华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 传热学 主讲:王晓墨 能源与动力工程学院 华中科技大学 20033-2
华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 第六章热辐射基础 §6-1热辐射的基本概念 §6-2黑体辐射和吸收的基本性质 §6-3实际物体的辐射和吸收 20033-2
华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power §6-1热辐射的基本概念 热辐射在机理上与导热、对流有根本的不 同。 导热与对流是由于物质微观粒子的热运量和 物体的宏观运动所造成的能量转移。 热辐射是由于物质的电磁运动所引起的能量 的伟递 今→→→ Radiation Convection 》 20033-2
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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering powe 辐射是电磁波传递能量的现象。 电磁辐射的波长范围很广,从长达数百米的无 线电波到小于10-14米的宇宙射线。 由于热的原因而产生的电磁辐射称为热辐射。 热辐射 紫外线 Y射线 X射线 红外线 无线电波 光 10510410310210-1110102103104105∞ um 20033-2
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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 在工业上所遇到的温度范围内(200K以 下),最感兴趣的是波长约从0.38m到076m 的可见光和波长从可见光谱的红端之外延伸到 1000ym的红外线。 有时以波长25um为界,又将红外线区分为近 红外区和远红外区。 热辐射 紫外线 Y射线 X射线 红外线 无线电波 光 10510-10310210 10102103104105c 20033-2
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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 只要物体的温度高于0K,物体总是不断地把热 能变化辐射能,向外发出热辐射。 同时,物体也不断地吸收周围物体投射到它上面 的热辐射,并把吸收的辐射能重新转变成热能。 辐射换热就是指物体之间相互辐射和吸收的总效 果 个物体如果与另一个物体相互能够看得见,那 么它们之间就会发生辐射热交换。 20033-2
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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 当热辐射的能量投射到物体表面上时,会发生 吸收、反射和穿透现象。若外界投射到物体表 面上的总能量为Q,一部分Q被物体吸收, 部分Q被物体反射,一部分Q穿透物体。按能 量守恒定律有: 2=20+2+e 或a 20033-2
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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 各部分百分数QQ、QQ、Q1Q分别称为 该物体对投入辐射的吸收比、反射比和透射 比,记为a、p和τ。于是 +p+r= 实际上,当辐射能进入固体或液体表面后,在 个极短的距离内就吸收完了。故对于固体和 液体有 atp 因而对固体和液体,吸收能力大的物体其反射 本领就小。 》 20033-2
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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering 由于热射线不能穿过固体和液体,于是可以把 它们的吸收和反射视为一个表面过程,它们自 身辐射也应在表面完成。因此,固体和液体上 的热辐射是表面辐射。 辐射能投射到气体上时,情况与投射到固体 或液体上不同。气体对辐射能几乎没有反射 能力,可认为反射比,p=0,故有a+r=1 气体对热射线的吸收和穿透是在空间中进行 的,其自身的辐射也是在空间中完成的。因 此,气体的热辐射是容积辐射。 》 20033-2
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华中科技大学热科学与工程实验室 EP》 HUST Lab of Thermal Science Engineering power 由于不同物体的吸收比、反射比和透射比因具 体条件不同差别很大,给热辐射的计算带来很 大困难。为了使问题简化,我们定义了一些理 想物体。 对于透射比τ=1的物体称为透明体。 反射比p=1物体称为白体(具有漫反射的表 面)或镜体(具有镜反射的表面)。 物体表面是漫反射还是镜反射,这要取决于物 体表面相对于辐射波长的表面粗糙程度。 》 20033-2
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