传热学_辐射部分剖析.pptVIP

第九章 辐射换热计算 (1)三个非凹表面组成的封闭系统 由角系数完整性 X1,2+X1,3=1， X2,1+X2,3=1 X3,1+X3,2=1 由角系数相对性 A1X1,2=A2X2,1， A1X1,3=A3X3,1 ， A2X2,3=A3X3,2 求解上述方程组可得 …… 下面考察两个表面的情况：根据角系数的完整性 第九章 辐射换热计算 上述方法又被称为交叉线法。注意：这里所谓的交叉线和不交叉线都是指虚拟断面的线，或者说是辅助线。 举例：求下列图形中的角系数 1. 解： 在垂直于纸面方向无限大 X1,2=4/3π 2. 解： 球与无限大平面 第九章 辐射换热计算 3. 解：半球内表面与1/4底面 4. 解：X1,2=0.5 5.求图中1、4两个表面之间的角系数 解： 第九章 辐射换热计算 → 利用这样的分析方法，扩大线图的使用，可以得出很多几何结构简单的角系数。 辐射空间热阻 对于任意放置的两黑表面间的辐射换热计算 Φ1,2=(Eb1-Eb2)X1,2A1=(Eb1-Eb2)X2,1A2 同样利用欧姆定律，Eb1-Eb2比做电位差，1/X1,2A1=1/X2,1A2比做电阻，则辐射换热热流Φ1,2就是电流。这样两黑表面的辐射换热就可以用简单的网络图来模拟，其中1/X1,2A1就是 Eb1 Rt Eb2 辐射空间换热热阻或形状热阻(空间热阻)。 第九章 辐射换热计算 9.2 灰表面间的辐射换热 净热量法就是利用表面的投射辐射、有效辐射的概念，建立表面内部能量平衡式，或者外部能量平衡式，可以得到各表面的净热量、角系数、温度、辐射物性的相互关系。 考察表面温度均匀、表面辐射特性为常数的表面1。根据有效辐射的定义，表面1的有效辐射有如下表达式(结合图示) 从净热量法可知在表面外能感受到的表面辐射就是有效辐射，它也是用辐射探测仪能测量到的单位表面积上的辐射功率W/m2。 从表面1外部来观察表面1的能量收支差额应等于有效辐射J1与投入辐射G1之差，即 从表面1内部观察，该表面与外界的辐射换热量为 第九章 辐射换热计算 上两式联立消去G1，得到J与表面1净辐射换热量之间的关系 注意：式中的各个量均是对同一表面而言的，而且以向外界的净放热量为正值。即 q=(Eb-J)/(1/ε-1) 或 Φ=(Eb-J)A/(1/ε-1) 类似于辐射空间热阻的定义，则(1-ε)/εA就是之间的辐射表面热阻(简称表面热阻)。 从表面热阻的定义可见，当灰体表面的吸收比或发射率越大，则表面热阻越小，表面越接近黑体。 两灰表面组成的封闭腔的辐射换热 下面分析两个等温漫灰表面组成封闭系统内的辐射换热情况(见下图)，两个表面的净换热量为 第九章 辐射换热计算 根据能量守恒有 Φ1,2=-Φ2,1 最后可得到 (a) 第九章 辐射换热计算 若以A1为计算面积，上式可改写为： 则系统黑度(或称为系统发射率) 三种特殊情形 ① 表面1为凸面或平面，此时X1,2＝1，于是 ② 表面积A1比表面积A2小得多，即A1/A2 ?0 于是 εs=ε1 ③ 表面积A1与表面积A2相当，即A1/A2 ?1 于是 第九章 辐射换热计算 对于两无限大平行平壁间的辐射换热 ∵A1=A2=A，X1,2=X2,1=1 ∴Φ1,2 空腔与内包壁间的辐射换热 若A2A1且ε2较大，如车间内的采暖板、热力管道，测温传感器等都属于此种情况。 讨论：某房间吊装一水银温度计读数为15，已知温度计头部发射率(黑度)为0.9，头部与室内空气间的对流换热系数为20，墙表面温度为10，求该温度计的测量误差。如何减小测量误差？ 第九章 辐射换热计算 多表面系统辐射换热的计算 势差与热阻：据有效辐射的计算式 又两个表面的净换热量 或 第九章