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传热学-第七章
第七章 热辐射基本定律及物体的辐射特性
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第1页，共37页，编辑于2022年，星期四
第七章 热辐射基本定律及物体的辐射特性
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§7-1 热辐射的基本概念
1. 热辐射特点
(1) 定义：由热 三个基本定律)
它说明黑体的定向辐射力随天顶角呈余弦规律变化，见图7-11，因此， Lambert定律也称为余弦定律。
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图7-11 Lambert定律图示
沿半球方向积分上式，可获得了半球辐射强度E:
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§ 7-3 实际固体和液体的辐射特性
1 发射率
前面定义了黑体的发射特性：同温度下，黑体发射热辐射的能力最强，包括所有方向和所有波长；
真实物体表面的发射能力低于同温度下的黑体；
因此，定义了发射率 (也称为黑度)  ：相同温度下，实际物体的半球总辐射力与黑体半球总辐射力之比:
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上面公式只是针对方向和光谱平均的情况，但实际上，真实表面的发射能力是随方向和光谱变化的。
Wavelength
Direction (angle from the surface normal)
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因此，我们需要定义方向光谱发射率，对于某一指定的方向(, ) 和波长
对上面公式在所有波长范围内积分，可得到方向总发射率，即实际物体的定向辐射强度与黑体的定向辐射强度之比：
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对于指定波长，而在方向上平均的情况，则定义了半球光谱发射率，即实际物体的光谱辐射力与黑体的光谱辐射力之比
这样，前面定义的半球总发射率则可以写为：
半球总发射率是对所有方向和所有波长下的平均
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对应于黑体的辐射力Eb，光谱辐射力Eb和定向辐射强度L，分别引入了三个修正系数，即，发射率，光谱发射率( )和定向发射率( )，其表达式和物理意义如下
实际物体的辐射力与黑体辐射力之比:
实际物体的光谱辐射力与黑体的光谱辐射力之比：
实际物体的定向辐射强度与黑体的定向辐射强度之比：
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漫发射的概念：表面的方向发射率 () 与方向无关，即定向辐射强度与方向无关，满足上诉规律的表面称为漫发射面，这是对大多数实际表面的一种很好的近似。
图7-15 几种金属导体在不同方向上的定向发射率( )(t=150℃)
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图7-16 几种非导电体材料在不同方向上的定向发射率( )(t=0~℃)
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前面讲过，黑体、灰体、白体等都是理想物体，而实际物体的辐射特性并不完全与这些理想物体相同，比如，(1)实际物体的辐射力与黑体和灰体的辐射力的差别见图7-14；(2) 实际物体的辐射力并不完全与热力学温度的四次方成正比；(3) 实际物体的定向辐射强度也不严格遵守Lambert定律，等等。所有这些差别全部归于上面的系数，因此，他们一般需要实验来确定，形式也可能很复杂。在工程上一般都将真实表面假设为漫发射面。
图7-14 实际物体、黑体和灰体的辐射能量光谱
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第七章 热辐射基本定律及物体的辐射特性
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本节中，还有几点需要注意
将不确定因素归于修正系数，这是由于热辐射非常复杂，很难理论确定，实际上是一种权宜之计；
服从Lambert定律的表面成为漫射表面。虽然实际物体的定向发射率并不完全符合Lambert定律，但仍然近似地认为大多数工程材料服从Lambert定律，这有许多原因；
物体表面的发射率取决于物质种类、表面温度和表面状况。这说明发射率只与发射辐射的物体本身有关，而不涉及外界条件。
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§7-4 实际固体的吸收比和基尔霍夫定律
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