第10章辐射传热.ppt

第十章 辐射传热Chapter 10 Radiation Heat Transfer
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黑体辐射基本定律 Black Body Radiation
一、基本概念(Basic Concepts)
1、热辐射 (Thermal Radiation)
任何物体当T＞0 K时，其物质中的原子/分子都会产生热运动，并引起其电子运动轨道的变化，从而向周围空间产生各种波长的电磁波。
这种电磁波具有能量，当被其他物体吸收后，～100µm范围内的电磁波会转化为热能，这样一种热能传输方式称为热辐射。
（～100µm转化热能更显著）热辐射主要集中在红外线及可见光的波长内，见图10-1。
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热辐射区别于其它传热方式(导热和对流传热)的最大特点是一种非接触式传热，因为电磁波在真空中就可传播。
可见光的波长为λ=µm ～µm ，属热辐射电磁波的一部分。
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2、热辐射的吸收率、反射率和透射率 Absorptivity, reflectivity and transmissivity
热辐射电磁波与可见光具有相同的光学特性。
图10-2所示。

设：Q －入射辐射总能量
Qα －吸收辐射能
Qρ－反射辐射能
Qτ －透射辐射能
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则由能量守恒，有如下关系式：
Qα + Qρ + Qτ = Q

或 (10-1)


令 ， ，

它们分别称为该物体对入射电磁波的吸收率，反射率和透射率。
反射有两种之分(镜反射和漫反射) ，有：
α+ ρ+ τ =1 (10-2)
α、ρ和 τ 的值均在［0,1］范围之内。
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3、黑体与辐射照度  Black Body and Emissive Power
自然界中所有物体的α、ρ和 τ 的取值千差万别，如固体(金属)的透射率τ =0，而水则有较大的透射率。
为使热辐射描述简化(有参照物),假定：
将① α =1的物体为绝对黑体（简称黑体）；
② ρ =1的物体为镜体（漫反射则称为绝对白体）；
③ τ =1的物体为绝对透明体（简称透明体）；
以上都是假定的理想物体。
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根据黑体的定义，黑体的ρ =0和τ =0，即黑体既不反射，也不透射任何热辐射。图10-3所示的有小孔空腔的物体可视为黑体。
辐射照度 E定义：
称某物体在单位时间内单位表面积上向
半球空间所有方向发射的全部波长的辐
射能的总能量，为该物体的辐射照度
E［W/m2］。
E 是反映物体发射辐射能量大小的一个
物理量。
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