辐射换热及其应用
第十五章辐射换热
，
，
所以
Q1 Eb1 J1
1 1 1F1
，Q2 Eb2 J2
12 2 F2
，
Q3 Eb3 J3
13 3 F3
，Q12 J1 J2
1
12 F1
，
Q13 J1 J3
1
13 F1
，Q23 J2 J3
1
23 F2
3
11
13F1 31F3
Eb3
13
3F3
' 12
Eb1 Eb2
2
2
1
2
1
q'12
1 2
q12
1
加 n 层隔热屏后，热通量降至原来的 n 1
隔热屏黑度越小，隔热效果越好。
〔例题15-6〕 黑度 1 0.3和 2 0.8 的两块 平行大平板之间进行辐射换热，当它们中间 设置一块3 0.04的磨光铝制品隔热屏后，试 问辐射换热量减少多少？
试比oC较钢坯温度在2000 和1000oC 时，钢oC坯上表 面由于辐射和对流造成的单位面积的热损失。
〔例题15-2〕角系数，求证如图所示的角系数为：
P12
F5
F6 F3 2F1
F4
〔例题15-2〕示意图
两表面间的辐射换热
有效辐射的概念：
J Eb RG
式中
J －有效辐射； Eb－自身辐射； R －反射率； G －投射辐射。
Q12 J1 J2 12F1 J1 J2 21F2
即
Q12
Eb1 Eb 2
1 1 1F1
Req
12 2 F2
1
1
Req 1 1 1
12 13F1 23F2
〔例题15-5〕有一炉顶隔焰加热熔锌炉， 炉顶被煤气燃烧加热到 900oC ,熔池液态锌温 度保持 600oC,炉膛空间高0.5m。炉顶为碳化硅 砖砌成，设炉顶面积 F1与熔池面积 F2 相等， 为 3.81m2，已知碳化硅砖的黑度1 0.85，熔锌 表面黑度2 0.2。假定炉墙散热损失可忽略，
燃气辐射采暖的优势及应用
燃气辐射采暖的优势及应用在建筑物内2m以下是人员、设备集中的空间，这里是室内采暖要解决的根本区域，如果热空气能停留在这个空间内，对满足工艺要求、人员舒适性以及降低能源消耗等方面将是最好的效果。
传统的对流散热器采暖方式中，散热器先加热空气，由于冷热空气的密度差，空间内热空气向上流动，冷空气向下流动，导致房间内温度产生严重的垂直失调，产生大量的无效耗热量。
采用这种方式采暖，为了达到一定的供热效果，必须加热建筑物内的所有空气，而热空气又总是在房间的上半部，实际需要供暖的人和物体都在温度较低的房间底部，因此热量的利用率较低。
特别是对一些大空间、半开放式空间供热，采用这种采暖方式热损失更大，供暖效果更差。
往往房间顶部温度很高，底部温度低，房间高度越高，这种作用越明显，有的房顶温度高达40℃，而人的活动空间温度却只有3～5℃。
这样的温度分布，不但满足不了供暖要求，而且造成大量能源浪费。
为了克服高度方向的垂直失调，目前对于高大空间建筑物的采暖，主要采用散热器+集中空调的热风采暖方式。
热风采暖的工作过程和散热器系统一样，也是一种对流换热方式。
如要求室内温度达到18℃，2m以上的空间也成为采暖对象，这样大部分的能源被浪费；另外，一个好的热风系统，必须要有相应良好的气流组织来实现，这样势必又造成上部空间要有大量的通风管道及空气处理设备，占用大量的空间；还有值班采暖的问题，一是夜间关闭新风管道阀门，开启空气处理设备，依靠室内回风解决问题，其最大特点就是不便于管理；二是设置单独的值班采暖散热器系统，全天开启，这两种方式都会加大能耗。
在辐射采暖系统中，辐射传热的比例通常在50%以上，它是一种卫生条件和舒适性均较高的采暖方式。
物体的辐射能力和其绝对温度的四次方成正比。
在辐射采暖系统中，辐射传热所占的比例与辐射体表面的温度有关，辐射体表面温度越高，辐射传热所占的比例就越高。
燃气辐射采暖是利用天然气、液化石油气在特殊的燃烧装置——辐射器内燃烧而辐射出各种波长的红外线进行采暖的。
辐射换热公式
辐射换热公式
辐射换热是一种物体间的热传递方式，它发生在两个物体之间，没有任何物理性的接触，而是通过空气或其他介质的中空的空间来传输热量。
两个物体之间的辐射换热取决于它们的温度差和辐射系数。
这种物理现象的发生可以用一个简单的公式来描述，即辐射换热率（以千克·度/秒为单位）= 5.67 x 10 ^ -8 x 温度差4 乘以表面积（以平方米为单位）。
其中，温度差是指两个物体的温度差的绝对值，而辐射系数是指物体表面的反射系数，越大的反射系数意味着越少的热量被辐射掉。
辐射换热具有许多优点，其中最重要的是它可以完全避免物理接触，从而避免污染和传播病毒等问题。
它还可以有效地把热量从一个物体传递到另一个物体，而不会改变任何物质。
辐射换热可以用在各种场合，比如室内暖气系统，汽车内部空调系统，家用电器，工业加热系统等等。
它的应用范围非常广泛，可以有效控制室内和室外的温度，并使空气更加清新。
总而言之，辐射换热是一种有效的热传导方式，可以有效地把热量从一个物体传递到另一个物体，而不会改变任何物质，同时又可以有效控制室内和室外的温度，使空气更加清新。
它还可以完全避免物理接触，从而避免污染和传播病毒等问题。
辐射换热定律
辐射换热定律辐射换热定律是热传导的一种方式，指的是热量通过辐射的形式传递。
辐射换热定律是热学中的基本定律之一，它描述了物体表面辐射热量与物体温度之间的关系。
下面将详细介绍辐射换热定律及其应用。
一、辐射换热定律的基本原理辐射换热是指物体表面的热量通过辐射的方式传递给周围环境。
这种辐射可以是可见光、红外线、紫外线等电磁波的辐射，其传递过程不需要介质的参与，可以在真空中进行。
辐射换热的基本原理可以用斯特藩-玻尔兹曼定律来描述，即辐射热量与物体的温度的四次方成正比。
辐射换热定律可以通过以下公式来表示：Q = εσA(T^4 - T0^4)其中，Q表示单位时间内通过辐射传递的热量，ε表示物体的辐射率，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，A为物体表面积，T和T0分别表示物体和环境的温度。
三、辐射换热定律的应用辐射换热定律在实际生活中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 太阳辐射太阳辐射是地球上最主要的能量来源之一，太阳辐射的能量通过辐射的形式传递给地球表面。
地球表面吸收太阳辐射后会升温，形成地球的温室效应。
辐射换热定律可以用来计算地球表面吸收太阳辐射的能量。
2. 热辐射的传热在工业生产中，很多设备会产生大量的热量，为了保证设备的正常运行，需要及时将这部分热量散发出去。
辐射换热定律可以用来计算设备表面的辐射热量，进而确定散热方式和散热效果。
3. 热电偶的测温原理热电偶是一种常用的温度测量仪器，其工作原理就是利用热电效应测量温度。
热电偶的测温原理中，辐射换热定律起着重要作用。
通过测量热电偶产生的电势差，可以间接计算出物体的表面温度。
4. 红外线测温红外线测温是一种非接触式的温度测量方法，可以通过红外线热像仪等设备远距离测量物体的温度。
这种测温方法利用了物体辐射热量与温度之间的关系，根据辐射换热定律进行计算。
总结：辐射换热定律是热传导的一种方式，描述了物体表面辐射热量与温度之间的关系。
通过辐射换热定律，可以计算物体表面的辐射热量，进而应用于太阳辐射、热辐射传热、热电偶测温和红外线测温等实际应用中。
辐射换热原理
辐射换热原理
辐射换热是指热能通过电磁波的辐射传递或交换。
辐射换热不需要介质的存在，它可以在真空中传播。
辐射换热的原理是热辐射，即热能以电磁波的形式从高温物体传递到低温物体。
热辐射的波长范围从长波红外线到短波紫外线，其中短波辐射的能量较高，长波辐射的能量较低。
热辐射是由物体内部来自分子振动和电子跃迁的能量转化为电磁波产生的。
物体的温度越高，分子振动和电子跃迁所产生的电磁波的能量越高，波长越短。
这意味着高温物体会发出较多能量较高的短波辐射，而低温物体则会发出能量较低的长波辐射。
辐射换热的传热速率取决于物体的温度差、表面性质和形状等因素。
通过控制物体的表面特性，如涂层、颜色和纹理，可以调节辐射换热的效率。
此外，辐射换热还受到物体之间的距离的影响，较近的物体之间的辐射换热效率更高。
辐射换热在日常生活中广泛应用，例如太阳能、红外线加热、热辐射扇等。
它也是火焰、火炬和电炉等热能传递的重要机制。
第十一章 辐射换热
第二编热量传输第十一章辐射换热辐射换热在金属热态成形产业中是常见的现象，如金属件在炉内的加热，熔化炉中的炉料与发热体之间的换热等。
第一节热辐射的基本概念一、热辐射与辐射换热物体中分子或原子受到激发而以电磁波的方式释放能量的现象叫辐射，电磁波所携带的能量叫辐射能。
由于电磁波可以在真空中传播，因而辐射能也可以在真空中传播，而导热与对流换热则只在存有物质的空间中才能发生。
激发物体辐射能量的原因或方法不同，产生的电磁波的波长和频率也不相同。
电磁波按波长的长短来划分有多种，如图11-1所示。
热辐射是由于热的原因而发生的辐射。
主要集中在红外线和可见光的波长范围内。
热辐射是物体的一种属性，只要物体的温度高于绝对温度0K，就会进行辐射。
因此热量不仅从高温物体辐射到低温物体，同样也从低温物体辐射到高温物体，但是两者辐射的能量不同。
物体在发射辐射能的同时，也在吸收辐射能。
辐射换热是指物体之间的相互辐射和吸收过程的总效果。
例如工业炉炉壁与周围物体之间由于炉壁温度较高，炉壁向周围辐射的能量多于吸收的能量，这样热量就从工业炉传给周围物体。
辐射换热不仅取决于两个物体之间的温度差，而且还取决于它们的温度绝对量。
对于导热来说，其热流密度与温度梯度成正比，而对辐射换热来说，热流密度（或辐射力）与辐射物体热力学温度的四次方成正比，即E∝T4。
二、吸收率、反射率、穿透率当热辐射的能量投射到物体表面上时，同可见光一样有吸收、反射和穿透的现象。
设辐射到物体表面的总能量为Q，其中一部分Qa在进入物体表面后被物体吸收，另一部分能量Qρ被物体反射，其余部分Qτ穿透物体，如教材150页图11-2所示。
根据能量守恒定律得或。
（11-1）令，，则式（11-1）可写成。
（11-2）式中α、ρ、τ——物体的辐射吸收率、反射率和穿透率。
固体及液体在表面下很短的一段距离内就能把辐射能吸收完毕，并把它转换成热能，使物体的温度升高。
对于金属导体，这段距离约为1μm；对于大多数非导电材料，这一距离也小于1mm。
传热学第八章辐射换热的计算
02
辐射换热的计算方法
辐射换热的基本公式
斯蒂芬-玻尔兹曼方程
描述了物体在任意温度下的辐射功率，是辐射换热的基本公式。
辐射力方程
表示物体发射和吸收的辐射能与物体表面温度和周围环境温度之间 的关系。
辐射传递方程
表示在给定温度和光谱发射率下，物体表面发射和吸收的辐射能与 物体表面温度之间的关系。
辐射换热的角系数法
表面传热系数的计算方法
通过实验测定或经验公式计算表面传热系数， 需要考虑表面粗糙度和涂层的影响。
表面传热系数的应用
适用于简化模型或近似计算中的辐射换热计算。
辐射换热的积分方程法
积分方程的建立
根据斯蒂芬-玻尔兹曼方程和边界条件建立积分方程。
积分方程的求解方法
采用数值方法求解积分方程，如有限元法、有限差分 法等。
太阳能利用
通过优化太阳能集热器的设计，提高太阳能辐射的吸收和 转换效率，降低太阳能利用成本，有助于减少化石能源的 消耗和碳排放。
05
辐射换热的发展趋势与展 望
新型材料的辐射换热特性研究
总结词
随着科技的发展，新型材料不断涌现，对新型材料的辐射换热特性研究成为当 前热点。
详细描述
新型材料如碳纳米管、石墨烯等具有独特的物理和化学性质，其辐射换热特性 与传统材料有所不同。研究这些新型材料的辐射换热特性有助于发现新的传热 机制，提高传热效率。
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传热学第八章辐射 换热的计算
目 录
• 辐射换热的基本概念 • 辐射换热的计算方法 • 辐射换热的实际应用 • 辐射换热的优化与控制 • 辐射换热的发展趋势与展望
01
辐射换热的基本概念
定义与特性
定义
传热学第十二章辐射换热
C─灰体辐射系数
三、辐射力和单色辐射力
自然界中并不存在绝对的黑体，用人工的方法可以制造出十分接近黑体的 模型，如图，在前墙上开一个小孔的空腔制成黑体，空腔壁面应保持均匀的 温度。当辐射经过小孔射进空腔时，在空腔内要经历多次的吸收和反射，而 每经过一次吸收，辐射能就按照内壁面吸收率的份额被减弱一次，最终能离 开小孔的能量微乎其微，可认为完全被吸收再空腔内。
C
o
T1 100
4
T2 100
4
1 ε1 1 1 ε 2
ε1 F1
F1 X 1,2
ε 2 F2
（四）特殊位置两物体间的辐射换热计算
1、两无限大平行平壁间的辐射换热 特点：
F 1F 2F ,且 1 ,22 ,1 1
所以：
Φ 1 ,2
F1 ( E o1 E o 2 ) 1 1 1 ε1 2
❖ 表面热阻： 由于物体表面不是黑体， 以至于对投射来的辐射能 不能全部吸收，或它的辐 射力不如黑体那么大而相 当的热阻。
Rg
1
1,2F1
1
2,1F2
1 Rb F
（三）任意两物体表面间的辐射换热
1 ε1
E o1
1
Eo2 1 ε2
ε1 F1
F1 X 1,2
ε 2 F2
C oF
T1
100
4
T2
100
4
1 1 1
ε1 2
2、空腔与内包壁间的辐射换热 特点：
1,2 1
所以：
Q 1 ,2
F1 ( E o1 E o 2 ) 1 F1 ( 1 1) ε1 F 2 2
C
o
F1
T1 100
隧道窑辐射换热式余热利用(发电)技术在砖瓦行业的应用前景
成 ， 合 了 两 大行 业 的 ｌ 、 程 、 全 、 量 标 准 ， 过 多 个 Ｔ 程项 目的 运 行 经 验 总结 而 成 目前 ， 综 丁艺 流 安 质 经 四 川 围 立 能 源 科 技 有 限 公 司 已制 定 了企 业标 准 Ｑ ７ ５ ８ ２ — 隧道 窑余 热 利 用 一 电》 技 术 成 熟 ， １ ／６ ｏ ４ ｏ ｘ《 发 ， 对 大 中 型砖 瓦 企业 的 隧道 窑 余 热 利 用 （ 电 、 暖 、 冷 、 燥 ） 较 好 的投 资 效 益 ， 会 效 益 明 显 ， 术 发 供 制 干 有 社 技 应 用 符 合 国家 相关 产 业 政 策 ． 当前 我 国重 点 支持 的 “ 是 十大 重 点 节 能 Ｔ程 ” 一 ． 之 ． 【 键词 】 隧 道窑 ； 热 ； 机容 量 ； 能 ； 关 余 装 节 制砖
产生 １ ７ ａ饱和蒸 汽 ． 过膨胀 螺杆 机发 电。 ． ＭＰ ２ 通
（ １ 北 中节 能新 型材 料有 限公 司安装 辐射 换 热 ４河
２ １． ０１ ７墙材革新与建筑节能 ２１
新 型 墙 材
Ｎｅ Ｗ ａｌＭａ ｅ ｉｌ ｗ ２４ ＭＰ 、０ ￣ ｘ 热蒸 汽 ， 产 ． ５ ａ４ ０Ｃ＇ ￣ ＿ 通过 凝 汽
０
新 型 墙 材
Ｎｅ Ｗ ａ Ｉ ｔ ｒ ｌ ｗ ｌＭａ ｅ ｉ ｓ ａ
隧道 窑烧结 制砖 工 艺 以产 量 大 、 能耗低 、 自动化 程度 高 、 量质量 稳 定 、 炉烧成 参数 可控 等特 产 窑
点， 已成为当今国际上最先进的制砖工艺之＿ 。随着国家淘 汰 ２ 以 下轮窑生产线等政策和劳动力 ４门 成本 的上升 ， 未来将 有更 多的小砖 厂被 淘汰， 而代 之的是 大 中型 现代化 隧道 窑制砖 生产 线 。而 大力 取
传热学课件第六章辐射换热计算
X 1,3
A1 A3 A2 2 A1
X 2,1
A2
A1 A3 2 A2
X 2,3
A2
A3 A1 2 A2
X 3,1
A3 A1 A2 2 A3
X 3,2
A3
A2 2 A3
A1
3．查曲线图法
利用已知几何关系的角系数，确定
其它几何关系的角系数。 例：如图，确定X1,2 由相互垂直且具有公共边的长方形表面
• 若A2和A3的温度相等，则有
J2A2X2，1＋J2A3X3，1 =J2 A2+3X(2+3)，1 角系数的可加性
即 A2+3X(2+3)，1＝A2X2，1＋A3X3，1
利用角系数的可加性，应注意只有对角系数
符号中第二个角码是可加的。
• 三、角系数的确定方法
角系数的确定方法很多，从角系数的定义直 接求解法、查曲线图法、代数分析法和几何图形 法，这里主要介绍定义直求法和代数分析法。
一、表面辐射热阻
对于任一表面A，其本身辐射为E=ε Eb， 投射辐射为G，吸收的辐射能为α G。向外 界发出的辐射能为
J E G Eb 1 G （a）
因此，表面A的净热流密度为
q ＝ J－G
（b）
对于灰体表面α ＝ε ，联解（a）和（b），
消去G得
q
Eb J
1
第六章 辐射换热计算
例内 重 基 题容 点 本 赏精 难 要 析粹 点 求
基本要求
1.掌握角系数的意义、性质及确定方法。 2.掌握有效辐射的确定方法。 3.熟练掌握简单几何条件下透热介质漫灰
面间辐射换热的计算方法。 4.掌握遮热板的原理及其应用
热力学系统的热辐射与辐射换热
热力学系统的热辐射与辐射换热热辐射是一个热力学系统中的重要现象，它是指物体通过电磁波辐射能量的过程。
在热力学中，热辐射是一种能量传递方式，它与传导和对流相互作用，共同影响着热系统的热平衡和能量转换。
辐射换热是指热辐射通过物体表面与周围物体发生的能量交换。
在热力学系统中，辐射换热是热系统与环境之间的关键热交换方式之一。
本文将从热辐射的基本原理、辐射换热的特性和影响因素等方面阐述热力学系统中的热辐射与辐射换热的相关知识。
一、热辐射的基本原理热辐射是由物体的热运动引起的，所有物体在温度不为零时都会以某种形式发射热辐射。
热辐射的特征是以电磁波的形式传播，波长范围从长波红外线到短波紫外线。
根据“黑体辐射”的理论，完美的黑体是指吸收所有辐射能量的物体，而不反射或透射任何辐射。
根据黑体辐射的性质，斯特法能定律描述了热辐射的强度和波长之间的关系。
同时，普朗克提出了量子化假设，解释了辐射能量的离散化现象，即辐射能量以能量子的形式进行传输。
二、辐射换热的特性辐射换热是热系统与环境之间的重要热交换方式，具有以下特性：1. 无需介质传导：辐射换热是通过电磁波的传播实现的，与传导和对流不同，它不需要介质的存在来传递热量。
2. 波长和温度关系：热辐射的强度与物体表面的温度有关，而且随着温度的升高，发出的辐射能量也会增加。
根据斯特法能定律，高温物体主要辐射短波辐射，而低温物体主要辐射长波辐射。
3. 吸收与反射：物体表面对热辐射的吸收和反射特性也会影响辐射换热过程。
高吸收率的物体能够有效地吸收外界的辐射能量，并转化为热量。
相反，高反射率的物体则会减少吸收辐射能量的能力。
三、影响辐射换热的因素辐射换热的强度主要受以下因素的影响：1. 温度差异：温度差异是推动辐射换热的主要力量之一。
温度差异越大，辐射换热的强度也会相应增加。
2. 表面特性：物体表面的特性直接影响辐射换热的效果。
粗糙表面相对于光滑表面来说，具有更高的吸收和发射能力，因此可以更好地进行辐射换热。
辐射式换热器
辐射式换热器
辐射式换热器是一种利用辐射传热原理进行热量传递的换热设备。
它由辐射管和辐射板构成，辐射管内充满热媒，通过加热热媒使其发热，辐射器上的辐射板将热量辐射给被加热物体。
辐射式换热器的工作原理是利用辐射传热，辐射能从辐射管内发出，经过辐射板辐射给被加热物体，达到传递热量的目的。
辐射传热的过程不需要媒介，可以在真空中传播，因此辐射式换热器适用于高温、高压和具有腐蚀性的介质。
辐射式换热器具有传热效率高、传热速度快、结构简单、维护方便等优点。
它适用于许多工业领域，如石油化工、电力、冶金、造纸等，常用于蒸煮、恒温干燥、燃烧炉热收集等过程中。
然而，辐射式换热器也存在一些限制和不足，如对被加热物体表面的污染敏感、传热范围受限等。
此外，辐射式换热器的设计和选择需要考虑辐射管数量、尺寸和布置方式等因素。
总之，辐射式换热器是一种高效、可靠的换热设备，适用于需要高温、高压和腐蚀性介质传热的工业应用。
对流与辐射换热原理的应用
对流与辐射换热原理的应用1. 引言在热传导、对流和辐射换热中，对流与辐射换热是非常重要的换热方式。
本文将探讨对流与辐射换热原理，并介绍其在实际应用中的一些例子。
2. 对流换热原理对流换热是指以流体（液体或气体）为介质传递热量的过程。
对流换热可以分为自然对流和强迫对流。
自然对流是指由密度差引起的流动，如热空气上升、冷空气下沉。
强迫对流是指通过外部力量（如风扇、泵等）驱动流体的流动。
对流换热的基本原理是传热介质的运动和温度差。
当传热介质（如空气）运动时，它与周围的物体接触并传递热量。
对流换热是一种高效的换热方式，常见的例子有散热器、冷却塔和自然通风。
对流换热的应用还包括暖气系统、空调系统和冷却系统等。
暖气系统通过对流使热量从热源传递到室内空气，提供舒适的室内环境。
空调系统通过对流来冷却室内空气，调节室内温度。
冷却系统通过对流来将热量从设备或工艺中排出，保持设备的正常工作温度。
3. 辐射换热原理辐射换热是指通过电磁波辐射传递热量的过程。
辐射换热不需要传热介质，可以在真空中传递热量。
辐射换热的能量传递速度快，与温度的四次方成正比。
辐射换热的基本原理是物体的热辐射。
热辐射是由固体、液体或气体等物体因温度高于绝对零度而发射的电磁波。
辐射换热的能量传递方式是通过电磁波的吸收和辐射。
辐射换热广泛应用于太阳能利用、红外加热和医疗诊断等领域。
太阳能利用通过辐射换热将太阳能转化为热能，供暖和热水使用。
红外加热通过辐射换热将电能转化为热能，用于烘干、烧结和焊接等工业过程。
医疗诊断中的X射线、CT扫描和核磁共振等技术都是通过辐射换热实现的。
4. 对流与辐射换热的结合应用在实际应用中，对流与辐射换热常常结合起来使用，以实现更高效的热量传递。
例如，在汽车发动机冷却系统中，发动机散热器（也称为冷却器）是通过对流和辐射换热来降低发动机温度的。
冷却器将冷却剂（如水和防冻液）通过管道与发动机连接，冷却剂在冷却器中经过辐射和对流换热，将发动机产生的热量带走，从而保持发动机正常工作温度。
传热学辐射换热总结
W
m 2 μm
，描述了黑体光谱辐射力随波长及温
度的变化规律。 2.维恩位移定律： λmT=2897.6 Μk， 描述了黑体最大光谱辐射力所对应波长 随温度的变化规律。 3.斯蒂芬-玻尔兹曼定律：Eb=σbT4 W/m2；σb=5.67*10-8 W/m2K4，描述 了黑体辐射力随表面温度的变化规律。 4.兰贝特余弦定律：描述了黑体定向辐射力按空间方向的分布变化规律。包 括三个方面的内容：(1)半球空间上，漫辐射表面定向辐射强度与方向无关；(2) ；(3) E = Iπ 。 m 2 Sr 5.基尔霍夫定律：描述了物体发射辐射的能力和吸收投射辐射的能力之间的 关系。
解：为空腔（房间）与内包壁（管道外表面）间的辐射换热，且 A1 pp A2
Φ1, 2 = ε 1 A1 (Eb1 − Eb 2 ) = 0.85 × π × 0.1 × 1 × 5.67 × 10 −8 × (373 4 − 300 4 ) = 170.4 W m
9.有一 3m×4m 的矩形房间，高 2.5m，地表 面温度为 27℃，顶表面温度为 12℃。房间 四周的墙壁均是绝热的，所有表面的发射率 均为 0.8，试用网络法计算地板和顶棚的净 辐射换热且和诸表面的温度。 解：可认为是三个表面间的辐射换热。 辐射换热热阻网络如图所示。 确定各项热阻： 1− ε 1 − 0.8 表面热阻 1、2 为 = = 0.02083 1 2 m 0.8 × 3 × 4 εA
6. 为了测量管道中的气流温度，在管道中设置温度计。试分析由于温度计头部 和管壁之间的辐射换热而引起的测温误差，并提出减少测温误差的措施。 答：建立热电偶头部能量平衡式： ε 1 A1σ b T14 − T24 = h1 A1 (t g − t1 ) 。 可以看出，因温度计头部和管壁之间的辐射换热造成的 测温误差为 (t g − t1 ) ，它与 ε 1 误差， 可以提高 t 2
第八章-辐射换热
1
辐射力、辐射强度
物体向外发射的辐射能包括不同波长和不同空间方向的能量
辐射力：单位时间内，物体的单 位表面积向半球空间发射的全部 波长的辐射能量
0~ E
W
m2
E Eb
单色辐射力：单位时间内，物体
的单位表面积向半球空间发射的某 一特定波长的辐射能量,描述辐射能 按波长分布 W
方向辐射力：单位时间内，
T E Eb E Eb c0 100
4
实际物体的方向辐射特性 定向发射率（定向黑度）：
L E 实际物体不是漫发射体， Eb Lb 定向发射率是方向角 的函数。
1.0 ~ 1.2 金属 n
0.95 ~ 1.0 非金属 n
第八章.辐射换热
在绪论中已指出，热辐射是热量传递的基 本方式之一，以热辐射方式进行的热量交换称 为辐射换热。辐射换热在热能动力工程、核能 工程、冶金、化工、航天、太阳能利用、干燥 技术以及日常生活中的加热、供暖等方面具有 非常广泛的应用。
本章主要从宏观的角度介绍热辐射的基本 概念、基本定律以及辐射换热的计算方法。
3）角系数的可加性：
A1Eb1 X1,2 A1Eb1 X1,a A1Eb1 X1,b
X1,2 X1,a X1,b
A1Eb1 X1,23 A1Eb1 X1,2 A1Eb1 X1,3
X1,23 X1,2 X1,3
（3）角系数的计算方法 有积分法、代数法、图解法(或投影法)等
dE b 0 d
maxT 2897 .6m K
维恩定律
8.辐射换热
8.2 黑体辐射的基本定律
斯蒂芬－玻尔兹曼定律
c15 Eb Eb d d c 0 0 exp 2 1 T
《传热学辐射换热》课件
低温热电转换系统的温 度控制
低温热电转换是一种将温差 转化为电能的过程，可应用 于产生绿色能源或冷却系统 等领域。
建筑能耗管理系统中的 热传递分析
建筑能耗管理系统中，热传 递分析可以优化建筑能源使 用、降低环境污染、提高生 活质量等。
3 传递效应
传热时会发生温度场的变化和对流运动的发 生，也会影响介质的分子活动以及物体的变 形。
4 热辐射的种类
热辐射有热辐射、热电子辐射和自由自发辐 射，其中热辐射是最常见的一种。
辐射换热的定义及作用
定义
辐射换热是指热通过电磁波的传 播来换热的过程，该过程与介质 无关。
作用
辐射换热应用十分广泛，如太阳 能电池板、太空舱、食品加热等 多个领域。
传热学辐射换热PPT课件
本课件将介绍热传递的三种方式之一的辐射换热，包括热辐射基础、辐射换 热模型、辐射换热的重要性、计算方法以及在实际应用中的案例。
热传递的基本概念
1 传递方式
热传递分为传导、对流和辐射Байду номын сангаас种方式，其 中辐射换热是在真空或非接触的情况下很重 要的一种方式。
2 传递方式
传热的三种方式的共同点在于都会受到介质 和温度差的影响，而热辐射是通过电磁辐射 传递热量。
分子形壳辐射发生在由多个分子层组成的介质中，介质厚度通常在几纳米到几微 米范围内。
辐射换热模型
1 设计流程
辐射换热模型的设计流程 包括建立数学模型、精度 验证和优化设计。
2 传热原理
辐射换热的传热原理是辐 射能量通过介质，产生电 子的能量变化，从而产生 热量。
3 传热方程
辐射换热系数
辐射换热系数辐射换热系数（Radiation Heat Transfer Coefficient）是一种物理量，是表示物体表面的平均辐射换热率的测量单位。
它包含以下几个方面：1.物体表面的辐射率；2.物体表面的温度差；3.空气对热量传递的影响。
辐射换热系数是用来计算物体表面之间的辐射换热量的量度。
辐射换热系数可以分为四个主要类别：1. 平均辐射换热系数；2. 辐射热损失系数；3. 相对辐射换热系数；4. 辐射换热回报系数。
1. 平均辐射换热系数(Average Radiation Heat Transfer Coefficient)，也称为总辐射换热系数，是一种常用的物理量，它描述了物体表面的平均能量换热率，可以用来估算物体表面之间的辐射换热量。
平均辐射换热系数由两个量组成：表面辐射率和温度差，单位为W/m2·K。
2. 辐射热损失系数(Radiation Heat Loss Coefficient)，也称作辐射热对流比，是一种常用的物理量，可以用来估计物体表面的辐射热损失。
辐射热损失系数的定义为：物体表面的辐射热损失与物体表面的辐射热损失之比。
辐射热损失系数的单位为1/K。
3. 相对辐射换热系数(Relative Radiation Heat Transfer Coefficient)，也称为空气对热量传递的影响，是一种常用的物理量，它描述了物体表面的相对辐射换热量，可以用来估算物体表面之间的辐射换热量。
相对辐射换热系数由三个量组成：表面辐射率、温度差和空气对热量传递的影响，单位为W/m2·K。
4. 辐射换热回报系数(Radiation Heat Return Coefficient)，也称作辐射换热係数，是一种常用的物理量，是描述物体表面的辐射换热量的物理量，可以用来估算物体表面之间的辐射换热量。
辐射换热回报系数的定义为：物体表面的辐射换热量与物体表面的温度差之比。
辐射换热回报系数的单位为1/K。
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辐射采暖制冷的研究[摘要]随着经济的发展，购买空调设备用于制冷和采暖似乎成为了当今唯一的改善居住环境的措施和时尚。
但是，大功率的空调设备的使用会导致能源需求的大大提高和巨大的能源浪费，还会带了空气污染。
而辐射，作为一种高效的传热方式在改善居住环境方面有很大的作用。
辐射供暖制冷的卫生条件和舒适性标准都比较高。
就我国现阶段的情况看，采暖制冷的主要能源仍是以煤炭为主，还存在着很多的未利用能，如地下水、地表水、地表热、土壤热等，这些低品热源的利用可以在辐射供暖和制冷中得到利用。
从以人居健康舒适、环境保护和能源有效利用为中心的空调技术进展上看，辐射供暖制冷的研究很有价值。
本文总结了一些文献中的结论。
[关键词] 有效辐射，角系数,负荷，冷辐射吊顶1 前言辐射供热是一种利用特质内部，如建筑物内部的棚顶、墙面、地面或其它表面进行供热的系统。
供热系统中，辐射能占总能量的50％以上的系统方可称为辐射供热系统。
按热源表面温度将辐射分为低温辐射、中温辐射、高温辐射，这里所讨论的是表面温度低于80℃的低温辐射供热。
按辐射板位置又分为顶面式、墙面式、地面式和楼面式。
而辐射是一种高效的传热方式，比对流和导热等传热方式快得多。
负荷与节能使用辐射采暖,具有三个优点:1 提高了壁面辐射温度,从而增强了人的舒适感。
2 室内温度分布较均匀,并且可以使用低温热源。
3 直接使辐射热作用于人体,可以降低室内空气温度,从而实现节能。
[1]辐射供暖因其节能、舒适，不占用室内使用面积等突出特点，已在北京地区获得大面积应用。
但若要在南方地区推广应用，最好能同时解决夏季供冷问题。
虽然低温地板采暖供热技术可以使室内采暖的舒适度达到极高的程度，但其仅仅解决了冬季采暖的需要，却无法在夏季实现降温的要求，因此在一定程度上也阻碍了地板辐射采暖技术的发展和应用。
目前国内的一部分单位和企业对如何充分利用地板辐射盘管，实现夏季降温也进行了一定的研究。
最基本的解决办法向地板辐射盘管中通入冷水，以期达到室内温度的降低，但由于夏季室内空气温度高于降温地面，阻碍到热量的传递，热量传递效率比较低，存在接近地面部分温度梯度较大的问题。
解决热量传递问题的另一个方案是天花辐射，从而加强夏季冷量的传递。
[2]本文介绍了地板辐射采暖以及天棚辐射采暖降温系统的一些特点，最后用一种计算方法近似计算了一个采用天棚辐射采暖降温系统的房间的一些工况，然后进行了一些自己的分析。
2．地板辐射采暖2.0 简介地面采暖系统是以水或离子反应液为介质的低温辐射地板采暖系统。
低温地板辐射供暖（见图1）是将加热管理埋置于地面下，以被加热的地面作为散热面的一种辐射供暖方式。
它和建筑物构造相结合、不占用室内和地面有效空间，可利用地热、太阳能或各种低温余热作为热源。
和常规的以对流散热为主的散热器供暖相比，具有室内温度分布均匀、舒适性好、节约能源、易实列单户热计量、维护管理方便等独特优点；特别是近两年来“以塑代钢”的推广，各种新型非金属加热管材的开发与引进，为实现低温地板辅射供暖创造了条件，同时也促进了此项技术日益完善和迅速发展。
辐射供暖用于“节能建筑”的供暖，更显示出其独特的优越性，是一种具有发展前途和推广价值的供暖方式。
室内地表面温度宜采用下列数值：经常有人停留的地表面为24～26℃；短期有人停留的地表面为28～30℃；无人停留的地表面为35～40℃。
2.1 低温地板辐射供暖的优点[3]2.1.1 低温地板辐射供暖的舒适性高、节能效果显著（1）根据各种采暖方式室内温度梯度的测试结果，地板辐射采暖方式最接近于理想采暖方式，因此在建立同样舒适条件的前提下，低温地板辐射采暖房间内的室内温度比一般以对流为主的散热器采暖的温度低2-3℃。
有关资料提出，室内设计温度每降低1℃可节约燃料10%左右，按天津市的第二期建筑节能目标，每年供暖煤耗为11.8kg/平方米(按冬季供暖期室外平均气温为-1.2℃、室内平均温度为16℃计算)，当室温降低1-3℃时，节约的燃料可达7-17%。
由此可知，地板辐射供暖不仅给人们以舒适的环境，同时其节能效果也十分可观。
（2）辐射供暖室内温度分布均匀根据卫生要求，人长期停留的房间地板表面温度不应高于30℃，然后温度沿垂直方向迅速降低，在距地面30cm 左右达到室内设计温度（16-18℃），距地面30cm 以上的垂直方向温度基本不变化。
地板采暖系统热容量大，混凝土的蓄热功能强，因此稳定性好。
地面辐射热对人体足部、腿部有良好的保健作用，给人以脚心暖起头部温和的舒适感。
符合“温足凉顶”的中医理论。
同时，由于上部空间温度的降低，大大地减少了上部空间向外的无益热损失。
2.1.2地板辐射供暖的加热管埋置于地面下，因而它具有其它供暖方式所没有的特点：（1）地板辐射供暖的散热面是被埋置于构造层中的加热管加热的表面，它图1：地板采暖和建筑构造相给合、主要房间的地面上无任何管道设备，不占用房间和地面的有效面积（按统计一般的散热器约占1-3%供暖建筑面积）。
因此，采用这种供暖方式，不仅相对的增加了建筑面积，而且不破坏室内环境，同时也避免了因包装暖气设备所带来的能源和资金的浪费。
（2）便于进行调节和控制只要在分配器处分别为各环中设置调节或控制装置，就可以方便地分别对不同朝向房间的供热量进行调节和控制，满足各房间所要求的不同工况。
（3）便于进行单户的热计量采用辐射供暖时只要在用户分配器前加一个热计量装置即可实现。
据北欧一些国家统计，采用按热计量收费代替按供暖面面积收费可以节约能源20-30%。
2.2地板辐射采暖的缺点。
（1）地板采暖要求建筑层高（每层）增加6-8厘米，管道安装需与土建施工同步进行。
（2）造价较散热器采暖高，但据生产厂家透露，近一年来全国已由几个生产厂家发展到200多个，随着生产量的增加，价格必须成降低的趋势，比如秦皇岛住友新型建材有限公司提供的地板采暖的平米造价已很接近于散热器采暖的平米造价，因此地板采暖具有很大的发展潜力。
2 冷辐射吊顶概述2．1 简介天棚辐射采暖降温及新风空调系统是将聚丁烯盘管敷设在顶部混凝土板内，通过载体的不断循环，加热或对顶部混凝土板进行降温，传热以辐射传热为主，并辅助补充适量新鲜空气的新方法。
在夏季将冷水通入埋在混凝土中的聚丁烯盘管中，冷水在夏季供水温度为20℃，回水温度为22℃，通过2℃温差来吸收室内热量，有效的解决的夏季降温的问题；而在冬季，聚丁烯盘管内的供水温度为28℃，回水温度为26℃，同样是通过2℃温差来向室内辐射热量。
此低温差辐射方式的特点是采暖和制冷的效率高于空气对流，其辐射传热形式无其它传热形式引起的空气对流所造成的不适感。
其均匀的温度创造一最佳的热环境。
系统的自身工作原理可以使系统具有很好的温度自动调节性能。
2．2 这种辐射吊顶系统在应用上尚未被普遍接受的原因：2．2．1由于其结构的限制，从水到室内的传热过程存在一定的障碍，虽然选择金属材料可适当降低传热热阻、提高系统承压能力等，但又带来重量大、成本高等问题（见图2），因此辐射吊顶系统尚未被普遍接受。
图2 几种典型的欧洲辐射吊顶板产品结构[5]2．2．2由于辐射吊顶必须工作在干工况，即夏季供冷时吊顶表面绝不允许结露，因此其适用条件比较苛刻，要求设计计算准确；此外，这类辐射吊顶系统必须配备专门的通风系统和空气处理装置，从而保证室内基本卫生要求，并除去室内产湿量，保证吊顶表面不结露，因此整个系统较复杂，对设计和运行管理水平要求较高。
2．3 注意的问题冷辐射吊顶的应用有几个问题值得注意:第一,用冷辐射吊顶的房间,窗户必须采取外遮阳措施,以减少太阳辐射对室内的影响;第二,在我国南方高温高湿地区,必须对围护结构、空调水系统以及自控等方面采取一系列技术措施,确保冷辐射吊顶不结露;第三,即使不采用置换送风,室内气流组织也应作仔细考虑。
室内空气如果没有一点流动,居住者(尤其是在窗际处)也会产生不舒适感。
第四，由于与地板辐射采暖系统相反，其管路是安装在天花中，故若要将分集水器安放在人体可以触及的地方，将有一排塑料管从天花垂到分集器上，有可能影响到室内的美观，故在设计最好选择将分集水器放在不太显眼的房间或放置在墙内。
2．4 防止结露的方法[2]为了满足用户对新鲜空气的需求，并解决室内空气在制冷情况下，有可能在天花上及地板上出现的结露情况，彻底控制室内空气的温湿度，此系统增加的新风空调处理系统，对室内空气进行除湿处理，以达到使用要求。
在冬季，天棚辐射采暖降温系统对空气无特别要求，主要考虑到用户对空气的需求，故自然通风及置换通风均可使用。
但在夏季，特别是北京有些天的空气相对湿度特点大，其露点温度甚至达到24~25℃，大大高于天棚辐射采暖降温系统的工作温度，虽然这种天气出现机会不多，天数不长，但其缺点是显而易见的，极有可能出现如很多冷辐射顶系统出现过的天花板上滴水的现象，而且此系统更可能出现上层用户的地板上出现结露的情况，故此不能完全使用室外空气来对室内换新风，必须对空气进行干燥处理，以使其露点温度低于天花板的温度。
在北京安装天棚辐射采暖降温系统在一般情况下需安装新风处理系统，但可以设想，在较北京干燥的地区如西北地区或更北的地区，如新疆等地区，在经过对当地气候条件的详细调查后，若其空气夏季露点温度低于系统在天花板表面的工作温度，此系统将可以基本上免去一套空气处理系统的价格，将有更大的市场推广价值和前景。
3实例计算分析在这里，我以辐射吊顶为例进行实例计算分析。
并且，不考虑送风系统的影响。
3．1 基本 模型3．11基本 假设 以及一些近似在描述基本模型之前，首先重复一下在进行建筑物室内长波辐射换热分析时，被广泛认同的一些基本假设，下文中的辐射均是指长波辐射：参与辐射换热的围护结构内表面以及室内热源表面均为漫射灰表面，表面吸收率与发射率为常数，不随温度变化；表面发射和反射辐射能量，在空间内都是均匀、漫分布 表面是等温面空气作为介质，对于辐射完全透过。
另外 ，在计算过程中一些近似：首先是定性温度上，由于各个表面的实际定性温度不一定一样，主要是辐射吊顶和其他壁有差别，但考虑到这种差别对结果影响较小，为了计算简便，这里取的是一种值；还有因为同样的原因，忽略了气体的辐射问题。
这里仅考虑壁面的辐射以及对流换热。
3．12基本原理（1）辐射灰表面只吸收一部分投射辐射，其余的反射。
这样在灰表面形成多次吸收、反射现象。
对灰表面的辐射换热计算要引用有效辐射使计算简化。
对于某一表面，定义从其单位面积上离开的辐射能流量为该表面的有效辐射J (Radiosity)G T J ρεσ+=4(1.1) 其中：G 为单位时间内投射到表面单位面积上的入射辐射能量 (Incident flux) 表面的净辐射热流通量 (Net radiant heat flux)是另一个关心的量()J TG J AQ --=-=41σεε(1.2)其中利用了灰表面性质ραε-==1 [4]由N 个围护结构内表面围成的房间将 (1.1) 式应用于各个表面，则可得到对于表面i()∑=--+=Nj j i j i i i i X J T J 141εσε(1.3)其中角系数X -j ：下标在前者为发射面，后者为投射面。