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1、对流及辐射对流及辐射1你现在浏览的是第一页，共37页單元學習內容單元學習內容n熱對流熱對流n熱輻射熱輻射n溫室效應溫室效應2你现在浏览的是第二页，共37页對流的定義對流的定義n由於流體流動而將熱量由流體由於流體流動而將熱量由流體的某區傳到另區的熱傳送方式的某區傳到另區的熱傳送方式3你现在浏览的是第三页，共37页對流的種類對流的種類自然對流自然對流強制對流強制對流4你现在浏览的是第四页，共37页對流的介質對流的介質n流體（即液體及氣體）流體（即液體及氣體）5你现在浏览的是第五页，共37页對流的熱傳方向對流的熱傳方向n由高溫由高溫 低溫低溫6你现在浏览的是第六页，共37页牛頓冷卻定律牛頓冷卻定律的
2、物理意義的物理意義(Newtons law of cooling)(Newtons law of cooling)n單位時間內，單位面積時由器壁單位時間內，單位面積時由器壁流向流體的熱量與器壁與流體間流向流體的熱量與器壁與流體間的溫差成正比的溫差成正比7你现在浏览的是第七页，共37页牛頓冷卻定律的表示法牛頓冷卻定律的表示法薄膜熱阻：薄膜熱阻：8你现在浏览的是第八页，共37页牛頓冷卻定律的說明牛頓冷卻定律的說明uh h：熱傳送係數，其值不是一熱傳送係數，其值不是一個常數，是流體的物理性質、個常數，是流體的物理性質、流動型態流動型態(層流或亂流層流或亂流)、固體、固體表面的幾何形狀與粗糙度的函表面
3、的幾何形狀與粗糙度的函數。數。uh h 可由可由NuNu值求出值求出9你现在浏览的是第九页，共37页熱對流的無因次群熱對流的無因次群-1-1n各無因次群的定義各無因次群的定義10你现在浏览的是第十页，共37页熱對流的無因次群熱對流的無因次群-2-2n強制對流強制對流 Nu=f(Re Nu=f(Re，PrPr）n自然對流自然對流 Nu=f(Pr Nu=f(Pr，Gr)Gr)11你现在浏览的是第十一页，共37页薄膜熱傳係數薄膜熱傳係數-1-1n流體以強制對流流過圓管流體以強制對流流過圓管層流層流 ReRe21002100，PrPr0.60.610104 4ReRe10105 5，PrPr0.60.
4、6，L/DL/D606012你现在浏览的是第十二页，共37页薄膜熱傳係數薄膜熱傳係數-2-2n流體流經平板流體流經平板層流層流亂流亂流n流體流經單一圓球流體流經單一圓球若球體與流體皆靜止若球體與流體皆靜止13你现在浏览的是第十三页，共37页兩流體間的對流熱傳送兩流體間的對流熱傳送-1-1n總包熱傳係數總包熱傳係數定義：兩流體因對流熱傳送所產生的定義：兩流體因對流熱傳送所產生的熱流通量與兩流體溫度差的比值。熱流通量與兩流體溫度差的比值。表示法：表示法：14你现在浏览的是第十四页，共37页兩流體間的對流熱傳送兩流體間的對流熱傳送-2-2總包熱傳係數與薄膜熱傳係數的關總包熱傳係數與薄膜熱傳係數的關係
5、係15你现在浏览的是第十五页，共37页熱對流的計算熱對流的計算n溫度溫度3030的空氣吹過一面積為的空氣吹過一面積為5m5m2 2的的加熱板，加熱板的溫度為加熱板，加熱板的溫度為130130，已，已知空氣與板間的熱傳送係數為知空氣與板間的熱傳送係數為20 20 W/mW/m2 2-K-K，求加熱板對空氣的傳熱速率，求加熱板對空氣的傳熱速率為多少？為多少？解解:16你现在浏览的是第十六页，共37页輻射熱量流動方式輻射熱量流動方式n輻射：任何物體以電磁波的輻射：任何物體以電磁波的形式向四周發射能量。形式向四周發射能量。n輻射傳遞的過程不需任何介輻射傳遞的過程不需任何介質即可傳遞，且傳送的過程質即可
6、傳遞，且傳送的過程不會損失熱量。不會損失熱量。17你现在浏览的是第十七页，共37页熱輻射的各種熱輻射的各種輻射量輻射量-1-1n反射率反射率 18你现在浏览的是第十八页，共37页熱輻射的各種熱輻射的各種輻射量輻射量-2-2n吸收率吸收率 19你现在浏览的是第十九页，共37页熱輻射的各種熱輻射的各種輻射量輻射量-3-3n穿透率穿透率 20你现在浏览的是第二十页，共37页熱輻射的熱輻射的各種輻射量各種輻射量-4-4n發射率發射率 21你现在浏览的是第二十一页，共37页吸收率、反射率及吸收率、反射率及穿透率的關係穿透率的關係n吸收率反射率穿透率吸收率反射率穿透率1 +=122你现在浏览的是第二十二页
7、，共37页黑體黑體n定義：完全吸收照射到物體定義：完全吸收照射到物體的輻射量。的輻射量。吸收率等於吸收率等於1 1即即 =1=1=1=123你现在浏览的是第二十三页，共37页灰體灰體(非黑體非黑體)n定義：吸收率反射率且為定定義：吸收率反射率且為定值，不隨溫度而變的物體。值，不隨溫度而變的物體。00 1124你现在浏览的是第二十四页，共37页透明體透明體n定義：照射到物體的輻射量完定義：照射到物體的輻射量完全通過。全通過。=1=125你现在浏览的是第二十五页，共37页一般物體的吸收率一般物體的吸收率材料面材料面溫度溫度(k)(k)吸收率吸收率磨光鋁面磨光鋁面2952950.0400.040磨光
8、銅面磨光銅面3903900.0230.023磨光鐵面磨光鐵面700-1255700-12550.144-0.3770.144-0.377新鑄之鑄鐵新鑄之鑄鐵2952950.4350.435氧化鐵氧化鐵3733730.7360.736石棉板石棉板2962960.960.96紅磚紅磚2952950.930.93水水273-373273-3730.95-0.9630.95-0.96326你现在浏览的是第二十六页，共37页史蒂芬史蒂芬-波茲曼輻射定律波茲曼輻射定律(Stefan-Boltzmann law)(Stefan-Boltzmann law)輻射體的輻射強度為各波長強輻射體的輻射強度為各波長強
9、度的和。度的和。n黑體黑體n非黑體非黑體 27你现在浏览的是第二十七页，共37页浦郎克定律浦郎克定律(Planck law)(Planck law)n敘述黑體的輻射濃度與波長敘述黑體的輻射濃度與波長的關係。的關係。28你现在浏览的是第二十八页，共37页比恩位移定律比恩位移定律(Wien Displacement law)(Wien Displacement law)n輻射體的最大輻射濃度的波輻射體的最大輻射濃度的波長與輻射體的絕對溫度成反長與輻射體的絕對溫度成反比。比。29你现在浏览的是第二十九页，共37页克希荷夫定律克希荷夫定律(Kirchhoff law)(Kirchhoff law)n兩
10、物體達平衡時，物體的輻射兩物體達平衡時，物體的輻射強度與吸收率的比值為定值強度與吸收率的比值為定值，且吸收率且吸收率=放射率放射率。30你现在浏览的是第三十页，共37页熱輻射的計算一熱輻射的計算一n一平面物體上的全部太陽能為一平面物體上的全部太陽能為2000W/m2000W/m2 2，其中，其中400W/m400W/m2 2反射，反射，800W/m800W/m2 2被吸收，求太陽能的穿被吸收，求太陽能的穿透率為多少？透率為多少？解：解：1-1-1-(800/2000)-(400/2000)1-(800/2000)-(400/2000)0.40.431你现在浏览的是第三十一页，共37页熱輻射的計
11、算二熱輻射的計算二n求一紅磚在求一紅磚在2002000 0C C時的輻射強度時的輻射強度為多少為多少W/mW/m2 2?解：解：32你现在浏览的是第三十二页，共37页溫室效應溫室效應-1-1(greenhouse effect)(greenhouse effect)n太陽輻射進入地球時太陽輻射進入地球時，大氣層幾大氣層幾乎可以讓它穿透過去乎可以讓它穿透過去;同時地球也同時地球也放出長波輻射，但地球的長波輻放出長波輻射，但地球的長波輻射卻會遭到大氣層中某些微量氣射卻會遭到大氣層中某些微量氣體的選擇吸收。體的選擇吸收。33你现在浏览的是第三十三页，共37页溫室效應溫室效應-2-2n這些微量氣體選擇
12、吸收了地球的這些微量氣體選擇吸收了地球的輻射能後，有部分會再反射回到輻射能後，有部分會再反射回到地球，而使得大氣保存了部分輻地球，而使得大氣保存了部分輻射能，於是造成地球的溫度比它射能，於是造成地球的溫度比它輻射平衡時的溫度高，大氣中因輻射平衡時的溫度高，大氣中因為有這些微量氣體選擇吸收了地為有這些微量氣體選擇吸收了地球的長波輻射，並能夠保存部分球的長波輻射，並能夠保存部分輻射能，因而可以使地球溫度升輻射能，因而可以使地球溫度升高高，稱這種作用為大氣的溫室效應稱這種作用為大氣的溫室效應。34你现在浏览的是第三十四页，共37页環境中會造成環境中會造成溫室效應的氣體溫室效應的氣體n二氧化碳二氧化碳
13、(CO(CO2 2):):在溫室效應中佔在溫室效應中佔5555。n氟氯碳化物氟氯碳化物(CFCs):(CFCs):在溫室效應中佔在溫室效應中佔2424。n甲烷甲烷(CH(CH4 4):):在溫室效應中佔在溫室效應中佔1515。n臭氧臭氧(O(O3 3):):來自地面污染的氮氧化合物經來自地面污染的氮氧化合物經光化學作用變成臭氧。光化學作用變成臭氧。n氧化亞氮氧化亞氮(N(N2 2O):O):在溫室效應中佔在溫室效應中佔66。35你现在浏览的是第三十五页，共37页溫室效應造成的影響溫室效應造成的影響n氣候轉變：全球暖化氣候轉變：全球暖化n海平面上升海平面上升36你现在浏览的是第三十六页，共37页日常生活中日常生活中熱量傳送的例子熱量傳送的例子n對流對流n口吹氣冷卻熱麵口吹氣冷卻熱麵n夏天吹冷氣夏天吹冷氣n輻射輻射烤燒餅烤燒餅冬天室內的電熱器冬天室內的電熱器37你现在浏览的是第三十七页，共37页