传热学-第 七章.ppt

第七章热辐射基本定律及 物体的辐射特性
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第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性
§7-1 热辐射的基本概念
1. 热辐射特点
(1) 定义:由热运动产生的,以电磁波形式传递的能量;
(2) 特点:a 任何物体,只要温度高于0 K,就会不停地向周围空间发出热辐射;b 可以在真空中传播;c 伴随能量形式的转变;d 具有强烈的方向性;e 辐射能与温度和波长均有关;f 发射辐射取决于温度的4次方。
2. 电磁波谱
电磁辐射包含了多种形式,如图7-1所示,而我们所感兴趣的,~100μm。
电磁波的传播速度:
c = fλ
式中:f —频率,s-1; λ—波长,μm
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电磁辐射波谱
图7-1
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第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性
当热辐射投射到物体表面上时,一般会发生三种现象,即吸收、反射和穿透,如图7-2所示。
3. 物体对热辐射的吸收、反射和穿透

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对于大多数的固体和液体:
对于不含颗粒的气体:
对于黑体:
镜体或白体:
透明体:
反射又分镜反射和漫反射两种
图7-3 镜反射
图7-4 漫反射
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黑体:是指能吸收投入到其面
上的所有热辐射能的物体,是
一种科学假想的物体,现实生
活中是不存在的。但却可以人
工制造出近似的人工黑体。
图7-5 黑体模型
§7-2 黑体辐射的基本定律
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辐射力E:
单位时间内,物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长的能量总和。(W/m2);
光谱辐射力Eλ:
单位时间内,单位波长范围内(包含某一给定波长),物体的单位表面积向半球空间发射的能量。(W/m3);

E、Eλ关系:
显然, E和Eλ之间具有如下关系:
黑体一般采用下标b表示,如黑体的辐射力为Eb,黑体的光谱辐射力为Ebλ
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式中,λ—波长,m ; T —黑体温度,K ;
c1 —第一辐射常数,×10-16 Wm2;
c2 —第二辐射常数,×10-2 WK;
(1)Planck定律(第一个定律):
图7-6是根据上式描绘的黑体光谱辐射力随波长和温度的依变关系。
λm与T 的关系由Wien位移定律给出,
图7-6 Planck 定律的图示
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(2)Stefan-Boltzmann定律(第二个定律):
式中,σ= ×10-8 w/(m2K4),是Stefan-Boltzmann常数。
(3)黑体辐射函数
黑体在波长λ1和λ2区段内所发射的辐射力,如图7-7所示:
图7-7 特定波长区段内的
黑体辐射力
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定义:球面面积除以球半径的平方称为立体角,单位:sr(球面度),如图7-8和7-9所示:
(4)立体角
黑体辐射函数:
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