[交通运输]传热传质学第6章—45学时.pptVIP

已知一个正四面体，每面面积为2m2。其中两个面为黑体，温度分别为1200K和500K，另两个面为黑度0.8的灰体并绝热。求两个黑体表面间的辐射换热热流及另两个绝热面的温度。 6.9 气体辐射 臭氧是在大气中产生的一种气体。平流层中的氧气在太阳紫外辐射下发生反应生成臭氧。臭氧分子由三个氧原子组成。 太阳射线包含一定的紫外成分。紫外辐射的波长范围从100nm到400nm，可分为三个波段：UV-A（315-400nm），UV-B（280-315nm）和UV-C（100－280nm）。阳光穿过大气层时，UV-C无法通过，UV-B只能通过约10%。它们主要被臭氧吸收。大气层对UV-A几乎没有影响。因此到达地表的紫外线主要由UV-A和少量UV-B组成。大气中臭氧浓度的降低导致UV-B水平的升高。 近年来，臭氧层受到氟氯代烷等气体的破坏，这种现象已引起人们的普遍关注，并采取各种措施，减少并逐步停止氟氯代烷等的生产和使用，保护臭氧层。 6.9 气体辐射 * 第六章 辐射换热(Radiation Heat Transfer) 6.1辐射的基本概念 一、辐射的本质 辐射——物体通过电磁波传递能量的过程 热辐射——是由于物体内部微观粒子的热运动状态改变时，而将部分内能转变成电磁波的能量发射出去的过程。 热辐射的两大特点 可以在真空中传播； 能量形式在传播过程中发生了变化 6.1辐射的基本概念 由于起因不同，物体发射电磁波的波长也不同，可分为： 6.1辐射的基本概念 由于起因不同，物体发射电磁波的波长也不同，可分为： ?λ0.38μm 紫外线、X射线、γ射线 ? 0.38λ0.76μm 可见光 ? 0.76λ1000μm 红外线 0.76λ4μm 近红外 4λ1000μm 远红外 ? λ1000μm 无线电波 热辐射的波段λ=0.1~100μm 二、吸收率、反射率、穿透率 6.1辐射的基本概念 6.1辐射的基本概念 1889年O.lummer等测定了黑体辐射光谱能量分布的实验数据。 1879年J.Stefan根据实验数据确立了黑体辐 射力正比绝对温度的四次方规律。 1884年L.Boltzmann从理论上证实了上述定律。 1896年Wien位移定律。 19世纪末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。 辐射换热的发展历程 1900年M.Planck定律。 JOSEF STEFAN 1835-1893 Austrian physicist Ludwig Boltzmann 1844 -1906 Italy physicist Wilhelm Wien 1864 -1928 Germany physicist Lord Rayleigh 1842 -1919 England physicist Max Planck 1858 -1947 Germany physicist l 单色辐射强度 Rayleigh-Jeans公式 6.1辐射的基本概念 6.2黑体辐射的基本定律 6.2黑体辐射的基本定律 6.2黑体辐射的基本定律 光学高温计 6.2黑体辐射的基本定律 6.2黑体辐射的基本定律 6.2黑体辐射的基本定律 对服从兰贝特定律的辐射，可以得到： 说明：单位时间、单位面积发出的辐射能，落到不同空间单位立体角内的数量不同，其数值正比于该方向与辐射表面法线方向夹角的余弦，故又称兰贝特定律为余弦定律。 定向辐射强度L与辐射力Eb之间的关系为： 6.2黑体辐射的基本定律 6.3 两无限大黑体平板间的辐射换热 （光谱发射率） 6.4 实际物体的辐射与吸收 eq eq eq eq 6.4 实际物体的辐射与吸收 如严重氧化的铝 50℃ 500℃ 6.4 实际物体的辐射与吸收 (光谱吸收率) 6.4 实际物体的辐射与吸收 6.4 实际物体的辐射与吸收 6.4 实际物体的辐射与吸收 例子：实际物体与黑体间的辐射换热。 当处于热平衡时得到： 6.5基尔霍夫定律 6.5基尔霍夫定律 4.5基尔霍夫定律 例题 温度为310K的4个表面置于太阳光的照射下，设此时各表面的光谱吸收比随波长的变化如图所示。试分析在计算与太阳能的热交换时，哪些表面可以看作灰体处理？为什么？ 6.6无限大灰体间辐射换热特性 6.7 漫射表面间的角系数 6.7 漫射表面间的角系数 A1 A2 A1 A2 a c d b 1 2 1 2 6.7 漫射表面间的角系数 1 2 6.8 灰表面间的辐射换热 （相当于无限大平板） （室内电炉子、热电偶测温） 6.8 灰表面间的辐射换热 例：三个灰表面间的辐射换热 ?重辐射表面对封闭腔内辐射换热的影响