辐射传热1辐射传热基本概念1热辐射.ppt

4.5 辐射传热4.5.1 辐射传热基本概念(1)热辐射,物体以电磁波的形式向外发射能量的过程,称为热辐射。一定波长内(0.4-40m，主要是可见光和红外光)，具有热效应。,*以电磁波形式传播，不需要任何介质进行传递。*两次能量形式转化:内能1 电磁波能内能2。*热辐射可穿越真空，但对流、热传导不能。,具有反射、折射和吸收的特性；服从光的反射、折射定律；能在均一介质中作直线传播。,(2)特点,(3)辐射传热的特性,吸收率 反射率 透射率,黑体：能全部吸收辐射能的物体 A=1；白体：能全部反射辐射能的物体 R=1；透热体：能全部透过辐射能的物体 D=1；灰体：能以相同的吸收率A，吸收全部波长辐射能的物体。工业上，多数物体都可近似视为灰体(A相差不大)。,辐射能的吸收、反射和透射,4.5.2 发射能力和辐射基本定律(1)发射能力 E(辐射能力)W/m2,指：一定温度下，单位时间，单位面积上，物体所能发射出的全部波长的总能量。,指：一定温度下，单位时间，单位面积上，物体发射的某一波长的总能量。,单色发射能力 E：W/m2,黑体的发射能力 E0：,(2)辐射基本定律 普朗克定律,说明：,斯蒂芬-波尔茨曼定律 表明黑体的发射能力与温度的关系。,灰体的发射能力,C：灰体的发射系数 CC0 C=f(物性、温度、表面),实验证明：,表明：灰体接近黑体的程度，值由实验测定。,黑度（发射率）,克希霍夫定律,设：A-灰体 B-黑体 A发射辐射能全部被B吸收。B发射辐射能：部分被A吸收-；部分被A反射-；,热平衡时，对灰体而言：,说明：对任何物体，发射能力和吸收率比值为常数，且等于同温度下，黑体的发射能力。,说明：同温度下，任一物体吸收率等于黑度。,4.5.3 固体表面间的辐射传热 化工生产中常遇到的固体壁面可按灰体处理；辐射在固体表面进行。,两无限大平壁间辐射 有效辐射：,：角系数(总能量被壁面拦截分率)。=f(两壁面形状，大小，相对位置，距离等）,4.5.4 气体的热辐射,气体：单、对称双原子气体（H2、O2、空气）近似透热体，无吸收、发射能力 多原子气体(CO2、H2O蒸汽)高温时具有很强发射和吸收能力。气体热辐射特点：*选择性 只发射和吸收某一波长范围的辐射能；*容积辐射特性 吸收和发射在整个体积内进行。气体发射能力：,同时存在两种以上传热方式的综合传热现象。例：设备表面的热损失，对流+热辐射 间壁换热过程中，对流+导热(2)设备热损失计算,4.5.5 复合传热与设备热损失的计算(1)复合传热,热损失：,经验关联式：空气自然对流时，平壁保温层外：圆管保温层外：,空气沿粗糙表面强制对流时，,空气流速 u5m/s,hT=6.2+4.2u,空气流速 u5m/s,hT=7.8u0.78,(3)绝热层的临界半径,设稳态传热，管道外表面与环境间热损失为：,增加绝热层厚度，热损失一定减小。,增加绝热层厚度，热损失可能增加，,保温层的选择：,对需保温的管子，ri一定。如果要满足保温条件，应从、hT两方面考虑，选择合适的保温层材质。,绝热层的临界厚度为：,圆管外的保温,