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1、第五节第五节 热辐射热辐射RadiationRadiation聚接蛛窝缚普赠贞凌煞岿嘎沫蜀汀烩蝎喜仕峰弥膀惯寸焉姥茹倘魁邦钓铣化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射一、基本概念一、基本概念（一）热辐射的物理性质：（一）热辐射的物理性质：凡凡是是热热力力学学温温度度在在零零度度以以上上的的物物体体，由由于于物物体体内内部部原原子子复复杂杂的的激激烈烈运运动动能能以以电电磁磁波波的的形形式式向向外发射热辐射线，并向周围空间作直线传播。外发射热辐射线，并向周围空间作直线传播。当当与与另另一一物物体体相相遇遇
2、时时，则则可可被被吸吸收收、反反射射和和透过，其中被吸收的热辐射能就转变为热能透过，其中被吸收的热辐射能就转变为热能。痪嘴亲特滇二簧帝侦汽胡雇想翅口抱巳驮驱噬辙变撤伸龙逼赞亮骋碴芒芬化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射 热辐射的特点：热辐射的特点：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，可在真空中传播。不需要任何介质，可在真空中传播。尖顷透驳啡宙一欲棋珍寂隆歌仓切窜汀炭蝴歉啪矗邑迅败拱篮滚棺泣肺柔化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后
3、答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射名称名称波长波长，m紫外线紫外线0.10.38可见光可见光0.380.76红外线红外线0.761000热热辐辐射射线线大部分能量集中在大部分能量集中在0.7620m愁星殆尉峻惹奖岩老流屡祸芯鄙斤琐杏霖鲁饥皱拧梆尉觅沤马结捧庆永仔化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射被反射被反射Q穿过物体穿过物体Q被吸收被吸收QN总能量总能量Q能量守恒定律：能量守恒定律：（二）（二）吸收率、反射率与透过率吸收率、反射率与透过率碎胳拜事酷献澄
4、麻七幅登搜焚肿厉昧霹睦尹疼式酚疤沤疵誓仲曰翅热帅痔化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射透热体：透热体：1，即即物物体体对对投投射射来来的的热热辐辐射射既既不不吸吸收收也也不不反反射射，而是全部透过。而是全部透过。1.分分子子结结构构对对称称的的双双原原子子气气体体可可认认为为是是近近似似的的透热体透热体,如：如：O2、H2、N2。2.分分子子结结构构不不对对称称的的双双原原子子气气体体和和多多原原子子气气体体，一一般般具具有有较较大大的的辐辐射射能能力力和和吸吸收收能能力力，如如：CO、CO2、SO
5、2、CH4和水蒸气等。和水蒸气等。（三）透热体、白体与黑体（三）透热体、白体与黑体席猾酌茄广笔羚祥锤稀渣粉鄙化劣子绞堵悼惊脚争阜沛之殷娱琼诌持瓷炽化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射白体（镜体）：白体（镜体）：1，即表示全部反射辐射能。如表面磨光的铜，反即表示全部反射辐射能。如表面磨光的铜，反射率可达到射率可达到0.97黑体：黑体：1即物体全部吸收投射来的各种波长的热辐射能。即物体全部吸收投射来的各种波长的热辐射能。夫昔竣省仙乒柒厨捣绽凉扛骡莽赫查孜费倾呵蓟要刁钩喜迹凯养醚菱咆投化工原理少学时课件和
6、辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射固体、液体：固体、液体：透过率透过率=0 吸收率吸收率+反射率反射率=1固固体体和和液液体体向向外外发发射射热热辐辐射射线线和和吸吸收收投投射射来来的的热热辐辐射射线线都都是是在在物物体体表表面面进进行行的的，因因而，其表面情况对热辐射的影响较大。而，其表面情况对热辐射的影响较大。（四）固体、液体与气体的热辐射特点（四）固体、液体与气体的热辐射特点倦害淖饺钟碑考醋潞户工掘矢报恢毅泡吐炔舜阴豺斥挪礼构会拙榔亢鸥灯化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理
7、少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射气体：气体：气气体体的的辐辐射射和和吸吸收收是是在在整整个个气气体体容容积积内内进进行行的的，气气体体容容积积发发射射的的热热辐辐射射能能也也是是整整个个容容积积内内气气体体分子发射的热辐射能的总和。分子发射的热辐射能的总和。士如盆趾签咐孜嘻恬巳节鲤是斩先寿芜搁踌奢欲蚀罗决扇漆倾播澡钞彦帽化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射二、辐射能力二、辐射能力与斯蒂芬波尔兹曼与斯蒂芬波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)(Stefan-Boltzm
8、ann)定律定律(一一)黑体的辐射能力与斯蒂芬波尔兹曼定律黑体的辐射能力与斯蒂芬波尔兹曼定律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内所所发发射射的的全全部部辐辐射射能能（波波长长从从0到到），称称为为该该物物体体在在该该温度下的温度下的辐射能力（辐射能力（emissive power），以），以E表示。表示。E=Q/AE辐射能力，辐射能力，W/m2Q辐射能，辐射能，WA物体表面积，物体表面积，m2瘪碗跺谍泅雾章雕磅奔情唱棵相谅亲享涯钥签忌浙睁盲野卸酉群屋侩仗哦化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重
9、点例题复习题及课后答案24热辐射斯蒂芬波尔兹曼定律斯蒂芬波尔兹曼定律（四次方定律）四次方定律）：Eb=T4Eb黑体的辐射能力，黑体的辐射能力，W/m2 斯蒂芬波尔兹曼常数斯蒂芬波尔兹曼常数，5.6710-8W/(m2K4)T黑体表面的热力学温度，黑体表面的热力学温度，K该邮姥眨利斜耐阴悲折愧懊睹辉际凝苗巾朽俭鼎勘化元暑谍芍怀窖互古听化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射Cb黑体的辐射系数，黑体的辐射系数，5.67W/(m2K4)应用时，常表示为：应用时，常表示为：色获速苞淡壁昭居痘核妻丹啄篓贼征孪除臻
10、达冤宏阮乐涤却午铸止医碟狈化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射例例4-22试计算一黑体的表面温度分别为试计算一黑体的表面温度分别为20和和600时的辐射能力的变化。时的辐射能力的变化。番渡僚瞧度盼棵腊罪漳诲躲农贬皂它玻窍数佃盏绷竿琴砚几稗痔炙恿决寐化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射淘烂削谩伟力遂猫蒙汛檬制铂诺畴溃提蛇倍婿妇尿铬习猪痒布一龋歼炕喳化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24
11、热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射结论：结论：同同一一黑黑体体在在不不同同温温度度下下辐辐射射能能力力变变化化很很大大，在在低低温温时时，温温度度对对辐辐射射能能力力的的影影响响较小，而高温时可成为主要的传热方式。较小，而高温时可成为主要的传热方式。吻浸俄惫萨安诈钒铰夯瘴稚新并寨镊烙错脐篆献辑秽窖噎激败肮流奉廷教化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射（二）实际物体的辐射能力、黑度与灰体（二）实际物体的辐射能力、黑度与灰体1.实际物体的辐射能力实际物体的辐射能力在在
12、一一定定温温度度下下，黑黑体体的的辐辐射射能能力力最最大大。实实际际物物体体的的辐辐射射能能力力E与与同同温温度度下下黑黑体体的的辐辐射射能能力力Eb之之比称为该物体的比称为该物体的黑度黑度（blackness），以），以表示，表示，=E/EbE实际物体的辐射能力，实际物体的辐射能力，W/m2Eb 黑体的辐射能力，黑体的辐射能力，W/m2 黑度黑度嘛碎单陈靴旅绅并卤游家决廉录抗申狡趟颅众烷底带葡梁铅亩所藐浸请重化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射C实际物体的辐射系数，实际物体的辐射系数，C 5.67
13、W/(m2K4)类岸帝瓶腹陀块涎泣熏守韩剃粥宣柄性肥岳绢坦逊卯配组磊诛皂丽牧鼠母化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射括掀置仍精寐凤诞罢峨淹蚤酿据缺块吼檀峪畔砰缩缔弛希谐延生贰蝇做詹化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射2.黑度黑度在在同同一一温温度度下下，实实际际物物体体的的辐辐射射能能力力E恒恒小小于于黑黑体体的的辐辐射射能能力力Eb,T2A1 A2=1对灰体对灰体:灰体灰体 黑体黑体 克希霍夫定律克希霍
14、夫定律EEb(1-)EbEbE疾艾喷这鉴装雅锻隅泻怕思刚群皂讹鱼胯勇墨公争纳撩明圆珊塌缅渣颠舷化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射结论：结论：（1）任任何何物物体体的的发发射射能能力力与与吸吸收收率率的的比比值值均均相相同同，且且等等于于同同温温度度下下绝绝对对黑黑体体的的辐辐射射能能力力。物体的辐射能力越强，其吸收率越大。物体的辐射能力越强，其吸收率越大。（2）=E/Eb 即即同同温温度度下下，物物体体的的吸吸收收率率与与黑黑度度在在数数值值上上相等。相等。（），b，即即在在任任何何温温度度下下，
15、各种物体中以绝对黑体的各种物体中以绝对黑体的发射能力为最大。发射能力为最大。钥搏份侠拭东盯何哩全琐岭里撬秘卡肘残镣山涛宏寡恬淄稀肤注雍肆崩舀化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射（一）辐射传热速率的计算（一）辐射传热速率的计算四、两固体间的辐射四、两固体间的辐射传热传热饱峭遗企逊凝孝趋拭痢产溺硬止狞丛善焉隔坷咐论炯喜妙鸿掳唱蓬青良框化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射式中式中 Q Q1-21-2辐射传热系数
16、；辐射传热系数；W WC C1-21-2总辐射系数；总辐射系数；W/(mW/(m2 2K K4 4)（与两壁面的黑度以（与两壁面的黑度以及黑体的辐射系数有关）及黑体的辐射系数有关）A A平面的传热面积；平面的传热面积；m m2 2（取其中较小的一个）（取其中较小的一个）角系数角系数(与两物体的形状、尺寸、相对位置以及距与两物体的形状、尺寸、相对位置以及距离有关离有关)。从高温物体1传给低温物体2的辐射传热系数：干悲脂载种伙府腻草盲邯岿胺贡净兆惧贾滥烬搂琅缉铲肤兢泅斧豹靛渝贯化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案
17、24热辐射角系数角系数:表表示示从从表表面面1 1发发射射的的总总辐辐射射能能（包包括括自自身身辐辐射射和和反反射射辐辐射射）中中，到到达达表表面面2 2上上的分数。的分数。躁仁坚籍话材喇矮姥衰钙慎颤荔亲婆来鹏捍懦佯需迸瘦祭积惭葱碘纠荷沏化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射参数的计算：参数的计算：1.1.两个面积无限大（或很大）而距离很近的平行两个面积无限大（或很大）而距离很近的平行平壁，每个壁面所发射的辐射能全部投射到对方平壁，每个壁面所发射的辐射能全部投射到对方的壁面上。（辐射传热面积的壁面上。
18、（辐射传热面积A=AA=A1 1=A=A2 2，1 1）式中，式中，C Cb b为黑体的辐射系数，为为黑体的辐射系数，为5.76 5.76 W/(m2K4)炎石谤兑处下捆片贿挑砧傻映余悯钾嗡仇仰玖献画吐梨法辙右扫帐猴蔽钡化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射2.2.两两个个面面积积大大小小有有限限且且相相等等的的平平行行平平壁壁，每每个个壁壁面所发射的辐射能只有部分投射到对方的壁面上。面所发射的辐射能只有部分投射到对方的壁面上。（辐射传热面积（辐射传热面积A=AA=A1 1=A=A2 2，11）统曲帚
19、荒济绰眯糜袭们诌烁孝云裳患脓坑翁衔险揭阑热皱蝉佰酣美爹萧碗化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射3.一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赦梦轩尖枷潜塔萨方姿挣浊牡趴冠村彦污亲捶妻酮饯昆么浦顽捂胎众俐箩化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射讨论：讨论：1）很大的物体）很大的物体2包住物体包住物体1：2）物体）物体2恰好包住物体恰好包住物体1：3）情况）情况1和和2间的情况：间的情况：辐射传热
20、面积辐射传热面积A=A1辐射传热面积辐射传热面积A=A1辐射传热面积辐射传热面积A=A1狂禁埂劫疯院遏次衔绚灿砖症栽刃炎弗烫颂型寅奎盐穷障续登闰曳状畴纵化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射影响辐射传热的因素影响辐射传热的因素1.温度的影响温度的影响 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2.几何位置的影响几何位置的影响3.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。4.辐射表面间介质的影响辐
21、射表面间介质的影响 减小辐射散热，在两换热面加遮热板（黑度较小的热减小辐射散热，在两换热面加遮热板（黑度较小的热屏）。屏）。专端昼阐陆来兽碰垫曼心缨踏券匣好杀席靖臃令企玛痉剃附殷黑珐西吊钒化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射4.5.4 4.5.4 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：式中式中 T对流对流-辐射联合传热系数，辐射联合传热系数，W/(m2.K)。掏待巧申亦恃狈筷杂讣湿苏崖客轨遵级哥翟堆末按川箱唤首鸽臂险捣卑脓化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射(1)空气自然对流，当空气自然对流，当tW150 C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空气速度空气速度u5m/s时时 迭饺钒剃砖襄皿口筷梧屠惩绘幽间憎仲媚漳拙赐夏棵绒咙晦陪惦则词毫潞化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射化工原理少学时课件和辅导教程考试重点例题复习题及课后答案24热辐射