09章-辐射传热计算.doc

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1、第九章辐射传热计算9.1角系散确定方法9.2被透明介质隔开的两表面編射传热9.3多表面系统辐射换热的计算9.4辐射传热的控制（强化与削弱）9.5气体辐射的特点及计算传沿学 Heat Transfer9镐射传热计算9-1角累数的定义.性质与计:即便貝它条件一致.两初体间的UW换焕8!阴表面的 兮 Whv 相对位迓不同而存在较大的箜异（教材ffiM-i ）任意放M的两非凹黑表面Ai和A八温度分别为T和0 任取微元面dA】和dA?,距离为匚两微元面的法线与连 线瀬夹角分别为珀兀 微元面dA】投射到dA的辐射能： 一冬出皿M何亠刃t cos仅立体角：匸一3-带入上式可得dA；投射到dA的辐射能：d“=

2、人，泌翹必她=&沁浮砒処 rnr画 CUMT OOUF 2*51传忍学 Heat Transfer9镉射传热计算9-1角累数的定义.性质与计任&放5R的两非凹黑裘面和a一 iM分别为t rr一任取微元面山和JA,.柜离为.两傲元面的法境与连拔r间夬角分别为比.砥易知可猬dA般射到dA】的辐射能：讥理畀必见/rrrff KffiS面组威的（方向无18长）labv _ ab + bd - adX ab.bd =2abj法:利用5通法.Xub.ai _ _ ab.ac ab.bdab + ac - beX abac =OJUTOOUE 1&510啊序跟罗传泪学 Heat Transfer9编射传热计

3、算9-1角累数的定义.性质与计代敢分析法几何分析法、彌卡罗法画 CUMT OOUFT 8 510啊序跟罗传泪学 Heat Transfer9编射传热计算画 CUMT OOUFT 8 510啊序跟罗传泪学 Heat Transfer9编射传热计算監g: _通比_“两个凹丟可HffiS面!ME的SJfflSSt（方向无18长）(ha ad) (d hd)2ah交叉线z和-不交叉线z和又称为交叉拔法.交叉如不交叉垓均指虚拟的績助绘IS CUVT OOUE171传泪学 Heat Transfer9编射传热计算画 CUMT OOUFT 8 510啊序跟罗传泪学 Heat Transfer9编射传热计算画

4、 CUMT OOUFT 8 510啊序跟罗传泪学 Heat Transfer9编射传热计算9-1角累数的定义.性质与计代敢分析法几何分析法、彌卡罗法&代数分析法：利用角系数的性质，通过求解代数方程组获得角系数的方法.两个II叫丿怕囚删面ifl成的日诩系统（向碑K ）用辅助茴计算角累数汪意: 增加的虔拟面必须整平面； 虚拟面不能分割原来的袁面；OF能因为虚拟面的出现使系统内部辐射能8 分布发生任何变化.画 CUMT OOUFT 8 51传泪学 Heat Transfer9镐射传热计算9-2植选热介质隔开的两89体衰面间的編射换热鸟热、对湾传热 直接接触的时礪射传热 物休袁面间被真空或者诜MV介厉

5、隔开透牌介质：不參与MHI射的介庾.封闭胶模世:计n/a面与外界的辐射换热,必须计及空间各方向福射卿发射和 接收.因此计算对ft必烦A包含所研究袁面的封闭匝封闭腔边界可以j全勢有买的.办可部分dm的.封闭腔欖型适用于字住和&灰養ifc间卿村换槻计Ifij CUMT OOUE 19/51传泪学 Heat Transfer9镐射传热计算9-2植透册介质隔开的两囲体衰面间的P射换然4|EmXL2 A X|2（E肌瓦2） Ehi）辐射势差殛动力空间彌热阳儿 X|.2黑体辐时换煤的等效网络黑体辐射换热计算的关键在于角系数出：的求取.空间辐射热阴的理解？传泪学 Heat Transfer9镐射传热计算9-

6、2植透热介质陽开的两b$ss间的p射换热（?）丿植透牌介质隔开的两衰面何的紹肚槪潍灰裘面吸收与友射編射耀特点;Q宵效細HJ的概念投入辐射G:单I有效辐射J :单位时间离幵单位表面寸间投射到单位表面枳的总辐射能. 积的总辐射能r包括自身辐射和反射辐瞅2）口氐 - E2画 CUIXT ODUF 26 51画 CUIXT ODUF 26 51两漫灰面權时换煥的和网络r）i-iJ7AiA-i.i企?画 CUIXT ODUF 26 51衣讪US空何嗣换衣!6删卿略肿LI的理* ?两漫灰面辐榊映的尊效网络相比于两黒体袁面多岀两八Mtmia.A.K. Opp*nhcinL Kudhtloii analyst

7、s by the netMork nwthod. transaction of ASM H 1956.65: 725-735 Problems of net nMiiatiun transfer in enclosures involve proper Mxounting of all the interrdlevtion、of radijfkmbeams. Tius is show n io be equi% akni （o the solution of electrical netuorks inadc up of ctmductanccs which arcfully ddennine

8、d by wrface:a画 CUIXT ODUF 26 51诸黒表面向表面i投射能见之总画 CUIXT ODUF 26 510加序跟罗传冷学 Heat Transfer9镐射传热计算9-3多豪36累鱼射换热的计H話透然介质隔开的多HS農面阿的黑射换热同 CUVT OOUE27/51传冷学 Heat Transfer9镐射传热计算9-3多豪36累鱼射换热的计H对于多个果表面间辐射换决，参考两黒表面等效电路 S1.在任意两个黑表面间均连接一相应辐射空间决阻 即可.右图为三个果表面组成的封闭空腔，每个果表 面按其溫度均有相应的送堆电位耳,有个黑表面即 有齐电位.此后r按电路中基尔左夫定律计算.如果

9、某一黒表面为绝热面,其在券与辐射过程中没有净热屋交换,则在尊效电路图 中该表面所示的节点电位不接地,那么该表面辐射力或温度对应的电位厶即为浮动 电位该类表面称为昨】.面（reradialinx surface ） 其特点主要有：1） 将投射来的辐射能全部f- 电）2） 将空何菓一方向辐射来的能审转到另一方向去；A3）自身与封闭空腔外的物体无徐凤交换4）表面温度由封闭腔内其他袁面确定；例：仃半球形容為elm氓部的阀形|61枳I仃漏麼为200的辐射WI和需麼 为40X?的辐対面乙 各占圆形面枳一半.表面1.2均为黑体农而.容器蟹面3为绝 热农而.试计算农面1.2间净辐射换热琏和容器翠血3的洽度.方

10、法“分农面列出辐射能方程组，连个求解：ilN某畸表而何辐射按照H衰面i发射的能与诸黒 表面向表面i投射能量2差进hil據。久人-民X,厶-民心厲-民“ A = V = XA)S = 4 人-钠人- 乂 .A -5 ）对空胶辐射换坍有影响.画 CUMT OOUF 28 510和和坍传沿学 Heat Transfer9编射传热计算9-3多農茴累卿射换然的计算Ifi透热介质隔开的參H仿農面阊的18射换热M：祈 半球形容Smim. M同&面积上右温度为200X；的辐射面I和温度 为4010的辐射面乙各占HI形面积一半.表面1.2均为黑体农而.容器號面3为绝 热农面试计算农而1.2间净辐射换热債和容器啾

11、而3的温度.方法2：IBi CUMT OOUE 29. 51価出零效41路国.白按计谆画 CUMT OOUF _30 510和和坍传沿学 Heat Transfer9编射传热计算画 CUMT OOUF _# 510和和坍传沿学 Heat Transfer9编射传热计算0加和焙传泪学Heat Transfer9镉射传热计算 . 9-3參農面系统H射换储的计H（2）械透册介质隔开的多卜積長面阊的IS射换热对于多衰面系统采用网络法计算毎一个衰面的净M换热圧网塔法：倚射热阻比粒成芳效的电阻，通过等效的网络90求解*射换热 用电路来比拟辐射热流的传連路 .电路中的电流、电位硼电阻对应M5射换热中的热流、

12、热势整与热胆b=JO* 4 _fcoJi 三二 J21一TT)脱JZL表面朋欣阻对应以势煙EbJ空颐a别A阻对应热势差人込画 CUMT OOUF _# 519-3多農面系卿射换热的计H网塔法求辎8时換槪的步廉:1. 分析封闭系统的表面组成以及各个丢丙的性质（黑体.涅灰、绝欣）;2. 西岀等效网络圏；2毎个卿时表面G迎拔的）画出相应的电路（源决势 节点恰蛙丢面辐射热10）；22各表面同由节点以势（erwsnwj）通过空间镐时讥阻进行连鼠ffij CUMT OOUF 3V510加笏跟罗4BB ASM OMI9-3多農as累卿射換然的计n网塔法求辎8枷梭的步療:传冷学 Heat Transfer9镐

13、射传热计算3. 根瞬效网络30 利用电朗I尔落夫定体（所有流向节直J的除流Sig和（）,列出节点的电流（热流总）方複；儿曾竺牛空.0儿巒+屮+屮“c：A?A|X|,jA2X2“3A|X|3A2X2传泪学 Heat Transfer9镐射传热计算9-3多農38眾卿射换然的计H网塔法求翔8时模海的步療:4. 求第节点的电充（怕流豎）方程得到节虑协势（即有效翔討J ） 毎个表面对应 f J.N个衰面5妙人；5. 计算每个龔面的净辐射換热5 以及两个最面间的铝时樓樹叫.任一姦茴的净1射渙脑1 ： 4二 亡貯&AIHj CUMT OOUE 33 51两芸面伺的,严址右传忍学 Heat Transfer9

14、镉射传热计算9-3多農面累卿射换然的计.闽第法求粋8曲热的两个待例:毋-个衰面堆憑.净删加圾a g = 0 （即为UM；面J, = Lh）ame:衣血温朽？血im的地城（为刖i衣血两个看尺於_个世辭hStfl闹的舁闭空松fij CUMT OOUF 35 510 加笏切传泪学Heat Transfer9镉射传热计算亠3多農面眾蜩射换储的计H上瓯射昨计算的I血件：I透热介质封冈竝虽;2蜩ft热；3編射衷面为黒体或厦灰袁面.4. 權射衷面的辐射以流均匀（刘于漫灰面即有效箱时J均匀）；5. 朽本书介绍的辐射换热计算必须満足上述前8L两点*卜充:I.适合计算机求解的有如討52式开;式；2计算表面的划分应

15、该以热边界条件为依18 .不删泥于几何边界传忍学 Heat Transfer9镉射传热计算9-3多農面系统软轴鳩的计H例题:两个相K 300mm.厅徉300mm的平杆放亘的同直.它们的圆心法线重 合。相对两表面的温度分别为ti=500C及匕边27X；.发农卒分别为i=0.2及 t OJ.两衣面何的辐射甬系数XiT38(竹 Xtr-W. 彷巧_!_!-93Xl2A 0 38 ().283-: 5 7Xu4 X2)A,0.62x0.283根据基尔岳夫电流定律每个节点电流总和为專.只有两个节点即:久一土 | 4-4 i 民一丿.（）149.35.7甩匚去卜心厶4企g = 05.39.35.7将林 比

16、和心分别带入求解可得J和J 热圆盘的净辐射换热母：In CUMT ODUF 38 51In CUMT ODUF 38 51久-人 _ 20244-5129匕=4J-=1O72WIn CUMT ODUF 38 51传忍学 Heat Transfer9镐射传热计算|Bj CUMT OOUF4051|Bj CUMT OOUF40519-4编射传检的担制（*化与削駁）|Bj CUMT OOUF4051E机 一 E”2|Bj CUMT OOUF4051A,A WilllBttl面枳为州耐価友射率S中加自效.（矽NWX坏斷犬畑0顺）A产 I A：=IO )C2OJc( =0.5 叼=0.8Ci =0.8

17、c: = 0.5I I1.0250.35I增加I射憑面积A2増加角系数将高溫部件点于相对冷表面角|控制麦面*射热祖砾占|I増加射寒面积人2笔脑热衰面的发廉滓c|Bj CUMT OOUF4051Q啊笏跟罗传忍学 Heat Transfer9镉射传热计算9-4棚射传燃的担制（强化与削科）Q啊笏跟罗传忍学 Heat Transfer9镉射传热计算Q啊笏跟罗传忍学 Heat Transfer9镉射传热计算!二巧硏4AX|.2删|子f1廉小換热衰面的发射轧I厂塑汽i钦拼*昭苗3两權时袁面同安插21热扳I实际物体对太阳|）吸收6W1 玉 |人阳就的比 m诜择性涂尽费压為油色Q啊笏跟罗传忍学 Heat Tr

18、ansfer9镉射传热计算Q啊笏跟罗传忍学 Heat Transfer9镉射传热计算IS OJMT QOUE 41/51传忍学 Heat Transfer9镉射传热计算9-4辐射飾的控制（营化与制科）1遮热板甬祠編射传想：1r o1 1 . 1 f弘2=&g-EQ* 1叭&20hh；rf加 ，A ” -T、4 ii4lizz-T.一 Ttf9 fI厂AiAuA,s2321 ttJS2二牙硏（瓦一吊2）禅小一半！Eid丄IznLa卜一h4 -=h 抵儿b几儿! 1ZU刍一:_IY h甩R増加一展咖板.相当于増加两个衰面辐射热1 ,以及一个空间編射照阴增加n层遮热板:2 =亠J.?n -r i画

19、CUMT OOUE 42/51传忍学 Heat Transfer9镉射传热计算9-4朋传燎的控制2.連热,抽气式热电8用热电偈测斎排筑管吒体担度，圾电磁射车F小5排气管颤 rw=io()r ,=5(X)(：# 己电传性系数尼2 GrmH h传忍学 Heat Transfer9-4编射传汾的控制(强化与削U )辐射表面传热系数与复合表面传热系数：复合换热：对流与辐射同时存在.为了计算方便,将辐射换热st按照牛顿冷却公式折合成与 河淡表直传; F 形式一致的诡射表过传叭系黄h 1(J)IW俵面传热系数hf = 41A)I(I) +d)Q合裘面传热融h严hr+ h = I1心 J)画 CUMT 00

20、UF 44 5传汨学 Heat Transfer9镉射传擁计算95毎体編射的特点及计算Ou HQ. g SO, C(W00H h 9气体的519x9比 气体的光it反射比:(&$)=仏=严 乙0/XZ.5)0卑体的光谱发射至班入$)=1严气体辐射的特点(CQ. H2O ):1. 气体辐射对波长有先了性.CO,. Itos有三个位于红外找光带的区何具有辐 射和吸收的本领.气体一般不能做茨体假设；2. 气体辐射在空个容坦中进行，与气体的在容器中的分子数目和容器的形状和容 积有关IS cmn oouE45 519镉射传擁计算0加笏跟罗传学Heat Transfer9-5買体编射的特点及计算气体光灣辐

21、射冬度的削器规律-布格尔宦律辐射能通过吸收性气体层，不断被气体吸收而削弱. 削關的程度取决于辐射昼度和气体分子数目.-CL布格尔定律：光语辐射题呈理守民00画 cmnoouF 46 5|09-5毎体编射的特点及计算笑体发轴率与平均线穫长气体編射刀：代体通忖力与时技行程长度有关MJH涉价?C=平均找程长$E 代体发射车：c=- r為画 CUMT oouf 50 51画 CUMT oouf 50 51辂形状各畀的賈体容积18的力=当半球内相同气体对球心的的力平均対线行BE长-当半球半径气体的分片力IB sn oouf47/51传忍学 Heat Transfer9镐射传热计算画 CUMT oouf

22、50 51画 CUMT oouf 50 519-5毎体Si射的特点及计算宅体ttW描计（发射）气体: cg = f（rg. psi 口 代waw力： =耳刃：Ch、oS、O 倉/mm)叽査00心7 9-29宣QE 31上标淒示总压力P，水蒸气或（5分压力为寻的理煌At况.传沿学 Heat Transfer9镉射传热计算95毎体編射的特点及计算电体組射的计（吸收）由于气体辐射对波长具有选择性.不能视为灰体Vaf 二 H.OaH.O + CgUg Aa% 比切5 （日045画 OJMT QOUF49.51画 CUMT oouf 50 51画 CUMT oouf 50 51传沿学 Heat Tran

23、sfer9镉射传热计算0啊和坍BW 9-5毎体编射的特点及计算气体編砌的计算A common engineering calculation is one that requires determi nation of the radiant heat flux from a gas to an adjoining surface. Despite the complicated spectral and directional effects inherent in such calculations, a simplified procedure may be used The metho

24、d was developed by Hotted and involves determining radiation emission from a hemisphencal gas mass of temperature Tto a surface elemeni dA wtich is located at the center of the hemispheres base.气体与黑体壁面的辐射换热热流-气体的自身辐射气体的吸收辐射画 CUMT oouf 50 51画 CUMT oouf 50 51画 CUMT oouf 50 510啊笏跟罗传忍学 Heat Transfer9镐射传热计算作业:56152223290啊笏跟罗传忍学 Heat Transfer9镐射传热计算0啊笏跟罗传忍学 Heat Transfer9镐射传热计算cuuTaoue51/51