2.3辐射换热

一、对流换热的计算
流体与固体表面间的换热量可用牛顿公式计算。 假设：1）单位时间内对流换热量为 Q（单位 W）；2）流体与固体表面间的接触面积为 F（m2）；3）流 体与固体表面间的温度差为 t1-t2(单位℃)；4）对流换热系数为α（单位 W/ m2℃）。 则根据牛顿公式有：Q=α（t1-t2）F，该式表明，对刘欢热所传递的热流量与流体和固体表面间的温度 差、两者间的接触面积成正比。此外，由该公式可见，计算热流量的关键是确定对流换热系数。故下面先 介绍影响对流换热的因素，然后再介绍如何确定对流换热系数。
由公式 q=
t1 tn1
得：q= 950 50 666W / m2
s1 s2 sn
0.115 0.230
1 2
n
0.519 0.204
t2=t1-qs1/λ1=950-666*0.115/0.519=803℃ 可见，计算温度和假设温度非常接近。通常前后两次的近似温差小于 5%时，即可认为计算正确。因 为（807-803）/807=0.5%， 因此，界面温度为 803℃，热流密度为 666W/m2。
则：q1=q2=q3=q，
根据导热基本方程有：第一层：q=
1 s1
(t1
t2
)
→t1-t2=qs1/λ1
第二层：q=
2 s2
(t 2
t3 ) →t2-t3=qs2/λ2
第三层:q=
3 s3
(t3
t4
)
→t3-t4=qs3/λ3
上述三式相加并变换可得：q= t1 t4 s1 s2 s3 1 2 3
二、温度场与温度梯度 1、温度场
温度场是描述物体中温度分布情况的，它是空间坐标和时间坐标的函数。 如果物体的温度沿空间三个坐标方向都有变化，则该温度场称为三向温度场；如物体的温度仅沿空间 坐标的一个方向有变化，则称该温度场为单向温度场。 如果物体各点的温度不随时间而变化，则称该温度场为稳定温度场。稳定温度场中的传热为稳定态传 热，如长时间横温后的炉壁的传热。 如果物体各点的温度随时间的变化而变化，则称该温度场为不稳定态稳定场。不稳定态温度场中的传 热为不稳定传热，如升温时炉壁的传热。

Q.2第八章黑体辐射基本定律8-1、一电炉的电功率为1KW,炉丝温度为847°C,直径为Immo 电炉的效率为0.96。

试确 定所需炉丝.的最短长度。

<273 + 847丫 〃 八* 前------------ jvdL = 0.96 x 10解：5.67x1 1°° 7 得 L=3.61m8-5、在一空间飞行物的外壳上有一块向阳的漫射面板。

板背面可以认为是绝热的，向阳面 得到的太阳投入辐射GT300W 〃疟。

该表面的光谱发射率为：时£（"） = 0.5; 人>2彻时£（人）二°・2。

试确定当该板表而温度处于稳态时的温度值。

为简化计算，设太 阳的辐射能均集中在0〜2即刀之内。

解：由 UOOJ 得 T=463K8-6、人工黑体腔上的辐射小孔是一个直径为20mm 的圆，辐射力场=3.72 x " W /帚。

一个辐射热流计置于该黑体小孔的正前方l=0.5m,处，该热流计吸收热量的面积为 1.6'10一5 "己问该热流计所得到的黑体投入辐射是多少？L. =^ = 1.185xlO 5W/m 2 解： 人 AO = T = 6.4x10-5rL h .A = 312W所得投入辐射能量为37.2X6.4X10-5 = 2.38x IO” w8-15、已知材料AB 的光谱发射率林久）与波K 的关系如附图所示，试估计这两种材料的发射 那£随温度变化的特性，并说明理由。

解：A 随稳定的降低而降低；B 随温度的降低而•升高。

理由：温度升高，热辐射中的短波比例增加。

8-16、一•选择性吸收表面的光谱吸收比随人变化的特性如附图所示，试计算当太阳投入辐射 为G=8（）0W//H 2时，该表面单位面积上所吸收的太阳能量及对太阳辐射的总吸收比。

1-4QF -------------- + % -----------o o解：二°・9氏（（）~|.4）+ °・2丹（］.4~8）查表代入数据得 a = 0.7 x 86.0792% = 0.80268-23、已知一表面的光谱吸收比与波长关系如附图所示，在某一瞬间，测得表面温度为lOOOKo投入辐射G/按波长分布的情形示于附图b。

工程上所遇到的不是纯粹的流体内部的热对流，
而是流体与固体壁直接接触时的换热过程，即 对流换热，它是对流和导热两种方式的联合 作用的结果。
2.1 热传递的基本知识
2.1 热传递的基本知识
2、 传热的三种基本方式
(3)、热辐射和辐射换热：
物体以电磁波方式向外传播热量的过程称热辐射。 被传递的热量称为辐射热。
2.2 导 热
3、无内热源稳定态导热量的计算
将d式代入c式中得：
t1 C 2
t2 C 1 C 2
C1
t1
t2
2.2 导 热
3、无内热源稳定态导热量的计算
将C积分常数代入上式得：
t
t2
t1
x
t1
平壁内温度分布方程，是一根直线
传热量：
2.2 导 热
3、无内热源稳定态导热量的计算
上式可写成： q t
3) 导热系数与温度的关系为：
t o bt
或
t o (1 t )
式中：λt 、λo 分别为材料在t℃、0℃
的导热系数 ，w/m·℃
2.2 导 热
1、导热的基本概念及定律
说明
在实际计算时，导热系数值常取物体两极端温度
的算术平均值。即：
av
o
bt1
t2 2
4)气体或的：导热系数：表a2v-1o(1t12t2)
它是矢量，其正方向是朝温度升高的方向。
2.2 导 热
1、导热的基本概念及定律 (4) 热流和传热量：
单位时间内通过单位面积上所传递的热量称热流。 用“q”表示，单位W/m2 热流是矢量，其正方向朝温度降低方向，与温 度梯度的正方向相反。 单位时间内，通过总传热面积上所传递的热量称 传热量。用“Q”表示，单位W

对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
4.4.2热辐射的基本定律
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
4.4.2.1普朗克辐射定律
（1）辐射能力和辐射强度
物体每单位表面积，在单体时 间内向半球空间辐射出去的波 长从0～∞范围内的总能量 符号：“E”
辐射能力
单位：W/m2
辐射强度
物体每单位表面积，在单体时 间内向半球空间辐射出去的波 长从λ～dλ范围内的辐射能力为 dE，dE与波长间隔的比值
因为管道表面积F1相对于厂房面积F2来说是很小
F1 0 F2
ε
12≈ε 1
12 1
T 4 T T T Qnet ,12 12 C0 [( 1 ) 4 ( 2 ) 4 ] 1 F1C0 [( 1 ) 4 ( ) ]F1 100 100 100 100
T T ql 1C 0 [( 1 ) 4 ( 2 ) 4 ]d 100 100
4.4辐射传热 硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
4.4.1辐射传热的基本概念
4.4.1.1辐射传热的本质和特点
辐射
物体以电磁波的方式向外传递能量的过程
电磁波谱
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
热辐射 热射线 辐射传热
由于热的原因而发生的辐射
取决于温度
能被物体吸收并转变成热能的部分电磁波 物体之间相互辐射和吸收热过程的总效果
空间热阻
1 12 F1
黑休辐射传热 的电热网络图
E01 E02
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
4.4.3.3灰体间的辐射传热