí)際物體物體2 2的能量收支關(guān)系。的能量收支關(guān)系。bEEbEE 但是，這個(gè)等式是有條件的。但是，這個(gè)等式是有條件的。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)TT,無(wú)條件成立無(wú)條件成立TT,漫射表面漫射表面TT,灰體表面灰體表面 TT漫射灰體表面或與黑體漫射灰體表面或與黑體處于熱平衡處于熱平衡華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)關(guān)于基爾霍夫定律和灰體的幾點(diǎn)說(shuō)明關(guān)于基爾霍夫定律和灰體的幾點(diǎn)說(shuō)明1 1、根據(jù)基爾霍夫定律，在一定條件下，物體的輻、根據(jù)基爾霍夫定律，在一定條件下，物體的輻射能力越大，其吸收能力也越大。換句話，善于輻射能

19、力越大，其吸收能力也越大。換句話，善于輻射的物體必善于吸收。射的物體必善于吸收。2 2、對(duì)于工程問(wèn)題而言，只要在所研究的波長(zhǎng)范圍、對(duì)于工程問(wèn)題而言，只要在所研究的波長(zhǎng)范圍內(nèi)光譜吸收比基本上與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，則灰體的假定是內(nèi)光譜吸收比基本上與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，則灰體的假定是成立的。成立的。 3 3、當(dāng)研究物體表面對(duì)太陽(yáng)能的吸收時(shí)，一般不能、當(dāng)研究物體表面對(duì)太陽(yáng)能的吸收時(shí)，一般不能把物體當(dāng)作灰體處理。把物體當(dāng)作灰體處理。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)例、北方深秋季節(jié)的清晨，樹(shù)葉葉面上常常結(jié)霜。例、北方深秋季節(jié)的清晨，樹(shù)葉葉面上常常結(jié)霜。試問(wèn)樹(shù)葉上、下面的哪一面結(jié)霜試問(wèn)樹(shù)葉上、下面的哪一面結(jié)霜? ?為什么為什么? ?答

20、：霜會(huì)結(jié)在樹(shù)葉的上表面。因?yàn)榍宄浚媳砻娲穑核獣?huì)結(jié)在樹(shù)葉的上表面。因?yàn)榍宄浚媳砻娉蛱?，下表面朝向地面。而太空表面的溫度朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面的溫度低于攝氏零度，而地球表面溫度一般在零度以上。低于攝氏零度，而地球表面溫度一般在零度以上。由于相對(duì)樹(shù)葉下表面來(lái)說(shuō)，其上表面需要向太空由于相對(duì)樹(shù)葉下表面來(lái)說(shuō)，其上表面需要向太空輻射更多的能量，所以樹(shù)葉下表面溫度較高，而輻射更多的能量，所以樹(shù)葉下表面溫度較高，而上表面溫度較低且可能低于零度，因而容易結(jié)霜。上表面溫度較低且可能低于零度，因而容易結(jié)霜。梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)

21、高等傳熱學(xué))(212, 1bbEEA有效輻射有效輻射角系數(shù)角系數(shù)四、輻射換熱的計(jì)算四、輻射換熱的計(jì)算華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)（1 1）角系數(shù)的定義）角系數(shù)的定義角系數(shù)是純幾何因子角系數(shù)是純幾何因子. .我們把從表面我們把從表面1 1發(fā)出的輻發(fā)出的輻射能中落到表面射能中落到表面2 2上的百上的百分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù), ,稱(chēng)為表面稱(chēng)為表面1 1對(duì)表面對(duì)表面2 2的角系數(shù)的角系數(shù), ,記為記為2, 12, 1或X華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)（2 2）角系數(shù)的性質(zhì)）角系數(shù)的性質(zhì) 研究如圖示中微元面研究如圖示中微元面d dA A1 1到另一個(gè)微

22、元面到另一個(gè)微元面d dA A2 2的的角系數(shù)，根據(jù)定義得：角系數(shù)，根據(jù)定義得：角系數(shù)的相對(duì)性角系數(shù)的相對(duì)性221211222111b2, 1coscoscoscosrdAdIrdAdAIXAbdd 122122112, 1coscos1AAdAdArAX1 , 222, 11XAXA華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué) 在幾個(gè)表面組成的封在幾個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)中，任一個(gè)表面閉系統(tǒng)中，任一個(gè)表面對(duì)封閉腔各個(gè)表面的角對(duì)封閉腔各個(gè)表面的角系數(shù)之和等于系數(shù)之和等于1 1。角系數(shù)的完整性角系數(shù)的完整性1.1, 1, 13 , 12 , 11 , 1niinXXXXX華北電力

23、大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)角系數(shù)的可加性角系數(shù)的可加性baXEAXEAXEA, 1b11, 1b112, 1b11baXXX, 1, 12, 1可加性只是對(duì)逗號(hào)后邊的角碼是可加的可加性只是對(duì)逗號(hào)后邊的角碼是可加的華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)(3)(3)角系數(shù)的計(jì)算角系數(shù)的計(jì)算1)1) 定義法定義法111 , 22 , 1XX001 ,22,1XX11 , 2X?2, 1X華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)2)2)直接積分法直接積分法華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)華北電力大學(xué)

24、華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)3)3)代數(shù)分析法代數(shù)分析法利用角系數(shù)的相對(duì)性、完整性及可加性。利用角系數(shù)的相對(duì)性、完整性及可加性。1 12 2完整性1= X+ X 1= X+ X1= X+ X3,23,12,32,11,31,2相對(duì)性2, 333 , 221 , 333 , 111 , 222, 11XAXAXAXAXAXA13212, 12AAAAX華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)的斷面長(zhǎng)度表面不交叉線之和交叉線之和122)()(2 , 1AabbdacadbcX華北電力大學(xué)華北電

25、力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)2 2、有效輻射、有效輻射 單位時(shí)間離開(kāi)物體單位面積的總輻射能為有效單位時(shí)間離開(kāi)物體單位面積的總輻射能為有效輻射，記為輻射，記為J J 。單位。單位W/m211111111)1 (GEGEJbbEGEJ對(duì)于黑體對(duì)于黑體華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)(1) (1) 輻射網(wǎng)絡(luò)的主要熱阻輻射網(wǎng)絡(luò)的主要熱阻1 , 2222, 1112, 1XJAXJA2, 1121212, 111)(XAJJJJXA1 , 22212, 11XAEEbb 空間輻射熱阻空間輻射熱阻表面表面1 1表面表面2 211 ,TA22 ,TA如果是黑體如

26、果是黑體華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)1J1111A 任意物體表面與外界的輻射換熱量（輻射散任意物體表面與外界的輻射換熱量（輻射散熱量）與有效輻射熱量）與有效輻射J J 之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：1111111111)(AJEAGJb表面輻射熱阻表面輻射熱阻華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)(2)(2)網(wǎng)絡(luò)法輻射換熱網(wǎng)絡(luò)法輻射換熱)(111212, 112222, 11111212, 1bbsbbEEXAAXAAEE 稱(chēng)為系統(tǒng)黑度稱(chēng)為系統(tǒng)黑度 s華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)2222, 11111212, 1111A

27、XAAEEbb212, 11AAX11121212, 11bbEEqq華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)三個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)三個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)畫(huà)出等效的網(wǎng)絡(luò)圖畫(huà)出等效的網(wǎng)絡(luò)圖華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)列出節(jié)點(diǎn)的熱流方程列出節(jié)點(diǎn)的熱流方程njjiijiiiiiiXAJJAJE1,b11上面三個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)上面三個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)J J1 1的方程為：的方程為：3 , 11312, 112111111b111XAJJXAJJAJE華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)求解由各節(jié)點(diǎn)方程組

28、成的方程組，得到求解由各節(jié)點(diǎn)方程組成的方程組，得到J J1 1、J J2 2等等確定每個(gè)表面的凈輻射換熱量或任意兩個(gè)表面間的確定每個(gè)表面的凈輻射換熱量或任意兩個(gè)表面間的輻射換熱量。輻射換熱量。iiiiiiAJE1bjiiijijiXAJJ,1華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)黑體表面黑體表面01iiiA因此有：因此有：iiJEb華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)重輻射面重輻射面33bJE 與黑體表面情況的區(qū)別，重輻射面的溫度是與黑體表面情況的區(qū)別，重輻射面的溫度是待定的。待定的。華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁梁 秀秀 俊俊 高等傳熱學(xué)高等傳熱

29、學(xué)1）定義：）定義：表面表面1發(fā)出的輻射能中最終被表面發(fā)出的輻射能中最終被表面2吸收的份額，稱(chēng)吸收的份額，稱(chēng)為表面為表面1對(duì)表面對(duì)表面2的吸收因子，記作的吸收因子，記作B1,2(1)(1)吸收因子吸收因子2 2）吸收因子的性質(zhì)）吸收因子的性質(zhì)相對(duì)性相對(duì)性1 , 2222, 111BABA完整性完整性11, 1niiB華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)(2)(2)表面輻射散熱分析表面輻射散熱分析GAAE根據(jù)吸收因子的定義，在封閉系統(tǒng)中，任意表面根據(jù)吸收因子的定義，在封閉系統(tǒng)中，任意表面j j的的凈輻射散熱為凈輻射散熱為iniijijjjAEBEA1,1 1對(duì)對(duì)j j的吸收因子為的吸收因子為mnmmjmjjjXBXB1, 1, 1, 1類(lèi)似類(lèi)似mnmmijmjijjiXBXB1,華北電力大學(xué)華北電力大學(xué)梁秀俊梁秀俊高等傳熱學(xué)高等傳熱學(xué)21njiniijijjjAEBEA1,211 ,11iiiEBEq22, 11 , 211 , 11 , 11 , 111 , 1XBXBXBmmmimiiXBXB21,1 ,1 ,11 ,222, 11 , 1110XX)1 (21 , 21 , 1 BB1 , 21 , 1BBmnmmijmjijji