杨凌职业技术学院：《食品工程原理》第四章（4-6） 辐射传热

第四章 一、基本概念和定律 传热 二、两固体间的辐射传热 三、对流和辐射的联合传 第六节 辐射传热 热 下页 國国 2021/2/21

2021/2/21 第四章 传热 一、基本概念和定律 二、两固体间的辐射传热 三、对流和辐射的联合传 热 第六节 辐射传热

基本概念和定律 1、热辐射 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 2、热射线 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 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 一、基本概念和定律 1、热辐射 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 2、热射线 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

3、热辐射对物体的作用 OA+OR+ep=Q g4+9R+9t=1 A+R+D=1 A=QAQ物体的吸收率 R=QQ—物体的反射率 D=QQ—物体的透过率 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 3、热辐射对物体的作用 QA +QR + QD = Q + + =1 Q Q Q Q Q QA R D A+ R + D =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

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:能透过全部辐射能的物体,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: 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。 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 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 ：能透过全部辐射能的物体，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： 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

5、物体的发射能力-斯帝芬-波尔茨曼定律 物体发射能力: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:Wm2。 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。 △Eodh lim ->0△d E 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 5、物体的发射能力---斯帝芬-波尔茨曼定律 物体发射能力：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。   d E0 dE0 0 lim =   → = E0

Eo=Jo Enda 绝对黑体的单色发射能力E随波长的变化的规律: E20=C143 AT 11.63 3.489 9.304 2.326 6.978 4.652 16 2.326 0.40.81.2 68 2021/2/21 上页返回

2021/2/21  =   E0 0 E0 d 绝对黑体的单色发射能力Eλ0随波长的变化的规律 ：         = − − 1 2 5 0 1 T C E C e   

当λ=0时,单色发射能力E均等于零 波长增加时,单色发射能力也随之增加,达到一最高 值后,En又随λ的增加而减小; =∞时,又回到零。 黑体的发射能力 Cu "o=o exod e T T 100 斯蒂芬--波尔茨曼定律 2021/2/21 上页下页回

2021/2/21 •当λ=0时，单色发射能力Eλ0均等于零； •波长增加时，单色发射能力也随之增加，达到一最高 值后 ，Eλ0又随λ的增加而减小； •λ=∞时，又回到零。 黑体的发射能力 E =   d  0 0 E 0  − =  − 0 5 1 1 2    d e C T c 4 =  0 T 4 0 100       = T C ——斯蒂芬---波尔茨曼定律

σo:黑体的发射常数或斯蒂芬-波尔茨曼常数 0 5669×10-8/m2.K C0:黑体的发射系数C=0×10=5669/m2·K 绝对黑体的发射能力和绝对温度的四次方成正比。 灰体的发射能力E: T E=C 100 C:灰体的发射系数,取决于物体性质、表面情况和温度。 2021/2/21 上页返回

2021/2/21:  0 黑体的发射常数或斯蒂芬---波尔茨曼常数 8 2 4 0 = 5.66910 w/ m  K −  : C0 黑体的发射系数 C =  = w m K 8 2 0 0  10 5.669 / 绝对黑体的发射能力和绝对温度的四次方成正比。 灰体的发射能力E ： 4 100       = T E C C：灰体的发射系数，取决于物体性质、表面情况和温度

黑度(发射率):同一温度下,灰体的发射能力与黑体发 射能力的比值 E 8 0 En 4 E=CEo=ac T 0 100 Eb 6、克希霍夫定律 E1 Eb E1=AEo A 2021/2/21 上页下及

2021/2/21 黑度（发射率）： 同一温度下，灰体的发射能力与黑体发 射能力的比值 E0 E  = C0 C = E E0 =  4 0 100       = T C 6、克希霍夫定律 E1 = A1 E0 0 1 1 E A E =

EE E 2 A A2 E0—克希霍夫定律 切物体的发射能力与其吸收率得比值均相等,且等于 同温度下的绝对黑体的发射能力,其值只与温度有关。 E 由E=BE0和=E0 E .A=E= E 0 在同一温度下,物体的吸收率和黑度在数值上相等 °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 2021/2/21 上页下页

2021/2/21 0 2 2 1 1 E A E A E A E = = == ——克希霍夫定律 一切物体的发射能力与其吸收率得比值均相等，且等于 同温度下的绝对黑体的发射能力，其值只与温度有关。 由 E E0 =  和 E0 A E = E0 E  A =  = •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