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1、武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件6.5.1 6.5.1 固体辐射固体辐射6.5.2 6.5.2 高温高温设备及管道的热损失设备及管道的热损失6.5 热辐射热辐射1武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件一、基本概念一、基本概念1.辐射：辐射：物体通过电磁波来传递能量的过程。物体通过电磁波来传递能量的过程。2.热辐射：热辐射：物体由于热的原因以电磁波的形式向物体由于热的原因以电磁波的形式向 外发射能量的过程。外发射能量的过程。特点：特点：能量传递的同时还伴随着能量形式的转换；能量传递的同时还伴随着能量形式的转换；不需要任何介质。不需要任何介质。6.5.1 固体辐射固体辐射
2、2武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件能量守恒定律：能量守恒定律：二、能量守恒定律的应用二、能量守恒定律的应用 穿穿透透率率反反射射率率吸吸收收率率3武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件 黑体：黑体：白体（镜体）：白体（镜体）：透热体：透热体：a,r,d=f(物体性质、温度、表面、辐射波长）物体性质、温度、表面、辐射波长）固体、液体：固体、液体：气体：气体：r=0 a+d=1d=0 r+a=1a=1r=1d=14武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件三、物体的辐射能力三、物体的辐射能力 物物体体在在一一定定温温度度下下，单单位位表表面面积积，单单位位时时间间内
3、内所所发射的发射的全部辐射能（波长从全部辐射能（波长从0到到），W/m2。物体的单色辐射能力：物体在一定温度下，发射物体的单色辐射能力：物体在一定温度下，发射某种波长某种波长的能力；以的能力；以E 表示表示，单位，单位W/m3。辐射能与单色辐射能的关系：辐射能与单色辐射能的关系：普朗克定律普朗克定律5武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件 0黑体辐射常数，黑体辐射常数，=5.67 10-8W/(m2.K4)；C0黑体辐射系数，黑体辐射系数，=5.67W/(m2.K4)斯蒂芬斯蒂芬-波尔茨曼定律波尔茨曼定律1.辐射能力辐射能力 四次方定律表明，热辐射对温度特别敏感。四次方定律表明，热辐
4、射对温度特别敏感。四、四、黑黑体的辐射能力与吸收能力体的辐射能力与吸收能力2.吸收能力吸收能力 a=1 6武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件五、五、实际物体实际物体的辐射能力与吸收能力的辐射能力与吸收能力1.辐射能力辐射能力物体的黑度：物体的黑度：1 说明：说明：黑度表示实际物体接近黑体的程度黑度表示实际物体接近黑体的程度 影响物体黑度影响物体黑度 的因素的因素 物体的种类、表面温度、表面状况、波长物体的种类、表面温度、表面状况、波长 物体的黑度是物体的一种性质，只与物体本身物体的黑度是物体的一种性质，只与物体本身的情况有关，与外界因素无关，其值可用实验测定的情况有关，与外界因素
5、无关，其值可用实验测定.物体的黑度不单纯是颜色的概念物体的黑度不单纯是颜色的概念 以黑度以黑度 表征表征7武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件2.吸收能力吸收能力 特点特点 a.部分吸收部分吸收 a1 b.对不同波长的辐射能吸收的程度不同对不同波长的辐射能吸收的程度不同 c.影响因素：物体本身的情况影响因素：物体本身的情况(物体种类，表面温物体种类，表面温度，表面头部等度，表面头部等)，辐射物体的情况（即所辐射的波长），辐射物体的情况（即所辐射的波长）结论：结论：实际物体的吸收率实际物体的吸收率a比黑度比黑度 更复杂。更复杂。8武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件六、灰
6、体的辐射能力和吸收能力六、灰体的辐射能力和吸收能力 1.灰体灰体 以相同的吸收率吸收所有波长的辐射能的物体。以相同的吸收率吸收所有波长的辐射能的物体。灰体的吸收率不随辐射线的波长而变。灰体的吸收率不随辐射线的波长而变。灰体为不透热体，即灰体为不透热体，即a+r=1 2.灰体的特点灰体的特点3.3.灰体的吸收能力灰体的吸收能力吸收率吸收率a克希霍夫定律4.4.灰体辐射能力表征灰体辐射能力表征黑度黑度 9武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件2023/1/2410武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件七、两固体间的相互辐射七、两固体间的相互辐射 任意放置的灰体任意放置的灰体1和
7、和2，其面积分别为，其面积分别为A1和和A2，表面温度分别为表面温度分别为T1和和T2不变。两灰体表面的辐射能不变。两灰体表面的辐射能力和吸收率分别为力和吸收率分别为E1、E2和和a1、a2。系系统统黑度黑度 11武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件式中式中 Q12高温物体高温物体1向低温物体向低温物体2传递的热量，传递的热量，W；1-2几何因子或角系数；几何因子或角系数；A辐射面积，辐射面积，m2；T1高温物体的温度，高温物体的温度，K；T2低温物体的温度，低温物体的温度，K。12武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件讨论讨论 对两块相距很近而面积足够大的平行板，对两块
8、相距很近而面积足够大的平行板，1-2=1。即物体的相即物体的相对对位置位置对辐对辐射射传热传热已无影响。已无影响。13武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件 一物体被另一物体包围时的辐射一物体被另一物体包围时的辐射14武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件A1/A21 A1/A20 不必知道不必知道2和和A2即可求出即可求出Q12。大房间内高温管道的。大房间内高温管道的辐射散热，气体管道内热电偶测温的辐射误差计算都属辐射散热，气体管道内热电偶测温的辐射误差计算都属于此种情况。于此种情况。15武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件3.影响辐射传热的因素影响辐射传热的
9、因素 T4，低温时可忽略，高温时可能成为主要方式低温时可忽略，高温时可能成为主要方式 温度的影响温度的影响 几何位置的影响几何位置的影响 表面黑度的影响表面黑度的影响 ，可通过改变黑度的大小强化或减小辐射传热。，可通过改变黑度的大小强化或减小辐射传热。辐射表面间介质的影响辐射表面间介质的影响 减小辐射散热，在两换热面加遮热板（黑度较小的减小辐射散热，在两换热面加遮热板（黑度较小的热屏）。热屏）。16武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件6.5.2 6.5.2 高温高温设备及管道的热损失设备及管道的热损失对流散热：对流散热：辐射散热：辐射散热：令令=1 总热损失：总热损失：对流对流-辐射联合传热系数，辐射联合传热系数，W/(m2.K)17武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件(1)空气自然对流，当空气自然对流，当tW150 C时时空气速度空气速度u5m/s时时 平壁保温层外平壁保温层外(2)空气沿粗糙壁面强制对流空气沿粗糙壁面强制对流18武汉工程大学化工原理课件武汉工程大学化工原理课件2023/1/2419