傳熱學(xué)8熱輻射基本定律課件

第八章熱輻射的基本定律熱量傳遞的一種方式,研究方法與思路都與導(dǎo)熱和對(duì)流換熱不同,√導(dǎo)熱與對(duì)流換熱是由于物體的宏觀運(yùn)動(dòng)和微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)所造成的能量轉(zhuǎn)移,√熱輻射是由于物體的電磁運(yùn)動(dòng)所引起的熱量的傳遞1、熱輻射的本質(zhì)與特點(diǎn)輻射是電磁浪傳遞能量的現(xiàn)象按照產(chǎn)生電磁波的不同原因可以得到不同頻率的電磁波,例如:高頻振蕩電路產(chǎn)生的無線電波、紅外線、可見光、紫外線、Ⅹ射線、及γ射線等各種電磁波。熱輻射的電磁波是物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)激發(fā)出來的輻射是物體固有特性,只要物體溫度高于0K,物體總是不斷的把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛淠芪矬w亦不斷地吸收周圍物體投射到它上面的熱輻射,并把吸收的輻射能重新轉(zhuǎn)變成熱能。輻射換熱就是物體之間相互輻射和吸收的總效果。當(dāng)物體與環(huán)境處于熱平衡時(shí),其輻射換熱量為零,但其表面上的熱輻射仍在不停的進(jìn)行。電磁輻射波譜熱射線黃紅y射線x射線茉外線紅外線無線電波10-210波長(zhǎng)A/m>在工業(yè)的溫度范圍內(nèi)(2000K,有實(shí)際意義的熱輻射波長(zhǎng)位于0.38-100um之間。且大多數(shù)能量位于紅外線區(qū)段的(0.76-20um)范圍內(nèi),可見光區(qū)段(0.38-0.76m)熱輻射能量的比重不大>對(duì)于太陽輻射(5800k),主要能量集中在02~2m的波長(zhǎng)范圍內(nèi)?？梢姽鈪^(qū)段占有很大的比重>速度:c=fA式中:c為電磁波的傳播速度,在真空中c=3×108m/s,f為頻率,1/s,λ為波長(zhǎng),m。1pm=106m量子理論認(rèn)為:輻射是離散化的量子化的能量束輻射能:是電磁波或光子所運(yùn)載的能量。每個(gè)光子的能量用普朗特公式表示:hf式中:h普朗特常數(shù),h=6.624×1034Js輻射能落在另一物體上吸收時(shí)會(huì)發(fā)生以下現(xiàn)象①轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能——熱效應(yīng)。②引起化學(xué)反應(yīng)—光合作用③迫使金屬發(fā)射電子——光電效應(yīng)。熱輻射特點(diǎn)a任何物體,只要溫度高于0K,就會(huì)不停地向周圍空間發(fā)出熱輻射;b可以在真空中傳播;c伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變d具有強(qiáng)烈的方向性;e輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān);f發(fā)射輻射取決于溫度的4次方2、物體的飯比、反比及穿透比當(dāng)熱輻射的能量投射到物體表面上時(shí),和可見光一樣,會(huì)發(fā)生吸收、反射和穿透現(xiàn)象。輻射能的吸收、反射和投射吸收能高溫輻射能流(熱射線)穿透反射低溫物體與中間介質(zhì)無關(guān)R而由電磁波傳輸2Q+2,+QQ,9+式中:各能量的百分?jǐn)?shù)分別稱為該物體對(duì)投入輻射的吸收比、反射比和穿透比,記為q、(1)對(duì)固體或液體表面,投射到其上的輻射能在一個(gè)極短的距離內(nèi)就被吸收完了。金屬導(dǎo)體只有1m,大多數(shù)非導(dǎo)電材料為1m則T=0。于是,對(duì)于固體和液體p善于吸收就不善于反射鏡面反射和漫反射√當(dāng)表面的不平整尺寸小于投入輻射的波長(zhǎng)時(shí),形成鏡面反射。(例如高度磨光的金屬板)。√當(dāng)表面的不平整尺y大于投\輻躬的波長(zhǎng)時(shí),形成漫反射,這時(shí)