热工学第九章辐射放热.ppt

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第九章 辐射换热Radiation Heat Transfer
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辐射是热量传递的三种基本方式之一。
在工农业生产和日常，生活中有大量的辐射问题。如太阳能等。
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§ 9-1 热辐射的基本概念
式中：C — 速度 3×108m/s
f — 频率 s-1
 — 波长 m (μm)
辐射(Radiation)：以电磁波传递能量的过程。
热辐射(Thermal Radiation)：由于热的原因而发生的辐射。
热辐射是电磁波，具有一般电磁波的共性，即它是一光速在空间传播的。有下列关系成立：
Cosmic rays up to 410-7 m
Gamma rays 410-7 to 10-4 m
X-rays 110-5 to 2 10-2 m
Ultraviolet rays 110-2 to 10-4 m
Visible light to m
Infrared rays to 1000 m
Radio and 1000 to 21010 m
Hertzian waves
Heat rays to 100 m
电磁波谱(Electromagnetic spectrum)
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如图所示，热辐射，—100µm；
可见光，— µm 。
地球上大部分物体 <2000K -100 µm
-20 µm
太阳 5762K的黑体 ---2µm
---20 µm为红外线区域
近红外线(Near infrared)
远红外线(Far infrared)。
热辐射的吸收、穿透和反射
光辐射大家是熟悉的。当一束光投在一物体上后，一部分被吸收，一部分被反射，还有一部分穿过物体。热辐射也有同样的性质。
投射辐射(Incident radiation or Irradiation)为Q ,如图，其中：
1
吸收：Qα
反射：Qρ
穿透：Qτ
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由热力学第一定律：
3
或：
4
Q
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则：
反射比(率) reflectivity
固体、液体：当辐射能进入其表面后，在极短的距离内就被吸收完了。金属导体，这个距离只有1微米的量级。大多数非导电材料，这个距离小于1毫米。而是用工程材料都大于这个数值，故可以认为固体和液体的τ=0 ，于是：
吸收比(率) absorptivity
穿透比(率) transmissivity
01
固体，液体对辐射的吸收和反射都是在表面上进行的，而不涉及其内部，故表面的状况对辐射的影响是至关重要的。玻璃？
02
气体的辐射和吸收都是在内部进行的，表面形状则无关紧要。
9-2 黑体辐射基本定律(Black Body Radiation)
dA辐射是向着它的上方各个方向的。如在上方做个半球，则dA发出的辐射能全部要通过这个半球空间，所以我们称dA以上的空间为半球空间。
辐射力 (EmissivePower)：
单位时间内物体的单位表面积向半球空间所有方向发射出去的全部波长的辐射能量 (W/m2) 。
半球空间：
一、基本概念