华中科技大学：《传热学》课程教学资源（课件讲义）第六章热辐射基础

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6-1热辐射的基本概念 6-2黑体辐射和吸收的基本性质 6-3实际物体的辐射和吸收

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 传热学主讲:王晓墨能源与动力工程学院华中科技大学 20033-2

华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 第六章热辐射基础 §6-1热辐射的基本概念 §6-2黑体辐射和吸收的基本性质 §6-3实际物体的辐射和吸收 20033-2

华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power §6-1热辐射的基本概念热辐射在机理上与导热、对流有根本的不同。导热与对流是由于物质微观粒子的热运量和物体的宏观运动所造成的能量转移。热辐射是由于物质的电磁运动所引起的能量的伟递今→→→ Radiation Convection 》 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering powe 辐射是电磁波传递能量的现象。电磁辐射的波长范围很广,从长达数百米的无线电波到小于10-14米的宇宙射线。由于热的原因而产生的电磁辐射称为热辐射。热辐射紫外线 Y射线 X射线红外线无线电波光 10510410310210-1110102103104105∞ um 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 在工业上所遇到的温度范围内(200K以下),最感兴趣的是波长约从0.38m到076m 的可见光和波长从可见光谱的红端之外延伸到 1000ym的红外线。有时以波长25um为界,又将红外线区分为近红外区和远红外区。热辐射紫外线 Y射线 X射线红外线无线电波光 10510-10310210 10102103104105c 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 只要物体的温度高于0K,物体总是不断地把热能变化辐射能,向外发出热辐射。同时,物体也不断地吸收周围物体投射到它上面的热辐射,并把吸收的辐射能重新转变成热能。辐射换热就是指物体之间相互辐射和吸收的总效果个物体如果与另一个物体相互能够看得见,那么它们之间就会发生辐射热交换。 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 当热辐射的能量投射到物体表面上时,会发生吸收、反射和穿透现象。若外界投射到物体表面上的总能量为Q,一部分Q被物体吸收, 部分Q被物体反射,一部分Q穿透物体。按能量守恒定律有: 2=20+2+e 或a 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 各部分百分数QQ、QQ、Q1Q分别称为该物体对投入辐射的吸收比、反射比和透射比,记为a、p和τ。于是 +p+r= 实际上,当辐射能进入固体或液体表面后,在个极短的距离内就吸收完了。故对于固体和液体有 atp 因而对固体和液体,吸收能力大的物体其反射本领就小。》 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 由于热射线不能穿过固体和液体,于是可以把它们的吸收和反射视为一个表面过程,它们自身辐射也应在表面完成。因此,固体和液体上的热辐射是表面辐射。辐射能投射到气体上时,情况与投射到固体或液体上不同。气体对辐射能几乎没有反射能力,可认为反射比,p=0,故有a+r=1 气体对热射线的吸收和穿透是在空间中进行的,其自身的辐射也是在空间中完成的。因此,气体的热辐射是容积辐射。》 20033-2

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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 由于不同物体的吸收比、反射比和透射比因具体条件不同差别很大,给热辐射的计算带来很大困难。为了使问题简化,我们定义了一些理想物体。对于透射比τ=1的物体称为透明体。反射比p=1物体称为白体(具有漫反射的表面)或镜体(具有镜反射的表面)。物体表面是漫反射还是镜反射,这要取决于物体表面相对于辐射波长的表面粗糙程度。》 20033-2

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