第8章 辐射换热2013.pdf

第八章 热辐射基本定律和辐射特性 8.1热辐射基本概念 辐射换热与导热、对流换热的区别、特点： 热辐射可以在真空中传播； 辐射换热不仅产生能量的转移，而且还伴随有能 量形式的转化，即发射时从热能转化为辐射能， 被吸收时，又从辐射能转化为热能; 任何物体只要高于0K,就会发出辐射热，同时接受 其他物体的热辐射; 物体与周围环境处于热平衡时，辐射换热量为 零，但是动态平衡。 8.1 热辐射基本概念 1、热辐射的本质 （1）由于物体内部微观粒子的热运动状态改 变，而将内能转换成电磁波的能量发射出 去的过程，是热的原因辐射的电磁波。 （2）热辐射具有电磁辐射显示的双重性： 波动性和粒子性 热辐射基本概念 电磁辐射的波动性：辐射可以想象成是一个行 进的波。 电磁波的划分以波长或频率来划分各自特定的 位置，即任何一个波都可以用波速c，波长λ 和频率f 来描述，其关系： c = λ·f 在真空中，所有电磁波的传播速度为: 8 3×10 m/s 热辐射基本概念 电磁辐射的粒子性： 辐射也可以通过有能量的粒子，称为光子 来描述。 一个光子的能量由下式给出： E=h ·f=hc/ λ 这里h是Planck常数 （h=6.6256 ×10-34Js ）。 （3）热辐射的波长范围： 包括部分紫外线，全部可见光和红外线，波长在0.10 ~ 100μm之间 工程上温度一般在2000K以下，大部分能量集中在0.76 ~ 20μm之间 太阳辐射能量集中在0.2 ~ 2μm之间 电磁波的波谱 2、表面的吸收、反射和透射 当热辐射能量投射到物体表面上时，发生吸收、 反射和透射现象。 根据能量守恒，有以下平衡方程： Q= Q + Q + Q α ρ τ Q ：总投入辐射能 Q α：吸收能 Q ρ：反射能 Q τ：透射能 Q= Q + Q + Q 可表示成以下形式： α ρ τ Qα Qρ Qτ α+ρ+τ 1 + + 1 Q Q Q 式中： Qα α −吸收比 Q Qρ ρ −反射比 Q Qτ τ −透射比 Q Qα Qρ Qτ + + 1 α+ρ+τ 1 Q Q Q 分析 （1）辐射能投射到固体和液体，热射线不透 过，则： τ= 0 α+ ρ = 1 （2）辐射能投射到气体上，气体几乎无反射能 力，则 ρ= 0 α+ τ= 1 （3）大多数固体和液体吸收和反射发生在物体 表面，气体的透射和吸收在气体容积中进行 分析 （4 ）物体表面的反射现