15第四章 辐射传热
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12第四章 辐射传热
所以只要计算得到λT的值，就可以查表得到，非常方便，λT的范围从1 000到100 000，一般而言，当λT<1 000，由于很小，可以直接认为是0，同样，当λT>100 000时，=1。
另外，若查表时，λT有可能并不能得到表中的相对应的值，可以利用更逼近λT的那个值进行查表。
例题：试分别计算5 762K、3 000K、1 000K、300K四种不同温度下黑体辐射中可见光和红外辐射（0.76-40μm)能量的比例。
第4章辐射传热
4.2.3黑体辐射能按波段的分布
将普朗克定律和斯忒藩-波尔兹曼定律结合在一起后就产生了波段内黑体辐射能的计算。对于特定波段内黑体辐射能的计算，普朗克定律和斯忒藩-波尔兹曼定律均无法独立解决。但是在实际计算时，往往只需要求波段内的辐射能。为了建立部分辐射能与全部辐射能之间的关系，引入一个比值：
解：(1)根据黑体空腔的定义，可将小孔视为人工黑体表面。
辐射力为同温度的黑体辐射力，则由斯忒藩-波尔兹曼定律可得：
Eb=σT4=5.67×10-8W/(m2·K4)×(1200K)4
=1.176×105W/m2
于是可得到小孔的辐射量为：
Φ=EbA= 1.176×105W/m2×π×(0.01m)2/4
Fb(λ1-λ2)= Fb(0-λ2）-Fb(0-λ1)
=0.548 77-0.100 88=0.447 89
即所占的比例为44.789%。
T=3 000K及T=1 000K时计算结果同上。
第页
当T=300K时，λ1T=0.38×300=114μm·K;
λ2T=0.76×300=228μm·K。
查表得，Fb(0-λ1)=0；Fb(0-λ2)=0
该式同时也说明，黑体单位面积辐射出去的能量在空间的不同方向分布是不均匀的，按空间纬度角的余弦规律变化，在垂直于该表面的方向最大，而与表面平行的方向强度为0，也就是θ→0，cosθ→1，Φ(θ)→max；θ→π/2，cosθ→0,Φ(θ)→0。
另外，若查表时，λT有可能并不能得到表中的相对应的值，可以利用更逼近λT的那个值进行查表。
例题：试分别计算5 762K、3 000K、1 000K、300K四种不同温度下黑体辐射中可见光和红外辐射（0.76-40μm)能量的比例。
第4章辐射传热
4.2.3黑体辐射能按波段的分布
将普朗克定律和斯忒藩-波尔兹曼定律结合在一起后就产生了波段内黑体辐射能的计算。对于特定波段内黑体辐射能的计算，普朗克定律和斯忒藩-波尔兹曼定律均无法独立解决。但是在实际计算时，往往只需要求波段内的辐射能。为了建立部分辐射能与全部辐射能之间的关系，引入一个比值：
解：(1)根据黑体空腔的定义，可将小孔视为人工黑体表面。
辐射力为同温度的黑体辐射力，则由斯忒藩-波尔兹曼定律可得：
Eb=σT4=5.67×10-8W/(m2·K4)×(1200K)4
=1.176×105W/m2
于是可得到小孔的辐射量为：
Φ=EbA= 1.176×105W/m2×π×(0.01m)2/4
Fb(λ1-λ2)= Fb(0-λ2）-Fb(0-λ1)
=0.548 77-0.100 88=0.447 89
即所占的比例为44.789%。
T=3 000K及T=1 000K时计算结果同上。
第页
当T=300K时，λ1T=0.38×300=114μm·K;
λ2T=0.76×300=228μm·K。
查表得，Fb(0-λ1)=0；Fb(0-λ2)=0
该式同时也说明，黑体单位面积辐射出去的能量在空间的不同方向分布是不均匀的，按空间纬度角的余弦规律变化，在垂直于该表面的方向最大，而与表面平行的方向强度为0，也就是θ→0，cosθ→1，Φ(θ)→max；θ→π/2，cosθ→0,Φ(θ)→0。
传热学试题库含参考答案
传热学试题库含参考答案《传热学》试题库第一章概论一、名词解释1．热流量：单位时间内所传递的热量2．热流密度：单位传热面上的热流量3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。
4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。
5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。
同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。
这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。
6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。
7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。
对流传热系数表示对流传热能力的大小。
8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。
辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。
9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。
复合传热系数表示复合传热能力的大小。
10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。
数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。
四、简答题1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。
（提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式）2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止?（提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3.试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么?（提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义?（提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。
传热学知识点总结(填空)
1．热量传递的三种基本方式为热传导、热对流、热辐射。
2．热流量是指单位时间内所传递的热量，单位是W。
热流密度是指单位传热面上的热流量，单位W/m2。
3．总传热过程是指热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，它的强烈程度用总传热系数来衡量。
4．总传热系数是指传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，单位是W ／(m2·K)。
（传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·K)）5．导热系数的单位是W／(m·K)；对流传热系数的单位是W／(m2·K)；传热系数的单位是W／(m2·K)6．复合传热是指对流传热与辐射传热之和，复合传热系数等于对流传热系数与辐射传热系数之和，单位是W／(m2·K)。
7．单位面积热阻r t的单位是m2·K/W；总面积热阻R t的单位是K/W。
8．单位面积导热热阻的表达式为δ/λ9．单位面积对流传热热阻的表达式为1/h。
10．总传热系数K与单位面积传热热阻r t的关系为r t=1/K。
11．总传热系数K与总面积A的传热热阻R t的关系为R t=1/KA。
12．稳态传热过程是指物体中各点温度不随时间而改变的热量传递过程。
13．非稳态传热过程是指物体中各点温度随时间而改变的热量传递过程。
14．某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为30W/(m2.K)，对流传热系数为70W/(m2.K),其复合传热系数为100 W/(m2.K)15．由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是热辐射。
16．由烟气向空气预热器传热的主要方式是热对流。
17．已知一传热过程的热阻为0.035K/W，温压为70℃，则其热流量为2kW。
18．一大平壁传热过程的传热系数为100W/(m2.K)，热流体侧的传热系数为200W/(m2.K)，冷流体侧的传热系数为250W／(m2.K)，平壁的厚度为5mm，则该平壁的导热系数为5 W/(m.K)，导热热阻为0.001(m2.K)/W。
化工原理第四章 传热ppt课件
导热热阻（℃/W） （4-5）式还可写成：
qQ Abt1t2
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（4-6）
18
（二）多层平壁的稳态热传导
三层平壁如图，设层间接触良好
一维稳定导热必有： Q1= Q2= Q3= Q
即：
Qt1t2 t2t3 t3t4 const
b1
b2
b3
1A 2A 3A
依叠加原理：
Qt1t2t2t3t3t4 b1 b2 b3
t1t4 3 bi
1A 2A 3A 精选PPT课件
A i1 i
(4-7)
19
n层时：
Q
t1 tn1 n bi
i1 i A
此式说明：某层热阻大，需要的温差也大，即以 较大的温差克服较大的阻力，才能达到与其他层传热 速率相同。
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20
四、圆筒壁的稳态热传导
特点：传热面积、温度沿半径变化 设圆筒壁为无限长，目的也是按一维导热处理
（3）气体导热系数
总之：
气体导热系数很小。T↑ λ↑
λ固态金属 >λ固态非金属 >λ液体 > λ绝热材料 > λ气体
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14
在非金属液体中，水的热导率最大
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15
三、平壁的稳态热传导
（一）单层平壁的稳态热传导
前提：（1）平壁无限大，平壁长宽远大于厚度，边缘 热量损失忽略。
（2）平壁两侧温度均匀、恒定，且t1>t2： （3）壁内传热系定态一维热传导；
（4）材料密度均匀，导热系数λ 为常数；
傅立叶定律可写成：
Q
A
dt dx
=常数
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16
对傅立叶定律式积分：
传热学试题库及参考答案
13．初始条件是指。
（如以某时刻作为时间的起算点，在该时刻导热物体内的温度分布）
14．通过长圆筒壁导热时，圆筒壁内的温度呈分布规律.
（对数曲线）
15．温度梯度表示温度场内的某一地点等温面法线方向的。
（温度变化率）
16．第二类边界条件是指。
（给定物体边界上任何时刻的热流密度qw分布）
三、选择题
1．当采用加肋片的方法增强传热时，最有效办法是将肋片加在哪一侧? ( )
(1)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.05m2.K/W
(2)K＝0.02W/(m2.K)，rt＝50m2.K/W
(3)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.02m2.K/W
(4)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.05K/W
15．平板的单位面积导热热阻的计算式应为哪一个?
(1)δ/λ(2)δ/(KA) (3)1／h (4)1/(KA)
5．按照导热机理，水的气、液、固三种状态中_______态下的导热系数最小。
（气）
6．一般，材料的导热系数与_____和_____有关。
（种类，温度）
7．保温材料是指_____的材料.
（λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)）
8．已知材料的导热系数与温度的关系为λ＝λ0(1+bt)，当材料两侧壁温分别为t1、t2时，其平均导热系数可取下的导热系数。
（傅立叶， ）
2．非稳态导热时，物体内的_____场和热流量随_____而变化。
（温度，时间）
3．导温系数的表达式为_____，单位是_____，其物理意义为_____。
（a=λ/cρ,m2/s,材料传播温度变化能力的指标）
4．肋效率的定义为_______。
（如以某时刻作为时间的起算点，在该时刻导热物体内的温度分布）
14．通过长圆筒壁导热时，圆筒壁内的温度呈分布规律.
（对数曲线）
15．温度梯度表示温度场内的某一地点等温面法线方向的。
（温度变化率）
16．第二类边界条件是指。
（给定物体边界上任何时刻的热流密度qw分布）
三、选择题
1．当采用加肋片的方法增强传热时，最有效办法是将肋片加在哪一侧? ( )
(1)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.05m2.K/W
(2)K＝0.02W/(m2.K)，rt＝50m2.K/W
(3)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.02m2.K/W
(4)K＝50W/(m2.K)，rt＝0.05K/W
15．平板的单位面积导热热阻的计算式应为哪一个?
(1)δ/λ(2)δ/(KA) (3)1／h (4)1/(KA)
5．按照导热机理，水的气、液、固三种状态中_______态下的导热系数最小。
（气）
6．一般，材料的导热系数与_____和_____有关。
（种类，温度）
7．保温材料是指_____的材料.
（λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)）
8．已知材料的导热系数与温度的关系为λ＝λ0(1+bt)，当材料两侧壁温分别为t1、t2时，其平均导热系数可取下的导热系数。
（傅立叶， ）
2．非稳态导热时，物体内的_____场和热流量随_____而变化。
（温度，时间）
3．导温系数的表达式为_____，单位是_____，其物理意义为_____。
（a=λ/cρ,m2/s,材料传播温度变化能力的指标）
4．肋效率的定义为_______。
环境工程原理第四章 热量传递
3、辐射传热
以电磁波形式发出辐射能的过程。 特点：辐射传热不仅是能量的传递，还伴随着能量的
转化。不需要任何介质作媒介，可以在真空中
传播。
传热过程的基本问题 ⑴ 载热体用量的确定； ⑵ 设计新的换热器； ⑶核算现有换热器的传热性能； ⑷ 强化或削弱传热的方法。 热量恒算
解决这些问 题需要两个 基本关系式
纯液体的导热系数比溶液的导热系数大。
4、气体的导热系数
气体导热系数很小，不利于导热，但利于保温。
气体导热系数随温度升高而加大 。 在相当大的压强范围内，气体的导热系数随压强变 化极小。
注意：传热过程中，物质内不同位置的温度可能
不同，因而导热系数也不同，工程计算中常取导热系 数的算术平均值。
r1q1 r2q2 r3q3
【例题4.2.3】外径为426mm的蒸汽管道外包装厚度为 426mm 的 保 温 材 料 ， 保 温 材 料 的 导 热 系 数 为 0.615 W/(m· K)。若蒸汽管道外表面温度为177℃，保温层的 外表面温度为38℃，试求每米管长的热损失和保温层 中的温度分布。
r
b
(T1 T2 ) T Q R R
导热热阻，K/W
Q T q A r
温差为传 热推动力
单位传热面积的导热热阻，m2· K/W
传导距离越大，传热壁面和导热好，相接触两表面温度相同，T1>T2>T3>T4 稳态热传导中，通过各层的热流量相等，故有：
成正比。
傅立叶定律的表达式
t dQ dA n
t dQ dA n
dQ ──传热速率，W或J/s； dA ── 导热面积，m2； t/ n ── 温度梯度，℃/m或K/m；热量传递的推动力 ── 导热系数，W/(m· ℃)或W/(m· K)。 负号表示热流方向与温度梯度方向相反(即热量向温度降低 方向传递)。
辐 射 传 热
辐射传热
总辐射系数C1-2值取决于壁面的性质（φ值）和两个壁面的 几何因素（形状、大小和位置等），几种典型辐射情况下C1-2 计算式列于表4-5中。角系数φ表示从表面1发射的总热辐射能 中，到达表面2上的分数，其值与两物体表面形状、尺寸、距离 等有关。若两平行面面积很大且距离很近时，取φ=1；若两平 行面面积大小有限，每个壁面所发射的辐射能只有部分投射到 对方壁面上时，φ可根据壁面形状与两壁面间距离的比值，从 图4-14查得。
式中 Co——黑体的辐射系数，其值为5.67 W/（m2·K4
辐射传热
（一）实际物体的辐射能力
在同一温度下，实际物体的辐射能力均小于黑体的辐射 能力。不同物体的辐射能力也有很大的差别。通常以黑体的辐 射能力为基准，引入黑度的概念。
在同一温度下，实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力 之比，定义为物体的黑度，用ε表示，即
物体向外发射辐射能的同时，也不断地吸收周围其他物体 发射的辐射能，并将吸收的辐射能转变为热能。其净结果是高 温物体向低温物体传递了能量。若两个换热物体的温度相等， 则物体间净辐射传热量等于零。
辐射传热
二、 物体的辐射能力
物体的辐射能力是 指物体在一定的温度下 单位表面积、单位时间 内所发射的全部波长的 总能量，用E表示，单位 为W/m2。
Q=αTSw（tw-t）（4-47 式中 αT——对流-辐射联合传热系数，W/(m2·℃)。 对于有保温层的设备，其外壁与周围环境的联合传热系数αT可用 如下公式估算。
辐射传热
1. 空气自然对流（tw<150 ℃）
平壁保温层 αT=9.8+0.07（tw-t）
管或圆筒壁保温层 αT=9.4+0.052（tw-t）
辐射传热
《第四章传热》PPT课件
gradt dt dx
2. 傅立叶定律 傅立叶定律是热传导的基本定律，它表示热传导的速率与温度 梯度和垂直于热流方向的导热面积成正比。
Q S t 或：q t
n
n
热传导中，Q S，Q t n
Q——传热速率，W；
λ——导热系数，W/（m·K） 或W/（m·℃）；
S——导热面积，垂直于热流方向的截面积，m2；
946℃。试求：
(1)单位面积的热损失；(2)保温砖与建筑砖之间界面的温度；
(3)建筑砖外侧温度。
解 t3为保温砖与建筑砖的界面温度，t4为建筑砖的外侧温度。
（1）热损失q
q=
Q A
1
b1
t1
t2
1.06 0.15
(1000-946)
=381.6W/m2
(2) 保温砖与建筑砖的界面温度t3 由于是稳态热传导，所以 q1=q2=q3=q
典型换热设备： 间壁式换热器（冷、热流体间的换热设备） 例：列管式换热器 3、本章研究的主要问题 1）三种传热机理（传热速率计算） 2）换热器计算 3）换热设备简介
4.1.1传热的基本方式
根据传热机理不同，传热的基本方式有三种： 热传导、热对流和热辐射。
1．热传导 热传导（导热）：物体各部分之间不发生相对位移，依靠原子、 分子、自由电子等微观粒子的热流运动而引 起的热量传递。
t t'∞
t∞
u
tw-t=
t' t
tw
图4-13 流体流过平壁被加热时的温度边界
2、热边界层的厚度
tw t 0.99(tw t )
3、热边界层内（近壁处） 认为：集中全部的温差和热阻
dt 0 dy
热边界层外（流体主体）
2. 傅立叶定律 傅立叶定律是热传导的基本定律，它表示热传导的速率与温度 梯度和垂直于热流方向的导热面积成正比。
Q S t 或：q t
n
n
热传导中，Q S，Q t n
Q——传热速率，W；
λ——导热系数，W/（m·K） 或W/（m·℃）；
S——导热面积，垂直于热流方向的截面积，m2；
946℃。试求：
(1)单位面积的热损失；(2)保温砖与建筑砖之间界面的温度；
(3)建筑砖外侧温度。
解 t3为保温砖与建筑砖的界面温度，t4为建筑砖的外侧温度。
（1）热损失q
q=
Q A
1
b1
t1
t2
1.06 0.15
(1000-946)
=381.6W/m2
(2) 保温砖与建筑砖的界面温度t3 由于是稳态热传导，所以 q1=q2=q3=q
典型换热设备： 间壁式换热器（冷、热流体间的换热设备） 例：列管式换热器 3、本章研究的主要问题 1）三种传热机理（传热速率计算） 2）换热器计算 3）换热设备简介
4.1.1传热的基本方式
根据传热机理不同，传热的基本方式有三种： 热传导、热对流和热辐射。
1．热传导 热传导（导热）：物体各部分之间不发生相对位移，依靠原子、 分子、自由电子等微观粒子的热流运动而引 起的热量传递。
t t'∞
t∞
u
tw-t=
t' t
tw
图4-13 流体流过平壁被加热时的温度边界
2、热边界层的厚度
tw t 0.99(tw t )
3、热边界层内（近壁处） 认为：集中全部的温差和热阻
dt 0 dy
热边界层外（流体主体）
化工原理第四章习题及答案
第四章传热一、名词解释1、导热若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导（导热）。
2、对流传热热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。
热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。
3、辐射传热任何物体, 只要其绝对温度不为零度(0K), 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量的传递。
这种传热方式称为热辐射。
4、传热速率单位时间通过单位传热面积所传递的热量（W/m2）5、等温面温度场中将温度相同的点连起来，形成等温面。
等温面不相交。
二、单选择题1、判断下面的说法哪一种是错误的（）。
BA 在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；B 在同一温度下，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同；C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度。
2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为_______ 。
CA 传导和对流B 传导和辐射C 对流和辐射3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大，其给热系数_________。
CA 增大B 减小C 只在某范围变大D 沸腾传热系数与过热度无关4、在温度T时，已知耐火砖辐射能力大于磨光铜的辐射能力，耐火砖的黑度是下列三数值之一，其黑度为_______。
AA B 0.03 C 15、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度______耐火砖的黑度。
DA 大于B 等于C 不能确定是否大于D 小于6、多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻_____。
AA 成正比B 成反比C 没关系7、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否正确：A甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；乙、换热器总传热系数K将接近空气侧的对流给热系数。
辐射传热
式中αT称为对流辐射联合传热系数，单位：W/(m2.K) •影响辐射的因素： (1)温度的影响 辐射传热速率与温度四次方的差成正比
(2)几何位置的影响 (3)表面黑度的影响 (4)辐射表面之间介 质的影响
4.5 辐射传热
• 热辐射－不同物体间互相辐射和吸收能量，净结果热量高→低； • 热射线主要为可见光和红外线，其波长为0.4～20μm； • 热辐射线可以在真空中传播，无需任何介质，这是热辐射与对流 和导热的主要不同点。
4.5.1 基本概念
E E A ED ER
入射辐射E
反射ER
A D R 1
E A ED ER 1 E E E
吸收E A 透射ED
A－吸收率，D－透过率，R－反射率 黑体A＝1，白体R＝1，透热体D＝1
物体的吸收和反射能力与入射波的波长有关。白布对 可见光的反射能力很强，白布和黑布对红外线具有相同的 反射和吸收能力。
固体的辐射
黑体的辐射能力—斯蒂芬－波尔茨曼定律
E0 0T
4
式中：E0－黑体的辐射能力，W/m2 σ0－黑体的辐射常数，5.67×10-8 W/(m2· 4) K
T 4 C0 ( ) 100
E0绝对温度4
4.5.2 两固体间的辐射传热
Q12 T 4 T 4 C12A 1 2 100 100
Tw 4 T 4 式中： R C12 / t w t 100 100 •总的热损失为：
Q Qc QR ( c R ) Aw tw t T Aw t w t
式中：C1－2－总辐射系数
φ－几何因子或角系数，表示从一个表面辐射的总能量 被另一个表面所拦截的分数
环境工程原理 第四章 热量传递
有利于提高管程流体的流速和对流传热系数，但能量损失增加，传热
温度差小，程数以2、4、6程多见。 管外流体每通过一次壳体成为一个壳程。在管外装有折流板（或挡 板）可以提高壳程流体的流速，以保持较高的传热系数，折流板形式 常用的有弓形和盘环形两种。折流板同时起中间支架作用。
换热器
*列管式换热器
优点：
固体壁面的形状、尺度、方位、粗糙度、是否处于管 道进口段以及是弯管还是直管等。 a c p
（3）流动特征
对流传热
一、影响对流传热的因素
（3）流动特征 流动起因（自然对流、强制对流） 流动状态（层流、湍流） 有无相变化（液体沸腾、蒸汽冷凝） 流体对流方式（并流、逆流、错流）
第四节 辐射传热
浮头补偿 补偿圈补偿 U形管补偿
换热器
选择的原则：
⑴ 不清洁易结垢的物料应选管；
⑵ 需要通过增大流速以提高给热系数的流体应选管； ⑶ 腐蚀性流体宜走管程，以免管束和壳体同时受腐蚀； ⑷ 压力高的流体宜选管程，以防止壳体受压； ⑸ 蒸汽走壳程，冷凝液易于排出；
⑹ 被冷却的流体一般走壳程，便于散热；
⑺ 粘度大流量小流体选壳程，壳程Re>100即可达到湍流。
折流挡板
按一定数目与管束垂直设置；防止短路、增加流速；可 强制流体按规定路径、多次错流经过管束，增加湍动程 度。
t1
t1 T1 T2
T1 T2 t2
t2
热流体 T1
t2
冷流体 t1
T2
换热器
*列管式换热器
冷、热流体两种流体在进行换热时，一种流体通过管内，其行程称
为管程；另一种流体在管外流动，其行程称为壳程。 换热器内通过管内的流体每通过一次管束称为一个管程；管程数多
4.55第四章第五节辐射
i2 0i 5.67 0.11 0.624W /(m2 K 4 )
1
i2
0.624 9[( Ti )4 100
81]
炉门对铝板的辐射传热可视为两无限大平板之间的传热，
故放置铝板后因辐射损失的热量为：
1i
1i
A[( T1 100
)4
( Ti )4 ] 100
2023/12/28
13
式中： A A1 9m2 1
( 27 273)4 ] 100
2.166104W
（2）放置铝板后因辐射损失的热量 用下标1、2和i分别表示炉门、房间和铝板。假定铝板的 温度为TiK，则铝板向房间辐射的热量为：
i2
i2
A[( Ti 100
)4
T2 )4 ] 100
2023/12/28
12
式中： A Ai 3 3 9m2
黑体（绝对黑体）：能全部吸收辐射能的物体，即A=1的物体 镜体（绝对白体）：能全部反射辐射能的物体，即R=1的物体 透热体 ：能透过全部辐射能的物体，即D=1的物体 灰体 ：实际物体只能部分吸收辐射能，通称为灰体 灰体的特点：
它的吸收率A不随辐射线的波长而变。 它不是透热体，即A+R=1,D=0。
2023/12/28
黑体的辐射能力E0和绝对温度T的四次方成正比。
0 5.67W / m2 K 4
——黑体的辐射系数或斯蒂芬---波尔茨曼常数
2023/12/28
4
实际物体—灰体的辐射能力E低于黑体 ：
E
0
T 100
4
T 100
4
Σ、σ—西格马
σ ：灰体的辐射系数，取决于物体性质、表面情况和温度。
黑度（发射率）： E
1
i2
0.624 9[( Ti )4 100
81]
炉门对铝板的辐射传热可视为两无限大平板之间的传热，
故放置铝板后因辐射损失的热量为：
1i
1i
A[( T1 100
)4
( Ti )4 ] 100
2023/12/28
13
式中： A A1 9m2 1
( 27 273)4 ] 100
2.166104W
（2）放置铝板后因辐射损失的热量 用下标1、2和i分别表示炉门、房间和铝板。假定铝板的 温度为TiK，则铝板向房间辐射的热量为：
i2
i2
A[( Ti 100
)4
T2 )4 ] 100
2023/12/28
12
式中： A Ai 3 3 9m2
黑体（绝对黑体）：能全部吸收辐射能的物体，即A=1的物体 镜体（绝对白体）：能全部反射辐射能的物体，即R=1的物体 透热体 ：能透过全部辐射能的物体，即D=1的物体 灰体 ：实际物体只能部分吸收辐射能，通称为灰体 灰体的特点：
它的吸收率A不随辐射线的波长而变。 它不是透热体，即A+R=1,D=0。
2023/12/28
黑体的辐射能力E0和绝对温度T的四次方成正比。
0 5.67W / m2 K 4
——黑体的辐射系数或斯蒂芬---波尔茨曼常数
2023/12/28
4
实际物体—灰体的辐射能力E低于黑体 ：
E
0
T 100
4
T 100
4
Σ、σ—西格马
σ ：灰体的辐射系数，取决于物体性质、表面情况和温度。
黑度（发射率）： E
辐射传热
二、物体的辐射能力
物体辐射的能力：是指物体在一定温度下，单位表面积、 物体辐射的能力：是指物体在一定温度下，单位表面积、 单位时间内所发射的全部波长的总能量， 表示， 单位时间内所发射的全部波长的总能量，用E表示，单位 表示 W/m2，因此，辐射能力表征物体发射辐射能的本领。 因此，辐射能力表征物体发射辐射能的本领。
4
4
通常将灰体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力之 比定义为物体黑度， 表示。 比定义为物体黑度，用ε表示。 不同物体的C值不同，其值与物体的性质、 不同物体的 值不同，其值与物体的性质、表面状况 值不同 和温度有关，但恒小于C 。 和温度有关，但恒小于 0。
3 克希霍夫定律
对灰体
Q = E − AE b
T1> T2
得
平行平板间辐射传热
结论： 结论：
能力与吸收率的比值均相同， （1）任何物体的辐射能力与吸收率的比值均相同，恒等 ）任何物体的辐射能力与吸收率的比值均相同 同温度下绝对黑体的发射能力 发射能力， 于同温度下绝对黑体的发射能力，且只与物体的绝对温度 有关。物体的发射能力越强 其吸收率越大。 的发射能力越强， 有关。物体的发射能力越强，其吸收率越大。 （2）A=ε 即同温度下，物体的吸收率与黑度在数值上 ） ε 即同温度下， 相等，但物理意义不同。 相等，但物理意义不同。
设备中热损失计算
有保温层的设备外壁与周围环境的联合传热 系数， 系数，可用下列各式进行计算
2
c1 = 3.743 × 10−16 W ⋅ m2 c2 = 1.4387 × 10−2 m ⋅ K
描述黑体的单色辐射能力, 描述黑体的单色辐射能力 揭示了黑体辐射能力按照 波长的分配规律. 波长的分配规律 根据上式描绘的黑体光谱辐射力 随波长和温度的依变关系。 随波长和温度的依变关系。 Wien位移定律 λm与 的关系由Wien λm与T 的关系由Wien位移定律 给出:
加热炉辐射室传热计算
4-4 蒙特卡罗法(统计模拟法)
蒙特卡罗法 核心 用分区把炉膛中从整体来看是不均匀的 物理量和性质视为局部均匀 用能束来模拟发射、吸收、反射等实际过程， 统计每区能束的得失从而计算辐射热交换。 能束从发射开始直到最后被表面或气体吸收的全
部历程是由一系列随机数来决定的。这些随机数决定
其发射位置、方向、光谱区间、行程长度以及反射和 吸收。对能束进行跟踪，记录它自发射到被吸收的历 程，并为吸收区记分，最后可以统计出系统中各区发 射和吸收能束数的多少，作为温度分布、热通量的计 算基础。
4 4 T T QR g w 40(Tg Tw ) 5.67 A cpF 100 100
仅是烟气温度Tg及炉管表面温度TW的函数，可 以作成如图 4-6 图 4-6 的曲线。
Q R / A cp
热平衡方程式的处理:
传热速率 方程式: 热平衡 方程式:
Hs
Tp
4 T 4 T p w h Rc A Rt (Tp Tw ) Q R Q Rr Q Rc Cs H s 100 100
BQl T B(mi ci )Tp (Tp T0 ) Q R
冷平面面积 A c p
当量冷平面
总辐射交换因素
F
4 4
引用了霍特尔推导的结果：
Q 5.67AF(T g Tw )
管心距/管外径
F
1 1 1 1 ε t ε F
1 AR ε ε 1 F g ε 1 A g 1 1 ε g R C
长/高＜4（一般宽/高=0.5～0.6）
小 结 任 务 传热计算 确定辐射室热负荷 烟气出辐射室的温度 由传热速率方程和热平衡方程计算 结构尺寸的确定
化工基础传热
第3页/共71页
第四章 传热过程
三、传热中的一些基本物理量和单位
1、热量Q：
单位：kg·m2·s-2，Nm，J，cal，kcal
1cal=4.186 J
2、传热速率Φ (热流量：单位时间内传递的热量。
单位：W，kcal ·h-1
1kcal ·h-1 =1.163W
3、传热强度q：
单位：W ·m-2 ， kg·s-3
注意各层直径或半径的取值。
第18页/共71页
第四章 传热过程
例 Φ38×2.5mm的水蒸气管（钢的λ=50W.m-1.k-1 ）包有隔热层。第一层是40 mm厚的矿渣棉-1.k-1)，第二层是20 mm厚的石棉泥（ -1.k-1 ）。若管内壁温度为140℃ ，石棉泥外壁温度为30℃ 。试求每米管长的热损失速率。若以同量的石棉作内层，矿渣棉作外层时（即同样厚度），情况如何？试作比较。
δ1=24cm， δ2=12cm，δ3=24cm，t1=940 ℃ t4=50 ℃
λ1=0.90W.m-1.k-1 λ2=0.20W.m-1.k-1 λ3=0.63W.m-1.k-1
求：q=?，t2，t3
第13页/共71页
第四章 传热过程
由
得
1
2
3
δ
0.24
0.12
0.24
λ
0.90
0.20
0.63
Δt
190.2
428
271.8
◆ 绝热砖层最薄，温差最大，导热系数小，热阻最大。
第14页/共71页
第四章 传热过程
1、单层圆筒壁的传导传热
圆筒壁传热面积和温度都随圆筒壁的半径而变化.
傅立叶定律应写为:
移项积分:
三、圆筒壁的传导传热
第四章 传热过程
三、传热中的一些基本物理量和单位
1、热量Q：
单位：kg·m2·s-2，Nm，J，cal，kcal
1cal=4.186 J
2、传热速率Φ (热流量：单位时间内传递的热量。
单位：W，kcal ·h-1
1kcal ·h-1 =1.163W
3、传热强度q：
单位：W ·m-2 ， kg·s-3
注意各层直径或半径的取值。
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第四章 传热过程
例 Φ38×2.5mm的水蒸气管（钢的λ=50W.m-1.k-1 ）包有隔热层。第一层是40 mm厚的矿渣棉-1.k-1)，第二层是20 mm厚的石棉泥（ -1.k-1 ）。若管内壁温度为140℃ ，石棉泥外壁温度为30℃ 。试求每米管长的热损失速率。若以同量的石棉作内层，矿渣棉作外层时（即同样厚度），情况如何？试作比较。
δ1=24cm， δ2=12cm，δ3=24cm，t1=940 ℃ t4=50 ℃
λ1=0.90W.m-1.k-1 λ2=0.20W.m-1.k-1 λ3=0.63W.m-1.k-1
求：q=?，t2，t3
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第四章 传热过程
由
得
1
2
3
δ
0.24
0.12
0.24
λ
0.90
0.20
0.63
Δt
190.2
428
271.8
◆ 绝热砖层最薄，温差最大，导热系数小，热阻最大。
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第四章 传热过程
1、单层圆筒壁的传导传热
圆筒壁传热面积和温度都随圆筒壁的半径而变化.
傅立叶定律应写为:
移项积分:
三、圆筒壁的传导传热
15第4章 辐射传热
4.7.2 遮热板的原理及其应用 1. 遮热板削弱辐射传热的原理 所谓遮热板是指插入两个辐射传热表面之间用 以削弱辐射传热的薄板。 特征：遮热板在整个辐射传热系统中并不放出 或带走任何热量，只是在热流通路中另外添加了阻 力，使得整个传热过程受到阻碍，即阻隔辐射传 热。
下面来分析在两平行板之间插入一块金属薄板 所引起的辐射传热的变化。辐射表面和金属般的温 度、吸收比如图所示，假设平板和金属薄板都是灰 体，并且α1=α2=α3=ε。于是得到下列两式：
2. 遮热板的应用 （1）遮热板在绿地上的应用 绿地中草坪由于受其下方埋设的热力管道或周围 的热力井的影响，夏季出现枯黄甚至死亡现象。与周 围草坪形成鲜明的对比，严重影响绿地底色的效果。 人们利用隔热板的保温绝热性能，将其包裹在热力井 周边或覆盖在热力管道上，用来阻止热力管道或热力 井散发的热能向周围土壤传递，达到抑制土壤温度过 高的目的，促使草坪等植物正常生长，以保持良好的 绿地景观。
4.7.1 控制物体表面间辐射传热的方法 1、控制表面热阻 1 由表面热阻的定义 A ，通过改变表面积A
或改变发射率来实现。表面积一般不好改变，最 有效的方法是改变表面发射率。对于两个不同表 面，具有两个不同的发射率，首先应当改变对换 热量影响最大的那个表面发射率。 比如有两无限长同心圆柱表面所组成的封闭
再举一例：如附图所示的人工黑体空腔，温度为 T2，内表面积为A2，发射率为ε2。小孔的表面积等 于A1 。试推导小孔表观发射率的计算式。表观发 射率的定义为：小孔在空腔表面温度下的辐射能 与相同面积、相同温度下的黑体辐射能之比。
解：空腔为漫灰表面且温度均匀，但小孔不是漫灰 表面，无法应用公式，怎么办？ 可作小孔外的假想包壳面3的漫灰表面，并设 定它的温度为T3，内表面积为A3，发射率为ε3。这 样就可以应用公式了。
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石油的特性就是粘度很大，且埋藏很深，开采时需注射高温高压蒸汽使石油稀释，在将蒸汽输送的过程中，要减少散热损失。因此在制造超级隔热油管时采用类似低温保温容器的多层隔热板并抽真空的方式制造。
小结：1、辐射传热强化与削弱的概念；
2、控制表面热阻与空间热阻的途径；
3、遮热板削弱辐射传热的原理及应用。
作业：9-30
第页
保持良好的绿地景观。
（2）遮热板应用于储存液态气体的低温容器
储存液氮、液氧的容器需要良好的保温效果，采用多层遮热板并抽真空就可以达到这样的目的。遮热板身用塑料薄膜制成，上面涂以反射比很大的金属箔层。箔层间以质轻且导热系数小的材料作为分隔层，绝热层中抽成高真空，可制成超级绝热材料。
（3）遮热板用于超级隔热油管
同时由
可得
结合电学中的欧姆定律可见：换热量Φ相应于电流强度；Eb-J或J1-J2相当于电动势差；
分别称为辐射传热的表面热阻及空间辐射热阻。
第页
4.7.1控制物体表面间辐射传热的方法
1、控制表面热阻
由表面热阻的定义，通过改变表面积A或改变发射率来实现。表面积一般不好改变，最有效的方法是改变表面发射率。对于两个不同表面，具有两个不同的发射率，首先应当改变对换热量影响最大的那个表面发射率。
再举一例：如附图所示的人工黑体空腔，温度为T2，内表面积为A2，发射率为ε2。小孔的表面积等于A1。试推导小孔表观发射率的计算式。表观发射率的定义为：小孔在空腔表面温度下的辐射能与相同面积、相同温度下的黑体辐射能之比。
解：空腔为漫灰表面且温度均匀，但小孔不是漫灰表面，无法应用公式，怎么办？
可作小孔外的假想包壳面3的漫灰表面，并设定它的温度为T3，内表面积为A2，发射率为ε2。这样就可以应用公式了。
比如有两无限长同心圆柱表面所组成的封闭系统，ε1=ε2=0.5，A1=1/10A2。表面1对2产生的辐射能量为
，也就是内圆柱面的热阻比外圆柱面热阻大得多，因此，要强化换热效果，就要想方设法减小各串联环节中最大的热阻项。
当物体的辐射传热涉及到温度较低的红外辐射与太阳辐射时，强化或削弱辐射换热需要从控制红外辐射的发射率与对太阳辐射吸收的吸收比同时入手。
人造地球卫星为了减少迎阳面（直接受到阳光照射的表面）与背阳面之间的温差，采用对太阳能吸收比小的材料作表面涂层；置于室外的发热设备（如变压器），为了防止夏天温度过高而用浅色油漆作为涂层，这些都是为了减少发射率（吸收比）的方法来削弱传热的例子。
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2、控制表面的空间热阻
根据空间热阻的定义中面积A取决于工艺条件，所以改变空间热阻需要调整物体的辐射角系数。例如要增加一个发热表面的散热量，则应增加该表面与温度的表面间的辐射角系数。
以太阳能集热器为例，要考虑两方面：①吸收尽可能多的太阳能；②减少吸热板由于自身对外辐射而引起的热损失。因此需要采取的措施包括①吸热板对太阳能的吸收比α应尽可能大；②自身的发射率则要尽可能小。
常识：太阳辐射的主要能量集中波长区间：0.3-3μm。常温下物体的红外辐射的主要能量在波长大于3μm范围。所以在太阳能利用中吸热面材料的理想特性应是：在0.3-3μm的波长范围内的光谱吸收比接近于1，而大于3μm的波长范围内的光谱吸收比接近于零。也就是，要求αs尽可能大，而ε尽可能小。
2、两块无限大平板的表面温度分别为t1、t2，发射率分别为ε1=ε2=0.8，其间插入遮热板ε3=0.025，加入遮热板后1、2两表面间的辐射传热减少到原来的几分之几？
第页
第页
第页
因此，αs/ε比值是评价材料吸热性能的重要依据。用人工的方法改造表面，对材料表面覆盖涂层是提高αs/ε值的有效途径，这种方法涂层称为光谱选择性涂层，比如在同才上电镀黑镍。黑镍镀层的厚度对表面特性的影响见表，由表中可以看出，黑镍镀层可使αs/ε值提高到10左右，采用光谱选择性涂层是提高集热器效率的重要措施。
第4章辐射传热
9-2该题要注意以下几个问题：
①求单位面积容器壁的散热量就是指求热流密度q。
②题目中给定的是摄氏温度，要注意化成热力学温度，否则计算结果肯定是错误的。
③抽低真空是保持夹层保温效果的有效途径。
④使用的求热流密度的表达公式要切记！！
9-3该题要注意面积的求解，有四个壁面，钢管前后是空的，不能计算面积。
当然，为了削弱两个表面间的辐射传热，采用遮热板是一种非常有效的方法，它能够使两种辐射热阻同时得到大幅度提高。
4.7.2遮热板的原理及其应用
1.遮热板削弱辐射传热的原理
所谓遮热板是指插入两个辐射传热表面之间用以削弱辐射传热的薄板。
下面来分析在两平行板之间插入一块金属薄板所引起的辐射传热的变化。辐射表面和金属般的温度、吸收比如图所示，假设平板和金属薄板都是灰体，并且α1=α2=α3=ε。于是得到下列两式：
2.遮热板的应用
（1）遮热板在绿地上的应用
绿地中草坪由于受其下方埋设的热力管道或周围的热力井的影响，夏季出现枯黄甚至死亡现象。与周围草坪形成鲜明的对比，严重影响绿地底色的效果。人们利用隔热板的保温绝热性能，将其包裹在热力井周边或覆盖在热力管道上，用来阻止热力管道或热力井散发的热能向周围土壤传递，达到抑制土壤温度过高的目的，促使草坪等植物正常生长，以
其中，q13q32分别为表面1对遮热板3和遮热板3对表面2的辐射传热热流密度。表面1、3及表面3、2两个系统的系统发射率相同，都是：
在热稳态条件下，q1,3=q3,2=q12将上两式相加得，
q1,2=1/2εs(Eb1-Eb2)
由此可见，与未加金属薄板时的辐射传热相比，其辐射传热量减小了一半。当然为了使削弱效果更为显著，实际上都是采用发射率低的金属薄板作为遮热板。当一块遮热板达不到削弱换热的要求时，可以采用多层遮热板。
空腔内表面与外部环境间的辐射热交换可以表示为：
第页
从小孔的角度分析，也可以认为热交换发生在小孔与环境之间，可设小孔的表观发射率为ε1。
因此
以上两个表达式从不同角度描述了同一个换热问题，即应有
另一方面，小孔表面的温度与空腔内表面温度是相同的。即T1=T2。于是有：
考虑到X2,3=X2,1以及互换性有A2X2,3=A2X2,1=A1X1,2,经过化简之后，可得到表观发射率为：
由此可见，小孔的表观发射率仅与两个因素有关，即空腔内壁的实际发射率和小孔面积与腔壁表面面积之比。同时，小孔的表观发射率与空腔表面温度无关，与周围环境状况也无关。
4.7辐射传热的控制（强化与弱化）
研究辐射传热的目的就是为了能够控制传热的强化与弱化。
下面介绍两个概念：表面热阻及空间热阻。
由有效辐射公式，可得以及
小结：1、辐射传热强化与削弱的概念；
2、控制表面热阻与空间热阻的途径；
3、遮热板削弱辐射传热的原理及应用。
作业：9-30
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保持良好的绿地景观。
（2）遮热板应用于储存液态气体的低温容器
储存液氮、液氧的容器需要良好的保温效果，采用多层遮热板并抽真空就可以达到这样的目的。遮热板身用塑料薄膜制成，上面涂以反射比很大的金属箔层。箔层间以质轻且导热系数小的材料作为分隔层，绝热层中抽成高真空，可制成超级绝热材料。
（3）遮热板用于超级隔热油管
同时由
可得
结合电学中的欧姆定律可见：换热量Φ相应于电流强度；Eb-J或J1-J2相当于电动势差；
分别称为辐射传热的表面热阻及空间辐射热阻。
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4.7.1控制物体表面间辐射传热的方法
1、控制表面热阻
由表面热阻的定义，通过改变表面积A或改变发射率来实现。表面积一般不好改变，最有效的方法是改变表面发射率。对于两个不同表面，具有两个不同的发射率，首先应当改变对换热量影响最大的那个表面发射率。
再举一例：如附图所示的人工黑体空腔，温度为T2，内表面积为A2，发射率为ε2。小孔的表面积等于A1。试推导小孔表观发射率的计算式。表观发射率的定义为：小孔在空腔表面温度下的辐射能与相同面积、相同温度下的黑体辐射能之比。
解：空腔为漫灰表面且温度均匀，但小孔不是漫灰表面，无法应用公式，怎么办？
可作小孔外的假想包壳面3的漫灰表面，并设定它的温度为T3，内表面积为A2，发射率为ε2。这样就可以应用公式了。
比如有两无限长同心圆柱表面所组成的封闭系统，ε1=ε2=0.5，A1=1/10A2。表面1对2产生的辐射能量为
，也就是内圆柱面的热阻比外圆柱面热阻大得多，因此，要强化换热效果，就要想方设法减小各串联环节中最大的热阻项。
当物体的辐射传热涉及到温度较低的红外辐射与太阳辐射时，强化或削弱辐射换热需要从控制红外辐射的发射率与对太阳辐射吸收的吸收比同时入手。
人造地球卫星为了减少迎阳面（直接受到阳光照射的表面）与背阳面之间的温差，采用对太阳能吸收比小的材料作表面涂层；置于室外的发热设备（如变压器），为了防止夏天温度过高而用浅色油漆作为涂层，这些都是为了减少发射率（吸收比）的方法来削弱传热的例子。
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2、控制表面的空间热阻
根据空间热阻的定义中面积A取决于工艺条件，所以改变空间热阻需要调整物体的辐射角系数。例如要增加一个发热表面的散热量，则应增加该表面与温度的表面间的辐射角系数。
以太阳能集热器为例，要考虑两方面：①吸收尽可能多的太阳能；②减少吸热板由于自身对外辐射而引起的热损失。因此需要采取的措施包括①吸热板对太阳能的吸收比α应尽可能大；②自身的发射率则要尽可能小。
常识：太阳辐射的主要能量集中波长区间：0.3-3μm。常温下物体的红外辐射的主要能量在波长大于3μm范围。所以在太阳能利用中吸热面材料的理想特性应是：在0.3-3μm的波长范围内的光谱吸收比接近于1，而大于3μm的波长范围内的光谱吸收比接近于零。也就是，要求αs尽可能大，而ε尽可能小。
2、两块无限大平板的表面温度分别为t1、t2，发射率分别为ε1=ε2=0.8，其间插入遮热板ε3=0.025，加入遮热板后1、2两表面间的辐射传热减少到原来的几分之几？
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因此，αs/ε比值是评价材料吸热性能的重要依据。用人工的方法改造表面，对材料表面覆盖涂层是提高αs/ε值的有效途径，这种方法涂层称为光谱选择性涂层，比如在同才上电镀黑镍。黑镍镀层的厚度对表面特性的影响见表，由表中可以看出，黑镍镀层可使αs/ε值提高到10左右，采用光谱选择性涂层是提高集热器效率的重要措施。
第4章辐射传热
9-2该题要注意以下几个问题：
①求单位面积容器壁的散热量就是指求热流密度q。
②题目中给定的是摄氏温度，要注意化成热力学温度，否则计算结果肯定是错误的。
③抽低真空是保持夹层保温效果的有效途径。
④使用的求热流密度的表达公式要切记！！
9-3该题要注意面积的求解，有四个壁面，钢管前后是空的，不能计算面积。
当然，为了削弱两个表面间的辐射传热，采用遮热板是一种非常有效的方法，它能够使两种辐射热阻同时得到大幅度提高。
4.7.2遮热板的原理及其应用
1.遮热板削弱辐射传热的原理
所谓遮热板是指插入两个辐射传热表面之间用以削弱辐射传热的薄板。
下面来分析在两平行板之间插入一块金属薄板所引起的辐射传热的变化。辐射表面和金属般的温度、吸收比如图所示，假设平板和金属薄板都是灰体，并且α1=α2=α3=ε。于是得到下列两式：
2.遮热板的应用
（1）遮热板在绿地上的应用
绿地中草坪由于受其下方埋设的热力管道或周围的热力井的影响，夏季出现枯黄甚至死亡现象。与周围草坪形成鲜明的对比，严重影响绿地底色的效果。人们利用隔热板的保温绝热性能，将其包裹在热力井周边或覆盖在热力管道上，用来阻止热力管道或热力井散发的热能向周围土壤传递，达到抑制土壤温度过高的目的，促使草坪等植物正常生长，以
其中，q13q32分别为表面1对遮热板3和遮热板3对表面2的辐射传热热流密度。表面1、3及表面3、2两个系统的系统发射率相同，都是：
在热稳态条件下，q1,3=q3,2=q12将上两式相加得，
q1,2=1/2εs(Eb1-Eb2)
由此可见，与未加金属薄板时的辐射传热相比，其辐射传热量减小了一半。当然为了使削弱效果更为显著，实际上都是采用发射率低的金属薄板作为遮热板。当一块遮热板达不到削弱换热的要求时，可以采用多层遮热板。
空腔内表面与外部环境间的辐射热交换可以表示为：
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从小孔的角度分析，也可以认为热交换发生在小孔与环境之间，可设小孔的表观发射率为ε1。
因此
以上两个表达式从不同角度描述了同一个换热问题，即应有
另一方面，小孔表面的温度与空腔内表面温度是相同的。即T1=T2。于是有：
考虑到X2,3=X2,1以及互换性有A2X2,3=A2X2,1=A1X1,2,经过化简之后，可得到表观发射率为：
由此可见，小孔的表观发射率仅与两个因素有关，即空腔内壁的实际发射率和小孔面积与腔壁表面面积之比。同时，小孔的表观发射率与空腔表面温度无关，与周围环境状况也无关。
4.7辐射传热的控制（强化与弱化）
研究辐射传热的目的就是为了能够控制传热的强化与弱化。
下面介绍两个概念：表面热阻及空间热阻。
由有效辐射公式，可得以及