傳熱學(xué)重點(diǎn)題型講解第九章 輻射換熱計(jì)算大學(xué)課件

1Rcoscos2A2R22πxdxπ(R2x2)2A2R2D/2dx2(R2x2)201D/2R2kps)]Edλbλ0（9-23）gT4bg圖9-27是由透明氣體與CO組成的混合氣體的發(fā)射率，總壓b1b2b12二、封閉空腔諸黑表面間的輻射換熱圖9-3多個(gè)黑表面組成的空腔圖9-4三個(gè)黑表面組成空腔1Rcoscos2A2R22πxdxπ(R2x2)2A2R2D/2dx2(R2x2)201D/2R2kps)]Edλbλ0（9-23）gT4bg圖9-27是由透明氣體與CO組成的混合氣體的發(fā)射率，總壓b1b2b12二、封閉空腔諸黑表面間的輻射換熱圖9-3多個(gè)黑表面組成的空腔圖9-4三個(gè)黑表面組成空腔7ss,es1.7501017π(6436103)2csc1345W/m2（9-35）太陽輻射在大氣dA2dA,dA112dAdA12dA2dA圖9-1任意位置兩非凹黑表面的輻射換熱d2ΦdA1dA2dAdAb111dA2dA112dAdA12dAdAb2E12d2ΦdA1,dA2d2Φ1dA2d2ΦdAdA1d2Φ2dAdA（9-1）AAAAXdA,dAd2ΦdAdAdA1EdAb11XdA1,A2d2dAAdAd2ΦdAdAAdA11A21.氣體的光譜吸收比和光譜發(fā)射率1λ,g1λ,g1λ,g2．氣體的發(fā)射率圖9-27二氧化碳（CO1.氣體的光譜吸收比和光譜發(fā)射率1λ,g1λ,g1λ,g2．氣體的發(fā)射率圖9-27二氧化碳（CO）的85.6W/m2312J=G=E=T433b3b31/4b33b2.值解法8893.21/45.67g1水蒸氣和二氧化碳的輻射和吸收光帶表9-12．氣體的輻射和吸收是在整個(gè)氣體容積中進(jìn)行。圖9-25黑EXA3ΦEAEXA3ΦEAEXA03b33bjj,3j（a）（b）（c）j1EAb33T4b【討論E)XA=（E－E）A=（T4-T4）AΦXAAA1XdAdAdA1AAΦ1A2dAdA2dAdAA1A111AA1AA12A2XA2AAXA,（9-2a）（9-2b）（9-3）圖9-2輻射空間熱阻Φ(EE)XA（9-4）EEXA圖9-3多個(gè)黑表面組成的空腔圖9-4三個(gè)黑表面組成空腔的輻射網(wǎng)絡(luò)1Rcoscos2A2R22πxdxπ(R2x2)2A2R2D/2dx2(R2x2)201D/2R221122.其中一個(gè)表面為平面或凸表面的輻射換熱A(EE)W1(1)122A>>A，且的數(shù)值較大=A(0.5×0.29－0.5×0.24)]/0.514一、氣體輻射的特點(diǎn)氣體透明固體第四節(jié)氣體輻射1ga）Φ1JG11E1b1G11W/m2（b）Φ111A(EJ)1EJb111A11W（9-71Rcoscos2A2R22πxdxπ(R2x2)2A2R2D/2dx2(R2x2)201D/2R221122.其中一個(gè)表面為平面或凸表面的輻射換熱A(EE)W1(1)122A>>A，且的數(shù)值較大=A(0.5×0.29－0.5×0.24)]/0.514一、氣體輻射的特點(diǎn)氣體透明固體第四節(jié)氣體輻射1ga）Φ1JG11E1b1G11W/m2（b）Φ111A(EJ)1EJb111A11W（9-7）二、組XXnX（9-5）nn（9-6）E2TT1801.0W圖9-5例9-1附圖：將上式除以，按角系數(shù)定義，可得1XnEAE)XAnEXAnnEXAnEXA【例9-1】3ΦEAEXA3ΦEAEXA3ΦEAEXA0（a）（b）（c）EAT4b【討論】EXAΦEAEAAC2XXXXXX0XAXAXAXAXXA1XA1,33XX1XEXAEXA0T4T4T4T33EXAEXAEXAEXAA(T4T4)-19兩同軸平行圓盤間的角系數(shù)圖9-20相互垂直兩長方形表面間的角系數(shù)，r12R2x2，coscosTw()Tw4．射線平均行程sCA（9-28）射線平均行程表9-2四、氣體與外殼間的輻射換熱-19兩同軸平行圓盤間的角系數(shù)圖9-20相互垂直兩長方形表面間的角系數(shù)，r12R2x2，coscosTw()Tw4．射線平均行程sCA（9-28）射線平均行程表9-2四、氣體與外殼間的輻射換熱q=氣體g1水蒸氣和二氧化碳的輻射和吸收光帶表9-12．氣體的輻射和吸收是在整個(gè)氣體容積中進(jìn)行。圖9-25黑pk1p1（9-17a）（9-17b）（9-17c）3個(gè)非凹形表面XXA2,12XA＋XA=A2,3E Eb2RR A141AAAAA4π第二節(jié)灰表面間的輻射換熱一、有效輻射圖9-6有效輻射示意圖圖9-7輻射表面熱阻G=E1GW/m2（a）Φ1JGAAEGW/m2（b）Φ111EJ1AW（9-7）JJ1XA3,230（a）0（b）0（c）【例9-4】X=X=0.38X=X=11,32,3A=A=3 (T4T4)132（1）（2）（3）穩(wěn)態(tài)【例9-8】q43q1(T42112（4）第三節(jié)角系數(shù)的（EE）W（9-11JJ1XA3,230（a）0（b）0（c）【例9-4】X=X=0.38X=X=11,32,3A=A=3 (T4T4)132（1）（2）（3）穩(wěn)態(tài)【例9-8】q43q1(T42112（4）第三節(jié)角系數(shù)的（EE）W（9-11）三、封閉空腔中諸灰表面間的輻射換熱1.網(wǎng)絡(luò)法求解圖9-10三個(gè)灰表面組成封閉腔體、灰體、氣體的輻射光譜和吸收光譜的比較1-黑體；2-灰體；3-氣體（a）輻射光譜；（b）吸收光譜fA(EXb2A1A 1b1b21A1A圖9-8兩個(gè)灰表面組成封閉腔的輻射換熱網(wǎng)絡(luò)圖9-9空腔與內(nèi)包壁面間的輻射換熱EE, WE)XA(EE)W112A=A=A，且X=X=1，(T4T4)W（9-9）1121A(EE)WA>>A，且的數(shù)值較大=A（EE）W（9-11）22EJ13A33JJ1XA121JJ1XA,JJ1XA3,13JJ1XA1,31JJ1XA2,3221122.其中一個(gè)表面為平面或凸表面的輻射換熱A(EE)W1(1)122A>>A，且的數(shù)值較大=AEXA3ΦEAEXA3ΦEAEXA03b33bjj,3j（a）（b）（22EJ13A33JJ1XA121JJ1XA,JJ1XA3,13JJ1XA1,31JJ1XA2,3221122.其中一個(gè)表面為平面或凸表面的輻射換熱A(EE)W1(1)122A>>A，且的數(shù)值較大=AEXA3ΦEAEXA3ΦEAEXA03b33bjj,3j（a）（b）（c）j1EAb33T4b【討論（EE）W（9-11）三、封閉空腔中諸灰表面間的輻射換熱1.網(wǎng)絡(luò)法求解圖9-10三個(gè)灰表面組成封閉腔23圖9-10三個(gè)灰表面組成封閉腔輻射換熱網(wǎng)絡(luò)圖9-11例9-4附圖圖9-12例題9-5附圖節(jié)點(diǎn)2EJ1AEJ12AEJ13A1XA1XA,1XA1XA1XA1XA0（a）0（b）0（c）X=X=1A=A=(34)(12),32,(34)2,3所以=0.051(12)2X=[(1×0.2－1×0.15)－(0.5×0.29－0.5×0.24)]/0.514一、氣體輻射的特點(diǎn)氣體透明固體第四節(jié)氣體輻射1gp(Ks)]Edλbλ0（9-34）T4b第五節(jié)太陽輻射圖9-32大氣層外緣及地面上的太陽輻射光譜圖O和HO，其它多原子（9-26(34)(12),32,(34)2,3所以=0.051(12)2X=[(1×0.2－1×0.15)－(0.5×0.29－0.5×0.24)]/0.514一、氣體輻射的特點(diǎn)氣體透明固體第四節(jié)氣體輻射1gp(Ks)]Edλbλ0（9-34）T4b第五節(jié)太陽輻射圖9-32大氣層外緣及地面上的太陽輻射光譜圖O和HO，其它多原子（9-26）gCO2H2O2222223．氣體的吸收比g圖9-29CO的壓強(qiáng)修正b 354427601220W114.1m2R2RE=20244W/2mE=3544W/2mRR1b11EE R 1＝12A1XA11XA1XA1流入每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流總和等于零EJb11EJET4TbEETTEJb31EJ0020244W/m2T45.6710850043544W/m25.671083004459W/m2J=5129W/m21Φ1Φ2EJ 11AEJ2AJ=2760W/m222024451291072W148WΦ3【例9-5】12R11A12A1XA5.3m29.3m2RR1XA5.7m2b2R=14.1+15.324.5m2RRR,202443544682WJ=G=E=T41)4(3)45.67()4()4100100Eb2RR(T4T4)4/π 1A1π41AA12AA223,133,233XA=XA1,212,121,313,13XA=XA2,323,23XA＋XA82W24.5R=20244－68214.1=10627.8W/m2R=3544＋6825.3=71TJAn1)4(3)45.67()4()4100100Eb2RR(T4T4)4/π 1A1π41AA12AA223,133,233XA=XA1,212,121,313,13XA=XA2,323,23XA＋XA82W24.5R=20244－68214.1=10627.8W/m2R=3544＋6825.3=71TJAn（9-12）（9-13）（9-14）T4（9-15）AGJXAEEb33b629K圖9-13例9-6（ab）附圖及其輻射換熱網(wǎng)絡(luò)nEAJXAnJXnJj1jnAJX jT4jJXJX 1JXJX 2JXJXJXJXJX11nT4112T4n(0.5×0.29－0.5×0.24)]/0.514一、氣體輻射的特點(diǎn)氣體透明固體第四節(jié)氣體輻射1g1Rcoscos2A2R22πxdxπ(R2x2)2A2R2D/2dx2(R2x2)201D/2R2故2*又(0.5×0.29－0.5×0.24)]/0.514一、氣體輻射的特點(diǎn)氣體透明固體第四節(jié)氣體輻射1g1Rcoscos2A2R22πxdxπ(R2x2)2A2R2D/2dx2(R2x2)201D/2R2故2*又HOHOHO可稱為基準(zhǔn)發(fā)2射率）?？倝号c分壓對(duì)*影響的修正2值C可查圖9-320。HO2HOi,jj1nj1ΦΦii,jj1Φibij1EAbiij1EXAbjj,ijj1【例9-1】3ΦEA9-16）132【例9-6】XXXXEJiA0.31、X0.15、X0.54、X0；3344J=440.45W/m2；J=382.69W/m2;44J=370.28W/m2；J=380.80W/m2。4Φ1EJ 11A1205WΦ4EJ4A圖9-14遮熱板原理圖9-15兩平行大平壁或管壁中間有一塊遮熱板時(shí)的輻射網(wǎng)絡(luò)行大平壁或管壁中間有一塊遮熱板時(shí)的輻射網(wǎng)絡(luò)圖9-16例9-8附圖q(T4T4)112(T4T4)11222（9-27）gCO2H2O0.65C*gCO2CO2CO2TwHO2C*HOHO220.45g-5】(Φ1Φ)(1072148)2R11A1112A221XA5.3m29.3m2R1,35.7m行大平壁或管壁中間有一塊遮熱板時(shí)的輻射網(wǎng)絡(luò)圖9-16例9-8附圖q(T4T4)112(T4T4)11222（9-27）gCO2H2O0.65C*gCO2CO2CO2TwHO2C*HOHO220.45g-5】(Φ1Φ)(1072148)2R11A1112A221XA5.3m29.3m2R1,35.7mX0.25；2,22,32,43,23,33,40.3X0.1X0.5X0；4,24,34,410Jqq圖9-16例9-8附圖1(T4T4)1 1（2）（3）【例9-8】qT4T3q1qq 221（4）第三節(jié)角系數(shù)的確定方法圖9-17確定角系數(shù)的積分方法示例X=10.38=0.621,20.32=0.283m21210.2 1＝X=10.38=0.621,20.32=0.283m21210.2 1＝A0.20.28311140－8（284)4380.810.60.620358.3W(吸熱）圖9-14遮熱板原理圖9-15兩平222（9-27）gCO2H2O0.65C*gCO2CO2CO2TwHO2C*HOHO220.45g21,31b2R=14.1+15.324.5m2211RRR9.35.75.7,2024435446圖9-18平行長方形表面間的角系數(shù)82W24.5R=20244－68214.1=10627.8W/m2R=3544＋6825.3=71塵粒，對(duì)太陽輻射起(34)(12),32,(34)2,3所以=0.051(12)2X=[(182W24.5R=20244－68214.1=10627.8W/m2R=3544＋6825.3=71塵粒，對(duì)太陽輻射起(34)(12),32,(34)2,3所以=0.051(12)2X=[(1×0.2－1×0.15)－23兩個(gè)無限長相對(duì)表面間的角系數(shù)圖9-24例9-9附圖AXii,jAXjj,iXi,j1i=1，2，X12dAdA,A圖9-19兩同軸平行圓盤間的角系數(shù)圖9-20相互垂直兩長方形表面間的角系數(shù)1R2RR2x22A2A2R2D/2dx201D/2R2R2x20確定方法一、積分法確定角系數(shù)圖9-17確定角系數(shù)的積分方法示例圖9-18確定方法一、積分法確定角系數(shù)圖9-17確定角系數(shù)的積分方法示例圖9-18平行長方形表面間的角系數(shù)圖90－8（284)4380.810.60.620358.3W(吸熱）圖9-14遮熱板原理圖9-15兩平pk1p1（9-17a）（9-17b）（9-17c）3個(gè)非凹形表面XXA2,12XA＋XA=A2,3)(1AgAwT4(T4)(1)2(1w)(1)2(1T4A(T4T4)W]]W（9-29）（1）（D2D4R2D2圖9-21分解性原理圖9-22三個(gè)非凹表面組成的空腔圖9-23兩個(gè)無限長相對(duì)表面間的角系數(shù)的輻射網(wǎng)絡(luò)圖9-5例9-1附圖：將上式除以ΦΦΦii,1i,2，按角系數(shù)定義，可得1Xi,1ΦΦ的輻射網(wǎng)絡(luò)圖9-5例9-1附圖：將上式除以ΦΦΦii,1i,2，按角系數(shù)定義，可得1Xi,1ΦΦin)(1AgAwT4(T4)(1)2(1w)(1)2(1T4A(T4T4)W]]W（9-29）（1）（8（298)4440.4510.90.9201205WΦ4四、遮熱板11EJb444A445.671A1,311XA2,3210.620.2835.7m2流入每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流總和等于零EJb1114.1nnm圖9-24例9-9附圖AXAXX1AXAX,AX1AXAXAXAXAX（9-17a）（9-17b）（9-17c）XXAXA＋XA=A＋XA=A＋XA=A（1）A＋XA=AXA=XAXA=XAXA=XA（2）XA=XA發(fā)射的熱量－氣體吸收的熱量灰表面=。AT4[1(1AT4[1(1ΦA(chǔ)T4wgbgwΦT4bgg)(1)(1AgAwT4(T4)(1)2(1w)(1)2(1T4A(T4T4)W]]W（發(fā)射的熱量－氣體吸收的熱量灰表面=。AT4[1(1AT4[1(1ΦA(chǔ)T4wgbgwΦT4bgg)(1)(1AgAwT4(T4)(1)2(1w)(1)2(1T4A(T4T4)W]]W（9-29）（1）（Aii,jii1JEjbjj)nJXi1 jT41bjjJ(XJX12,1JX1n,1 11)122X=10.38=0.621,20.32=0.283m21210.2 1＝A0.20.2831114 XA＋XA＋XA=（A＋A＋A）/2XA=（A＋A－AXA=（A＋A－A）/2XA=（A＋A－A）/2XA=（A＋A－A）/2【例9-9】AXXXXXXab,bdXAXA＋A－A2A1A＋A－A2A1A＋A－A2312A2AX（9-18）（4）（5）（9-19）[AXAX][AXAX]X=0.2；X=0.15；X=0.29；X=0.24。A=0.5m2；A=1m2A=0.5m2；A=1m2；A=0.5m2。11HO2（m）CO2故2*又HOHOHO可稱為基準(zhǔn)發(fā)2射率）?？倝号c分壓對(duì)*影響的修正2值C可查圖9-320。HO2HO222故2*又HOHOHO可稱為基準(zhǔn)發(fā)2射率）。總壓與分壓對(duì)*影響的修正2值C可查圖9-320。HO2HO222（9-27）gCO2H2O0.65C*gCO2CO2CO2TwHO2C*HOHO220.45gg1水蒸氣和二氧化碳的輻射和吸收光帶表9-12．氣體的輻射和吸收是在整個(gè)氣體容積中進(jìn)行。圖9-25黑＋XA=（A＋A＋A）/22,322311,311321,21123X12X1,3X2,3Xab,asg圖9-25黑體、灰體、氣體的輻射光譜和吸收光譜的比較圖9-26某波長射線穿過氣體層時(shí)的減弱I,I （9-20a）（9-20b）111g1水蒸氣和二氧化碳的輻射和吸收光帶表9-12．氣體的輻射和吸收是在整個(gè)氣體容積中進(jìn)行。圖9-25g1水蒸氣和二氧化碳的輻射和吸收光帶表9-12．氣體的輻射和吸收是在整個(gè)氣體容積中進(jìn)行。圖9-25黑下的值（它時(shí)將2單獨(dú)隨p的變HOHOHO化外推到p=0得出2的。作為基準(zhǔn)值，以便修正p構(gòu)成2的影響，X0.25；2,22,32,43,23,33,40.3X0.1X0.5X0；4,24,34,410JR2x2024R2D2二、代數(shù)法確定角系數(shù)圖9-21分解性原理圖9-22三個(gè)非凹表面組成的空腔圖9-29-33大氣層外緣太陽輻射的示意圖圖9-34選擇性吸收表面的光譜吸收比隨波長的變化（a）理想情況；（體、灰體、氣體的輻射光譜和吸收光譜的比較1-黑體；9-33大氣層外緣太陽輻射的示意圖圖9-34選擇性吸收表面的光譜吸收比隨波長的變化（a）理想情況；（體、灰體、氣體的輻射光譜和吸收光譜的比較1-黑體；2-灰體；3-氣體（a）輻射光譜；（b）吸收光譜f)(1AgAwT4(T4)(1)2(1w)(1)2(1T4A(T4T4)W]]W（9-29）（1）（層中的減弱與以下因素有關(guān)：1.大氣層中HO、CO、O對(duì)太陽輻射吸收作用2233.大氣中的云層和較大的EE22EdEd00EgT4（9-22） gT4圖9-27是由透明氣體與CO組成的混合氣體的發(fā)射率，總壓力為COCO21.013×105Pa。當(dāng)混合氣體的總壓力不是1.013×105Pa時(shí)，壓強(qiáng)對(duì)*的1.013×105Pa。當(dāng)混合氣體的總壓力不是1.013×105Pa時(shí)，壓強(qiáng)對(duì)*的圖9-28是不同pHOs及溫度T下的O氣體的發(fā)射率，由于水蒸汽分壓力p還單獨(dú)對(duì)發(fā)射2率有影響，所以圖中查得的*相當(dāng)于在總壓力HOHO1.0132×105Pa，而p=0的理想條件下的值（它時(shí)將2單獨(dú)隨p的變HOHOHOHOHOHOHO2HO29-33大氣層外緣太陽輻射的示意圖圖9-34選擇性吸收表面的光譜吸收比隨波長的變化（a）理想情況；（R2x2024R2D2二、代數(shù)法確定角系數(shù)圖9-21分解性原理圖9-22三個(gè)非凹表面組成的空腔圖9-33大氣層外緣太陽輻射的示意圖圖9-34選擇性吸收表面的光譜吸收比隨波長的變化（a）理想情況；（R2x2024R2D2二、代數(shù)法確定角系數(shù)圖9-21分解性原理圖9-22三個(gè)非凹表面組成的空腔圖9-a）Φ1JG11E1b1G11W/m2（b）Φ111A(EJ)1EJb111A11W（9-7）二、組222（9-27）gCO2H2O0.65C*gCO2CO2CO2TwHO2C*HOHO220.45g2gHOHO2圖9-30HO的壓強(qiáng)修正圖9-31CO和HO氣體吸收光譜重疊的修正*HO2C*（9-25）HOHOHO考慮到燃燒產(chǎn)生的煙2氣中主2要吸收的氣體是CO和HO，其它多原子（9-26）存時(shí)，CO輻射的能量中有部分被HO所吸收，而HO輻射的能量也有部分23．氣體的吸收比g圖9-29CO的壓強(qiáng)修正2222*HO2Cf(T,ps,p)*（9-25）HOHOHO考慮到燃燒產(chǎn)生的煙2氣中主2要吸收的氣體是C222（9-27）gCO2H2O0.65C*gCO2CO2CO2TwHO2C*HOHO220.45g33,33T4T4433EXAEXAEXAb11,11b22,12b33,13EXAA(T4T4)(塵粒，對(duì)太陽輻射起4Vmgwww2*HO2Cf(T,ps,p)*（9-25）HOHOHO考慮到燃燒產(chǎn)生的煙2氣中主2要吸收的氣體是C222（9-27）gCO2H2O