传热学热辐射的基本定律及辐射换热
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3. 热射线(Thermal radiation)：热辐射产生的电磁 波。它包含部分紫外线(Ultraviolet)、全部可见 光 (Visible) 和 红 外 线 (Infrared) 。 波 长 范 围 =0.1-1000m
➢ 紫外线(Ultraviolet)：<0.38m ➢ 可见光(Visible)：=0.38-0.76m ➢ 红外线(Infrared)：=0.76-1.4m(近红外线)
1. 辐射力(Emissive power)：单位时间内物体的 单位辐射面积向外界(半球空间)发射的全部波 长的辐射能称为辐射力(或发射辐射)。
相同温度下以黑体的辐射力Eb最大，而实际 物体的辐射力为：
E＝εEb 式中，ε—物体的发射率；
（W/m2）
Eb—同温度下黑体的辐射力，W/m2。
2. 有效辐射(Radiosity)： 物体表面除了向外界发 射辐射外，其它物体投 射到该表面上的投射辐 射还有部分被反射。发 射辐射和反射辐射之和 称为有效辐射。记为J (单位W/m2)
2 / 2
/2Biblioteka hd 0 0 sindd 2 0 sind 2 (sr)
3. 定向辐射(强)度
(Directional radiation intensity)
单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向p 的单位立体角内所发出的总辐射能(发射辐射 和反射辐射)，称为该方向的定向辐射(强)度。
I
dAs dA cos
2. 立体角(Solid angle)
平面角(Plane angle)：d＝dl/r，radians(rad) 立体角(solid angle) ：d=dAn/r2，steradian(sr)
2. 立体角(Solid angle)——续
dA rd r sind r2 sindd d sindd
§8.1 基本概念(Fundamental Concepts)
一、 热辐射的本质(Nature of thermal radiation)
1. 热辐射(Thermal radiation)：是由于物体内部微 观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换 成电磁波的能量发射出去的过程。
2. 辐射(Radiation)：物体通过电磁波传递能量的 现象。
由于表面辐射能包含发射辐射和反射辐射，所 以定向辐射(强)度又可以写成。
I Ie, I r,
where，
Ie,—The directional intensity of the emitted radiation，
(定向发射辐射度)，W/(m2·sr)；
Ir,—The directional intensity of the reflected radiation，
➢ For gases, there is no reflection, then
ρ＝0，α+τ＝1
➢ 黑体(Black-body)： α＝1
➢ 白体(White-body) ： ρ＝1；
➢ 透明体(Transparent-body) ： τ＝1
三、辐射力和有效辐射(Emissive power and Radiosity)
➢辐射换热与导热、对流换热不同，它不依 赖于物体的接触而进行热量传递。
➢辐射换热过程伴随能量形式的两次转化， 即物体内能电磁波能物体内能。
➢一切物体只要其温度T>0K，都会不断发射 热射线。
二、 吸收率、反射率、透射率
➢ 总投射能G(Total irradiation) G= Gα+ G + G
➢ 吸收率(Absorptivity)
α＝Gα/G
➢ 反射率(Reflectivity)
ρ＝Gρ/G
➢ 透射率(Transmissivity)
τ＝Gτ/G
➢ Energy conservation α+ρ +τ ＝1
➢ If the medium is opaque, there is no transmission, then τ＝0，α+ρ＝1
d
d dA1 cos
Where,
dA1cos is the projected area. In effect it is how
dA1 would appear to an observer situated on dAn.
d is the radiation rate passing through dAn.
2. 立体角(Solid angle)——续
d sindd
The solid angle associated with the entire hemisphere may be obtained by integrating the above Equation over the limits =0 to 2 and =0 to =/2. Hence
➢ 漫射表面(diffuse surface)：既是漫发射表面,又 是漫反射表面,则该表面称为漫射表面。
J=E+ρG
Radiosity=reflected portion of the irradiation+direct emission
四、定向辐射强度(Directional radiation intensity)
1. 可见辐射面积(Projected area)
一表面在某一方向上的可见辐射面积，即为该方向 上可以看得见的辐射面积，它是该表面在该方向上 的投影。
(定向反射辐射度)，W/(m2·sr)；
五、漫射表面(Diffuse surface )
➢ 漫发射表面(Diffuse emitter)：能向半球空间各方 向发出均匀辐射度的发射辐射的物体表面称为漫 发射表面。(黑体只有漫发射，无反射辐射)
➢ 漫反射表面(Diffuse reflector)：物体表面在半球 空间范围内各方向上都有均匀的反射辐射度,则 该表面称为漫反射表面。(白体只有漫反射)
=1.4-3.0m(中红外线) =3.0-1000m(远红外线) ➢ 工程实际中遇到的大部分物体T<2000K，热辐 射大部分能量的波长位于=0.76-20m。所以 除特殊说明外，以后论及的热射线都是红外线。
➢ 太阳辐射： =0.1-20m
3. 热辐射的特点
(Thermal radiation characteristics)
➢ 紫外线(Ultraviolet)：<0.38m ➢ 可见光(Visible)：=0.38-0.76m ➢ 红外线(Infrared)：=0.76-1.4m(近红外线)
1. 辐射力(Emissive power)：单位时间内物体的 单位辐射面积向外界(半球空间)发射的全部波 长的辐射能称为辐射力(或发射辐射)。
相同温度下以黑体的辐射力Eb最大，而实际 物体的辐射力为：
E＝εEb 式中，ε—物体的发射率；
（W/m2）
Eb—同温度下黑体的辐射力，W/m2。
2. 有效辐射(Radiosity)： 物体表面除了向外界发 射辐射外，其它物体投 射到该表面上的投射辐 射还有部分被反射。发 射辐射和反射辐射之和 称为有效辐射。记为J (单位W/m2)
2 / 2
/2Biblioteka hd 0 0 sindd 2 0 sind 2 (sr)
3. 定向辐射(强)度
(Directional radiation intensity)
单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向p 的单位立体角内所发出的总辐射能(发射辐射 和反射辐射)，称为该方向的定向辐射(强)度。
I
dAs dA cos
2. 立体角(Solid angle)
平面角(Plane angle)：d＝dl/r，radians(rad) 立体角(solid angle) ：d=dAn/r2，steradian(sr)
2. 立体角(Solid angle)——续
dA rd r sind r2 sindd d sindd
§8.1 基本概念(Fundamental Concepts)
一、 热辐射的本质(Nature of thermal radiation)
1. 热辐射(Thermal radiation)：是由于物体内部微 观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换 成电磁波的能量发射出去的过程。
2. 辐射(Radiation)：物体通过电磁波传递能量的 现象。
由于表面辐射能包含发射辐射和反射辐射，所 以定向辐射(强)度又可以写成。
I Ie, I r,
where，
Ie,—The directional intensity of the emitted radiation，
(定向发射辐射度)，W/(m2·sr)；
Ir,—The directional intensity of the reflected radiation，
➢ For gases, there is no reflection, then
ρ＝0，α+τ＝1
➢ 黑体(Black-body)： α＝1
➢ 白体(White-body) ： ρ＝1；
➢ 透明体(Transparent-body) ： τ＝1
三、辐射力和有效辐射(Emissive power and Radiosity)
➢辐射换热与导热、对流换热不同，它不依 赖于物体的接触而进行热量传递。
➢辐射换热过程伴随能量形式的两次转化， 即物体内能电磁波能物体内能。
➢一切物体只要其温度T>0K，都会不断发射 热射线。
二、 吸收率、反射率、透射率
➢ 总投射能G(Total irradiation) G= Gα+ G + G
➢ 吸收率(Absorptivity)
α＝Gα/G
➢ 反射率(Reflectivity)
ρ＝Gρ/G
➢ 透射率(Transmissivity)
τ＝Gτ/G
➢ Energy conservation α+ρ +τ ＝1
➢ If the medium is opaque, there is no transmission, then τ＝0，α+ρ＝1
d
d dA1 cos
Where,
dA1cos is the projected area. In effect it is how
dA1 would appear to an observer situated on dAn.
d is the radiation rate passing through dAn.
2. 立体角(Solid angle)——续
d sindd
The solid angle associated with the entire hemisphere may be obtained by integrating the above Equation over the limits =0 to 2 and =0 to =/2. Hence
➢ 漫射表面(diffuse surface)：既是漫发射表面,又 是漫反射表面,则该表面称为漫射表面。
J=E+ρG
Radiosity=reflected portion of the irradiation+direct emission
四、定向辐射强度(Directional radiation intensity)
1. 可见辐射面积(Projected area)
一表面在某一方向上的可见辐射面积，即为该方向 上可以看得见的辐射面积，它是该表面在该方向上 的投影。
(定向反射辐射度)，W/(m2·sr)；
五、漫射表面(Diffuse surface )
➢ 漫发射表面(Diffuse emitter)：能向半球空间各方 向发出均匀辐射度的发射辐射的物体表面称为漫 发射表面。(黑体只有漫发射，无反射辐射)
➢ 漫反射表面(Diffuse reflector)：物体表面在半球 空间范围内各方向上都有均匀的反射辐射度,则 该表面称为漫反射表面。(白体只有漫反射)
=1.4-3.0m(中红外线) =3.0-1000m(远红外线) ➢ 工程实际中遇到的大部分物体T<2000K，热辐 射大部分能量的波长位于=0.76-20m。所以 除特殊说明外，以后论及的热射线都是红外线。
➢ 太阳辐射： =0.1-20m
3. 热辐射的特点
(Thermal radiation characteristics)