浙江大学：《化工原理》本科课程教学资源（PPT课件）第四章 热量传递基础 §4.4 辐射传热

幻灯片3目录 第四章热量传递基础 §44辐射传热 §44.1基本概念 §44.27物体的辐射能力 §44.3两灰体间的辐射传热 §44.4两灰体组成的封闭体系的辐 射传热速率Q12的计算 §445暴露在空气中的设备的热 损失计算 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 1/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 1/16 幻灯片3目录 §4.4 辐射传热 §4.4.1基本概念 §4.4.2物体的辐射能力 §4.4.3两灰体间的辐射传热 §4.4.4 两灰体组成的封闭体系的辐 射传热速率Q1-2的计算 §4.4.5暴露在空气中的设备的热 损失计算

§44辐射传热 §44.1基本概念 、什么是辐射传热? 热辐射线波长在04m~40m,属可见光、红外线 吸收率、发射率、透过率 24 吸收率 R 反射率 Q z≤2D 透过率 D Q=04+OR+ep a+p+t= 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 2/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 2/16 Q QR QA QD Q = QA + QR + QD = − − − 吸收率 Q Q a A = − − − −反射率 Q QR  = − − − −透过率 Q QD  §4.4 辐射传热 §4.4.1 基本概念 一、什么是辐射传热？ 热辐射线波长在0.4m~40m，属可见光、红外线 二．吸收率、发射率、透过率  +  + = 1

§44辐射传热 §44.1基本概念 黑体、白体、透热体、灰体 =1-绝对黑体,如雪 p=1--绝对白体或镜体,如十分光亮的金属 τ=1-透热体,如单原子或对称双原子构成的气体(H2,O2,He 等等) 灰体--以相同的吸收率吸收所有波长的热辐射能的物体, 如工业用的大多数固体材料 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 3/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 3/16  = 1 a = 1  = 1 ------绝对黑体，如雪 ----绝对白体或镜体，如十分光亮的金属 三．黑体、白体、透热体、灰体 -----透热体，如单原子或对称双原子构成的气体（H2，O2，He 等等） 灰体-----以相同的吸收率吸收所有波长的热辐射能的物体， 如工业用的大多数固体材料。 §4.4 辐射传热 §4.4.1 基本概念

§44.2物体的辐射能力 辐射能力:单位时间、单位面积上对所有波长辐射线的辐射能 量,用E表示,单位W/m2。 黑体的辐射能力Eb EL=lEda C2 5 根据普朗克量子理论,"e2-1 4 T . Eb=OoT=CO 斯蒂芬一玻尔兹曼定律 100 式中:Gn=5.609×1038W/m2.K4-发射常数, Co=5669W/m2·K4 T-----K 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 4/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 4/16   = 0 Eb Eb d 4 0 4 0 100        = = T Eb  T C 式中： 8 2 4 0 = 5.66910 W m  K −  -----------发射常数， 2 4 C0 = 5.669W m  K ； T-----K -------斯蒂芬—玻尔兹曼定律 §4.4.2 物体的辐射能力 辐射能力：单位时间、单位面积上对所有波长辐射线的辐射能 量，用E表示，单位W/m2 。 根据普朗克量子理论， 1 2 5 1 − = − b C T e C E    一．黑体的辐射能力Eb

T §442物体的辐射能力 E4=5669× 100 灰体的辐射能力E E 灰体黑体 黑度(或辐射率) T b 属物性,与材料性质和温度、压力、浓度等有关 .8与a的关系 可希霍夫定律 Eb=E+(I-OEb E ae E = 8= b 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 5/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 5/16 4 100 5.669       =  T Eb Eb E  = 灰体 黑体 T T E Eb a Eb Eb E a Eb = + (1− ) Eb E a =  = a §4.4.2物体的辐射能力 ---------黑度（或辐射率） 属物性，与材料性质和温度、压力、浓度等有关 三．与a的关系--------可希霍夫定律 二．灰体的辐射能力E Eb (1− a)

§44.3两灰体间的辐射传热 、角系数 辐射能被拦截的百分数,用q12、φ2表示 影响角系数的因素 两物体间的距离、两物体表面积、两物体的放置角度等。 cos 0 cos 0 dA dA Ai a cos b. cOS -dadA 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 6/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 6/16 j θj r θi i §4.4.3两灰体间的辐射传热 影响角系数的因素： 两物体间的距离、两物体表面积、两物体的放置角度等。 一、角系数 辐射能被拦截的百分数，用12、 21表示     = = j i i j A A i j j i j ji A A j i i j i ij dA dA A r dA dA A r 2 2 1 cos cos 1 cos cos        

§44.3两灰体间的辐射传热 角系数的性质: 1、相对性:A9=A ∑ 9”= 2、完整性: 如图,由N个面组成的闭合体,任 2 面的所有角系数之和为多少? ∑9 孱S9 3、加和性: q12=913+914 思考:如图,两相距很近的无限大平板 角系数为多少? q12=q21=1 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 7/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 7/16 思考：如图，两相距很近的无限大平板， 角系数为多少？ 1 1  = = N k  ik  12 =  21 = 1 Ai  ij = Aj  ji 角系数的性质： 1、相对性： 2、完整性： 如图，由N个面组成的闭合体，任 一面的所有角系数之和为多少？ ? 1  = = N k  ik 4 5 3 1 2 3、加和性： 2 1 3 4  12 =  13 +  14 §4.4.3两灰体间的辐射传热

§44.3两灰体间的辐射传热 、两灰体间的辐射传热速率的计算 几个概念: G-投入辐射,W/m a J--效辐射,W/m2 J=E+(1-a)G 物体与环境交换的热量Q=G-J 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 8/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 8/16 二、两灰体间的辐射传热速率的计算 G (1-a)G E J J = E + (1 − a)G ----投入辐射,W/m2 -----有效辐射，W/m2 几个概念： §4.4.3 两灰体间的辐射传热 物体与环境交换的热量 Q = G − J

§44.3两灰体间的辐射传热 G 二、两灰体间的辐射传热速率的计算 (1-=a)G Q 1-2 三J1 y12 2412721 E E+(1-a)G 012=A202 1-2 A 912A192 1-2 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 9/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 9/16 2 1 A1  12 = A2  21 J1 A1  12 1 12 1 2 1 2 1 A  J J Q − = − 2 21 1 2 1 A  J − J = 二、两灰体间的辐射传热速率的计算 Q1-2 Q1−2 = − J 2 A2  21 G (1-a)G E J J = E + (1 − a)G §4.4.3两灰体间的辐射传热

§444两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率Q12的计算 府两灰体组成的封闭体系: Q12 2 (1) A, 912 2y21 又Q12=Q环=(71-G1) Q 环境 (2 G lA G J1=E1+(1-a1)G1 G JI-8Ebt → b1+(1-61) E J2=E2+(1-a2)G2 8 b2 2 E+(1-a)G 2Eb2+(-E2)G2 浙江大学本科生课程 化工原理 第四章热量传递基础 10/16

浙江大学本科生课程 化工原理 第四章 热量传递基础 10/16 1 2 T1 T2 1 1 1 1 1 1 1 1 (1 ) (1 ) E G J E a G b =  + −  = + − 1 1 1 1 1 1   − − = J Eb G 2 2 2 2 2 2 2 2 (1 ) (1 ) E G J E a G b =  + −  = + − 2 2 2 2 2 1   − − = Eb J G §4.4.4 两灰体组成的封闭体系的辐射传热速率Q1-2的计算 对两灰体组成的封闭体系： 1 12 1 2 1 2 1 A  J J Q − = − 2 21 1 2 1 A  J − J = （1） ( ) Q1−2 = Q1−环境 = J1 − G1 A1 ( ) = −Q2−环境 = − J2 − G2 A2 又 G (1-a)G E J J = E + (1 − a)G