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1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Chapter 8热辐射的基本定律热辐射的基本定律 Radiation Exchange篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.1 基本概念基本概念(Fundamental Concepts)一一、热辐射的本质热辐射的本质(Nature of thermal radiation)1.热热辐辐射射(Thermal radiation)：是由于物体内部微观粒子的热运动状态改变，而将部分内能转换成电磁波的能量发射出去的过程
2、。2.辐辐射射(Radiation)：物体通过电磁波传递能量的现象。3.热热射射线线(Thermal radiation)：热辐射产生的电磁波。它包含部分紫外线(Ultraviolet)、全部可见光(Visible)和红外线(Infrared)。波长范围=0.1-1000 m篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统紫外线紫外线(Ultraviolet)：0.38 m可见光可见光(Visible)：=0.38-0.76 m红外线红外线(Infrared)：=0.76-1.4 m(近红外线近红外线)=1.4-3.0 m(中红外线中
3、红外线)=3.0-1000 m(远红外线远红外线)工工程程实实际际中中遇遇到到的的大大部部分分物物体体T0K，都会不断发射热射线。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、二、吸收率、反射率、透射率吸收率、反射率、透射率 总投射能总投射能G(Total irradiation)G=G+G +G 吸收率吸收率(Absorptivity)G/G 反射率反射率(Reflectivity)G/G 透射率透射率(Transmissivity)G/G篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统
4、是一种得分类型的系统 Energy conservation +1 If the medium is opaque,there is no transmission,then 0，+1 For gases,there is no reflection,then 0，+1 黑体(Black-body)：1 白体(White-body)：1；透明体(Transparent-body)：1篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、辐射力和有效辐射三、辐射力和有效辐射(Emissive power and Radiosity)1.辐
5、辐射射力力(Emissive power)：单位时间内物体的单位辐射面积向外界(半球空间)发射的全部波长的辐射能称为辐射力(或发射辐射)。2.相同温度下以黑体的辐射力Eb最大，而实际物体的辐射力为：3.EEb （W/m2）4.式中，物体的发射率；5.Eb同温度下黑体的辐射力，W/m2。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.有效辐射有效辐射(Radiosity)：物体表面除了向外界发射辐射外，其它物体投射到该表面上的投射辐射还有部分被反射。发射辐射和反射辐射之和称为有效辐射。记为J(单位W/m2)3.J=E+GRadios
6、ity=reflected portion of the irradiation+direct emission篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、定向辐射强度四、定向辐射强度(Directional radiation intensity)1.可见辐射面积可见辐射面积(Projected area)2.一表面在某一方向上的可见辐射面积，即为该方向上可以看得见的辐射面积，它是该表面在该方向上的投影。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.立体角立体
7、角(Solid angle)平面角平面角(Plane angle)：ddl/r，radians(rad)立体角立体角(solid angle)：d=dAn/r2，steradian(sr)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.立体角立体角(Solid angle)续续篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.立体角立体角(Solid angle)续续The solid angle associated with the entire hemispher
8、e may be obtained by integrating the above Equation over the limits=0 to 2 and=0 to=/2.Hence 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.定向辐射定向辐射(强强)度度 (Directional radiation intensity)单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向p的单位立体角内所发出的总辐射能(发射辐射和反射辐射)，称为该方向的定向辐射(强)度。Where,dA1cos is the projected area.In eff
9、ect it is how dA1 would appear to an observer situated on dAn.d is the radiation rate passing through dAn.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统由于表面辐射能包含发射辐射和反射辐射，所以定向辐射(强)度又可以写成。where，Ie,The directional intensity of the emitted radiation，(定向发射辐射度)，W/(m2sr)；Ir,The directional intensi
10、ty of the reflected radiation，(定向反射辐射度)，W/(m2sr)；篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统五、漫射表面五、漫射表面(Diffuse surface)漫漫发发射射表表面面(Diffuse emitter)：能向半球空间各方向发出均匀辐射度的发射辐射的物体表面称为漫发射表面。(黑体只有漫发射，无反射辐射)漫漫反反射射表表面面(Diffuse reflector)：物体表面在半球空间范围内各方向上都有均匀的反射辐射度,则该表面称为漫反射表面。(白体只有漫反射)漫漫射射表表面面(diff
11、use surface)：既是漫发射表面,又是漫反射表面,则该表面称为漫射表面。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.2 8.2 黑体辐射的基本定律黑体辐射的基本定律一、黑体的性质一、黑体的性质(Blackbodys properties)vThe blackbody is an ideal surface having the following properties.1.A blackbody absorbs all incident radiation,regardless of wavelength and di
12、rection.Namely =1.2.For a prescribed temperature and wavelength,no surface can emit more energy than a blackbody.Namely =1.3.Although the radiation emitted by a blackbody is a function of wavelength and temperature,it is independent of direction.That is,the blackbody is a diffuse emitter.篮球比赛是根据运动队在
13、规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统v黑体模型黑体模型(Blackbody cavity)空腔上的小孔具有黑体的性质。具有小孔的均匀壁温空腔可作为黑体模型。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、普朗克定律二、普朗克定律(Plancks law)1.物体的光谱辐射力物体的光谱辐射力(Spectral emissive power)物体的光谱辐射力E为在波长+d的波长范围内辐射力dE与波长间隔d 的比值，即 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮
14、球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.普朗克定律普朗克定律(Plancks law)黑体光谱辐射力Eb随波长和温度T变化的函数关系Where,wavelength,m；Tthe absolute temperature of the blackbody，Kc1the first radiation constant,c1=3.742108Wm4/m2 c2the second radiation constant,c2=1.439104 m K篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统黑体光谱辐射力与波长和温度的关系黑体光
15、谱辐射力与波长和温度的关系Eb随波长连续变化；0或 时 Eb0；对任一波长，其Eb随温度T的升高而增加；任一温度T下的Eb有一极大值，其对应的波长为max，且随着温度增加max变小，集中较多辐射能的区域向短波方向移动。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、三、维恩定律维恩定律(Wiens Displacement Law)where the third radiation constant is c3=2897.8 mK.黑体光谱辐射力Eb为极大值时的波长max与温度T的关系：维恩定律是光谱测温的基础！例如太阳：max=
16、0.5 mT=5800K篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、斯蒂芬四、斯蒂芬波尔兹曼定律波尔兹曼定律 The Stefan-Boltzmann law四次方定律：四次方定律：黑体辐射力Eb与其热力学温度的四次方成正比。式中，b黑体辐射常数，b=5.6710-8 W/(m2K4)；cb黑体辐射系数，cb=5.67 W/(m2K4)；篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统黑黑体体波波段段辐辐射射力力：黑体在某一特定波长范围内的辐射能。黑黑体体辐辐射射函函
17、数数：在0-波长范围内黑体发出的辐射能在其辐射力中所占的份额。黑体辐射函数Fb(0-)是波长与温度乘积的函数，可查表8-2求得。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统在在 1-2的的波长范围内黑体的波段辐射函数波长范围内黑体的波段辐射函数查表8-2可以求得某一特定波长范围内的黑体辐射函数Fb(1-2)和黑体辐射能Eb(1-2)。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 五、兰贝特定律五、兰贝特定律定定向向发发射射辐辐射射(强强)度度Ie,(Direction
18、al intensity of radiation)黑体无反射辐射Ie,=I 定定向向辐辐射射力力E (Directional emissive power)：单位时间内，物体的每单位面积在某一方向p的单位立体角内所发出全波长的辐射能量，称为该方向的定向辐射力。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 兰贝特余弦定律兰贝特余弦定律 黑体表面具有漫反射性质，且在半球空间各个方向上的定向辐射(强)度相等。即所以又因为所以物理意义物理意义 黑体的定向辐射力随方向角按余弦规律变化，法线方向的定向辐射力最大。篮球比赛是根据运动队在规定的
19、比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 漫射表面向半球空间发射的辐射力漫射表面向半球空间发射的辐射力 结论：结论：对于漫射表面，辐射力是任意方向辐射对于漫射表面，辐射力是任意方向辐射(强强)度的度的 倍。倍。对于漫射非黑体表面对于漫射非黑体表面篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.3 8.3 实际物体和灰体的辐射实际物体和灰体的辐射一、实际物体一、实际物体(Real surface)v热辐射有两个重要特征：一是光谱性质，即光谱辐射力随波长变化；一是方向性，即辐射度因方向而异。1.
20、实际物体的发射率实际物体的发射率篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.实际物体的光谱发射率实际物体的光谱发射率3.实际物体的定向发射率实际物体的定向发射率4.实际物体的光谱定向发射率实际物体的光谱定向发射率5.温度为温度为T时实际物体的光谱定向发射率时实际物体的光谱定向发射率篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6.实际物体的光谱吸收率实际物体的光谱吸收率篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分
21、类型的系统7.实际物体的吸收率实际物体的吸收率物体表面对投射辐射能的吸收率为物体表面对投射辐射G在全波长范围内吸收的份额。设吸收辐射的物体为1，投射辐射的物体(辐射源)为2，则若投射辐射的物体2为黑体，则篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统8.发射率与吸收率的比较发射率与吸收率的比较实际物体表面的发射率取决于物体的种类、表面温度和表面状况。即物体表面的发射率仅与物体本身性质有关，而与外界环境无关。物体发射率是一个物性参数（附录11）。实际物体的吸收率既取决于自身的表面性质和温度，又取决于投射辐射物体的表面性质和温度。因此，
22、实际物体的吸收率不是一个物性参数。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、灰体二、灰体(Gray surface)灰体的光谱辐射力与同温度下黑体的光谱辐射力随波长的变化曲线相似，或它的光谱吸收率和光谱发射率不随波长变化。Practically speaking,a gray surface may be defined as one for which and are independent of over the spectral regions of the irradiation and the surface em
23、ission.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律(Kirchheffs law)揭示实际物体辐射力与吸收率之间的关系。揭示实际物体辐射力与吸收率之间的关系。如图相距很近的两平行大平壁，一个平壁的辐射能几乎全部落在另一个平壁上。设平壁1为黑体，温度T1，辐射力Eb1；平壁2为任意平壁，温度T2，辐射力E2，吸收率2。平壁2、1间辐射传热净热流密度篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分
24、多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 3.基尔霍夫定律基尔霍夫定律(Kirchheffs law)当系统处于热平衡状态，即T1T2T时，q21=0，则由于平壁2为任意物体，上式写成一般形式基基尔尔霍霍夫夫定定律律：热平衡条件下，任何物体的辐射力与它对黑体辐射的吸收率之比恒等于同温度下黑体的辐射力。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统结论结论1)辐射力大的物体，吸收率也大。即善于辐射的物体必善于吸收。2)1，同温度下黑体的辐射力最大。3)因为发射率在在与与黑黑体体处处于于热热平平衡衡的的条条件件
25、下下，任任何何物物体体对对黑黑体辐射的吸收率等与同温度下该物体的发射率。体辐射的吸收率等与同温度下该物体的发射率。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统温度不平衡条件下温度不平衡条件下1.表面光谱定向发射率等于它的光谱吸收率表面光谱定向发射率等于它的光谱吸收率(实验证实实验证实)2.漫射表面，辐射性质与方向无关漫射表面，辐射性质与方向无关3.灰体表面，辐射性质与波长无关灰体表面，辐射性质与波长无关4.漫射灰体，辐射性质既与方向无关，也与波长无关漫射灰体，辐射性质既与方向无关，也与波长无关篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里
26、得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统灰体的吸收率恒等于同温度下本身的发射率！灰体的吸收率恒等于同温度下本身的发射率！工程应用，近似认为工程应用，近似认为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Chapter 9表面间辐射换热表面间辐射换热Radiation exchange between surfaces篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统影响辐射换热的因素：表面温度 表面的几何特性 表面间的相对位置 表面的辐射性质1
27、1 角系数角系数(The view/configuration/shape factor)一、角系数的定义一、角系数的定义(Definition of the view factor)The view factor is defined as the fraction of the radiation leaving surface i that is intercepted by surface j.表面i发出的辐射能中落在表面j上的百分数，称为表面i对表面j的角系数。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统Figure.V
28、iew factor associated with radiation exchange between elemental surfaces of area dA1 and dA2考虑任意位置两非凹表面A1和A2，温度为T1和T2。取微元dA1和dA2，相距r，两表面的法线与连线r的夹角分别为1和2。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统由由dA1投射到投射到dA2的辐射能的辐射能where I1 is the intensity of the radiation leaving surface 1 and d2-1 i
29、s the solid angle subtended by dA1 when viewed from dA2.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统The total rate at which radiation leaves surface 1 and is intercepted by 2 may then obtained by integrating over the two surfaces.That isWhere it is assumed that the radiosity J1 is uniform
30、over the surface 1.From the definition of the view factor as the fraction of the radiation that leaves A1 and is intercepted by A2.篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、角系数的特性二、角系数的特性(View factor relations)1.1.角系数的相对性角系数的相对性(View factor reciprocity relations)2.For diffuse emitters
31、and reflectors2.2.角系数的完整性角系数的完整性(View factor summation rule)对于由n个表面组成的封闭系统，根据能量守恒定律，任何一表面发出的总辐射能必全部落在组成封闭系统的n个表面上(包括该表面)。因此，任一表面对各表面的角系数之间存在下列关系：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.3.角系数的分解性角系数的分解性(View factor reciprocity relations)根据能量守恒定律，A1发出的辐射能中到达A2+3(A2+3=A2+A3)的能量，等于A1发出的辐
32、射能到达A2和A3的能量之和。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、确定角系数的方法三、确定角系数的方法(Calculation of view factor)1.由定义出发直接求得；2.积分法：符合兰贝特定律的漫射表面；3.查曲线图；4.代数分析法：利用角系数特性和已知的角系数；5.投影法和几何图形法。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、查曲线图求解角系数四、查曲线图求解角系数篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮
33、球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、查曲线图求解角系数四、查曲线图求解角系数篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、查曲线图求解角系数四、查曲线图求解角系数篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统五、用代数法求解角系数五、用代数法求解角系数1.三个非凹表面组成封闭空腔三个非凹表面组成封闭空腔(Three-sided enclosure)(1)完整性(2)互换性解得篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系
34、统是一种得分类型的系统2.两无限长非凹表面两无限长非凹表面(Two infinite surface enclose)3.假设ab,cd,ac,bd构成封闭空腔考虑由ab,bd,ad构成封闭空腔考虑由ab,ac,bc构成封闭空腔得篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 封闭系统中灰体表面间的辐射换热封闭系统中灰体表面间的辐射换热 Radiation exchange between diffuse,gray surfaces in an enclosure一、辐射热阻一、辐射热阻(Radiative resistances
35、)1.表面辐射热阻表面辐射热阻(Surface radiative resistance)假定各灰体表面的有效辐射均匀，且是具有漫射性质的非透明灰体，同时灰体表面间充满了透明介质。对于任意表面i，其单位表面积向外界发出的辐射能为Ei，吸收的辐射能为iGi(Gi为外界对表面i的投射辐射)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统从物体内部看，表面i辐射出去的净热流量从物体外部看，表面i的单位表面积向外界发出的辐射能为表面i辐射出去的净热流量为(a)(b)(c)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比
36、赛的计时计分系统是一种得分类型的系统联解式(a)和(c)，消去Gi由于灰体所以上式可写成表面辐射热阻表面辐射热阻篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统说明说明黑黑体体表表面面以以辐辐射射力力Ebi作作电电位位；灰灰体体表表面面以以有有效效辐辐射射Ji作作电电位位，而而把把(1-i)/iAi比比作作Ebi与与Ji之之间的表面辐射热阻。间的表面辐射热阻。黑体表面的表面热阻为零，黑体表面的表面热阻为零，JiEbi黑体的发射率为黑体的发射率为1；发射率也称为黑度。发射率也称为黑度。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定
37、胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.2.空间辐射热阻空间辐射热阻(Space radiative resistance)3.灰体表面和表面辐射换热计算式为灰体表面和表面辐射换热计算式为空间辐射热阻空间辐射热阻篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、两灰表面组成的封闭系统的辐射换热二、两灰表面组成的封闭系统的辐射换热(Radiation exchange between two gray surfaces)表面1、2热阻为空间热阻为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球
38、比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1.两无限大平行灰平壁两无限大平行灰平壁(Two infinite parallel planes)A1=A2=A，且X1,2=X2,1=1篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.同心圆筒壁同心圆筒壁(Long concentric cylinders)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.同心球壁同心球壁(Concentric spheres)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮
39、球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.空腔与腔内非凹物体的辐射换热空腔与腔内非凹物体的辐射换热5.(Small convex object in a large cavity)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、辐射遮热板三、辐射遮热板(Radiation shields)辐辐射射隔隔热热：减少表面间辐射换热的有效方法是采用高反射率的表面涂层，或在表面间加遮热板，这类措施称为辐射隔热。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 无遮热板时篮球比赛是
40、根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 加入遮热板后篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、封闭空腔诸灰表面间的辐射换热四、封闭空腔诸灰表面间的辐射换热v网格节点法求解网格节点法求解(Network representation)1.三个辐射表面换热三个辐射表面换热篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统基基尔尔霍霍夫夫电电流流定定律律：流入每个节点的电流(相当于热流)总和为零，以此来确定各节点J
41、i节点J1节点J2节点J3联立求解得J1、J2、J3篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.四个辐射表面换热四个辐射表面换热篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.重重(再再)辐射面辐射面(Reradiating surface)：4.实质是绝热的发射面，或称反射-再辐射面。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.例例题题：有有一一半半球球形形容容器器半半径径r r=1m=1m，底
42、底部部的的圆圆形形面面积积上上有有温温度度为为200200的的辐辐射射表表面面1和和温温度度为为40的的吸吸热热表表面面2（如如图图2），它它们们各各占占圆圆形形面面积积之之半半。1、2表表面面均均为为漫漫射射的的灰灰表表面面，发发射射率率为为1=2=0.8,容容器器壁壁面面3为为绝绝热热表表面面。试试计计算算表表面面1、2间的净辐射换热量和容器壁间的净辐射换热量和容器壁3的温度。的温度。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统解解:辐射网络图辐射网络图篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛
43、的计时计分系统是一种得分类型的系统3 气体辐射气体辐射(Gaseous radiation)一、一、气体辐射的特点气体辐射的特点1.各种气体在气体层厚度不大和温度不高时的辐射和吸收能力可以略去不计；2.单原子气体和某些对称型双原子气体如O2，N2，H2等，它们的辐射和吸收能力也很微弱，可认为是透明体；3.多原子气体CO2，H2O，SO2等有显著的辐射和吸收能力；篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4.气体辐射与固体辐射相比，有以下特点：1)固体的辐射和吸收光谱是连续的，而气体只能辐射和吸收某一波长范围的能量，即气体的辐射和
44、吸收具有选择性。2)气体对吸收光带内的投射辐射可有吸收和透过，而不计反射与散热；对光带以外的辐射，气体为透明体。2)固体的辐射和吸收是在很薄的表面层中进行，而气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的。所以气体的光谱吸收率是气体温度T、气体分压p与辐射层厚度的函数：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、气体吸收定律二、气体吸收定律(Gaseous absorption law)光带中的热射线穿过气体层时，能量沿途不断减弱。x=0处的光谱辐射强度为I,0经x距离后强度减弱为I,x光谱减弱系数(Absorption coeffic
45、ient)积分得气气体体吸吸收收定定律律(Beers Law)：射线穿过气体层时，光谱辐射强度是按指数规律减弱的。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、气体的发射率和吸收率三、气体的发射率和吸收率1、气体的光谱透射率、反射率、吸收率和发射率、气体的光谱透射率、反射率、吸收率和发射率光谱透射率(Spectral transmissivity)光谱反射率(Spectral reflectivity)光谱吸收率(Spectral absorptivity)基尔霍夫定律：光谱发射率等于光谱吸收率。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛
46、时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统光谱减弱系数k与气体分压力有关式中，p气体分压力，Pa；K1atm下光谱减弱系数，1/(mPa)说明：说明：当当气气体体层层厚厚度度 很很大大时时，,1，即即该该波波长长下下气气体体层层具具有有黑黑体体性性质质。而而在在气气体体不不能能吸吸收收的的光光带带内内，光光谱谱减减弱弱系系数数为为零零，所所以以无无论论厚厚度度多多大大，光光谱谱吸吸收收率率为零。为零。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.平均射线行程平均射线行程上述利用计算的关系式只适用
47、于垂直于气体层的辐射；对于不垂直于气体层的辐射应用平均射线行程s替代；若图b中半球形气体的成分、温度和压力与图a中一般容积形状的气体相同，半球形气体的辐射等于所求容积形状的气体对界面A的辐射，即半球形气体对球心辐射等效于所研究容积形状的气体对指定地区的辐射，则等效半球的半径R即为所研究容积形状气体对指定地区辐射的平均射线行程长度s。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2.平均射线行程（续）平均射线行程（续）气体对整个包壁辐射的平均射线行程s可按下式计算。式中，V气体体积，m3；A气体包壁面积，m2。篮球比赛是根据运动队在规
48、定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3.气体的发射率气体的发射率(黑度黑度)g(Gas emissivity)影响气体发射率的因素：1）气体温度Tg；2）射线平均行程s与气体分压p的乘积；3）气体分压与气体所处的总压。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统霍特尔霍特尔(Hottel)曲线：曲线：当气体中同时有CO2和H2O时查图8-39查图8-40查图8-41查图8-42查图8-43式中篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一
49、种得分类型的系统4.气体的吸收率气体的吸收率g(Gas aborptivity)气体不能视作灰体不 处 于 热 平 衡(TwTg)gg基尔霍夫定律不适用篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统四、气体与包壁间的辐射换热四、气体与包壁间的辐射换热 (Radiation exchange between surface and gas)工程上，包壁可视为灰体，w0.8；包壁对气体的角系数Xw,g=1；气体对包壁的角系数Xg,w=1；1.包壁为灰体包壁为灰体气体发出的辐射能第一次被壁吸收：壁发射的辐射能第一次被气体吸收：如只考虑第一
50、次吸收，且Aw=Ag=A，则篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统如考虑多次吸收，则用当量壁面发射率ew修正如包壁为黑体，w=1，则篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统1.不不发发光光火火焰焰：无固体颗粒物，其辐射主要是燃烧产物中的H2O和CO2，所以其辐射可按气体辐射计算；2.半发光火焰：半发光火焰：气体辐射+灰粒辐射；3.发发光光火火焰焰：液体燃料及高挥发分固体燃料(如烟煤)的燃烧产生的火焰。当火焰的射线平均行程超过3m时，发光火焰的发射率接近1，当