热辐射与辐射换热资料
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辐射换热
气体没有辐射能力：
a 1
0 a 1
a 1 黑体 1 白体 1 透热体
二
辐射的基本定律
辐射力 E ：物体单位表面积在单位时间内向半球空 间所有方向上发射出去的全部波长的辐射能的总量， 单位是W/m2。
光谱辐射力 E ：是物体从波长 到区间 发射出的能量，即物体单位表面积在单位时间内向 半球空间所有方向上发射出去的包含 的单位波长范 围内的辐射能，单位是W/m3。
假设：总辐射能 Q ，物体吸收 Qa ，物体反射 Q ， 透过物体 Q ；根据能量守恒定律有 Q Qa Q Q 以 Q 除全式，并令 a Qa Q
Q Q Q Q
穿透比
a 1 a 吸收比， 反射比，
固体和液体辐射不能穿透： 0
(四) 折热板
假设条件：折热板和辐射板均为灰体
q1,3 s (Eb1 Eb3 ) q3,2 s (Eb3 Eb2 ) q1,3 q3,2 q1,2
无折热板时：
q1, 2
q1,3 q3, 2
2 s ( Eb1 Eb 2 ) 2
q
' 1, 2
s (Eb1 Eb2 ) 2q1, 2
1 1 2,1 J 2 A2 Eb 2 A2 2
稳态换热时： 1,2 2,1
1,2
Eb1 Eb 2 1 1 1 2 1 1 A1 A1 X 1, 2 2 A2
网络法计算
A1 ( Eb1 Eb 2 ) 1,2 s A1 ( Eb1 Eb 2 ) 1 1 1 A1 1 2 1 X 1, 2 A2 2 T1 4 T2 4 5.67 s A1 100 100
a 1
0 a 1
a 1 黑体 1 白体 1 透热体
二
辐射的基本定律
辐射力 E ：物体单位表面积在单位时间内向半球空 间所有方向上发射出去的全部波长的辐射能的总量， 单位是W/m2。
光谱辐射力 E ：是物体从波长 到区间 发射出的能量，即物体单位表面积在单位时间内向 半球空间所有方向上发射出去的包含 的单位波长范 围内的辐射能，单位是W/m3。
假设：总辐射能 Q ，物体吸收 Qa ，物体反射 Q ， 透过物体 Q ；根据能量守恒定律有 Q Qa Q Q 以 Q 除全式，并令 a Qa Q
Q Q Q Q
穿透比
a 1 a 吸收比， 反射比，
固体和液体辐射不能穿透： 0
(四) 折热板
假设条件：折热板和辐射板均为灰体
q1,3 s (Eb1 Eb3 ) q3,2 s (Eb3 Eb2 ) q1,3 q3,2 q1,2
无折热板时：
q1, 2
q1,3 q3, 2
2 s ( Eb1 Eb 2 ) 2
q
' 1, 2
s (Eb1 Eb2 ) 2q1, 2
1 1 2,1 J 2 A2 Eb 2 A2 2
稳态换热时： 1,2 2,1
1,2
Eb1 Eb 2 1 1 1 2 1 1 A1 A1 X 1, 2 2 A2
网络法计算
A1 ( Eb1 Eb 2 ) 1,2 s A1 ( Eb1 Eb 2 ) 1 1 1 A1 1 2 1 X 1, 2 A2 2 T1 4 T2 4 5.67 s A1 100 100
传热学-辐射换热PPT课件
传热学-辐射换热
一、热辐射与辐射换热
1、定义
辐射－辐射是物体中分子或原子受到激发而以电磁波的方式释放能量
的现象。
辐射能－辐射能是电磁波所携带的能量（或热能转变成电磁波形式的
能量）。
热辐射－物体由于热的原因（温度高于 0 K）而发射电磁波的现象。
辐射换热－物体之间通过热辐射交换热量的过程。
当系统达到热平衡时，辐射换热量为零，但热辐射仍然不断进行。
（3）不同温度下黑体的单色辐射力随波长的变化图
1） 黑体的温度一定时， 不同波长的能量不同。 并在某一波长时存在极 大值；
2） Eb 的最大值随温度 的升高向短波方向移动。
对数坐标
3) 相同波长下，温度高 时的光谱辐射力也强
4) 某一温度下曲线与横 轴之间的面积即代表 了该温度下的总辐射 力，即
=
E Eb
=
E Eb
C
T 100
4
Cb
T 100
4
C Cb
实际物体的发射率为图7-9曲线下的面积（辐射力）之比。
同一温度下黑体的辐射力最大。
（2）实际物体的辐射力E
E
Eb
Cb
T 100
4
（3）影响发射率的因素
发射率只取决于发射物本身的材料类别、表面状况和温度，而不 涉及外界条件（见教材P151表7-1）。
2、实际物体的单色发射率 对同温度、同波长
E Eb
单色发射率是曲线的纵坐标之比。
3、实际物体的发射率与单色发射率的关系
E Eb
E d
0
Eb d
Eb d
0
Eb d
图7-9
0
0
4、灰体的发射率与单色发射率的关系
一、热辐射与辐射换热
1、定义
辐射－辐射是物体中分子或原子受到激发而以电磁波的方式释放能量
的现象。
辐射能－辐射能是电磁波所携带的能量（或热能转变成电磁波形式的
能量）。
热辐射－物体由于热的原因（温度高于 0 K）而发射电磁波的现象。
辐射换热－物体之间通过热辐射交换热量的过程。
当系统达到热平衡时，辐射换热量为零，但热辐射仍然不断进行。
（3）不同温度下黑体的单色辐射力随波长的变化图
1） 黑体的温度一定时， 不同波长的能量不同。 并在某一波长时存在极 大值；
2） Eb 的最大值随温度 的升高向短波方向移动。
对数坐标
3) 相同波长下，温度高 时的光谱辐射力也强
4) 某一温度下曲线与横 轴之间的面积即代表 了该温度下的总辐射 力，即
=
E Eb
=
E Eb
C
T 100
4
Cb
T 100
4
C Cb
实际物体的发射率为图7-9曲线下的面积（辐射力）之比。
同一温度下黑体的辐射力最大。
（2）实际物体的辐射力E
E
Eb
Cb
T 100
4
（3）影响发射率的因素
发射率只取决于发射物本身的材料类别、表面状况和温度，而不 涉及外界条件（见教材P151表7-1）。
2、实际物体的单色发射率 对同温度、同波长
E Eb
单色发射率是曲线的纵坐标之比。
3、实际物体的发射率与单色发射率的关系
E Eb
E d
0
Eb d
Eb d
0
Eb d
图7-9
0
0
4、灰体的发射率与单色发射率的关系
热辐射与辐射换热
I() d Φ (1 ) d Φ (2 ) .. .d Φ (n ) d A d Ω co 1sd A d Ω co 2s d A d Ω
思考：兰贝特定律是否说明黑体对外辐射的能量在空间各个方向是相等的？
黑体单位面积辐射出去的能量在空 间的不同方向分布是不均匀的，其
定向辐射力随纬度角呈余弦规律
根据前面的定义可知，物体的吸收比除与自身表面 性质的温度有关外，还与投入辐射按波长的能量分 布有关。设下标1、2分别代表所研究的物体和产生 投入辐射的物体，则物体1的吸收比为
1
0
(,T1)b(,T2)Eb(T2)d 0b(,T2)Eb(T2)d
0 (,T1)Eb(T2)d
0
Eb
(T2)d
Eb T4 C01T004
5.67108 W/2(m K4)
C0 5.6 7W/2(m K4)
普朗克定律与Stefan-Boltzmann定律的关系
E b0 E bd0 ec2c(1 T )51dT4
华北电力大学
梁秀俊
高等传热学
Eb
2 1
Ebd
特定波长区段内的黑体辐射力
通常把波段区间的辐
3、当研究物体表面对太阳能的吸收时，一般不能 把物体当作灰体处理。
华北电力大学
梁秀俊
高等传热学
例、北方深秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜。 试问树叶上、下面的哪一面结霜?为什么?
答：霜会结在树叶的上表面。因为清晨，上表面 朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面的温度 低于摄氏零度，而地球表面温度一般在零度以上。 由于相对树叶下表面来说，其上表面需要向太空 辐射更多的能量，所以树叶下表面温度较高，而 上表面温度较低且可能低于零度，因而容易结霜。
三、实际物体的辐射与吸收
思考：兰贝特定律是否说明黑体对外辐射的能量在空间各个方向是相等的？
黑体单位面积辐射出去的能量在空 间的不同方向分布是不均匀的，其
定向辐射力随纬度角呈余弦规律
根据前面的定义可知，物体的吸收比除与自身表面 性质的温度有关外，还与投入辐射按波长的能量分 布有关。设下标1、2分别代表所研究的物体和产生 投入辐射的物体，则物体1的吸收比为
1
0
(,T1)b(,T2)Eb(T2)d 0b(,T2)Eb(T2)d
0 (,T1)Eb(T2)d
0
Eb
(T2)d
Eb T4 C01T004
5.67108 W/2(m K4)
C0 5.6 7W/2(m K4)
普朗克定律与Stefan-Boltzmann定律的关系
E b0 E bd0 ec2c(1 T )51dT4
华北电力大学
梁秀俊
高等传热学
Eb
2 1
Ebd
特定波长区段内的黑体辐射力
通常把波段区间的辐
3、当研究物体表面对太阳能的吸收时，一般不能 把物体当作灰体处理。
华北电力大学
梁秀俊
高等传热学
例、北方深秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜。 试问树叶上、下面的哪一面结霜?为什么?
答：霜会结在树叶的上表面。因为清晨，上表面 朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面的温度 低于摄氏零度，而地球表面温度一般在零度以上。 由于相对树叶下表面来说，其上表面需要向太空 辐射更多的能量，所以树叶下表面温度较高，而 上表面温度较低且可能低于零度，因而容易结霜。
三、实际物体的辐射与吸收
热辐射及辐射换热
3. 吸收比：物体对投入辐射所吸收的百分数，通常用表
示，即
吸收的能量
投入的能量(投入辐射)
(4) 光谱吸收比：物体对某一特定波长的辐射能所吸收 的百分数，也叫单色吸收比。光谱吸收比随波长的变 化体现了实际物体的选择性吸收的特性。
吸收的某一特定波长的能量
(,T1) 投入的某一特定波长的能量 图6-16.5和6-18分别给出了室温下几种材料的光谱吸收比同 波长的关系。
如果投入辐射来自黑体由于则上式可变为的性质表面图619物体表面对黑体辐射的吸收比与温度的关系物体的选择性吸收特性即对有些波长的投入辐射吸收多而对另一些波长的辐射吸收少在实际生产中利用的例子很多但事情往往都具有双面性人们在利用选择性吸收的同时也为其伤透了脑筋这是因为吸收比与投入辐射波长有关的特性给工程中辐射换热的计算带来巨大麻烦对此一般有两种处理方法即1灰体法即将光谱吸收比const
ε T
0 ε , T E ,blackbody , T
0 E ,blackbody , T dλ
dλ E (T actualemitted ) Eb (T )
半球总发射率是对所有方向和所有波长下的平均
对应于黑体的辐射力Eb，光谱辐射力Eb和定向辐射强度L，
分别引入了三个修正系数，即，发射率，光谱发射率( )和定
在学习了发射辐射与吸收辐射的特性之后，让我们来看一 下二者之间具有什么样的联系，1859年，Kirchhoff 用热 力学方法回答了这个问题，从而提出了Kirchhoff 定律。
最简单的推导是用两块无限大平板间的热力学平衡方法。 如图6-20所示，板1时黑体，板2是任意物体，参数分别为
Eb, T1 以及E, , T2，则当系统处于热平衡时，有
2. 电磁波谱
示，即
吸收的能量
投入的能量(投入辐射)
(4) 光谱吸收比：物体对某一特定波长的辐射能所吸收 的百分数，也叫单色吸收比。光谱吸收比随波长的变 化体现了实际物体的选择性吸收的特性。
吸收的某一特定波长的能量
(,T1) 投入的某一特定波长的能量 图6-16.5和6-18分别给出了室温下几种材料的光谱吸收比同 波长的关系。
如果投入辐射来自黑体由于则上式可变为的性质表面图619物体表面对黑体辐射的吸收比与温度的关系物体的选择性吸收特性即对有些波长的投入辐射吸收多而对另一些波长的辐射吸收少在实际生产中利用的例子很多但事情往往都具有双面性人们在利用选择性吸收的同时也为其伤透了脑筋这是因为吸收比与投入辐射波长有关的特性给工程中辐射换热的计算带来巨大麻烦对此一般有两种处理方法即1灰体法即将光谱吸收比const
ε T
0 ε , T E ,blackbody , T
0 E ,blackbody , T dλ
dλ E (T actualemitted ) Eb (T )
半球总发射率是对所有方向和所有波长下的平均
对应于黑体的辐射力Eb，光谱辐射力Eb和定向辐射强度L，
分别引入了三个修正系数，即，发射率，光谱发射率( )和定
在学习了发射辐射与吸收辐射的特性之后，让我们来看一 下二者之间具有什么样的联系，1859年，Kirchhoff 用热 力学方法回答了这个问题，从而提出了Kirchhoff 定律。
最简单的推导是用两块无限大平板间的热力学平衡方法。 如图6-20所示，板1时黑体，板2是任意物体，参数分别为
Eb, T1 以及E, , T2，则当系统处于热平衡时，有
2. 电磁波谱
辐射换热
1 cosθ1 cosθ 2 ∫F1 ∫F2 πr 2 dF1dF2 F1
dQ1→2 =
cosθ1 cosθ2 Q2→1 1 ϕ21 = = ∫ ∫ dFdF 1 2 2 F F2 Q2 F2 1 πr
12.辐射换热
12.4 角系数
角系数的定义
黑 体
Q1→2 ϕ12 = Q1
ϕ12 =
Q1→2 1 cosθ1 cosθ 2 = ∫ ∫ dF1dF2 2 F1 F2 Q1 F1 πr
∫ A=
∞
0
Aλ Gλ dλ
∞
∫
0
Gλ dλ
12.辐射换热
实际物体表面的辐射－－ －－灰体 12.3 实际物体表面的辐射－－灰体
基尔霍夫定律
A=ε
灰体
单色吸收率与波长无关的物体
A = Aλ = const
E ∫ ε λ E bλ dλ ε= = Eb σ 0T 4 ε = ε λ = A = Aλ = const
R = 1, A = D = 0
D = 1, A = R = 0 外界投射到物体上的辐射能全部透过物体－－透明体 外界投射到物体上的辐射能全部透过物体－－ －－透明体
12.辐射换热
12.1 热辐射的基本概念
辐射能的吸收、 辐射能的吸收、发射和投射
A+ R + D =1
固体、液体： 固体、液体：对辐射能的吸收只在物体表 面薄层内进行，可认为其透射率： 面薄层内进行，可认为其透射率：D=0
传输理论
热量传输 辐射换热
12.辐射换热
12.1 热辐射的基本概念
辐射换热是指物体之间通过相互辐射和吸收进行的热量传输 过程。 过程。
热辐射
物体由于自身温度引起的发射辐射能的现象,依靠热射线 物体由于自身温度引起的发射辐射能的现象, （电磁波）传递热量 电磁波）
第十一章 辐射换热
第二编热量传输第十一章辐射换热辐射换热在金属热态成形产业中是常见的现象，如金属件在炉内的加热，熔化炉中的炉料与发热体之间的换热等。
第一节热辐射的基本概念一、热辐射与辐射换热物体中分子或原子受到激发而以电磁波的方式释放能量的现象叫辐射，电磁波所携带的能量叫辐射能。
由于电磁波可以在真空中传播，因而辐射能也可以在真空中传播，而导热与对流换热则只在存有物质的空间中才能发生。
激发物体辐射能量的原因或方法不同，产生的电磁波的波长和频率也不相同。
电磁波按波长的长短来划分有多种，如图11-1所示。
热辐射是由于热的原因而发生的辐射。
主要集中在红外线和可见光的波长范围内。
热辐射是物体的一种属性，只要物体的温度高于绝对温度0K，就会进行辐射。
因此热量不仅从高温物体辐射到低温物体，同样也从低温物体辐射到高温物体，但是两者辐射的能量不同。
物体在发射辐射能的同时，也在吸收辐射能。
辐射换热是指物体之间的相互辐射和吸收过程的总效果。
例如工业炉炉壁与周围物体之间由于炉壁温度较高，炉壁向周围辐射的能量多于吸收的能量，这样热量就从工业炉传给周围物体。
辐射换热不仅取决于两个物体之间的温度差，而且还取决于它们的温度绝对量。
对于导热来说，其热流密度与温度梯度成正比，而对辐射换热来说，热流密度（或辐射力）与辐射物体热力学温度的四次方成正比，即E∝T4。
二、吸收率、反射率、穿透率当热辐射的能量投射到物体表面上时，同可见光一样有吸收、反射和穿透的现象。
设辐射到物体表面的总能量为Q，其中一部分Qa在进入物体表面后被物体吸收，另一部分能量Qρ被物体反射，其余部分Qτ穿透物体，如教材150页图11-2所示。
根据能量守恒定律得或。
（11-1）令，，则式（11-1）可写成。
（11-2）式中α、ρ、τ——物体的辐射吸收率、反射率和穿透率。
固体及液体在表面下很短的一段距离内就能把辐射能吸收完毕，并把它转换成热能，使物体的温度升高。
对于金属导体，这段距离约为1μm；对于大多数非导电材料，这一距离也小于1mm。
热辐射和辐射换热
本专业主要介绍热辐射的本质、特征，以及有关的 基本概念和基本规律，对后半部分内容不做要求。
8-1 热辐射的基本概念
辐射：从宏观的角度、辐射是连续的电磁波传递能量的过程；从微观 的角度，辐射是不连续的量子传递能量的过程。因此，物体向外界以 电磁波的形式发射携带能量的量子的过程称为辐射。
辐射能：通过辐射所传递的能量称为辐射能(也把辐射这个术语用来 表明辐射能本身)。
四、克希霍夫定律
黑度ε ：把实际物体的辐射力E与同温度下黑体的辐射力Eb之比称为该物体的黑度，用 符号ε表示：
ε＝E/Ｅb
(8-18a)
○ 单色黑度ελ ：是实际物体的单色辐射力与同温度下黑体的单色辐射力之比。
ελ＝Eλ/Ｅbλ
○ ε与ελ的关系为 ：
Eλ＝ελEbλ (8-18b)
E Eb
0Ebd 0Ebd
E E d 2
波段b辐射1力2:波段 1 b
区间的辐射能。
Fb(λ１－λ２）:
F 波段辐射力占同
温度下黑b( 体1 辐2 射)
力Eb的百分数。
2 1
E
b
d
0
E
b
d
1
bT 4
2 1
E
b
d
1 ○ (8-12a)
○ (8-12b)bT 4
2 0
E b
d
1 0
E
b
d
F F b( 0 2 )
自然界中并无绝对灰体，它仅作为一种假想物体。实际物体在红外波
长范围内，可以近似地看作是灰体。
物体对于投射能量吸收的百分数是该物体的 吸收率α，实际物体的吸收率既决定于投入 射线的方向和波长，又决定于物体本身的材 料、表面温度及表面状况。引入灰体概念后， 认为灰体的吸收率和单色吸收率都与波长无 关，大小仅取决于吸收表面的状况。
8-1 热辐射的基本概念
辐射：从宏观的角度、辐射是连续的电磁波传递能量的过程；从微观 的角度，辐射是不连续的量子传递能量的过程。因此，物体向外界以 电磁波的形式发射携带能量的量子的过程称为辐射。
辐射能：通过辐射所传递的能量称为辐射能(也把辐射这个术语用来 表明辐射能本身)。
四、克希霍夫定律
黑度ε ：把实际物体的辐射力E与同温度下黑体的辐射力Eb之比称为该物体的黑度，用 符号ε表示：
ε＝E/Ｅb
(8-18a)
○ 单色黑度ελ ：是实际物体的单色辐射力与同温度下黑体的单色辐射力之比。
ελ＝Eλ/Ｅbλ
○ ε与ελ的关系为 ：
Eλ＝ελEbλ (8-18b)
E Eb
0Ebd 0Ebd
E E d 2
波段b辐射1力2:波段 1 b
区间的辐射能。
Fb(λ１－λ２）:
F 波段辐射力占同
温度下黑b( 体1 辐2 射)
力Eb的百分数。
2 1
E
b
d
0
E
b
d
1
bT 4
2 1
E
b
d
1 ○ (8-12a)
○ (8-12b)bT 4
2 0
E b
d
1 0
E
b
d
F F b( 0 2 )
自然界中并无绝对灰体，它仅作为一种假想物体。实际物体在红外波
长范围内，可以近似地看作是灰体。
物体对于投射能量吸收的百分数是该物体的 吸收率α，实际物体的吸收率既决定于投入 射线的方向和波长，又决定于物体本身的材 料、表面温度及表面状况。引入灰体概念后， 认为灰体的吸收率和单色吸收率都与波长无 关，大小仅取决于吸收表面的状况。
传热学(第10章--辐射换热)
1 2
1、强化辐射换热的主要途径有两种： (1) 增加表面黑度； (2) 增加角系数。
2、削弱辐射换热的主要途径有三种： (1) 降低表面黑度； (2) 降低角系数； (3) 加入遮热板。
遮热板：在两辐射换热面之间放置的一黑度很小 的，用于削弱辐射换热的薄板。
22
遮热原理：通过在热路中增加热阻来减少辐射换热量。
)4
式中，Cb=5.67 W/(m2K4) ，为黑体的辐射系数。
实际物体的辐射力------引入修正系数(黑度)
8
黑度ε：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐
射力之比。
E
Eb
式中，Eb为黑体的辐射力，E为实际物体的辐射力。
f (物体本身的性质 )
实际物体的辐射力为：E
Eb
Cb
(T 100
)4
1
热辐射穿过气体层时的衰减
30
2.火焰辐射的特点
火焰中含有固体微粒 火焰辐射类似于固体辐射 可视为灰体处理
31
思考题
教材P154.思考题10-2、10-4、10-5
32
本章小结
热辐射的本质及特点； 黑度、黑体及灰体等概念； 四次方定律； 有效辐射的概念；角系数的性质； 两灰体表面间的辐射换热计算(两种特例)； 辐射换热的增强与削弱
1 A1 X 1,2
A1 X1,2
A2 X 2,1
黑体间的辐射换热网络图
式中，1/A1X1,2为空间辐射热阻，其大小完全取决于物体表面间的几何 关系，而与物体表面的性质无关，故是所有物体均具有的辐射热阻。
16
三、灰体表面的有效辐射
17
有效辐射 本身辐射反射辐射
表面1的有效辐射：
J1 E1 1G1 1Eb1 (11)G1 表面1与外界的辐射换热：
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【解】应用Wien位移定律 T=2000K时 max=2.910-3/2000=1.45 m T=5800K时 max=2.910-3/5800=0.50 m 常见物体最大辐射力对应的波长在红外线区 太阳辐射最大辐射力对应的波长在可见光区
华北电力大学
梁秀俊
高等传热学
2、斯忒藩-玻耳兹曼定律
黑体辐射的辐射力与温度的关系遵循斯忒藩-波 尔兹曼定律：
四次方定律
不同方向？ 辐射力
不同波长？
兰贝特定律 普朗克定律
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二、黑体辐射
1、普朗克定律(1900)
Eb
C15
eC2 /T 1
维恩Wien位移定律(1893) mT290m0K
华北电力大学
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高等传热学
【例】试分别计算温度为2000K和5800K的黑 体的最大光谱辐射力所对应的波长。
Eb T4 C01T004
5.67108 W/2(m K4)
C05.67W/2(m K4)
普朗克定律与Stefan-Boltzmann定律的关系
E b0 E bd0 ec2c(1 T )51dT4
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高等传热学
Eb
2 1
Ebd
特定波长区段内的黑体辐射力
通常把波段区间的辐
射能表示为同温度下
变化。法向最大，切向最小。
Lambert定律也称为余弦定律。
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梁秀俊
高等传热学
Eb
d ( , )
2 dA
2 Ib cos d
Ib cos sin d d
2
Ib
d 2 sin cos d 0
0
Ib
遵循兰贝特定律的表面为漫辐射表面，数值上其 辐射力等于定向辐射强度的π倍。
上去。
注：除了经特殊处理的金属表面，大部分工程材料
均可视为漫射表面。
华北电力大学
梁秀俊
高等传热学
2、特殊辐射体 吸收比 = 1的物体称为黑体。 反射比 = 1的物体称为白体（或镜体）。 透射比 = 1的物体称之为透明体。
例如，煤炭的吸收比达到0.96，磨光的金子反射比几 乎等于0.98，而常温下空气对热射线呈现透明的性质。
梁秀俊
高等传热学
【例】试求温度为1400K和6000K时的黑体辐射中可见光所 占的份额。 【解】：可见光的波长范围是从0.38μm到0.76μm，对于 1400K的黑体其λT值分别为532和1064。可从表4－1查得 Fb(0-λ1)和Fb(0-λ2)分别为<<0.1%和0.07%。于是可见光所 占份额为
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高等传热学
黑体辐射定律小结
１、Stefan-Boltzmann定律：确定黑体辐射力 ２、Planck定律：黑体辐射能量按波长分布规律 ３、Lambert定律 ：黑体辐射能量按空间方向的 分布规律。
E Ed 0
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定向辐射强度:单位可见面积发射出去的落在空间任意 方向的单位立体角中的能量。
IdA d dΦ Ω (c )osW/2(sm r)
dAcos
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二、黑体辐射
吸收比 = 1的物体称为黑体。
黑体还应具有什么性质？
黑体辐射具有什么特性？
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3、辐射能力
辐射力E：单位时间内，物体的单位表面积向半球空间 所有方向辐射出去的全部波长的能量总和 。W/m2
从总体上表征物体发射辐射能本领的大小。
光谱辐射力:在单位时间内物体单位面积上向半球空 间所有方向发射的从到+d波长的辐射能称为光谱 辐射力，用E表示，单位为W/m3。
Fb(λ1-λ2)=Fb(0-λ2)-Fb(0-λ1)=0.07%。
同样的做法可以得出6000K的黑体 在可见光范围所占的份额为
Fb(λ1-λ2)=Fb(0-λ2)-Fb(0-λ1)=57.3%11.3%=46%。
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梁秀俊Biblioteka 高等传热学3、兰贝特定律
黑体辐射的定向辐射强度是个常量，与空间方向无关。
I()d Φ (1 ) d Φ (2 ) .. .d Φ (n ) d A d Ω co 1sd A d Ω co 2s d A d Ω
思考：兰贝特定律是否说明黑体对外辐射的能量在空间各个方向是相等的？
黑体单位面积辐射出去的能量在空 间的不同方向分布是不均匀的，其
定向辐射力随纬度角呈余弦规律
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热辐射与辐射换热部分
一、一些基本概念 二、黑体辐射 三、实际物体的辐射与吸收 四、辐射换热的计算
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高可等见传光热的学波长范围：0.38~0.76μm
一、一些基本概念
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1、吸收、反射和透射
投射辐射周围物体在单位时间内投射到物体单位表
面积上的辐射能。用G表示，单位W/m2 。
T / (mK)
Fb(0-) / %
1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2200 2400 2600 2800 3000 华北电力大学
0.0323 0.0916 0.214 0.434 0.782 1.290 1.979 2.862 3.946 5.225 6.690 10.11 14.05 18.34 22.82 27.36
6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 12000 14000 16000 18000 20000 22000 24000 26000
77.66 80.83 83.46 85.64 87.47 89.07 90.32 91.43 94.51 96.29 97.38 98.08 98.56 98.89 99.12 99.30
GG G G
G G G 1 GGG
1
吸 反穿 收 射透 比 比比
对于固体和液体： 1
对于气体 ： 1
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视物体表面状况（平整程度）和投入辐射的波长， 表面的反射又分为镜反射和漫反射。
(a)镜反射
(b)漫反射
漫反射是把来自任意方向、任意波长的投入辐射以均
匀的强度（不是“能量”）反射到半球空间所有方向
黑体辐射力的百分数，
记作
Fb，(1 称2 ) 作黑
体辐射函数。
F b(12 )
E d 2
1 b
0 Ebd
1
T 4
E d 2
1 b
1
T4
2 0
Eb
d
1 0
Eb
d
Fb(02 ) Fb(01) f (2T ) f (1T )
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Fb(0-) / %