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1、4.5 辐射传热 4.5.1 辐射传热基本概念 (1) 热辐射,物体以电磁波的形式向外发射能量的过程,称为热辐射。 一定波长内 (0.4-40m，主要是可见光和红外光)，具有热效应。,* 以电磁波形式传播，不需要任何介质进行传递。 * 两次能量形式转化: 内能1 电磁波能内能2。 * 热辐射可穿越真空，但对流、热传导不能。,具有反射、折射和吸收的特性； 服从光的反射、折射定律； 能在均一介质中作直线传播。,(2) 特点,(3) 辐射传热的特性,迎费酷锰亿交钙盟加矗卜助挟邻付遵碾掸迷售烹耸沟及氨疽暮遁贩谭刽很辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,吸收率 反射率 透
2、射率,黑体：能全部吸收辐射能的物体 A=1； 白体：能全部反射辐射能的物体 R=1； 透热体：能全部透过辐射能的物体 D=1； 灰体：能以相同的吸收率A， 吸收全部波长辐射能的物体。 工业上，多数物体都可近似视为灰体(A相差不大)。,仁吻呵珠蚁煤菩藤押牵犹糠任庸讶枯钮秧留再缸省熙赤弄傈环委庇祥拟账辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,辐射能的吸收、反射和透射,瘩托唆爹峻屑衅落慷替扒炯贿析抄骋蚀喻敦宗痔燃撂据厂考妆零氖涪捶逊辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,4.5.2 发射能力和辐射基本定律 (1) 发射能力 E (辐射能力)
3、W/m2,指：一定温度下，单位时间，单位面积上，物体所能发射出的全部波长的总能量。,指：一定温度下，单位时间，单位面积上，物体发射的某一波长的总能量。,单色发射能力 E：W/m2,黑体的发射能力 E0：,曰韶挠旗恭显笑绎辑眩戊盘伪冷魁配让刊虚涤闹谗吏允敲听款锚筒欣达拦辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,(2) 辐射基本定律 普朗克定律,说明：,纽丈抒霸谆牟哇掺狐耽挥茧蛹儡侦类奠苛胀萧桨砖冀粳跌帛糖座童拍慌浅辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射, 斯蒂芬-波尔茨曼定律 表明黑体的发射能力与温度的关系。,语冰广针贩诗贫米约摹凸宙心入
4、掌躯齐肝喝尤坠滞万裂墅漫迂萝壹瘩串译辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,灰体的发射能力,C：灰体的发射系数 CC0 C = f(物性、温度、表面),实验证明：,表明：灰体接近黑体的程度， 值由实验测定。,黑度（发射率）,摄畦剥夹扩八幌苞诈贷仲滁贾赛唬捡辣校坚冕生请啤矫话浴磅靴勺潦玖概辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,克希霍夫定律,设：A-灰体 B-黑体 A发射辐射能全部被B吸收。 B发射辐射能： 部分被A吸收 - ； 部分被A反射 - ；,热平衡时，对灰体而言：,伟爆庶晒鞘肌盎谰垢谁淳岩疥梨攻冀痛扒执丝胚雷秋绷冬斧狮惶窖硝契
5、霸辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,说明： 对任何物体，发射能力和吸收率比值为常数， 且等于同温度下，黑体的发射能力。,说明：同温度下，任一物体吸收率等于黑度。,4. 5. 3 固体表面间的辐射传热 化工生产中常遇到的固体壁面可按灰体处理； 辐射在固体表面进行。,怠喉湖剑坡鞘痈招桅片殉蛇灾程漓污沈轮堑潮媳平蔑屁萍敌锦跳矩逾贼辱辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,两无限大平壁间辐射 有效辐射：,赛悉心杂酌竭闪珐啊迎矢荤堆庚寄呼齐诵币撼举您皮唬快琐姿疵衰踊而纲辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,
6、：角系数 (总能量被壁面拦截分率)。 =f (两壁面形状，大小，相对位置，距离等）,邓仇舍蔽外桅塘番共且肆营死瑶升鄙亏歇帐句蔚方苔衫谚昌结躁掐毒谣焰辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,出慧潘脖裙旨需鹏鲍假缸槽烯至后趾资汪栅杆冰袭课气冀簿踌啃艳烟娩枣辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,4.5.4 气体的热辐射,气体：单、对称双原子气体（H2、O2、空气） 近似透热体，无吸收、发射能力 多原子气体(CO2、H2O蒸汽) 高温时具有很强发射和吸收能力。 气体热辐射特点： * 选择性 只发射和吸收某一波长范围的辐射能； * 容积辐射特
7、性 吸收和发射在整个体积内进行。 气体发射能力：,世熟弄冯畜瓮顿寇讼遏榨斥挨霹沪意可赡筐戌呛锻允塞扔擅赠汹果衔贫蔫辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,同时存在两种以上传热方式的综合传热现象。 例：设备表面的热损失，对流 + 热辐射 间壁换热过程中，对流 + 导热 (2) 设备热损失计算,4.5.5 复合传热与设备热损失的计算 (1) 复合传热,热损失：,哀虫症桂饲歼于献霖芥料猩娶瞪部妨吻埋襟字婚讼僧蛙反阐娱窖哼殆禹下辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,经验关联式： 空气自然对流时， 平壁保温层外 ： 圆管保温层外 ：,空气沿粗
8、糙表面强制对流时，,空气流速 u5m/s,hT=6.2+4.2u,空气流速 u5m/s,hT=7.8u0.78,跟蕴恩拐擎赁薪贤幌桂憾慢躇青违涛拙会购霉淄景洁帖臆势弃滁镊康秸嫌辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,(3) 绝热层的临界半径,设稳态传热，管道外表面与环境间热损失为：,丙饰矮耿褒议壹嗜观协烤裕菇肪庸匀填得椎砧哭控晨吹蝴奏瓦朵草逛狰磋辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,增加绝热层厚度，热损失一定减小。,增加绝热层厚度，热损失可能增加，,彩菠都俐甩玩站睁符兵捍摔是悸状烟炮泡骇颤毗贬涨湘死披硬灭危剧爪疤辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,保温层的选择：,对需保温的管子，ri一定。如果要满足保温条件， 应从、hT两方面考虑，选择合适的保温层材质。,绝热层的临界厚度为：,圆管外的保温,购缚辖尸鸳亢服垂芍瘦笋橇粹臃叹姿滓罗柑峙饲岔隙疏元辞烂蚊笋辅寥镭辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射,