辐射传热解析

二、两固体间的辐射传热
两无限大平行灰体壁面之间的辐射传热
在面积均为S相距很小的平行面间的辐射传热速率为：
Q12 C12S1T01041T0204
Q1-2表示由板1向板2的净辐射传热速率，W
C12
1
C0 1
1
1
1 1
1
1 2
C1 C2 C0
C1-2——总辐射系数
当两平行壁面间距离与表面积相比不是很小时 ，辐射传热 速率应写为：
3. 根据离心泵的工作原理，说明离心泵启动前要灌水的原因 ？启动泵前和停泵时要先关闭出口阀，为什么？（4分）
4. 过滤刚开始时，为什么滤液经常是混浊的？滤浆浓度和过 滤压强对K值有何影响？（4分）
5. 影响总传热系数K的因素有哪些？（4分）
小结
?
Q
QQAQ RQ D
QA QR QD 1
QA
QQQ
A RD 1
A=QA/Q ——物体的吸收率 R=QR/Q ——物体的反射率 D=QD/Q ——物体的透过率
QR QD
4. 黑体、镜体、透热体和灰体
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 ：能全部透过辐射能的物体，即D=1的物体 灰体 ：能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体 灰体的特点： 吸收率A不随辐射线的波长而变。 是不透热体，即A+R=1，D=0。
讲授内容
4.1 概述 4.2 热传导 4.3 对流传热 4.4 传热计算 4.5 对流传热系数关联式 4.6 辐射传热 4.7 换热器
4.6 辐射传热
1 基本概念和定律
本节 讲授 内容
2 两固体间的辐射传热 3 对流和辐射的联合传热
一、基本wenku.baidu.com念和定律
1. 热辐射
辐射 ：物体以电磁波的形式传递能量的过程。 热辐射 ：物体因热的原因发出辐射能的过程称为热辐射 辐射传热 ：不同物体间相互辐射和吸收能量的综合过程
T
1
Eb
C15 d
0
C2
e
T
1
0T 4
C0
T 100
4
斯蒂芬---玻耳兹曼定律
0 : 黑体的辐射常数或斯蒂芬---波尔茨曼常数
05 .6 7 1 0 8W /m 2K 4
C 0 : 黑体的辐射系数 C05.67W/m2K4
黑体的辐射能力和绝对温度的四次方成正比。
灰体的辐射能力E ：
2. 热射线
800～20000nm
热射线 ：可见光线和红外光线统称为热射线 服从反射定律和折射定律 ； 能在均一介质中作直线传播 ；
在真空和大多数的气体（惰性气体和对称的双原子气体）中 热射线可以完全透过 ； 对于大多数固体和液体，热射线不能透过； 只有能相互照见的物体间才能进行辐射传热。
3. 热辐射对物体的作用
E C
T
4
100
C：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）： 同一温度下，灰体的辐射能力与黑体辐 射能力的比值
E C Eb C0
E Eb
C
0
T 100
4
6. 克希霍夫（Kirchhoff）定律
qE1A1Eb
当两板达到热平衡，T1=T2，q＝0
1，灰体 2，黑体 E1
Q12 C12S1T01041T0204
φ：几何因子或角度系数，表示从辐射面积A所发射出的 能量为另一物体表面所拦截的分数。数值与两表面的形状 、大小、相互位置以及距离有关。
C1-2：物体1对物体2的总发射系数，取决于壁面的性质和 两个壁面的几何因素。
三、辐射、对流联合传热
设备的热损失等于对流传热和辐射传热之和 。 由于对流散失的热量 ：
5000 K
2.326
4000 K
0
0.4 0.8 1.2 Λ/µm
当Λ=0时，单色辐射能力E bΛ 均等于零；
波长增加时，单色辐射能力也随之增加，达到一最高值
后 ， E bΛ又随Λ的增加而减小； Λ =∞时，又回到零。
斯蒂芬---玻耳兹曼定律
黑体的辐射能力：
Eb 0 Ebd
Eb
C1 5
e
C2
5. 物体的辐射能力---斯帝芬-波尔茨曼定律
物体辐射能力：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：W/m2。
单色辐射能力：单位表面积、单位时间内的发射某一特定
波长的能力，用 E 表示。 l im 0 EddE E
E 0 Ed
普朗克（Plank）定律
绝对黑体的单色辐射能力EbΛ随波长的变化的规律 ：
E b
c1 5
c2
e T 1
Λ－波长，m
c1－常数，3.743×10－16 W.m2 c2－常数，1.4387×10－2 m.K
黑体单色辐射能力按波长的分布规律 11.63
EbΛ×10－10/(W/m3)
9.304
6000 K
6.987
4.652
QCcSWtwt
由于辐射而散失的热量 ：
QRC12Sw1T0w041T004 ∵设备向大气辐射传热， 1
QRC12Sw1T0w041T004
改成对流传热系数的形式
QRRSWtwt
R
C12
1T0w0
4
1T00
4
tw t
——辐射传热系数
总热损失量为：
QTQCQRCRSWtwt
TSWtwt
E1 A1Eb
Eb
E1 A1
Eb
A1Eb (1-A1)Eb
EE1E2 A A1 A2
Ebf(T)
——克希霍夫定律
一切物体的辐射能力与其吸收率的比值均相等，且等于 同温度下的绝对黑体的辐射能力，其值只与温度有关。
E Eb
E A
Eb
A E
Eb
在同一温度下，物体的吸收率和黑度在数值上相等。 ε表示灰体发射能力占黑体发射能力的分数 A为外界投射来的辐射能被物体吸收的分数
T CR ——对流辐射联合传热系数
对于有保温层的设备、管道等，外面对周围环境的对 流、辐射联合传热系数可用近似公式估算。
实验笔试试题（总分：20分）
1. 柏努利方程实验中，在测压孔正对水流方向时，各测压管 的液柱高度H’的物理意义是什么？（4分）
2. 流体流动阻力实验中，为什么进行层流实验时高位槽必须保持 溢流？在测量前为什么要将设备中的气体排尽？（4分）