工程热力学与传热学热工学第12章Radiation Heat Transfer
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Chapter 12 Radiation Heat Transfer
Radiation is the energy emitted by matter in the form of electromagnetic waves (or photons) as a result of the changes in the electronic configurations of the atoms or molecules. Unlike conduction and convection, the transfer of energy by radiation does not require the presence of an intervening medium. In fact, energy transfer by radiation is fastest (at the speed of light) and it suffers no attenuation in a vacuum. This is how the energy of the sun reaches the earth. In heat transfer studies we are interested in thermal radiation, which is the form of radiation emitted by bodies because of their temperature. It differs from other forms of electromagnetic radiation such as x-rays, gamma rays, microwaves, radio waves, and television waves that are not related to temperature. All bodies at a temperature above absolute zero emit thermal radiation.
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3. 物体对热辐射的吸收、反射和投射 如图2所示，分别用Qα、Qρ和Qτ表示，总的投射辐射用Q表示，则有如下关系：
Q Q Q Q
Q Q Q 1 Q Q Q 1
absorptivity, reflectivity,and transmissivity
式中α、ρ和τ分别为吸收率、反射率和透射率。
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主要内容 12-1 12-2 12-3 12-4 热辐射的基本概念 热辐射的基本定律 辐射换热计算 气体辐射
意义和目的 意义： 热辐射是热量传递的三种基本方式之一，在许多领域中具有重要应用，特别是 航天器热控制中，热辐射更是必须考虑的.
日常生活中也随处可见热辐射的例子，如： (1)当你靠近火的时候，会感到面向火的一面比背面热； 在冬天的夜晚，呆在有窗帘的屋子内会感到比没有窗帘 时要舒服； (3)太阳能传递到地面； 冬天，在蔬菜大棚内的空气温度在0℃以上，但地面却可 能结冰。
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Radiation is a volumetric phenomenon, and all solids, liquids, and gases emit, absorb, or transmit radiation to varying degrees. However, radiation is usually considered to be a surface phenomenon for solids that are opaque to thermal radiation such as metals, wood, and rocks since the radiation emitted by the interior regions of such material can never reach the surface, and the radiation incident on such bodies is usually absorbed within a few microns from the surface.
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2. 电磁波谱 电磁辐射包含了多种形式，我们所感兴趣的，即工业上有实际意义的热辐射 区域一般为0.1-100μm。
图12-1来自百度文库电磁辐射波谱
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红外线又有近红外和远红外之分，大体上以25μm为界限。波长在25μm以下的红 外线称为近红外线，25μm以上的红外线称为远红外线。20世纪70年代初期发展 起来的远红外加热技术，就是利用远红外辐射元件发射出的以远红外线为主的电 磁波对物料进行加热。微波炉就是利用远红外线来加热物体的。远红外线可以穿 过塑料、玻璃及陶瓷制品，但却会被像水那样具有极性分子的物体吸收，在物体 内部产生内热源，从而使物体比较均匀地得到加热。各类食品中的主要成分是水， 因而远红外加热是一种比较理想的加热手段。
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目的： (1) 认识热辐射的性质； (2) 掌握黑体热辐射的基本传递规律； (3) 了解气体辐射的过程 (4) 掌握热辐射换热的基本研究方法和过程
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12-1 热辐射的基本概念
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 辐射不依靠物质的接触进行热量传递，可以在真空中进行。 b 辐射换热过程伴随能量形式的两次转化。 c 任何物体，只要温度高于0K，就会不停地向周围空间发出热辐射；辐射换热 是指物体之间相互辐射和吸收的总效果。当物体与环境处于热平衡时，其表面 上的热辐射仍在不停地进行，但其辐射换热量等于零。
Radiation is the energy emitted by matter in the form of electromagnetic waves (or photons) as a result of the changes in the electronic configurations of the atoms or molecules. Unlike conduction and convection, the transfer of energy by radiation does not require the presence of an intervening medium. In fact, energy transfer by radiation is fastest (at the speed of light) and it suffers no attenuation in a vacuum. This is how the energy of the sun reaches the earth. In heat transfer studies we are interested in thermal radiation, which is the form of radiation emitted by bodies because of their temperature. It differs from other forms of electromagnetic radiation such as x-rays, gamma rays, microwaves, radio waves, and television waves that are not related to temperature. All bodies at a temperature above absolute zero emit thermal radiation.
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3. 物体对热辐射的吸收、反射和投射 如图2所示，分别用Qα、Qρ和Qτ表示，总的投射辐射用Q表示，则有如下关系：
Q Q Q Q
Q Q Q 1 Q Q Q 1
absorptivity, reflectivity,and transmissivity
式中α、ρ和τ分别为吸收率、反射率和透射率。
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主要内容 12-1 12-2 12-3 12-4 热辐射的基本概念 热辐射的基本定律 辐射换热计算 气体辐射
意义和目的 意义： 热辐射是热量传递的三种基本方式之一，在许多领域中具有重要应用，特别是 航天器热控制中，热辐射更是必须考虑的.
日常生活中也随处可见热辐射的例子，如： (1)当你靠近火的时候，会感到面向火的一面比背面热； 在冬天的夜晚，呆在有窗帘的屋子内会感到比没有窗帘 时要舒服； (3)太阳能传递到地面； 冬天，在蔬菜大棚内的空气温度在0℃以上，但地面却可 能结冰。
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Radiation is a volumetric phenomenon, and all solids, liquids, and gases emit, absorb, or transmit radiation to varying degrees. However, radiation is usually considered to be a surface phenomenon for solids that are opaque to thermal radiation such as metals, wood, and rocks since the radiation emitted by the interior regions of such material can never reach the surface, and the radiation incident on such bodies is usually absorbed within a few microns from the surface.
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2. 电磁波谱 电磁辐射包含了多种形式，我们所感兴趣的，即工业上有实际意义的热辐射 区域一般为0.1-100μm。
图12-1来自百度文库电磁辐射波谱
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红外线又有近红外和远红外之分，大体上以25μm为界限。波长在25μm以下的红 外线称为近红外线，25μm以上的红外线称为远红外线。20世纪70年代初期发展 起来的远红外加热技术，就是利用远红外辐射元件发射出的以远红外线为主的电 磁波对物料进行加热。微波炉就是利用远红外线来加热物体的。远红外线可以穿 过塑料、玻璃及陶瓷制品，但却会被像水那样具有极性分子的物体吸收，在物体 内部产生内热源，从而使物体比较均匀地得到加热。各类食品中的主要成分是水， 因而远红外加热是一种比较理想的加热手段。
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目的： (1) 认识热辐射的性质； (2) 掌握黑体热辐射的基本传递规律； (3) 了解气体辐射的过程 (4) 掌握热辐射换热的基本研究方法和过程
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12-1 热辐射的基本概念
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 辐射不依靠物质的接触进行热量传递，可以在真空中进行。 b 辐射换热过程伴随能量形式的两次转化。 c 任何物体，只要温度高于0K，就会不停地向周围空间发出热辐射；辐射换热 是指物体之间相互辐射和吸收的总效果。当物体与环境处于热平衡时，其表面 上的热辐射仍在不停地进行，但其辐射换热量等于零。