高教传热学第四版课件第8章
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二. 电磁波谱
电磁波的传播速度： c = fλ
式中：f — 频率，s-1; λ— 波长，μm
8-1 热辐射的基本概念
电磁辐射波谱
电磁辐射包含了多种形式，工业上有实际意义的热
辐射区域一般为0.1~100μm。
8-1 热辐射的基本概念
三. 物体对热辐射的吸收、反射和透射 1.吸收、反射和透射特性
当热辐射投射到物体表面上时，
几种非导电体材料在不同方向上的定向发射率( )(t=0~93.3℃)
漫射表面：表面的定向发射率 () 与方向无关，即 定向辐射强度与方向无关，满足兰贝特定律的表面
8-3 实际固体和液体的辐射特性
Eb
2 1
Eb d
8-2 黑体辐射基本定律
E F E 黑体辐射函数:
Fb12
2 1
Eb d
1
0 Eb d
T 4
b1 2
E d 2
1 b
b1 2 b
1
T4
2
0
Eb
d
1
0
Eb
d
Fb02 Fb01
能量份额 Fb0 可以表示为单一变量 T 的函数，即：
Fb0
0 Eb d T 4
一般会发生三种现象，即吸收、
反射和透射
Q
QQQQ
Q
QQ
1
QQ QQ QQ 1
Q Q Q
1
Q Q Q 1 QQQ
物 体 对 热辐1 射的
吸收反射和透射
8-1 热辐射的基本概念
对于大多数的固体和液体： 0, 1
镜面反射
漫反射
对于气体： 0, 1
8-2 热辐射的基本概念
与黑体光谱辐射力之比:
E Eb
❖ 发射率与光谱发 射率间的关系：
E
0 Eb d
Eb
T 4
8-3 实际固体和液体的辐射特性
定向发射率：实际物体的定向辐射强度与黑 体的定向辐射强度之比：
( ) L( ) L( ) Lb ( ) Lb
几种金属导体在不同方向上的定向发射率( )(t=150℃)
2
E L cos sindd 2
2
/ 2
L d cos sin d L
0
0
8-3 实际固体和液体的辐射特性
❖ 发射率 (也称为黑度) ：相同温度下，实际物体 的半球总辐射力与黑体半球总辐射力之比:
E Eb
E
T4
E Eb T 4
❖ 光谱发射率 λ ：相同温度 下，实际物体的光谱辐射力
Fb(0-λ) 73.81 77.66
1200 0.214 2200 10.11 4000 48.13 7000 80.83
1300 0.434 2400 14.05 4200 51.64 7500 83.46
1400 0.782 2600 18.34 4400 54.92 8000 85.64
1500 1.290 2800 22.82 4600 57.96 8500 87.47
8-1 热辐射的基本概念
一. 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 向周围空间发出热辐射；b 可以在真空中传播；c 伴 随能量形式的转变；d 具有强烈的方向性；e 辐射能 与温度和波长均有关；f 发射辐射取决于温度的4次 方。
2.三种wenku.baidu.com想模型：
黑体： 1 镜体或白体： 1
透明体： 1
黑体模型：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。
黑体模型
8-2 黑体辐射基本定律
一.热辐射能量的表示方法
辐射力E：
单位时间内，物体的 单位表面积向半球空 间所有方向发射出去 的全部波长的辐射能 的总量(W/m2)
定义：球面面积除以半径的平方，sr(球面度)
Ac r2
d
dAc r2
8-2 黑体辐射基本定律
dAc可用球坐标中的纬度微元角d和精度微元角 d
表示为：
dAc rd.r sind
d sindd
8-2 黑体辐射基本定律
(2) 定向辐射强度：
定义：单位时间内、单位可 见辐射面积辐射出去的落在 单位立体角内的辐射能量
T Eb d (T ) f (T ) 0 T 5
8-2 黑体辐射基本定律
黑体辐射函数
λT Fb(0-λ) λT Fb(0-λ) 1000 0.0323 1900 5.225 1100 0.0916 2000 6.690
λT 3600 3800
Fb(0-λ) λT 40.40 6000 44.38 6500
光谱辐射力Eλ：
E、Eλ关系: E 0 E d
8-2 黑体辐射基本定律
二.黑体辐射的基本定律
1.Planck定律：
Eb
c15
ec2 (T ) 1
λ—波长，m ；T —黑体温度， K ；c1 —第一辐射常数， 3.742×10-16 Wm2；c2 —第二
辐射常数，1.4388×10-2 mK；
Wien位移定律：mT 2.8976 103 m2 K.9 103m.K
8-2 黑体辐射基本定律
2.Stefan-Boltzmann定律（四次方定律）：
Eb
0
Eb
d
0
e
c
2
c15
(T )
1
d
T 4
σ= 5.67×10-8 W/(m2K4)
黑体辐射函数 黑体在波长λ1和λ2区 段内所发射的辐射力：
L d
dAcosd
(3) Lambert 定律
L L 常量
黑体的定向辐射强度与 方向无关，即黑体在半 球空间的各个方向上的 定向辐射强度相等
8-2 黑体辐射基本定律
d L cos
dAd
黑体的辐射能随 呈余弦规律变化
(4) 辐射力与定向辐射强度间的关系
E d L cosd
2 dA
第8章 热辐射基本定律及 物体的辐射特性
本章重点内容
重点内容： ① 物体的吸收、反射、透射特性； ② 黑体辐射的四个定律； ③ 基尔霍夫定律。
掌握内容： 斯蒂芬－玻尔兹曼定律、兰贝特定律、基尔霍夫定律
了解内容： 了解普朗克定律的内容。
作业
7-10，7-18，7-21，7-23，7-24，7-26
1600 1.979 3000 27.36 4800 60.79 9000 89.07
1700 2.862 3200 31.85 5000 63.41 9500 90.32
1800 3.946 3400 36.21 5500 69.12 10000 91.43
8-2 黑体辐射基本定律
3.Lambert 定律 (1)立体角
电磁波的传播速度： c = fλ
式中：f — 频率，s-1; λ— 波长，μm
8-1 热辐射的基本概念
电磁辐射波谱
电磁辐射包含了多种形式，工业上有实际意义的热
辐射区域一般为0.1~100μm。
8-1 热辐射的基本概念
三. 物体对热辐射的吸收、反射和透射 1.吸收、反射和透射特性
当热辐射投射到物体表面上时，
几种非导电体材料在不同方向上的定向发射率( )(t=0~93.3℃)
漫射表面：表面的定向发射率 () 与方向无关，即 定向辐射强度与方向无关，满足兰贝特定律的表面
8-3 实际固体和液体的辐射特性
Eb
2 1
Eb d
8-2 黑体辐射基本定律
E F E 黑体辐射函数:
Fb12
2 1
Eb d
1
0 Eb d
T 4
b1 2
E d 2
1 b
b1 2 b
1
T4
2
0
Eb
d
1
0
Eb
d
Fb02 Fb01
能量份额 Fb0 可以表示为单一变量 T 的函数，即：
Fb0
0 Eb d T 4
一般会发生三种现象，即吸收、
反射和透射
Q
QQQQ
Q
1
QQ QQ QQ 1
Q Q Q
1
Q Q Q 1 QQQ
物 体 对 热辐1 射的
吸收反射和透射
8-1 热辐射的基本概念
对于大多数的固体和液体： 0, 1
镜面反射
漫反射
对于气体： 0, 1
8-2 热辐射的基本概念
与黑体光谱辐射力之比:
E Eb
❖ 发射率与光谱发 射率间的关系：
E
0 Eb d
Eb
T 4
8-3 实际固体和液体的辐射特性
定向发射率：实际物体的定向辐射强度与黑 体的定向辐射强度之比：
( ) L( ) L( ) Lb ( ) Lb
几种金属导体在不同方向上的定向发射率( )(t=150℃)
2
E L cos sindd 2
2
/ 2
L d cos sin d L
0
0
8-3 实际固体和液体的辐射特性
❖ 发射率 (也称为黑度) ：相同温度下，实际物体 的半球总辐射力与黑体半球总辐射力之比:
E Eb
E
T4
E Eb T 4
❖ 光谱发射率 λ ：相同温度 下，实际物体的光谱辐射力
Fb(0-λ) 73.81 77.66
1200 0.214 2200 10.11 4000 48.13 7000 80.83
1300 0.434 2400 14.05 4200 51.64 7500 83.46
1400 0.782 2600 18.34 4400 54.92 8000 85.64
1500 1.290 2800 22.82 4600 57.96 8500 87.47
8-1 热辐射的基本概念
一. 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 向周围空间发出热辐射；b 可以在真空中传播；c 伴 随能量形式的转变；d 具有强烈的方向性；e 辐射能 与温度和波长均有关；f 发射辐射取决于温度的4次 方。
2.三种wenku.baidu.com想模型：
黑体： 1 镜体或白体： 1
透明体： 1
黑体模型：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。
黑体模型
8-2 黑体辐射基本定律
一.热辐射能量的表示方法
辐射力E：
单位时间内，物体的 单位表面积向半球空 间所有方向发射出去 的全部波长的辐射能 的总量(W/m2)
定义：球面面积除以半径的平方，sr(球面度)
Ac r2
d
dAc r2
8-2 黑体辐射基本定律
dAc可用球坐标中的纬度微元角d和精度微元角 d
表示为：
dAc rd.r sind
d sindd
8-2 黑体辐射基本定律
(2) 定向辐射强度：
定义：单位时间内、单位可 见辐射面积辐射出去的落在 单位立体角内的辐射能量
T Eb d (T ) f (T ) 0 T 5
8-2 黑体辐射基本定律
黑体辐射函数
λT Fb(0-λ) λT Fb(0-λ) 1000 0.0323 1900 5.225 1100 0.0916 2000 6.690
λT 3600 3800
Fb(0-λ) λT 40.40 6000 44.38 6500
光谱辐射力Eλ：
E、Eλ关系: E 0 E d
8-2 黑体辐射基本定律
二.黑体辐射的基本定律
1.Planck定律：
Eb
c15
ec2 (T ) 1
λ—波长，m ；T —黑体温度， K ；c1 —第一辐射常数， 3.742×10-16 Wm2；c2 —第二
辐射常数，1.4388×10-2 mK；
Wien位移定律：mT 2.8976 103 m2 K.9 103m.K
8-2 黑体辐射基本定律
2.Stefan-Boltzmann定律（四次方定律）：
Eb
0
Eb
d
0
e
c
2
c15
(T )
1
d
T 4
σ= 5.67×10-8 W/(m2K4)
黑体辐射函数 黑体在波长λ1和λ2区 段内所发射的辐射力：
L d
dAcosd
(3) Lambert 定律
L L 常量
黑体的定向辐射强度与 方向无关，即黑体在半 球空间的各个方向上的 定向辐射强度相等
8-2 黑体辐射基本定律
d L cos
dAd
黑体的辐射能随 呈余弦规律变化
(4) 辐射力与定向辐射强度间的关系
E d L cosd
2 dA
第8章 热辐射基本定律及 物体的辐射特性
本章重点内容
重点内容： ① 物体的吸收、反射、透射特性； ② 黑体辐射的四个定律； ③ 基尔霍夫定律。
掌握内容： 斯蒂芬－玻尔兹曼定律、兰贝特定律、基尔霍夫定律
了解内容： 了解普朗克定律的内容。
作业
7-10，7-18，7-21，7-23，7-24，7-26
1600 1.979 3000 27.36 4800 60.79 9000 89.07
1700 2.862 3200 31.85 5000 63.41 9500 90.32
1800 3.946 3400 36.21 5500 69.12 10000 91.43
8-2 黑体辐射基本定律
3.Lambert 定律 (1)立体角