8 辐射传热的计算.ppt

第八章 辐射传热的计算; 两个表面间的辐射传热量与两个表面之间的相对位置有很大关系。当两个表面间的相对位置不同时，一个表面发出而落到另一个表面上的辐射能的百分比不同，从而影响传热量。;8.1 辐射传热的角系数; 定义：表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数，记为X1,2 两黑体之间的辐射换热量为： ;2、角系数的性质 ;② 完整性 ; 角系数的可加性是角系数完整性的导出结果。实质上体现了辐射能的可加性。 ;3、角系数的求解 ;根据辐射强度与辐射力之间的关系 ;故有：;利用角系数的相对性有 ，表面2对微元表面dA1的角系数为 ;从上面的推导不难看出，从能量分配上定义的角系数已经变成了一个纯粹的几何量。其原因在于引入了漫射壁面的假设，也就是等强辐射的假设，所以有 ;② 代数法 ;A1;又如有两个凸形无限长相对放置的表面，如图所示，由角系数的完整性：; 求出黑体表面之间的角系数之后，即可方便的算出它们之间的辐射换热量，即 ;例 8-1：确定如图所示的表面1对表面2的角系数X1,2。 解：由图查得;8.2 两表面封闭系统的辐射传热;投入辐射：单位时间内投射到表面的单位面积上的总辐射能，记为G。;J为物体表面的有效辐射力W/m2; G为投入辐射力W/m2。 ;从表面1外部来观察，其能量收支差额应等于有效辐射J1与投入辐射G1之差，即;A为物体表面的面积。Q表示物体表面实际向空间辐射出去的辐射能（热流量），单位为W。 ;如果物体表面为黑体表面，必有(1－?)/(?A)=0,那么应有Eb-J=0，故J=Eb。 此时物体表面辐射出去的辐射热流为： ;（3） 两个灰体表面间的辐射换热 ;由角系数的互换性有 ;如果物体表面为黑体，因J=Eb而导致 ;（4）灰表面之间辐射换热的网络求解法 ;式中， 为一个表面 向外辐射的热流量； ;1.按照热平衡关系画出辐射网络图 ；;① 仅有两个漫灰表面构成封闭空间的辐射换热计算 ;A1, T1;;b) 两个紧靠的平行表面之间的辐射换热。;c) 一个凸形漫灰表面对大空间的辐射换热。 ;仿照上述公式的表示方法，可以将下述公式写成一般的通用形式： ;8.3 多表面系统的辐射传热;可列出3个节点J1、J2、J3处的电流方程如下：;求解上述代数方程得出节点电势（表面有效辐射）J1、J2、J3。;（1）有一个表面为黑体。设表面3为黑体。此时其表面热阻(1-?3)/(?3A3)，从而有J3 = Eb3，这样网络图就可以简化成下图，代数方程简化为二元方程组。 ;（2）有一个表面绝热，即净辐射换q为零。设表面3绝热，则，;等效电路图所如上图所示。注意此处J3 = Eb3是一个浮动电势，取决于J1、J2及它们之间的两个空间热阻。下图是另一种表示方法。 ;辐射换热系统中，这种表面温度未定而净的辐射换热量为零的表面称为重辐射面。 ;8.4 辐射传热的控制（强化与削弱）;（2）控制表面的空间热阻;（3）遮热板的原理和应用;已知两平板的温度各自均匀分布，且分别等于T1和T2，它们的黑度分别为ε1和ε2。此时在两平板之间平行放入一个平板3，其黑度为ε3，那么平板3就成为一块辐射屏。 ;没有遮热屏时，由两平面的辐射热平衡有： ;遮热板的几个应用： （1）在汽轮机中用于减少内、外套管间的辐射换热量。;据实测，冷壁20~80K，外壁300K时，在垂直于遮热板方向上的等效导热系数可低达5~10×105W/(m·K)，导热热阻可达常温下空气的几百倍，有超级绝热材料之称。;（4）用于提高温度测量的准确度。 如果使用裸露热???偶测量高温气流的温度，高温气流以对流方式把热量传给热电偶，同时热电偶又以辐射方式把热量传给温度较低的容器壁。 在热平衡时，热电偶温度不再变化，此温度为指示温度，它必低于气体的真实温度。使用遮热罩抽气式热电偶时，热电偶在遮热罩保护下辐射散热减少，抽气作用可增加对流换热，使测温误差减少。;第八章 小结 重点掌握以下内容： （1）角系数概念和特点； （2）有效辐射的定义； （3）辐射传热的强化和削弱方法和原理； （4）遮热板的原理和应用；