第9章节辐射传热的计算.ppt

第九章 辐射传热的计算 (1) 角系数的相对性： 即任意两个表面之间的角系数不是独立的，而是受上述关系制约。 (2) 角系数与温度无关，它完全取决于几何关系。 (3) 角系数的完整性：对于平面或凸面组成的封闭系统，根据能量守恒原理，从其中任何一个表面发射的辐射能必全部落到其它表面上，因而其中任一表面对其余各表面的角系数之间存在下列关系： (4) 角系数的可加性： 利用角系数计算黑体间的辐射换热 落在黑体表面上的能量被全部吸收，所以任意两个黑体表面间的换热量为： 角系数 角系数的计算方法： (1) 积分法 黑体间的辐射换热及角系数 黑体间的辐射换热及角系数 黑体间的辐射换热及角系数 角系数的计算方法2：代数法 黑体间的辐射换热及角系数例题讲解： [例] 试用代数法确定如图所示的表面A1和A2之间的角系数，假定垂直于纸面方向上表面的长度是无限延伸的。 2.两灰体表面间的辐射换热 单位时间内投射到单位面积表面上的总辐射能被称为投入辐射，记为G； 单位时间内离开单位面积表面的总辐射能为该表面的有效辐射，记为J。 三个灰体间的辐射换热网络 9.4 气体辐射 气体辐射的特点 (1) 气体的辐射和吸收能力与气体的分子结构有关 (2) 气体的辐射和吸收对波长有明显的选择性 (3) 固体及液体的辐射属于表面辐射,而气体的辐射和吸收是在整个气体容积中进行的，属于体积辐射。 (4) 气体的反射率为零 气体辐射的特点1： 在工业上常见的温度范围内，单原子气体及空气、H2、O2、N2等结构对称的双原子气体，无发射和吸收辐射的能力可认为是透明体。CO2、H2O、SO2、CH4和CO等气体都具有辐射的本领。 例：煤和天然气的燃烧产物中常有一定浓度的CO2和H2O。高炉煤气主要成分是CO、 CO2和N2。 气体辐射的特点2： 固体和液体的辐射和吸收光谱是连续的，而气体则是间断的。 气体只能辐射和吸收一定波长范围（称为光带）内的辐射能，在光带以外的波长既不能辐射也不能吸收。 不同的气体光带范围不同。 对于光带以外的辐射射线，气体可以看作是透明体。 气体辐射的特点3: 热射线穿过气体层时，辐射能沿途被气体分子吸收而逐渐减弱。其减弱程度取决于沿途碰到的气体分子数目，碰到的分子数目越多，被吸收的辐射能也越多。因此气体的吸收能力αg与热射线经历的行程长度L，气体分压力p和气体温度Tg等因素有关。 气体的发射率与吸收率 * * 主要内容： 第1节 辐射传热的角系数 第2节 两表面封闭系统的辐射传热 第4节 气体辐射的特点 第5节 辐射传热的控制 1) 进行辐射换热的物体表面之间是不参与辐射的介质(如单原子或具有对称分子结构的双原子气体、空气或真空)； 2) 参与辐射换热的物体表面都是漫射（漫发射、漫反射）灰体或黑体表面； 3)每个表面的温度、辐射特性及投入辐射分布均匀。 为了使辐射换热的计算简化，引入如下假设： 9.1 辐射传热的角系数 物体间的辐射换热与物体表面的几何形状、大小及相对位置有关，角系数是反映这些几何因素对辐射换热影响的重要参数。 1. 角系数的定义 两个任意位置的表面1、2 , 从表面1发出（自身发射与反射）的总辐射能中直接投射到表面2上的辐射能占总辐射能的百分数称为表面1对表面2的角系数，用符号 表示。 角系数的三个特性： (2) 代数法 根据角系数积分表达式通过积分运算求得角系数 工程上为计算方便, 已将常见几何系统的角系数计算结果用公式或线算图的形式给出。 平行的长方形表面间的角系数线算图 相互垂直的两长方形表面间的角系数线算图 平行的同心圆形表面间的角系数线算图 三个非凹表面组成的封闭辐射系统 利用角系数的定义及性质, 通过代数运算确定角系数的方法。 以三个表面的封闭系统为例说明如何利用代数法确定角系数。 根据角系数的完整性有： 根据角系数的相对性有： 答案 例：P404 例9-1 自学 9.2 两表面封闭系统的辐射换热 1. 两黑体表面组成的封闭系统的辐射换热 两个黑体表面构成的封闭空腔 “封闭腔模型” 两个黑体表面辐射换热量： 空间辐射换热热阻 1、2两个封闭黑体表面之间的辐射换热可以用辐射网络图来表示： 空间辐射换热热阻 二个黑体表面构成封闭空腔的辐射换热网络 漫射、灰体表面(简称漫灰表面) 1）灰体表面的吸收比小于1； 2) 灰体表面向外发射的辐射能除了自身辐射还包含反射辐射； 两灰体表面间的辐射换热不同于黑体，比较复杂： “有效辐射”定义： 根据有效辐射的定义有： 根据表面的辐射平衡,