传热学课件第9章1.pptVIP

传 热 学;第八章  辐射换热的计算;8.1 辐射换热的角系数;8.1.1 角系数的定义及计算假设 ;一个微元表面到另一个微元表面的角系数;两微元表面角系数的相对性表达式：;两个有限大小表面之间角系数的相对性;对于由几个表面组成的封闭系统，据能量守衡原理，从任何一个表面发射出的辐射能必全部落到封闭系统的个表面上。因此，任何一个表面对封闭腔各表面的角系数之间存在下列关系： ;从表面1上发出而落到表面2上的总能量，等于落到表面2上各部分的辐射能之和，于是有; 从表面2上发出而落到表面1上的辐射能，等于从表面2的各部分发出而落到表面1上的辐射能之和，于是有;直接积分法;1、直接积分法;上式积分可得;利用角系数的相对性、完整性及可加性，通过求解代数方程而获得角系数的方法称为代数分析法。;由角系数完整性;上述方程解得：; 如图所示表面和假定在垂直于纸面的方向上表面的长度是无限延伸的，只有封闭系统才能应用角系数的完整性，为此作辅助线ac和bd，与ab、cd一起构成封闭腔。;根据角系数的完整性：; 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面断面的线，或者说是辅助线。;【例】求下列图形中的角系数;解：;解：表面2对表面A和表面2对表面1＋A的角系数都可以从图9－8中查出： X2，A＝0.10;X2，1＋A＝0.15。 由角系数的可分性X2，1＋A＝X2，1＋X2，A可得： X2，1＝X2，1＋A－X2，A。 再根据角系数的互换性A1X1,2＝A2X2,1即可得：;解：;8.2.1 封闭腔以及两黑体表面组成的封闭腔间;表面的反射比，可表示成; 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：; 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;8.2.3 两漫灰表面组成的封闭腔的辐射换热;两个等温漫灰表面封闭系统内，两个表面的净换热量为;两封闭表面间的辐射换热网络图;若以 为计算面积，上式可改写为：;三种特殊情形;(2)表面积A1与表面积A2相差很小 特例：两平行平壁间的辐射换热;（3）表面积A2比表面积A1大得多，即A1/A2 ? 0 特例：空腔与内包壁间的辐射换热;因容器夹层的间隙很小，可认为属于无限大平行表面间的辐射换热问题。;【解】表面1非凹，可直接应用式(9-15)计算钢管辐射热损失;据有效辐射的计算式;将式（9-18）、（9-19）与电学中的欧姆定律相比可见：换热量 相当于电流强度； 或 相当于电势差； 而 及 则相当于电阻，分别称为辐射换热表面的表面辐射热阻及空间辐射热阻。 相当于电源电势， 而 则相当于节点电压。则两个辐射热阻的等效电路如图所示：; 利用上述两个单元格电路，可以容易地画出组成封闭系统的两个灰体表面间辐射换热的等效网络，如图所示。根据等效网络，可以立即写出换热量计算式。;8.3.2 多表面封闭系统网络法求解的实施步骤;（3）求解上述代数方程得出节点电势。;a 有一个表面为黑体。黑体的表面热阻为零。;例题8-5 两块尺寸为1m?2m，间距为1m的平行平板置于室温t3=27℃的大厂房内。平板背面不参与换热。已知两板的温度和发射率分别为t1=827℃，t2=327℃， ε1=0.2， ε2=0.5，试计算每个板的净辐射热量及厂房壁所得到的辐射热量。;计算网络中的各热阻值：;J1节点 ;于是，板1的辐射换热为;例8-6 假定例9-5中的大房间的墙壁为重辐射表面，在其他条件不变时，试计算温度较高表面的净辐射散热量。;串、并联电路部分的等效电阻为;;据角系数图;由对称性得X2，3=X2，1，故最后得;【例】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？;例题9-7 辐射采暖房间，加热设施布置于顶棚，房间尺寸为4m ? 5m ? 3m见图8-28。据实测已知：顶棚表面温度t1=25℃，ε1=0.9；边墙2内表面温度为t2=10℃，ε1=0.8；其余三面边墙的内表面温度及发射率相同，将它们作为整体看待，统称为F3，t3=13℃， ε3=0.8, 底面的表面温度t4=11℃， ε4=0.6。试求：(1)顶棚的总辐射换热量(2)其它3个表面的净辐射换热量。;解：本题可看作4个灰体表面组成的封闭的辐射换热问题，其辐射换热网络如图8-29所示。;各对表面间的角系数可按给定条件求出，其值为;把它们改写成关于J1—J4的代数方程后，有;表面再多，如此很难处理。这时可用公式与计算机结合 N