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第七章 辐射换热计算
§7-1 被透亮介质隔开的黑体表面间的辐射换热
§7-2 被透亮介质隔开的灰体表面间的辐射换热
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1
假设：
(1)把参与辐射换热的有关表面视作一个封闭腔，表面间的开口设想为具有黑表面的假想面部视察，该表面与外界的辐射换热量应为：
从上两式消去G得到：
或
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G
J
Eb
G
G
A为物体表面的面积。Q表示物体表面实际向空间辐射出去的辐射能（热流量），单位为W。
通常称Eb－J为表面辐射势差，而称 为表面辐射热阻，因而有：热流＝势差/热阻
Eb
Q
J
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假如物体表面为黑体表面，必有(1－)/(F)=0,那么应有Eb-J=0，故J=Eb。
此时物体表面辐射出去的辐射热流为：
Eb
Q
J
对于绝热表面，由于表面在参与辐射换热的过程中既不得到能量又不失去能量，因而有 Q=0 。
Date
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这种表面我们称之为重辐射面，它有两重性：
从温度上看，可以将其视为黑体；
从能量上看，可以将其当作反射率为1的表面。
所以重辐射表面是在确定条件下的黑体或白体。
因为重辐射面的温度与其它表面的温度不同，所以重辐射面的存在变更了辐射能的方向分布。重辐射面的几何形态、尺寸及相对位置将影响整个系统的辐射换热。
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2 两个灰体表面间的辐射换热
当两个灰表面的有效辐射和角系数确定之后，我们就可以计算它们之间的辐射换热量。
J1
J2
A1
A2
表面1投射到表面2上的辐射能流为:
表面2投射到表面1上的辐射能流为
两个表面之间交换的热流量为 ：
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由角系数的互换性有
我们称Q1，2为两表面交换的的热流量；J1－J2为两表面间的空间辐射势差；1/(A1X1,2)或1/(A2X2,1)为两表面之间的空间辐射热阻。
Q1,2
J1
J2
J1
J2
A1
A2
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假如物体表面为黑体，因J=Eb而导致
代入斯忒芬－波尔兹曼定律
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3 灰表面之间辐射换热的网络求解法
当两个灰表面的有效辐射和角系数确定之后，我们就可以计算它们之间的辐射换热量。
1
2
3
4
5
6
图中给出了一个由多个漫灰表面构成的封闭空间。
当系统处于稳定状态时，由系统空间的辐射热平衡可以得出任何一个表面辐射出去的热流量有如下关系：
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1
2
3
4
5
6
式中， 为一个表面
向外辐射的热流量；
为两个表面之间的交换热流量。
基于上述关系式我们就可以利用网络法来求解封闭空间表面之间的辐射换热。
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；
、表面辐射热阻、角系数及空间热阻


。
Date
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① 仅有两个漫灰表面构成封闭空间的辐射换热计算
A1, T1
A2, T2
图中给出了一个由两个漫灰表面构成的封闭空间，它在垂直纸面方向为无限长。
两个表面的温度分别为T1和T2；表面积分别为A1和A2；黑度分别为ε1和ε2，
由于仅仅只有两个表面，由系统热平衡关系可以得出：
Date
28
A1, T1
A2, T2
Eb1
J1
Ф
J2
Eb2
代入 ，经整理后得到：
Date
29
1
2
a)一个凸形漫灰表面被另一个漫灰表面包围下的两表面间的辐射换热。
图中A1表面被A2表面所包围，因而A1对A2的角系数为1 。
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b) 两个紧靠的平行表面之间的辐射换热。
A2
A1
这是上一种状况的特例，即A1表面特别紧靠A2表面的情形，此时有A1对A2的角系数为1，且A1≈A2。于是两个漫灰表面之间的辐射换热热流为：
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c) 一个凸形漫灰表面对大空间的辐射换热。
这实质上是包围表面A2特殊大的状况。此时，除X1，2＝1之外，A1/A2→0或者相当于ε2→1，这也就是把大空间视为一个黑体。
1
2
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仿照上述公式的表示方法，可以将下述公式写成一般的通用形式：
式中εn为辐射换热系统的系统黑度
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例7-2：液氧储存器为双壁镀银的夹层结构，外壁内表面温度tw1=20℃，内壁外表面温度tw2=-183℃，镀银壁的放射率=。试计算由于辐射换热每单位面积容器层的散热量。
解：因为容器夹层的间隙很小，可认为属