第9章 輻射換熱計(jì)算

第九章

輻射換熱計(jì)算

CalculationofRadiationHeatTransfer1編輯課件預(yù)備知識(shí)

物體的輻射和吸收特性

本章主要介紹

物體間輻射換熱的計(jì)算方法，包括：

1.兩個(gè)和多個(gè)外表所組成系統(tǒng)的輻射換熱計(jì)算

2.輻射換熱中重要的幾何因子—角系數(shù)

3.煙氣的輻射特性及其與殼體間的輻射換熱計(jì)算

4.輻射的強(qiáng)化與削弱

5.太陽輻射簡(jiǎn)介2編輯課件一、任意位置兩非凹黑外表間的輻射傳熱dA1投射到dA2的輻射能(即dA2吸收的)：對(duì)于黑體：代入得：凈輻射換熱量：dA2投射到dA1的輻射能(即dA2發(fā)射的)立體角定義中的面積為與法線垂直的面積§9-1黑外表間的輻射傳熱3編輯課件A1與A2間的凈輻射換熱量：角系數(shù)4編輯課件A1與A2間的凈輻射換熱量：角系數(shù)是一個(gè)幾何量，只取決于外表的形狀、大小和相對(duì)位置，與物體的輻射能力無關(guān)。A1對(duì)A2的角系數(shù)：同理，A2對(duì)A1的角系數(shù)：角系數(shù)的互換性凈輻射換熱量：5編輯課件T1>T2凈輻射換熱量：熱阻網(wǎng)絡(luò)圖輻射空間熱阻(geometricresistance，或形狀熱阻)取決于外表間的幾何關(guān)系外表積或角系數(shù)越小，空間熱阻越大。特例：無限長(zhǎng)平行黑體平壁6編輯課件二、封閉空腔黑外表間的輻射傳熱空腔法：以實(shí)際或假想外表組成封閉空腔外表i與其它黑外表間的凈輻射換熱量：i外表的凈輻射換熱量=i黑外表發(fā)射的-其他黑外表向i投出的7編輯課件畫熱阻網(wǎng)絡(luò)圖：三個(gè)黑外表假設(shè):其中外表3絕熱Φ3=0也稱為重輻射面E3為浮動(dòng)電位，其溫度隨其他外表輻射狀況而改變例如：加熱爐中的反射拱，絕熱，作用為改變輻射線方向三個(gè)黑表面組成的封閉空腔吸熱面輻射面反射拱畫熱阻網(wǎng)絡(luò)圖書P229例9-18編輯課件重輻射面-----即兩重性從溫度上看，可以將其視為黑體；從能量上看，可以將其當(dāng)作反射率為1的外表。所以重輻射外表是在一定條件下的黑體或白體。因?yàn)橹剌椛涿娴臏囟扰c其它外表的溫度不同，所以重輻射面的存在改變了輻射能的方向分布。重輻射面的幾何形狀、尺寸及相對(duì)位置將影響整個(gè)系統(tǒng)的輻射換熱。吸熱面輻射面反射拱9編輯課件T1一、有效輻射指：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)離開灰外表單位面積的總輻射能，J，W/m2§9-2灰外表間的輻射換熱灰外表？自身發(fā)射輻射E投入輻射G被反射輻射的局部ρ〔ρ：外表的反射比，可表示成1－α〕輻射探測(cè)儀測(cè)量的為有效輻射黑體G--投入輻射W/m2。T110編輯課件從外表1外部，凈輻射換熱量為：從外表內(nèi)部，該外表與外界的輻射換熱量為：聯(lián)立消去G1，得J與外表凈輻射換熱量的關(guān)系:灰外表1的凈輻射換熱量:T1表面熱阻Surfaceresistance11編輯課件二、兩灰外表組成的封閉腔的輻射換熱兩個(gè)等溫漫灰外表封閉系統(tǒng)的輻射網(wǎng)絡(luò)圖：兩外表間輻射換熱量：12編輯課件根據(jù)上式及能量守恒有(a)(b)(c)(d)因?yàn)橥茖?dǎo)過程：兩等溫漫灰外表間的輻射換熱量：13編輯課件系統(tǒng)發(fā)射率(或稱為系統(tǒng)黑度)灰外表發(fā)射率小于1，引起屢次吸收、反射數(shù)值小于1假設(shè)以A1為計(jì)算面積，上式可改寫為：比較兩黑體間輻射換熱：14編輯課件三種特殊情形(1)外表1為凸面或平面，此時(shí)，X1,2＝1，于是其中系統(tǒng)發(fā)射率為：

注：外表1為凹面時(shí)，也可采用上述方法計(jì)算，但需換用有效面積A1effect實(shí)例：暖器、管道與房間15編輯課件(2)外表積A1比外表積A2小得多，即A1/A20，X1,2＝1A1A2T1T2實(shí)例：大房間內(nèi)的小物體(如高溫管道等)氣體容器內(nèi)(或管道內(nèi))熱電偶測(cè)溫的輻射誤差。。。16編輯課件(3)外表積A1與外表積A2相當(dāng)，即A1/A21A1A2實(shí)例：平行平面暖水瓶17編輯課件使用條件：漫灰面、等溫、物性均勻以及投射輻射均勻三個(gè)灰外表組成封閉空腔(1)畫出熱阻網(wǎng)絡(luò)圖，4個(gè)外表？(2)計(jì)算i外表的凈輻射換熱量Φi(3)能否算Φi,j(4)有效輻射Ji的計(jì)算(5)外表3為黑外表(6)外表3為絕熱面三、多個(gè)灰外表系統(tǒng)輻射換熱的計(jì)算1、網(wǎng)絡(luò)法18編輯課件節(jié)點(diǎn)的熱流方程如下：求解上面的方程組求Ji，再計(jì)算凈換熱量Φi。類比：基爾霍夫電流定律---流入每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流為019編輯課件三個(gè)灰外表組成封閉空腔(1)畫出熱阻網(wǎng)絡(luò)圖，4個(gè)外表？(2)計(jì)算i外表的凈輻射換熱量Φi(3)能否算Φi,j(4)有效輻射Ji的計(jì)算(5)外表3為黑外表(6)外表3為絕熱面三、多個(gè)灰外表系統(tǒng)輻射換熱的計(jì)算1、網(wǎng)絡(luò)法兩個(gè)特例①有一個(gè)外表為黑體。黑體的外表熱阻為零J3＝Eb3，Φ3=-〔Φ1+Φ2〕20編輯課件②有一個(gè)外表絕熱，即該外表的凈換熱量為零。特點(diǎn)：Φ3＝0，J3＝Eb3＝σT4

不與電源相連與黑外表的區(qū)別：黑外表溫度不隨其他外表改變，凈熱量不一定為0；絕熱面凈熱量為0，溫度隨其他外表狀況改變。例如書P23621編輯課件當(dāng)一個(gè)外表為重輻射面時(shí)，其余兩個(gè)外表間的凈輻射換熱量可按直接由網(wǎng)絡(luò)圖寫出，按電學(xué)原理，并聯(lián)的等效電阻Req為

可求得Φ1,2

22編輯課件二、數(shù)值解法例：四個(gè)外表外表個(gè)數(shù)多時(shí)，網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算繁瑣，可采用數(shù)值解法23編輯課件把它們改寫成關(guān)于J1—J4的代數(shù)方程后，有以上4式可統(tǒng)一寫成(參考書P237)數(shù)值求解24編輯課件外表再多，如此很難處理。這時(shí)可用公式與計(jì)算機(jī)結(jié)合N個(gè)外表構(gòu)成的封閉系統(tǒng)，那么第I個(gè)外表的有效輻射第I個(gè)外表的投射輻射代入有效輻射表達(dá)式非凹假設(shè)沒有必要外表劃分要以熱邊界條件為主要依據(jù)25編輯課件例題液氧儲(chǔ)存容器為雙壁鍍銀的夾層結(jié)構(gòu)，外壁內(nèi)外表溫度tw1=20℃，內(nèi)壁外外表溫度tw2=-183℃，鍍銀壁的發(fā)射率ε=0.02,試計(jì)算由于輻射傳熱每單位面積容器壁的散熱量。解：因容器夾層的間隙很小，可認(rèn)為屬于無限大平行外表間的輻射傳熱問題。26編輯課件例題一根直徑d=50mm，長(zhǎng)度l=8m的鋼管，被置于橫斷面為0.2m0.2m的磚槽道內(nèi)。假設(shè)鋼管溫度和發(fā)射率分別為t1=250℃，ε1=0.79磚槽壁面溫度和發(fā)射率分別為t2=250℃，ε2=0.93，試計(jì)算該鋼管的輻射熱損失。解：因外表1非凹，可直接應(yīng)用式(8-15)計(jì)算鋼管的輻射熱損失27編輯課件例題一直徑d=0.75m的圓筒形埋地式加熱爐采用電加熱方法加熱，如圖。在操作過程中需要將爐子頂蓋移去一段時(shí)間，設(shè)此時(shí)筒身溫度為500K，筒底為650K。環(huán)境溫度為300K，試計(jì)算頂蓋移去其間單位時(shí)間內(nèi)的熱損失。設(shè)筒身及底面均可作為黑體。據(jù)角系數(shù)圖，再據(jù)相對(duì)性得解：從加熱爐的側(cè)壁與底面通過頂部開口散失到廠房中的輻射熱量幾乎全被廠房中物體吸收，返回到爐中的比例幾乎為零。因此，可以把爐頂看成是一個(gè)溫度為環(huán)境溫度的黑體表。面加熱爐散失到廠房中的輻射能即為28編輯課件由對(duì)稱性得X2，3=X2，1，故最后得29編輯課件例題兩塊尺寸為1m2m，間距為1m的平行平板置于室溫t3=27℃的大廠房?jī)?nèi)。平板反面不參與換熱。兩板的溫度和發(fā)射率分別為t1=827℃，t2=327℃，ε1=0.2，ε2=0.5，試計(jì)算每個(gè)板的凈輻射熱量及廠房壁所得到的輻射熱量。解：此題是3個(gè)灰外表間的輻射傳熱問題。廠房很大，外表熱阻可取為零，J3=Eb3。網(wǎng)絡(luò)圖如下。據(jù)給定的幾何特性X/D=2，Y/D=1，由圖8-7查出：而計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的各熱阻值：30編輯課件以上各熱阻的數(shù)值都已標(biāo)出在圖8-27上。對(duì)J1，J2節(jié)點(diǎn)應(yīng)用直流電路的基爾霍夫定律，J1節(jié)點(diǎn)

J2節(jié)點(diǎn)而將Eb1，Eb2，Eb3的值代入方程，聯(lián)立求解得31編輯課件于是，板1的輻射傳熱為:板2的輻射傳熱為:廠房墻壁的輻射傳熱量為:32編輯課件例假定例8-6中的大房間的墻壁為重輻射外表，在其他條件不變時(shí)，試計(jì)算溫度較高外表的凈輻射散熱量。解：此題把房間墻壁看作絕熱外表。其中串、并聯(lián)電路局部的等效電阻為:故Eb1、Eb2間總熱阻溫度較高的外表的凈輻射散熱量為33編輯課件例題輻射采暖房間，加熱設(shè)施布置于頂棚，房間尺寸為4m5m3m見圖8-28。據(jù)實(shí)測(cè)：頂棚外表溫度t1=25℃，ε1=0.9；邊墻2內(nèi)外表溫度為t2=10℃，ε1=0.8；其余三面邊墻的內(nèi)外表溫度及發(fā)射率相同，將它們作為整體看待，統(tǒng)稱為F3，t3=13℃，ε3=0.8,底面的外表溫度t4=11℃，ε4=0.6。試求：(1)頂棚的總輻射傳熱量(2)其它3個(gè)外表的凈輻射傳熱量。解：此題可看作4個(gè)灰體外表組成的封閉的輻射傳熱問題，其輻射傳熱網(wǎng)絡(luò)如圖8-29所示。34編輯課件各對(duì)外表間的角系數(shù)可按給定條件求出，其值為按基爾霍夫定律寫出4個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流方程：35編輯課件把它們改寫成關(guān)于J1—J4的代數(shù)方程后，有顯然，以上4式可統(tǒng)一寫成沒有自身的。數(shù)值求解的結(jié)果為：36編輯課件外表相對(duì)位置的影響A圖中兩外表無限接近，相互間的換熱量最大；B圖中兩外表位于同一平面上，相互間的輻射換熱量為零。由圖可以看出，兩個(gè)外表間的相對(duì)位置不同時(shí)，一個(gè)外表發(fā)出而落到另一個(gè)外表上的輻射能的百分?jǐn)?shù)隨之而異，從而影響到換熱量?！?-3角系數(shù)的定義、性質(zhì)及計(jì)算兩個(gè)外表之間的輻射換熱量與兩個(gè)外表之間的相對(duì)位置有很大關(guān)系37編輯課件一、角系數(shù)的定義角系數(shù)是空間熱阻的主要組成局部。定義：把外表1發(fā)出的輻射能中落到外表2上的百分?jǐn)?shù)稱為外表1對(duì)外表2的角系數(shù)，記為X1,2。同理，外表2發(fā)出的輻射能中落到外表1上的百分?jǐn)?shù)稱為外表2對(duì)外表1的角系數(shù)，記為X2,1。二、角系數(shù)的性質(zhì)用代數(shù)法〔代數(shù)分析法〕求解角系數(shù)的前提假定：〔1〕所研究的外表是漫射的；〔2〕在所研究外表的不同地點(diǎn)上向外發(fā)射的輻射熱流密度是均勻的。38編輯課件一個(gè)微元外表到另一個(gè)微元外表的角系數(shù)兩微元面間的輻射⑴角系數(shù)的互換性(相對(duì)性)Lb1：定向輻射強(qiáng)度，W/(m2·sr)

dΩ：立體角，sr(球面度)39編輯課件當(dāng)時(shí)，凈輻射換熱量為零，即(1)同理：(2)整理得：兩微元外表角系數(shù)的互換性(3)那么：有限大小外表間角系數(shù)的互換性(4)40編輯課件⑵角系數(shù)的完整性對(duì)于由幾個(gè)外表組成的封閉系統(tǒng)，據(jù)能量守衡原理，從任何一個(gè)外表發(fā)射出的輻射能必全部落到封閉系統(tǒng)的各外表上。因此，任何一個(gè)外表對(duì)封閉腔各外表的角系數(shù)之間存在以下關(guān)系：(5)角系數(shù)的完整性注：假設(shè)外表1為非凹外表時(shí)，X1,1=0；假設(shè)外表1為凹外表，41編輯課件⑶角系數(shù)的分解性從外表1上發(fā)出而落到外表2上的總能量，等于落到外表2上各局部的輻射能之和，于是有如把外表2進(jìn)一步分成假設(shè)干小塊，那么有(6)問題：？面積基準(zhǔn)不同！42編輯課件從外表2上發(fā)出而落到外表1上的輻射能，等于從外表2的各局部發(fā)出而落到外表1上的輻射能之和，于是有〔8〕〔7〕角系數(shù)的上述特性可以用來求解許多情況下兩外表間的角系數(shù)值。43編輯課件工程上繪制圖線，求不同幾何結(jié)構(gòu)的角系數(shù)，見書P242-243。

三、角系數(shù)的計(jì)算方法

1、直接積分法按角系數(shù)的根本定義通過求解多重積分，獲得角系數(shù)44編輯課件三個(gè)長(zhǎng)非凹外表組成的封閉系統(tǒng)2、代數(shù)分析法利用角系數(shù)的相對(duì)性、完整性及分解性，通過求解代數(shù)方程而獲得角系數(shù)的方法稱為代數(shù)分析法。(1)三個(gè)長(zhǎng)非凹外表組成的封閉空腔設(shè)：封閉空腔，忽略測(cè)漏由角系數(shù)完整性由角系數(shù)互換性45編輯課件上述方程解得：三個(gè)長(zhǎng)非凹形表面組成的封閉系統(tǒng)假設(shè)垂直屏幕方向的長(zhǎng)度相同，那么有：?jiǎn)栴}：求X1，2？問題：求X1，2？46編輯課件(2)任意兩個(gè)長(zhǎng)非凹外表間的角系數(shù)添加假想外表，組成封閉腔。兩個(gè)非凹外表及假想面組成的封閉空腔利用上例結(jié)論：47編輯課件求X1,4(3)利用角系數(shù)的分解性方法：利用分解性化簡(jiǎn)成可利用圖表求取的問題書P2638，1148編輯課件例題用代數(shù)法確定圖中的鍋爐爐膛內(nèi)火焰對(duì)水冷壁管的輻射角系數(shù)。解：三非凹面構(gòu)成的封閉系統(tǒng)計(jì)算火焰對(duì)水冷壁管的角系數(shù)X：將這些關(guān)系式代入上式得所以49編輯課件例題：試確定圖8-15的外表1對(duì)外表2的角系數(shù)。求X1.2但不能直接用，交換一下由相對(duì)性知先查50編輯課件§9-4輻射換熱的強(qiáng)化與削弱強(qiáng)化輻射換熱的主要途徑：①增加輻射面的發(fā)射率；②增加角系數(shù)。削弱輻射換熱的主要途徑：①降低發(fā)射率；②降低角系數(shù)；③參加遮熱板。假設(shè)強(qiáng)化換熱，應(yīng)減少各串聯(lián)環(huán)節(jié)中的最大熱阻項(xiàng)。51編輯課件假設(shè)強(qiáng)化換熱，應(yīng)減少各串聯(lián)環(huán)節(jié)中的最大熱阻項(xiàng)。改變外表積。改變外表發(fā)射率。有：若：增大外表A1面積兩表面相差很大時(shí)（大房間內(nèi)小物體的輻射換熱）例如電氣設(shè)備強(qiáng)化散熱：涂上發(fā)射率大（黑度大）的油漆（涂層）。例如

改變角系數(shù)。52編輯課件遮熱板(radiationshield)遮熱板：插入兩輻射傳熱面之間的薄板。計(jì)算輻射換熱量(設(shè)穩(wěn)態(tài)傳熱)：(1)無遮熱板時(shí)，q1,2(2)加遮熱板前后的輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)圖(3)加遮熱板時(shí)，q’1,2，q1,3，q3,2及其關(guān)系(4)遮熱板的作用(5)當(dāng)ε1=ε2=ε3時(shí)，遮熱板的效果(6)提高保溫效果的措施？(7)熱阻圖中是否參加導(dǎo)熱、對(duì)流熱阻？123T1

T3

T2

問題53編輯課件計(jì)算(設(shè)穩(wěn)態(tài)傳熱)：(3)加遮熱板時(shí)，q’1,2，q1,3，q3,2及其關(guān)系(4)遮熱板的作用(5)當(dāng)ε1=ε2=ε3時(shí)，遮熱板的效果(6)提高保溫效果的措施？(7)熱阻圖中是否參加導(dǎo)熱、對(duì)流熱阻？123T1

T3

T2

作用：增大了原系統(tǒng)的熱阻，使換熱外表之間的輻射換熱受到阻礙。54編輯課件計(jì)算(設(shè)穩(wěn)態(tài)傳熱)：(5)當(dāng)ε1=ε2=ε3時(shí)，遮熱板的效果(6)提高遮熱效果的措施？(7)熱阻圖中是否參加導(dǎo)熱、對(duì)流熱阻？123T1

T3

T2

解：(6)減小ε3增加層數(shù)(7)單獨(dú)畫輻射網(wǎng)絡(luò),計(jì)算好輻射換熱后,再與其他換熱方式復(fù)合55編輯課件遮熱板的應(yīng)用56編輯課件問題：分析傳熱過程傳熱平衡時(shí)，對(duì)熱電偶作熱量衡算造成測(cè)溫誤差的原因如何減小測(cè)溫誤差加抽氣式遮熱罩，對(duì)熱電偶、遮熱罩分別作熱量衡算熱電偶測(cè)氣體溫度時(shí)的測(cè)溫誤差氣體與熱電偶對(duì)流換熱量=熱電偶對(duì)管壁輻射換熱量誤差原因：外表傳熱系數(shù)小熱電偶發(fā)射率大壁溫低減小誤差：增大外表傳熱系數(shù)減小熱電偶發(fā)射率壁面保溫加遮熱罩57編輯課件問題：(4)加抽氣式遮熱罩，對(duì)熱電偶、遮熱罩分別作熱量衡算熱電偶測(cè)氣體溫度時(shí)的測(cè)溫誤差熱電偶：氣體與熱電偶對(duì)流換熱量=熱電偶對(duì)遮熱罩輻射換熱量遮熱罩的參數(shù)設(shè)置：減小遮熱罩的發(fā)射率采用多層遮熱罩：氣體與遮熱罩對(duì)流+熱電偶對(duì)遮熱罩輻射=遮熱罩對(duì)管壁輻射換熱量58編輯課件例題用裸露熱電偶測(cè)得爐膛煙氣溫度t1=792℃。水冷壁面溫度tw=600℃，煙氣對(duì)熱電偶外表的對(duì)流傳熱外表傳熱系數(shù)h=58.2W/(m2.K)，熱電偶的外表發(fā)射率ε1=0.3，試求爐膛煙氣的真實(shí)溫度和測(cè)溫誤差。解：A1/A20熱電偶的輻射散熱和對(duì)流傳熱的能量平衡式為于是測(cè)溫誤差206.2℃59編輯課件例題用單層遮熱罩抽氣式熱電偶測(cè)爐膛煙氣溫。水冷壁面溫度tw=600℃，熱電偶和遮熱罩的外表發(fā)射率都是0.3。由于抽氣的原因，煙氣對(duì)熱電偶和遮熱罩的對(duì)流傳熱外表傳熱系數(shù)增加到h=116W/(m2.K)。當(dāng)煙氣的真實(shí)溫度tf=1000℃時(shí)，熱電偶的指示溫度為多少？解：煙氣以對(duì)流方式傳給遮熱罩內(nèi)外兩個(gè)外表的熱流密度q3為遮熱罩對(duì)水冷壁的輻射散熱量q4為在穩(wěn)態(tài)時(shí)q3=q4，于是遮熱罩的平衡溫度t3可從(c)，(d)求出。60編輯課件采用跌代法或圖解法。求解的結(jié)果為t3=903℃。煙氣對(duì)熱電偶的對(duì)流傳熱量q1為熱電偶對(duì)遮熱罩的輻射散熱量q2為熱平衡時(shí)，q1=q2，于是可由(e)(f)求出熱電偶的平衡溫度，即熱電偶的指示溫度。通過圖解或迭代解得t1=951.2℃。℃測(cè)溫誤差這樣的測(cè)溫誤差在工業(yè)上是可以接受的61編輯課件一、概述分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱的雙原子氣體O2,N2,H2、空氣，可以認(rèn)為是透熱的分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的雙原子、三原子、多原子氣體，CO，CO2，H2O，CH4，SO2，NH3，CmHn…...既輻射也吸收低溫度范圍內(nèi)，氣體輻射能力低，?？珊雎?。高溫(~1000C)時(shí)，考慮。如鍋爐煙道氣§9-5氣體輻射62編輯課件CO22.65-2.80m4.15-4.45m13.0-17.0mH2O2.55-2.84m5.60-7.60m12.0-30.0m光帶〔narrowwavelengthband):具有輻射和吸收能力的波長(zhǎng)段溫室氣體〔greenhousegas)京都議定書：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)二、氣體輻射的特點(diǎn)

特點(diǎn)1.氣體輻射對(duì)波長(zhǎng)有選擇性

*黑體的單色輻射力隨波長(zhǎng)連續(xù)變化，滿足Planck定律

*實(shí)際物體E

隨

的變化也是連續(xù)的

*氣體單色輻射力隨波長(zhǎng)不連續(xù)63編輯課件布格爾定律

Bouguer’sLaw(氣體吸收定律)上式說明：光譜輻射強(qiáng)度在吸收性氣體中傳播時(shí)按指數(shù)規(guī)律衰減，稱為布格爾定理。隨著射線行程的加大，輻射強(qiáng)度減小k單色減弱系數(shù)(monochromaticabsorptioncoefficient),1/mk=f〔物質(zhì)的種類，波長(zhǎng)，熱力學(xué)狀態(tài)〕當(dāng)種類，溫度，密度一定時(shí)，k=const.特點(diǎn)2.氣體的輻射和吸收在整個(gè)容積中進(jìn)行64編輯課件

容積性壁面接受的輻射為各方向的輻射總和為了簡(jiǎn)化計(jì)算，引入射線平均行程射線平均行程：假設(shè)一個(gè)半球，其內(nèi)氣體的性質(zhì)、壓力、溫度與所研究問題相同，半球內(nèi)氣體對(duì)球心的輻射力，等于所研究問題氣體對(duì)指定位置的輻射力，該半球的半徑為線平均行程。計(jì)算：書253頁，表9-2不規(guī)那么形狀：S：平均射線行程(Meanbeamlength)65編輯課件氣體反射率為零，有根據(jù)Kirchhoff定律，光譜發(fā)射率為三、氣體輻射的光譜吸收比、光譜發(fā)射率單色：Beer公式可以寫為1〕計(jì)算1、氣體的發(fā)射率66編輯課件2〕實(shí)驗(yàn)：計(jì)算煙氣的發(fā)射率〔組成：CO2+H2O〕1大氣壓下，67編輯課件壓強(qiáng)的修正：光帶重疊的修正：書P253圖9-3168編輯課件2、氣體的吸收比式中修正系數(shù)和與發(fā)射率公式中的處理方法相同，而，和的確定可以采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式氣體不是灰體69編輯課件

在其體發(fā)射率和吸收比確定后，氣體與黑體外殼之間的輻射換熱公式為:70編輯課件TgTw1、外殼為黑外表四、氣體與外殼間的輻射換熱q=氣體發(fā)射的熱量-氣體吸收的熱量2、外殼為灰外表TgTwTgTwαg-以壁溫為基準(zhǔn)α`g-以氣體溫度為基準(zhǔn)71編輯課件q=氣體發(fā)射的熱量-氣體吸收的熱量2、外殼為灰外表TgTwTgTwαg-以壁溫為基準(zhǔn)α`g-以氣體溫度為基準(zhǔn)取第一次有效發(fā)射率72編輯課件〔1〕波長(zhǎng)范圍：§9-6太陽輻射

1.太陽輻射

2.大氣層的溫室效應(yīng)

3.玻璃的溫室效應(yīng)

4.Low-E玻璃

5.選擇性外表

6.太陽能集熱器的熱分析73編輯課件§9-6太陽輻射

2.大氣層的溫室效應(yīng)

3.玻璃的溫室效應(yīng)

4.Low-E玻璃

5.選擇性外表

6.太陽能集熱器的熱分析〔2〕太陽總輻照度2.大氣層的溫室效應(yīng)太陽輻射：0.3~3um地面輻射：多為3~50um，被大氣層中的溫室氣體吸收74編輯課件3.玻璃對(duì)太陽短波輻射，透過率非常高；對(duì)室內(nèi)物體的長(zhǎng)波輻射，不透過，吸收率很高那么自身溫度升高4.Low-E玻璃外表鍍低發(fā)射率〔即長(zhǎng)波高反射率〕的金屬或半導(dǎo)體薄膜5.選擇性外表對(duì)太陽輻射吸收率高，而自身溫度下的發(fā)射率很低3.玻璃的溫室效應(yīng)

4.Low-E玻璃

5.選擇性外表

6.太陽能集熱器的熱分析75編輯課件問題：穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)(1)對(duì)透明覆蓋(玻璃、塑料膜等)的要求(2)對(duì)吸熱面的要求(3)對(duì)吸熱面作熱量衡算(4)對(duì)玻璃作熱量衡算(5)強(qiáng)化熱流量的措施6.太陽能集熱器的熱分析水管保溫材料答：(1)溫室效應(yīng)，即對(duì)太陽輻射透射率高，對(duì)長(zhǎng)波輻射透射率低(2)選擇性外表，即對(duì)太陽輻射吸收率高，自身溫度下發(fā)射率低76編輯課件問題：穩(wěn)態(tài)傳熱時(shí)(3)對(duì)吸熱面作熱量衡算(4)對(duì)玻璃作熱量衡算(5)強(qiáng)化熱流量的措施6.太陽能集熱器的熱分析水管保溫材料答：(3)導(dǎo)熱傳給水管的熱