傳熱學V4-第八章-熱輻射基本定律和輻射特性課件

第八章熱輻射基本定律和輻射特性第八章熱輻射基本定律和輻射特性傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念熱輻射：由物體內(nèi)部微觀粒子熱運動產(chǎn)生的，以電磁波形式傳遞的能量；輻射傳熱：物體間通過相互熱輻射與吸收傳遞熱量的過程。熱輻射的特點：任何物體，只要溫度高于0K，就會不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射；無需介質(zhì)，可以在真空中傳播。輻射傳熱與導熱、對流傳熱的區(qū)別（回憶：thebarnisonfire!）無需任何的介質(zhì)；伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變（發(fā)射時熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，吸收時輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽惠椛淠芰φ扔跓崃W溫度的四次方；

發(fā)射和吸收不僅與自身的溫度和表面狀況相關(guān)，還取決于波長和方向；輻射傳熱量是物體間相互輻射與吸收的動態(tài)平衡(當物體間處于熱平衡時，凈輻射換熱量等于零，但是相互間的輻射與吸收仍在進行)。注意熱輻射與輻射傳熱的概念區(qū)別傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念熱傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念電磁波：交變電磁場在空間的傳播。與彈性介質(zhì)中的機械波不同，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，且傳播速度等于光速。

電磁波傳播速度、頻率與波長的關(guān)系：c=fλ真空c＝3×108m/s電磁波頻譜：High-energyphysicist/nuclearengineerThermalengineerElectricalengineer計及太陽輻射（5800K）的熱射線:λ＝0.1～100μm工業(yè)領(lǐng)域溫度范圍（<2000K）的熱射線:λ＝0.76～20μm可見光（λ＝0.38～0.76μm）紅外線（λ＝0.76～1000μm）微波（λ＝1mm～1m）傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念電傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念物體對熱輻射的吸收、反射與穿透：可見光、聲波、熱射線式中α、ρ和τ分別為吸收比、反射比和穿透比黑體：α＝1鏡體（白體）：ρ＝1透明體：τ＝1對于大多數(shù)的固體和液體：對于不含顆粒的氣體：輻射表面的狀況影響大輻射表面的狀況影響小，容器的形狀影響大理想輻射體能量守恒傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念物傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念物體對熱輻射的吸收、反射與穿透：鏡面反射（表面粗糙度<波長）漫反射（表面粗糙度>波長）輻射表面的狀況對固體、液體輻射能的反射一般工程材料表面均為漫反射傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念物傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念熱輻射的基本屬性：發(fā)射和吸收不僅與自身的溫度和表面狀況相關(guān)，還取決于波長和方向頻譜分布特性方向性分布特性傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念熱傳熱學HeatTransfer8-2黑體熱輻射基本定律黑體：吸收比α＝1，能夠全部吸收各種波長熱輻射能的理想物體。在相同溫度的物體中，黑體的輻射能力最大。輻射換熱的基本研究方法：將真實物體的輻射與黑體進行比較和修正，通過實驗獲得修正系數(shù)，從而獲得真實物體的熱輻射規(guī)律。

黑體模型內(nèi)壁吸收比0.6時，如果小孔與內(nèi)壁面積比小于0.6％，則該模型的吸收比>0.996，近似為黑體傳熱學HeatTransfer8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer熱輻射的能量表示參數(shù)：輻射力E：單位時間內(nèi)，物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的所有波長的能量總和。(W/m2)；（亦稱為半球輻射力，注意單位）光譜輻射力Eλ：單位時間內(nèi)，單位波長范圍內(nèi)(包含某一給定波長)，物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的能量。(W/m3)；（亦稱為半球光譜輻射力）輻射力是光譜輻射力曲線下的總面積黑體一般采用下標b表示，如黑體的輻射力為Eb，黑體的光譜輻射力為Ebλ黑體輻射三大定律：普朗克定律、斯忒潘-玻耳茲曼定律、蘭貝特定律8-2黑體熱輻射基本定律一定溫度下單位面積黑體輻射的總能量＝？總能量中各個波段的能量分別占多少比例？輻射能在空間是如何分布的？傳熱學HeatTransfer熱輻射的能量表示參數(shù)：輻射傳熱學HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑體輻射能的光譜特性，即黑體的光譜輻射力Ebλ隨波長和溫度變化的規(guī)律。Ebλ＝f（λ,T）

λ—波長，m；T—黑體溫度，K；c1

—第一輻射常數(shù)，3.7419×10-16Wm2；

c2—第二輻射常數(shù)，1.4388×10-2mK；8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑傳熱學HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑體輻射能的光譜特性，即黑體的光譜輻射力Ebλ隨波長和溫度變化的規(guī)律。溫度越高，黑體的光譜輻射力越大；一定溫度下，黑體的光譜輻射力隨波長的增加而“先增后減”。對應黑體最大光譜輻射力的波長λm與溫度的關(guān)系（維恩位移定律）：8-2黑體熱輻射基本定律Thesunemitsapproximatelyasablackbodyat5800K,themaximumemissionisinthevisiblespectralregion.Atungstenfilamentlampoperatingat2900Kemitswhitelight,butmostoftheemissionremainsintheinfraredregion.Theluminousefficiencyispoor.

Duringthesteel-makingprocedure,thesurfacecolorofthesteelingotwillvaryfromredtowhitewithincreasingtemperature,Why?傳熱學HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑傳熱學HeatTransfer斯忒潘-玻耳茲曼定律：揭示了黑體輻射能的特性，即黑體的輻射力Eb隨波長和溫度變化的規(guī)律。黑體輻射常數(shù)：σ=5.67×10-8W/(m2K4)特定波段的黑體輻射力：溫度提高一倍，輻射力增加16倍8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer斯忒潘-玻耳茲曼定律：傳熱學HeatTransfer特定波段的黑體輻射力＝黑體輻射函數(shù)×黑體輻射力σT4黑體輻射函數(shù)：特定波段黑體輻射力與相同溫度下全波段黑體輻射力σT4的百分比。黑體輻射函數(shù)表表8-18-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer特定波段的黑體輻射力＝黑體傳熱學HeatTransfer立體角：球面面積除以球半徑的平方稱為立體角，單位：sr(球面度)，黑體輻射力定義為半球空間的總能量，如何描述半球空間不同方向的輻射能量分布？半球面立體角Ω＝2π（sr）球面微元立體角蘭貝特定律：揭示了黑體輻射能的空間分布特性8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer立體角：球面面積除以球半徑傳熱學HeatTransfer定向輻射強度：單位時間、單位可見輻射面積輻射的在單位立體角內(nèi)的輻射能量。蘭貝特定律：黑體輻射的定向輻射強度與方向無關(guān)。

I(θ)＝I＝constdΩ立體角內(nèi)的輻射力（定向輻射力）：黑體輻射能的空間分布（定向輻射力）不均勻，在法向最大，切向最小。黑體定向輻射力與定向輻射強度的關(guān)系8-2黑體熱輻射基本定律ABC輻射面積Vs可見輻射面積傳熱學HeatTransfer定向輻射強度：單位時間、單傳熱學HeatTransfer半球空間所有波長輻射能量的總和（半球輻射力E）：遵守蘭貝特定律的黑體輻射，半球輻射力等于定向輻射強度的倍。Planck定律:給出了特定波長下的輻射力；Stefan-Boltzmann定律:給出了一切波長下的總輻射力；Lambert定律：描述了輻射能量按空間方向分布的規(guī)律；Wien位移定律：給出了單色輻射力峰值波長λm與溫度T的關(guān)系8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer半球空間所有波長輻射能量的傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻射特性由于實際物體的輻射能力小于同溫度下的黑體，實際物體引入發(fā)射率（黑度）ε第一章黑體ε＝1實際物體:(W/m2)(W)MethodologyBlackbodysurfaceemissivityRealsurface傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻射特性EmissionfromRealSurfacevs.BlackbodySpectraldistributionDirectionaldistributionTotal,hemisphere實際物體的輻射力空間分布不同于黑體，其定向輻射強度與方向有關(guān)。定向發(fā)射率ε(θ)：實際物體定向輻射強度與同溫度黑體定向輻射強度的比值EmissionfromRealSurfacevs.BlackbodySpectraldistributionDirectionaldistributionTotal,hemisphere光譜發(fā)射率：實際物體光譜輻射力與同溫度黑體光譜輻射力的比值。傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻射特性EmissionfromRealSurfacevs.BlackbodySpectraldistributionDirectionaldistributionTotal,hemisphere發(fā)射率：實際物體輻射力與同溫度黑體輻射力的比值。光譜發(fā)射率傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻射特性實際物體具有漫射表面（滿足蘭貝特定律的表面）時，一般忽略空間分布的差異，認為定向發(fā)射率的半球空間平均值ε＝法向發(fā)射率εn（高度磨光表面除外），直接查表8-2確定。Ib實際物體黑體漫射體漫射體：定向輻射強度I隨θ的分布滿足蘭貝特定律的物體，I(θ)=const,ε(θ)<1物體表面的發(fā)射率僅與發(fā)射輻射的物體本身有關(guān)，而不涉及外界條件。由表8-2：對于同一金屬材料，高度磨光表面發(fā)射率低，粗糙表面或氧化表面發(fā)射率高；非金屬材料表面發(fā)射率較高。傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻傳熱學HeatTransfer8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系物體輻射換熱熱輻射的發(fā)射熱輻射的吸收發(fā)射率與溫度和表面狀況有關(guān)，與外界條件無關(guān)，是物性參數(shù)熱輻射的吸收與外界條件有關(guān)！投入輻射：單位時間內(nèi)投射到單位表面積上的總輻射能。吸收比：物體對投入輻射所吸收的百分數(shù)；選擇性吸收：投入輻射本身具有光譜特性，因此，實際物體對投入輻射的吸收能力也根據(jù)其波長的不同而變化，稱為選擇性吸收。光譜吸收比（單色吸收比）：物體對某一特定波長的輻射能所吸收的百分數(shù)。光譜吸收比隨波長的變化體現(xiàn)了實際物體的選擇性吸收的特性。傳熱學HeatTransfer8-4實際物體對輻射能的傳熱學HeatTransfer實際物體光譜吸收比與波長的關(guān)系利用物體選擇性吸收的特性：暖房、墨鏡、世間萬物的不同色彩…注意解釋物體顏色時：物體可見光波段光譜輻射力與物體選擇性吸收和反射的概念區(qū)別。煉鋼爐中鋼錠呈紅色，常溫下物體呈紅色，兩者的區(qū)別？8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系傳熱學HeatTransfer實際物體光譜吸收比與波長的傳熱學HeatTransfer利用物體的光譜吸收比和光譜發(fā)射率計算吸收比：投入輻射源為黑體：復雜！簡化？8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系下標1：所研究的物體下標2：產(chǎn)生投入輻射的物體傳熱學HeatTransfer利用物體的光譜吸收比和光譜傳熱學HeatTransfer實際物體的選擇性吸收使得計算十分復雜簡化灰體灰體：光譜吸收比與波長無關(guān)的物體稱為灰體。不管投入輻射的光譜分布如何，吸收比都保持不變。與黑體類似，它也是一種假想的理想物體。對于大部分工程熱輻射問題來講，溫度范圍300～2000K之間，光譜能量主要在紅外區(qū)域，灰體假設(shè)帶來的誤差是可以接受的。即對于大部分紅外波段的工程熱輻射問題，可以將物體視為灰體。引入漫射表面（體）的假設(shè)可忽略實際物體發(fā)射輻射能的空間分布特性，引入灰體的假設(shè)可忽略實際物體選擇性吸收投入輻射的特性。8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系傳熱學HeatTransfer實際物體的選擇性吸收使得計傳熱學HeatTransferEmissionfromRealSurfacesAbsorptionbyRealSurfacesEmissionfromRealSurfaceisdirectionaldependentEmissionfromRealSurfaceisdirectionalindependentDiffusesurface(漫射表面)AbsorptionbyRealSurfaceisspectraldependentGraysurface(灰體表面)AbsorptionbyRealSurfaceisspectralindependent8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系關(guān)聯(lián)?傳熱學HeatTransferEmissionfrom傳熱學HeatTransfer物體輻射換熱熱輻射的發(fā)射熱輻射的吸收基爾霍夫定律基爾霍夫定律：建立了實際物體輻射力與吸收比的關(guān)聯(lián)。

在熱平衡時，任意物體對黑體投入輻射的吸收比等于同溫度下物體的發(fā)射率。注意：實際物體與黑體間滿足基爾霍夫定律的前提在于處于熱平衡狀態(tài)（T1=T2）8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系傳熱學HeatTransfer物體輻射換熱熱輻射的發(fā)射熱傳熱學HeatTransfer具有漫反射特性的灰體嚴格滿足基爾霍夫定律說明：存在三種表述方式；

“善輻射者必善吸收”？大多數(shù)工業(yè)領(lǐng)域溫度范圍內(nèi)（<2000K）的物體均可視為漫灰體；研究物體表面對太陽輻射的吸收時不適用。漫灰體8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系傳熱學HeatTransfer具有漫反射特性的灰體嚴格滿傳熱學HeatTransfer研究物體表面對太陽輻射的吸收時不能視為灰體，即因為大多數(shù)的物體對于太陽輻射的可見光的吸收具有較強的選擇性（選擇性吸收）白漆、黑漆常溫下發(fā)射率＝0.9，但是吸收比差異大；太陽能集熱器；溫室效應：暖房：玻璃對太陽輻射具有強烈的選擇性吸收—大部分太陽輻射（0.2～2μm）穿透玻璃，而內(nèi)部的物體熱輻射（≥3μm）穿透率低。

地球：CO2、CFC制冷劑（R12等）對≥3μm的紅外波段吸收率高，而對于太陽輻射穿透率高—溫室效應。溫室效應8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系傳熱學HeatTransfer研究物體表面對太陽輻射的吸傳熱學HeatTransfer1.到達大氣層外緣的太陽輻射∞5762K的黑體輻射；2.太陽常數(shù)Sc＝1370±6W/m2，太陽輻射總輻射能＝1.76×1017W。3.太陽輻射的光譜特性及其受大氣層的削弱。8-5太陽與環(huán)境輻射太陽能利用到達地面的太陽輻射能？大氣層對太陽輻射的削弱？光譜特性：99％輻射能集中于0.2～3μm波長，最大光譜輻射力位于0.48μm。大氣層削弱：大氣層氣體的吸收；大氣散射。傳熱學HeatTransfer1.到達大氣層外緣的太陽傳熱學HeatTransfer環(huán)境輻射：地球以及大氣層中具有輻射能力物體的輻射。地球表面輻射：ε＝1，Te＝250～320K大氣層對地球表面的投入輻射：Tsky為等效天空溫度：寒冷晴空230K，暖和霧天285K。8-5太陽與環(huán)境輻射冬天晴朗的夜晚，室外氣溫Ta高于0度，而為何地面結(jié)霜（Te<273K）？傳熱學HeatTransfer環(huán)境輻射：地球以及大氣層中傳熱學HeatTransfer本章小節(jié)一個中心：熱輻射定義及性質(zhì)；兩個基本點：理想物體和實際物體、自身輻射和對投入輻射的吸收；三個理想物體：黑體、白體、透明體；四個重要概念：立體角，選擇性吸收，漫灰表面，黑體輻射函數(shù)；五個定律：

Stefan-Boltzmann定律、Planck定律、Lambert定律、Wien位移定律、Kirchhoff定律六個輻射能表示層次：光譜輻射力、定向輻射力、輻射力光譜輻射強度、定向輻射強度、輻射強度七個系數(shù)：發(fā)射率、光譜發(fā)射率、定向發(fā)射率、吸收比、光譜吸收比、穿透比、反射比表8-5本章基本定律與概念小結(jié)傳熱學HeatTransfer本章小節(jié)一個中心：熱輻射定傳熱學HeatTransfer作業(yè)：8-38-48-88-178-208-25傳熱學HeatTransfer作業(yè)：8-3第八章熱輻射基本定律和輻射特性第八章熱輻射基本定律和輻射特性傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念熱輻射：由物體內(nèi)部微觀粒子熱運動產(chǎn)生的，以電磁波形式傳遞的能量；輻射傳熱：物體間通過相互熱輻射與吸收傳遞熱量的過程。熱輻射的特點：任何物體，只要溫度高于0K，就會不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射；無需介質(zhì)，可以在真空中傳播。輻射傳熱與導熱、對流傳熱的區(qū)別（回憶：thebarnisonfire!）無需任何的介質(zhì)；伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變（發(fā)射時熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠?，吸收時輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽?；輻射能力正比于熱力學溫度的四次方；

發(fā)射和吸收不僅與自身的溫度和表面狀況相關(guān)，還取決于波長和方向；輻射傳熱量是物體間相互輻射與吸收的動態(tài)平衡(當物體間處于熱平衡時，凈輻射換熱量等于零，但是相互間的輻射與吸收仍在進行)。注意熱輻射與輻射傳熱的概念區(qū)別傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念熱傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念電磁波：交變電磁場在空間的傳播。與彈性介質(zhì)中的機械波不同，電磁波的傳播不需要介質(zhì)，且傳播速度等于光速。

電磁波傳播速度、頻率與波長的關(guān)系：c=fλ真空c＝3×108m/s電磁波頻譜：High-energyphysicist/nuclearengineerThermalengineerElectricalengineer計及太陽輻射（5800K）的熱射線:λ＝0.1～100μm工業(yè)領(lǐng)域溫度范圍（<2000K）的熱射線:λ＝0.76～20μm可見光（λ＝0.38～0.76μm）紅外線（λ＝0.76～1000μm）微波（λ＝1mm～1m）傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念電傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念物體對熱輻射的吸收、反射與穿透：可見光、聲波、熱射線式中α、ρ和τ分別為吸收比、反射比和穿透比黑體：α＝1鏡體（白體）：ρ＝1透明體：τ＝1對于大多數(shù)的固體和液體：對于不含顆粒的氣體：輻射表面的狀況影響大輻射表面的狀況影響小，容器的形狀影響大理想輻射體能量守恒傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念物傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念物體對熱輻射的吸收、反射與穿透：鏡面反射（表面粗糙度<波長）漫反射（表面粗糙度>波長）輻射表面的狀況對固體、液體輻射能的反射一般工程材料表面均為漫反射傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念物傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念熱輻射的基本屬性：發(fā)射和吸收不僅與自身的溫度和表面狀況相關(guān)，還取決于波長和方向頻譜分布特性方向性分布特性傳熱學HeatTransfer8-1熱輻射的基本概念熱傳熱學HeatTransfer8-2黑體熱輻射基本定律黑體：吸收比α＝1，能夠全部吸收各種波長熱輻射能的理想物體。在相同溫度的物體中，黑體的輻射能力最大。輻射換熱的基本研究方法：將真實物體的輻射與黑體進行比較和修正，通過實驗獲得修正系數(shù)，從而獲得真實物體的熱輻射規(guī)律。

黑體模型內(nèi)壁吸收比0.6時，如果小孔與內(nèi)壁面積比小于0.6％，則該模型的吸收比>0.996，近似為黑體傳熱學HeatTransfer8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer熱輻射的能量表示參數(shù)：輻射力E：單位時間內(nèi)，物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的所有波長的能量總和。(W/m2)；（亦稱為半球輻射力，注意單位）光譜輻射力Eλ：單位時間內(nèi)，單位波長范圍內(nèi)(包含某一給定波長)，物體的單位表面積向半球空間發(fā)射的能量。(W/m3)；（亦稱為半球光譜輻射力）輻射力是光譜輻射力曲線下的總面積黑體一般采用下標b表示，如黑體的輻射力為Eb，黑體的光譜輻射力為Ebλ黑體輻射三大定律：普朗克定律、斯忒潘-玻耳茲曼定律、蘭貝特定律8-2黑體熱輻射基本定律一定溫度下單位面積黑體輻射的總能量＝？總能量中各個波段的能量分別占多少比例？輻射能在空間是如何分布的？傳熱學HeatTransfer熱輻射的能量表示參數(shù)：輻射傳熱學HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑體輻射能的光譜特性，即黑體的光譜輻射力Ebλ隨波長和溫度變化的規(guī)律。Ebλ＝f（λ,T）

λ—波長，m；T—黑體溫度，K；c1

—第一輻射常數(shù)，3.7419×10-16Wm2；

c2—第二輻射常數(shù)，1.4388×10-2mK；8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑傳熱學HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑體輻射能的光譜特性，即黑體的光譜輻射力Ebλ隨波長和溫度變化的規(guī)律。溫度越高，黑體的光譜輻射力越大；一定溫度下，黑體的光譜輻射力隨波長的增加而“先增后減”。對應黑體最大光譜輻射力的波長λm與溫度的關(guān)系（維恩位移定律）：8-2黑體熱輻射基本定律Thesunemitsapproximatelyasablackbodyat5800K,themaximumemissionisinthevisiblespectralregion.Atungstenfilamentlampoperatingat2900Kemitswhitelight,butmostoftheemissionremainsintheinfraredregion.Theluminousefficiencyispoor.

Duringthesteel-makingprocedure,thesurfacecolorofthesteelingotwillvaryfromredtowhitewithincreasingtemperature,Why?傳熱學HeatTransfer普朗克定律：揭示了黑傳熱學HeatTransfer斯忒潘-玻耳茲曼定律：揭示了黑體輻射能的特性，即黑體的輻射力Eb隨波長和溫度變化的規(guī)律。黑體輻射常數(shù)：σ=5.67×10-8W/(m2K4)特定波段的黑體輻射力：溫度提高一倍，輻射力增加16倍8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer斯忒潘-玻耳茲曼定律：傳熱學HeatTransfer特定波段的黑體輻射力＝黑體輻射函數(shù)×黑體輻射力σT4黑體輻射函數(shù)：特定波段黑體輻射力與相同溫度下全波段黑體輻射力σT4的百分比。黑體輻射函數(shù)表表8-18-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer特定波段的黑體輻射力＝黑體傳熱學HeatTransfer立體角：球面面積除以球半徑的平方稱為立體角，單位：sr(球面度)，黑體輻射力定義為半球空間的總能量，如何描述半球空間不同方向的輻射能量分布？半球面立體角Ω＝2π（sr）球面微元立體角蘭貝特定律：揭示了黑體輻射能的空間分布特性8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer立體角：球面面積除以球半徑傳熱學HeatTransfer定向輻射強度：單位時間、單位可見輻射面積輻射的在單位立體角內(nèi)的輻射能量。蘭貝特定律：黑體輻射的定向輻射強度與方向無關(guān)。

I(θ)＝I＝constdΩ立體角內(nèi)的輻射力（定向輻射力）：黑體輻射能的空間分布（定向輻射力）不均勻，在法向最大，切向最小。黑體定向輻射力與定向輻射強度的關(guān)系8-2黑體熱輻射基本定律ABC輻射面積Vs可見輻射面積傳熱學HeatTransfer定向輻射強度：單位時間、單傳熱學HeatTransfer半球空間所有波長輻射能量的總和（半球輻射力E）：遵守蘭貝特定律的黑體輻射，半球輻射力等于定向輻射強度的倍。Planck定律:給出了特定波長下的輻射力；Stefan-Boltzmann定律:給出了一切波長下的總輻射力；Lambert定律：描述了輻射能量按空間方向分布的規(guī)律；Wien位移定律：給出了單色輻射力峰值波長λm與溫度T的關(guān)系8-2黑體熱輻射基本定律傳熱學HeatTransfer半球空間所有波長輻射能量的傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻射特性由于實際物體的輻射能力小于同溫度下的黑體，實際物體引入發(fā)射率（黑度）ε第一章黑體ε＝1實際物體:(W/m2)(W)MethodologyBlackbodysurfaceemissivityRealsurface傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻射特性EmissionfromRealSurfacevs.BlackbodySpectraldistributionDirectionaldistributionTotal,hemisphere實際物體的輻射力空間分布不同于黑體，其定向輻射強度與方向有關(guān)。定向發(fā)射率ε(θ)：實際物體定向輻射強度與同溫度黑體定向輻射強度的比值EmissionfromRealSurfacevs.BlackbodySpectraldistributionDirectionaldistributionTotal,hemisphere光譜發(fā)射率：實際物體光譜輻射力與同溫度黑體光譜輻射力的比值。傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻射特性EmissionfromRealSurfacevs.BlackbodySpectraldistributionDirectionaldistributionTotal,hemisphere發(fā)射率：實際物體輻射力與同溫度黑體輻射力的比值。光譜發(fā)射率傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻射特性實際物體具有漫射表面（滿足蘭貝特定律的表面）時，一般忽略空間分布的差異，認為定向發(fā)射率的半球空間平均值ε＝法向發(fā)射率εn（高度磨光表面除外），直接查表8-2確定。Ib實際物體黑體漫射體漫射體：定向輻射強度I隨θ的分布滿足蘭貝特定律的物體，I(θ)=const,ε(θ)<1物體表面的發(fā)射率僅與發(fā)射輻射的物體本身有關(guān)，而不涉及外界條件。由表8-2：對于同一金屬材料，高度磨光表面發(fā)射率低，粗糙表面或氧化表面發(fā)射率高；非金屬材料表面發(fā)射率較高。傳熱學HeatTransfer8-3實際固體和液體的輻傳熱學HeatTransfer8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系物體輻射換熱熱輻射的發(fā)射熱輻射的吸收發(fā)射率與溫度和表面狀況有關(guān)，與外界條件無關(guān)，是物性參數(shù)熱輻射的吸收與外界條件有關(guān)！投入輻射：單位時間內(nèi)投射到單位表面積上的總輻射能。吸收比：物體對投入輻射所吸收的百分數(shù)；選擇性吸收：投入輻射本身具有光譜特性，因此，實際物體對投入輻射的吸收能力也根據(jù)其波長的不同而變化，稱為選擇性吸收。光譜吸收比（單色吸收比）：物體對某一特定波長的輻射能所吸收的百分數(shù)。光譜吸收比隨波長的變化體現(xiàn)了實際物體的選擇性吸收的特性。傳熱學HeatTransfer8-4實際物體對輻射能的傳熱學HeatTransfer實際物體光譜吸收比與波長的關(guān)系利用物體選擇性吸收的特性：暖房、墨鏡、世間萬物的不同色彩…注意解釋物體顏色時：物體可見光波段光譜輻射力與物體選擇性吸收和反射的概念區(qū)別。煉鋼爐中鋼錠呈紅色，常溫下物體呈紅色，兩者的區(qū)別？8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系傳熱學HeatTransfer實際物體光譜吸收比與波長的傳熱學HeatTransfer利用物體的光譜吸收比和光譜發(fā)射率計算吸收比：投入輻射源為黑體：復雜！簡化？8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系下標1：所研究的物體下標2：產(chǎn)生投入輻射的物體傳熱學HeatTransfer利用物體的光譜吸收比和光譜傳熱學HeatTransfer實際物體的選擇性吸收使得計算十分復雜簡化灰體灰體：光譜吸收比與波長無關(guān)的物體稱為灰體。不管投入輻射的光譜分布如何，吸收比都保持不變。與黑體類似，它也是一種假想的理想物體。對于大部分工程熱輻射問題來講，溫度范圍300～2000K之間，光譜能量主要在紅外區(qū)域，灰體假設(shè)帶來的誤差是可以接受的。即對于大部分紅外波段的工程熱輻射問題，可以將物體視為灰體。引入漫射表面（體）的假設(shè)可忽略實際物體發(fā)射輻射能的空間分布特性，引入灰體的假設(shè)可忽略實際物體選擇性吸收投入輻射的特性。8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系傳熱學HeatTransfer實際物體的選擇性吸收使得計傳熱學HeatTransferEmissionfromRealSurfacesAbsorptionbyRealSurfacesEmissionfromRealSurfaceisdirectionaldependentEmissionfromRealSurfaceisdirectionalindependentDiffusesurface(漫射表面)AbsorptionbyRealSurfaceisspectraldependentGraysurface(灰體表面)AbsorptionbyRealSurfaceisspectralindependent8-4實際物體對輻射能的吸收與輻射的關(guān)系關(guān)聯(lián)?傳熱學HeatTransferEmissionfrom傳熱學HeatTransfer物體輻射換熱熱輻射的發(fā)射熱輻射的吸收基爾霍夫定