传输原理：第11章 辐射换热
★Chapter10-11对流换热-辐射换热-邱
速度边界层
温度边界层
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3
北 京 科 技 大 学
10-1 概述
一、牛顿冷却公式
牛顿冷却公式
= A h( tw－tf )
q = h( tw－tf )
其中：
h—整个固体表面的平均表面传热系数;
tw—固体表面的平均温度; tf —流体温度，对于外部绕流，tf 取远离壁面的流体主流温度；对 于内部流动，tf 取流体的平均温度。
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北 京 科 技 大 学
11-1 热辐射的基本概念
一、吸收、反射与投射
镜反射与漫反射： 物体表面对辐射的反射有两种：镜反射与漫反射
(a)镜反射
反射角=入射角
(b)漫反射
被反射的辐射能在各个 方向均匀分布 产生何种反射决于 物体表面的粗糙程度 和 投射辐射能的波长 。 当粗糙程度尺度小于投射辐射能的波长时，就会产生镜反射， 反之就会产生漫反射。绝大多数工程材料的热辐射的反射都 近似于漫反射。
一些表面传热系数的数值范围 对流换热类型
空气自然对流换热
空气强迫对流换热 水自然对流换热 水强迫对流换热 水沸腾
1～10
10～100 100～1000 1000～15000 2500～35000
水蒸气凝结
Байду номын сангаас
5000～25000
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第十章小结
重点掌握以下内容： （1）牛顿冷却公式 （2）对流换热的影响因素 （3）对流换热系数的数值概念
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北 京 科 技 大 学
10-1 概述
二、对流换热的影响因素
(1) 流动的起因 流动的起因，影响流体的速度分布与温度分布。 强迫对流换热 自然对流换热 一般说来，自然对流的流速较低，因此自然对流换 热通常要比强迫对流换热弱，表面传热系数要小。 例如：气体自然对流h在1~10W/m2· K，而气体强迫 对流h在10~100W/m2· K。
传热学-辐射换热PPT课件
一、热辐射与辐射换热
1、定义
辐射－辐射是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。
辐射能－辐射能是电磁波所携带的能量（或热能转变成电磁波形式的
能量）。
热辐射－物体由于热的原因（温度高于 0 K）而发射电磁波的现象。
辐射换热－物体之间通过热辐射交换热量的过程。
当系统达到热平衡时，辐射换热量为零，但热辐射仍然不断进行。
（3）不同温度下黑体的单色辐射力随波长的变化图
1） 黑体的温度一定时， 不同波长的能量不同。 并在某一波长时存在极 大值；
2） Eb 的最大值随温度 的升高向短波方向移动。
对数坐标
3) 相同波长下，温度高 时的光谱辐射力也强
4) 某一温度下曲线与横 轴之间的面积即代表 了该温度下的总辐射 力，即
=
E Eb
=
E Eb
C
T 100
4
Cb
T 100
4
C Cb
实际物体的发射率为图7-9曲线下的面积（辐射力）之比。
同一温度下黑体的辐射力最大。
（2）实际物体的辐射力E
E
Eb
Cb
T 100
4
（3）影响发射率的因素
发射率只取决于发射物本身的材料类别、表面状况和温度，而不 涉及外界条件（见教材P151表7-1）。
2、实际物体的单色发射率 对同温度、同波长
E Eb
单色发射率是曲线的纵坐标之比。
3、实际物体的发射率与单色发射率的关系
E Eb
E d
0
Eb d
Eb d
0
Eb d
图7-9
0
0
4、灰体的发射率与单色发射率的关系
《辐射换热》PPT课件 (2)
11-2-1 普朗特定律
1. 辐射力和光谱辐射力
辐射力 (Emissive power) 单位时间单位面积物体表面向半球空间的所
有方向发射全部波长范围的辐射能的总量，称为 该物体表面的辐射力。E，W/m2
光谱辐射力 (Emissive power) 单位时间单位面积物体表面向半球空间的
A1
A2
cos1 cos2 r 2
dA1dA2
1
X 2,1 A2 A1
A2
cos1 cos2 r 2
dA1dA2
几何量
2. 角系数的性质 非自见面的角系数等于0。
X 1,1 0
角系数的相对性
A1 X1,2 A2 X 2,1
角系数的完整性
封闭空腔中：
X1,1 X1,2 1
1
X1,1 X1,2 X1,3 X1,4 X1,5 1
结论
✓ 同一温度下，吸收辐射能力愈强的物体， 发射辐射能的能力也愈强。
✓ 同一温度下，黑体的辐射能力最强。
✓ 对于灰体： (T) (T)
不适于太阳辐射的吸收。
11—4 辐射换热的计算方法
假设
➢ 进行辐射换热的物体表面之间是
不参与辐射换热的介质或真空；
➢ 参与辐射换热的物体表面为漫射灰体
或黑体表面；
发射，吸收 辐射能
T1
q 1,net
q
2,net
T
2
➢ 两物体温度不同时，高温物体失去热量； ➢ 两物体温度相同时，辐射换热量为零。
11-1-1 吸收，反射和透过
1 吸收比，反射比和透过比
投入辐射G： 单位时间投射到单位面积物体表面上
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。
《传热学辐射换热》PPT课件
对于凹面：
Fii 0
31
(3) 完整性
对于有n个外表组成的封闭系统，据能量守恒可得:
Q i Q i 1 Q i 2 Q i i Q i N
Q i1Q i2 Q ii Q iN 1
Q i Q i
Q i
Q i
N
F ij F i1 F i2 F ii F iN 1
即
G G
所吸收的波长为的投射辐射，w/m2 波长为的投射辐射，w/m2
1G G 10
E d ,T1 ,T2 b,T2
E d 0 ,T2 b,T2
?
黑体
1
E d 0 ,T1 b,T2 T24
?
24
基尔霍夫定律 〔吸收率与辐射率之间的关系〕
1859年，Kirchhoff 用热力学方法答复了这个问题，从而提出了 Kirchhoff 定律。最简单的推导是用两块无限大平物体，参数分别为Eb, T1 以 及E, , T2，那么当系统处于热平衡时，有
QEAJA 1
因为： E Eb 所以有：QEb1AJAE1bJ
A
外表辐射 热阻
35
5.1 辐射换热热阻
〔2〕空间辐射热阻
Eb Eb
J JJ1 J1
J2 J2
1 1 A A
11 A1F12 A1F12
物体外表1辐射到外表2的辐射能为
Q 12J1A 1F 12
物体外表2辐射到外表1的辐射能为
Q 21 J2A 2F 21
右图是根据上式描绘的黑体单色辐 射力随波长和温度的关系。
m与T 的关系由Wien偏移定律给
出 m T 2 .8 9 6 1 0 3m K
到达最大单色辐射力时的波长
十一辐射换热
设表面1是黑体表面，辐射力、吸收率和表 面温度分别 Eb、Ａ=1、T1。 表面2为任意表面，辐射力、吸收率和 表面温度分别为E2、 Ａ２、T2。
表面2能量收支情况 q=E- ＡE０ 当体系处于热平衡时 T2 = T1，q=0
于是上式变为：
E/Ａ= E０
把这种关系推广到任意物体时，可得： 基尔霍夫定律表达式：（条件：热平衡、一方是黑体） E1/Ａ1= E2/Ａ2= E3/Ａ3=……E/Ａ= E０ Ａ=E/ Eb=ε
结论： 1、物体的辐射力大，吸收率也就越大。换言之，善 于发射的物体亦善于吸收； 2、因为所有物体的吸收率α 永远小于1，所以同温度 下的黑体辐射力最大； 3、热平衡下α =ε 。
灰体 ：物体单色吸收率与波长无关， 即 Ａ=Ａλ =C 灰体 α ≡ε
11-4 物体间的辐射换热
一、角系数 １.定义：表面1发射的辐射能落到表面2上的百分数叫 表面对表面2的角系 数。 ２.角系数的性质 （1）、角系数的相对性： 两个物体均是黑体，两者净交换热量为Q12 Q12 = E０1 A1 X1，2- E０2 A2 X2，1 热平衡时， T1=T2 E０1= E０2 A1 X1，2 = A2 X2，1
解：热电偶侧温问题： 热电偶的辐射换热量等于对流换热量
α (tf-t1)= ε 1 (E０1-E０w) tf = t1+ ε 1C0/α *[(T1/100)4-(TW/100) =998.2℃ 测量误差: 绝对误差 Δ t= tf-t1=206.2℃ 相对误差 Δ t/ tf =20.7%
4
]
例： 两块平行平板，其表面积A1=A2，温度分别为 t1=727℃，t2=127℃，板的黑度为ε 1=ε 2=0.8，两 板间距离比板的长宽相比很小， 求（1）板1，2的本身辐射； （2）板1，2的有效辐射； （3）板1，2的投入辐射； （4）板1，2的反射辐射； （5）板1，2的间的辐射换热量。
《辐射换热》PPT课件
五、太阳能
五、太阳能
五、太阳能
太阳能空调
四、气体的辐射换热 ◆不同的气体，吸收和发射的能力不同。 ◆单原子和分子构造对称的双原子气体〔如 空气〕，几乎没有吸收和发射能力，可视为 完全透热体。 ◆不对称的双原子和多原子分子〔如水蒸气、 二氧化碳等〕，那么具有相当大的吸收和发 射能力。
〔2〕在太阳光下，白布的吸收率比黑布的小，在 室外穿浅色衣服比较凉快。
3、吸收、反射和透射 对大局部工程材料〔固体〕：不是透热体，即
AR1 对气体：反射率为0，即： AD 1
水蒸气、二氧化碳气体等，只能局部地吸收一定 波长范围内的辐射能。
4、辐射力
辐射力 ：E指在单位时间内物体单位外表积上
向半球空间所有方向发射的全部波长范围内的总
绝对黑体： 2、反射率
—A物如1体：反烟射煤辐、射雪能。的能力。
绝对白体R：
如：磨光的金属外表。
3、透射率 R —物1体透过辐射能的能力。
绝对透明D体：
如：绝对枯：
〔1〕黑体和白体是针对红外线而言的，与光学 上的黑白不同。如：白布和黑布的吸收率差不多，在 室内的感觉是一样的。
1、太阳的温度约5800K，可见光波长范围约：
0.3~ 80.7μ 6m 0.2~2μm
〔
〕
2、工程实际中所遇到0的.7温度~ 6在22μ 0000m K以下，大局部
热射线的范围为：
为红外线
辐射。
8.1 热辐射的概念和根本定 律 一、热辐射的概念
2、热辐射的特点 〔1〕无需媒介物质，可以在真空中进展热 量传播。 〔2〕热辐射过程中不仅有能量的转移，而 且还伴随着能量的转换，即发射时由热能转 变为辐射能，吸收时又由辐射能转换为热能。
辐射换热
三、维恩位移定律 由
dEb λ = 0 → Ebλ max dλ
→
λmax ⋅ T = 2.8967 ×10 −3 (m ⋅ K )
利用维恩定律，可测得 后反求黑体表面温度。 利用维恩定律，可测得λmax 后反求黑体表面温度。 实际物体光谱辐射力按波长的分布规律不完全符合 普朗克定律, 但大趋势一致。 普朗克定律 但大趋势一致。 在工业温度范围内（ 以下） 在工业温度范围内（2000 K以下）, 热辐射波长在 以下 0.38 ~100µm , 且大部分能量在 0.76 ~20µm 的红 外线区段。 外线区段。
∆Eb = Eb ( λ1 −λ2 ) = Fb ( λ1 −λ2 ) Eb = ( Fb ( 0−λ2 ) − Fb ( 0−λ1 ) ) Eb
Fbλ ——黑体 在 0至λ波段区间的辐射力占同温度 黑体 下黑体全波辐射力的百分比。 下黑体全波辐射力的百分比。 Fbλ = f（λT） （ ） 四、基尔霍夫定律 实际物体表面的黑度（发射率） 单色黑度。 1. 实际物体表面的黑度（发射率）、单色黑度。 黑度： 黑度：
P.209 图11.5为 为 放大的局部图： 放大的局部图：
讨论： 讨论： 1）T↑→Ebλ↑→Eb↑； ） ； 2）λ→0 或λ→∞，Ebλ→0； ） →0 → →0； 的波长记为λ 3）对应 Ebλmax 的波长记为 max 越小。 向移动。即T↑，λmax越小。 向移动。
， T↑→λmax 向短波方
11－3 角系数 －
一、角系数及其特性 1. 角系数
X 1, 2 Φ1− 2 = Φ1
式中
上的部分 Φ1− 2 ——A1发出的能量中落到 A2上的部分； 发出的总能量。 Φ1 —— A1发出的总能量。
角系数是几何参数, 通常认为表面不透明,介质透明 介质透明。 角系数是几何参数 通常认为表面不透明 介质透明。 2. 角系数的特性 相对性（互换性）： ① 相对性（互换性）： X 1, 2 A1 = X 2,1 A2
辐射换热
dA1cosθ d Ω
辐射强度的大小不仅取决于物体种类、表面性质、 辐射强度的大小不仅取决于物体种类、表面性质、 温度，还与方向有关。对于各向同性的物体表面 各向同性的物体表面， 温度，还与方向有关。对于各向同性的物体表面，辐射 无关。 强度与ϕ 无关。
L (θ ,ϕ ) = L (θ )
13
光谱辐射强度： 光谱辐射强度 ： 在 λ ~ λ + d λ波长范围内单位波长 的辐射强度称为光谱辐射强度，单位为W/(m ⋅µm Sr)或 的辐射强度称为光谱辐射强度，单位为W/(m2⋅µm⋅Sr)或 W/(m3⋅Sr) 。 辐射强度与光谱辐射强度之间的关系
普朗克定律(The 普朗克定律(The Plank Distribution) 维恩位移定律(Wien’s 维恩位移定律(Wien’s Displacement Law) 斯忒藩— 斯忒藩—玻耳兹曼定律 Stefan-BoltzmannLaw） （The Stefan-BoltzmannLaw） 兰贝特定律(The 兰贝特定律(The Lambert’s Law)
(
C2 / ( λT )
−1
)
d ( λT ) = f ( λT )
Eb( λ1 −λ2 ) = Fb( 0−λ2 ) − Fb( 0−λ1 ) Eb
18
三、Stefen-Boltzmann定律 Stefen-Boltzmann定律
确定了黑体辐射力与热力学温度之间的关系
5.67 W/(m2⋅K4)，称为黑体辐射系数。 W/(m2 称为黑体辐射系数。
σ = 5.67×10-8 W/(m2⋅K4)，黑体辐射常数。C0= × ，黑体辐射常数。
Eb = σ T 4 = C0 (T /100)4
第十一章辐射换热
EbbT4(W/m2)
b :黑体辐射常数， 其值为5.6710-8 W/(m2K4)；
T : 黑体表面的热力学温度，K。
或
Eb
Cb
T 4 100
(W/
m2)
Cb :黑体辐射系数， 其值为5.67W/(m2K4)。
• 黑度
工程上最重要的是确定实 际物体（灰体）的辐射力
实际物体的辐射力与同温度下黑体的辐射力之比称为
1—圆盘形；2—正方形；3—长方形（边之比为2:1）；4—长方形（狭长）
二、角系数的性质
1、相对性（互换性） 两黑体：1、2 面积：A1、A2 温度：T1、T2 辐射能：Eb1、Eb2
表面1辐射到表面2的辐射能 1 2Eb1A1X1,2
表面2辐射到表面1的辐射能 2 1Eb2A2X2,1 两个黑体表面间的净辐射热量
特点：
（1）温度愈高，同一波长下的单色 辐射力愈大。当温度较低时，可见光 所占份额很少（T<800K无颜色变化）， 但随着T的升高，所占份额有所升高， 若是太阳辐射，辐射能在可见光区所 占份额很大。
（2）在一定的温度下，黑体的单色 辐射力在某一波长下具有最大值；
（3）随着温度的升高，Eb取得
最大值的波长max愈来愈小，即在坐
A＜1，且吸收率不随波长而改变（A为常数）的物体。
绝大多数的工程材料在热辐射范围内均可近似为灰体处理。
二、 热辐射基本定律
1.普朗克（Planck）定律
黑 体
2.维恩（Wien）位移定律
3.斯忒藩-玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann)定律
4.基尔霍夫（G.R.Kirchhoff）定律
• 黑体作为理想辐射体，能够吸收来自半球各个方向各种波长 的全部能量。黑体吸收率最大，辐射力亦最强，是一个理想 化的物体。 此后凡与黑体辐射有关的物理量，均以右下角标 “b”表示。
第十一章辐射换热
………………….（23）
❖ 二、两个灰体间的辐射换热
❖ 图2两个物体组成的辐射换热系统a)空腔与其内包物体；b) 两个物体组成的封闭腔(两个曲面)c) 两个物体组成的封闭腔 （其一为平面）
❖ 应用辐射热阻构成辐射换热网络的方法如下：将式(16)和式 (23)改写成：
黑体： 灰体：
………….（24）
❖ 可据钢坯的颜色来判断其温度，钢坯在加热过程
中当：
❖
无变化：低于500℃、
❖
暗红：600℃左右、
❖
鲜红：800--850℃左右、
❖
桔黄：1000℃左右
❖
白炽：1300℃左右
为了高温时计算上的方便，通常把式(8)改写成如下形式：
………………………….（9）
❖ 三、基尔霍夫定律
基尔霍夫定律提示了物体的辐射力与吸收率之间的理论关系。 基尔霍夫定律的数学表达式：
则有：A1 X12=A2 X21………………（15） ❖ 两个黑体间辐射换热的计算公式为：
…………（16）
❖ 二、角系数
❖ 确定角系数的方法：积分法、几何法(如图解法)及代数法等。 ❖ 微元面dA1对dA2角系数，角系数Xd1，d2 ：
❖ dA1对A 2表面的角系数Xd1，2
❖ 同理可得微元面dA2对Al表面的角系数Xd2，1
❖ 辐射换热量大于只计及第一次的吸收热量为：
………………（34）
第七节 对流与辐射共同存在时的热量传输
综合换热过程的总热阻相当于对流与辐射热阻之并联，总换热 量等于对流与辐射换热量之和。即：Φ=Φc+ΦR
❖ Φc以及ΦR的计算如下：
❖ 将辐射换热写成对流换热的形式：
❖ αR——辐射传热系数、下标R与对流的下标c相互区别，因 而有下式：
热工基础 第11章 辐射换热
§11.1.4 定向辐射强度
立体角定义：球面面积除以球半径的平方， 单位：sr(球面度)
c r2
dAc rd r sin d
d
dAc r2
sin d d
称为经度角， 称为纬度角（方位角）
§11.1.4 定向辐射强度
定向辐射强度I 定义：
单位时间内、单位可见辐射面积向（ ， ）
辐射力从总体上表征物体发射辐射能本领的大小。 在热辐射的整个波谱内不同波长发出的辐射能是 不同的，如图，每条曲线下的面积表示相应温度 下黑体的辐射力。
§11.1.4 辐射力和光谱辐射力
光谱辐射力 E λ ： 单位时间内，单位波长范围内 ( 包含某一给定波长 ) ，物体的单
位表面积向半球空间发射的能量。单位：W
§11.2.2 Stefan-Boltzmann 定律
Eb
0
Eb
d
0
e
c
2
c15
(T )
1
d
T 4
Eb
C0
(T 100
)4
式中， σ= 5.67×10-8 w/(m2K4)，是Stefan-Boltzmann常 数。
外界投射到物体表面的总能量φ中被物体反射的部分Qρ与Q的比值。 当ρ＝1时称绝对白体。 穿透比τ：
外界投射到物体表面的总能量φ中被物体穿透的部分Qτ与Q的比值。
当τ＝1时称绝对透明体。
由能量守恒定律：α＋ρ＋τ＝1
黑体、镜体(或白体)和透明体都是假定的理想物体。
§11.1.2 吸收比、反射比、穿透比
第11章 辐射换热
第11章 辐射换热
一、基本内容： 1、热辐射的基本概念及黑体辐射三大定律； 2、实际物体的辐射及吸收特性； 3、辐射换热的基耳霍夫定律。
辐射换热PPT课件
12 1
21
F1 F2
D、两个曲面组成的封闭体系 (如图d)
12
F2 F1 F2
21
F1 F1 F2
30
第30页/共54页
2.3.3.3灰体间的辐射传热
灰体的有效辐射
J E0 RG E0 (1 A)G
离开表面的净辐射换热量
Q F
J
G
E0
(1
A)G
G
E0
AG
当A=ε时
Q
F 1
(E0
5
第5页/共54页
4. 黑体辐射模型
在空心体的壁面 上所开的小孔 具有黑体的性质
1).黑体概念
黑体：是指能吸收投入到其面
上的所有热辐射能的物体，是
一种科学假想的物体，现实生
活中是不存在的。但却可以人
工制造出近似的人工黑体。
小孔尺寸愈小 愈接近黑体
6
第6页/共54页
2.3.2热辐射的基本定律 2.3.2.1Planck辐射定律 (第一个定律)
第27页/共54页
12 13
兼顾性
1
2
3
12F1 32F3 42F4
分解性
透热体
28
第28页/共54页
常见的几种角系数值
A、两个无限大的平行平面 (如图a)
12 21 1
B、一个平面1和一个曲面2组成的封闭体系(如图 b)
12 1
21
F1 F2
29
第29页/共54页
C、一个物体1被另一个物体2包围 (如图c)
2.3.1辐射传热的基本概念
1. 热辐射特点
(1) 定义：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能 量；
(2) 特点： a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空
传输原理课后习题答案
第二章 流体静力学（吉泽升版）2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。
质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。
而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。
2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何? 解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。
静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。
2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。
解:流体静力学基本方程为：h P h P P P Z P Z γργγ+=+=+=+002211g 或同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强可以互换，比势能总是相等的。
2-4如图2-22所示，一圆柱体d ＝0.1m ，质量M ＝50kg ．在外力F ＝520N 的作用下压进容器中，当h=0.5m 时达到平衡状态。
求测压管中水柱高度H ＝? 解：由平衡状态可知：)()2/()mg 2h H g d F +=+ρπ（代入数据得H=12.62m2.5盛水容器形状如图2.23所示。
已知hl ＝0.9m ，h2＝0.4m ，h3＝1.1m ，h4＝0.75m ，h5＝1.33m 。
求各点的表压强。
解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。
)(01Pa P =)(4900)(g 2112Pa h h P P =-+=ρ )(1960)(g 1313Pa h h P P -=--=ρ )(196034Pa P P -==)(7644)(g 4545Pa h h P P =--=ρ2-6两个容器A 、B 充满水，高度差为a 0为测量它们之间的压强差，用顶部充满油的倒U 形管将两容器相连，如图2.24所示。
已知油的密度ρ油=900kg ／m 3，h ＝0.1m ，a ＝0.1m 。
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第11章辐射换热
11.1 辐射换热的基本概念
11.2 热辐射的基本定律
11.3 固体、液体及灰体的辐射
11.4 黑体间的辐射换热及角系数
11.5 灰体间的辐射换热
1
11.1 辐射换热的基本概念1．热辐射的特点
可见光（0.38-0.76μm）红外线（0.76-600μm）热射线（0.38-100μm）
2
1不需要物质作传热媒介，而是依靠发射电磁波来传递热
量。
2伴随着能量形式的两次转化3物体T ＞0K ，进行热辐射
热辐射的特点
11.1 辐射换热的基本概念
3
1 =
11.1 辐射换热的基本概念
3.黑体模型
小孔面积/空腔内表面积<0.6%
小孔吸收率0.996
6
11.2 热辐射的基本定律
1.普朗克定律
),(T f E b λλ=W/(m 2·µm)
0→→λλb E 0
→∞→λλb E 维恩定律:
λmax ·T =2897. 6 µm·K
8
应用：
热辐射的基本定律
11
表示物体相对于黑体的
表示物体相对于黑体的辐
)
灰体吸收
()
E
黑体吸收
分析：
任意两表面所组成的体系，其中一个
表面所发射的辐射能投射到另一表面
上的能量占发射总能量的百分数，称
为第一表面对第二表面的辐射角系数，
同理，第二表面对第一表面
214
角系数的性质
1）纯几何参数
2）互变关系（相对性）212121A A ϕϕ=3）自变关系（完整性）
n
11312111Φ++Φ+Φ+Φ=Φ 1
n 1131211=++++ϕϕϕϕ 1
n 2232221=++++ϕϕϕϕ 1
32n
1
n 321=++++n n n n ϕϕϕϕ …………………………
11211=+ϕϕ1
2221=+ϕϕ11.4 固体表面间的辐射换热
16
3
3131222F F F F F -+-+-+18
4) 对称性
5) 可分性（分解性）
32
31)2
1
(3ϕϕϕ+=+32
111.4 固体表面间的辐射换热
19
1
）两不可自见面
11=ϕ0
22=ϕ自见性1
12=ϕ1
21=ϕ完整性
11.4 固体表面间的辐射换热
角系数的确定
20
2）一可自见面与一不自见面
011=ϕ自见性完整性2121212121/A A A A =⇒=ϕϕϕ1
1121211=⇒=+ϕϕϕ相对性21222221/11A A -=⇒=+ϕϕϕ完整性∞→2A 112=ϕ021≈ϕ11.4 固体表面间的辐射换热
21
3）两可自见面f 112ϕϕ=兼顾性0
=ff ϕ11=f ϕ1
1111/A A f f f f f =⇒=ϕϕϕ1112/A f f ==ϕϕ2221/A f f ==ϕϕ11211/11A f -=-=ϕϕ222/1A f -=ϕ∞→2A 1112/A f f ==ϕϕ0
/2221≈==A f f ϕϕ11.4 固体表面间的辐射换热
f—透热体22
24
A 4)100
25
G 自G 反G 吸G A
A
29
表面热阻
31
小结
一、本课的基本要求
1．掌握角系数的定义、性质和简单封闭系角系数
的确定。
2．理解有效辐射、差额热量的概念。
3．会计算两灰体表面间的辐射换热量。
二、本课的重点、难点
重点：角系数的定义、性质，两灰体表面间的辐射传热量计算。
难点：加隔热板后的辐射换热量计算。
33。