论辐射换热及其应用
传热学 第三章 辐射换热

q = E − AEb
A
(1-A)Eb
w/m2
当温度相等时, 当温度相等时,两表面处于 热平衡状态, 热平衡状态,q=0,于是得到 , E=AEb
第三章 辐射换热 热辐射的基本概念
五、基尔霍夫定律
上式可以写成: 上式可以写成:
E = Eb A
推广到任何物体得到: E1 = E2 = E3 L = E = E 推广到任何物体得到: b A1 A2 A3 A 上式就是基尔霍夫定律的数学表达式。 上式就是基尔霍夫定律的数学表达式。它可以表述 在热平衡条件下, 为:在热平衡条件下,任何物体的辐射力与吸收率的 比值,恒等于同温度下黑体的辐射力。 比值,恒等于同温度下黑体的辐射力。
第三章 辐射换热
热辐射是热传递的三种基本方式之一, 热辐射是热传递的三种基本方式之一,它是 由电磁波来传递能量的现象, 由电磁波来传递能量的现象,与导热和对流有着 本质的区别。辐射换热是互不接触的物体之间通 本质的区别。 过相互辐射进行热交换的过程。 过相互辐射进行热交换的过程。
第三章 辐射换热
第三章 辐射换热 热辐射的基本概念
四、黑度
物体的黑度表示该物体辐射力接近绝对黑体辐射力 的程度。 的程度。
E ε= Eb
第三章 辐射换热 热辐射的基本概念
五、基尔霍夫定律
如图设有两个表面,一个是黑体,一个是灰体。 如图设有两个表面,一个是黑体,一个是灰体。 两个表面互相平行,距离很近, 两个表面互相平行,距离很近,于是从一块板上发射 的辐射能全部落到另一块板上。若板1为黑体表面 为黑体表面, 的辐射能全部落到另一块板上。若板 为黑体表面, 其辐射力、吸收率、和表面温度分别为E 其辐射力、吸收率、和表面温度分别为 b,Ab和 T1, 为灰体表面, 板2为灰体表面,其辐射力、吸收率、和表面温度分 为灰体表面 其辐射力、吸收率、 别为E,A和 T2。 别为 和 。
金属冶炼中的热辐射与传热机理

热辐射和传热对金属熔点和结 晶过程的影响
金属组织结构的演变与热辐射 和传热的相互作用
不同金属的热辐射和传热特性 对组织结构的影响
控制热辐射和传热以优化金属 组织结构的方法
金属冶炼中热辐射 与传热的实际应用
钢铁工业中热辐射与传热 的重要性
高炉炼铁中的热辐射与传 热机理
轧钢过程中的热辐射与传 热应用
金属冶炼过程中,热辐射和传热的相互作用会影响金属的熔化速度和熔融状态,从而影响金属的冶炼质量和效率
温度场对金属熔点的影响:高温熔融状态下的金属更容易进行冶炼和提纯。
温度场对金属相变的影响:不同温度下,金属会发生相变,影响其物理和化学性质。
温度场对金属扩散的影响:高温下,金属原子或分子的扩散速度加快,有利于冶炼过程 中的成分均匀化。
制和优化。
探索金属冶炼 过程中的新型 热工技术,提 高生产效率和
节能减排。
添加 标题
数值模拟:通过计算机模拟金属冶炼过程中 的热辐射与传热行为,预测和优化工艺参数。
添加 标题
实验研究:通过实验手段获取金属冶炼过程中 的热辐射与传热数据,验证数值模拟的准确性 和可靠性。
添加 标题
结合方式:将数值模拟与实验研究相结合,形 成完整的金属冶炼热辐射与传热研究体系,提 高研究效率和准确性。
热辐射的特点:不受物质媒介的限制,可以穿越真空传递能量
热辐射与其他传热方式的比较:热辐射的传热效率通常高于热传导和热对流,特别是在高温环 境下
金属冶炼中的热辐射:在金属冶炼过程中,热辐射是主要的传热方式,能够有效地将热量传递 给熔融态的金属
金属冶炼中的传热 机理
传热是热量从高温物体传递到低温物体或从物体的高温部分传递到低温部分的过程
燃气辐射采暖的优势及应用

燃气辐射采暖的优势及应用在建筑物内2m以下是人员、设备集中的空间,这里是室内采暖要解决的根本区域,如果热空气能停留在这个空间内,对满足工艺要求、人员舒适性以及降低能源消耗等方面将是最好的效果。
传统的对流散热器采暖方式中,散热器先加热空气,由于冷热空气的密度差,空间内热空气向上流动,冷空气向下流动,导致房间内温度产生严重的垂直失调,产生大量的无效耗热量。
采用这种方式采暖,为了达到一定的供热效果,必须加热建筑物内的所有空气,而热空气又总是在房间的上半部,实际需要供暖的人和物体都在温度较低的房间底部,因此热量的利用率较低。
特别是对一些大空间、半开放式空间供热,采用这种采暖方式热损失更大,供暖效果更差。
往往房间顶部温度很高,底部温度低,房间高度越高,这种作用越明显,有的房顶温度高达40℃,而人的活动空间温度却只有3~5℃。
这样的温度分布,不但满足不了供暖要求,而且造成大量能源浪费。
为了克服高度方向的垂直失调,目前对于高大空间建筑物的采暖,主要采用散热器+集中空调的热风采暖方式。
热风采暖的工作过程和散热器系统一样,也是一种对流换热方式。
如要求室内温度达到18℃,2m以上的空间也成为采暖对象,这样大部分的能源被浪费;另外,一个好的热风系统,必须要有相应良好的气流组织来实现,这样势必又造成上部空间要有大量的通风管道及空气处理设备,占用大量的空间;还有值班采暖的问题,一是夜间关闭新风管道阀门,开启空气处理设备,依靠室内回风解决问题,其最大特点就是不便于管理;二是设置单独的值班采暖散热器系统,全天开启,这两种方式都会加大能耗。
在辐射采暖系统中,辐射传热的比例通常在50%以上,它是一种卫生条件和舒适性均较高的采暖方式。
物体的辐射能力和其绝对温度的四次方成正比。
在辐射采暖系统中,辐射传热所占的比例与辐射体表面的温度有关,辐射体表面温度越高,辐射传热所占的比例就越高。
燃气辐射采暖是利用天然气、液化石油气在特殊的燃烧装置——辐射器内燃烧而辐射出各种波长的红外线进行采暖的。
传热学中的辐射传热现象

传热学中的辐射传热现象传热学是研究物体之间热量传递的学科,是工程学和物理学中的一个重要分支。
其中辐射传热是传热学中的一个重要现象。
本文将探讨辐射传热的基本原理和应用。
一、辐射传热的基本原理辐射是物体通过电磁波传递能量的过程。
所有物体在温度不为零时,都会通过辐射释放能量。
根据斯特凡-玻尔兹曼定律,辐射强度与物体的温度的四次方成正比关系。
这意味着物体的温度越高,辐射强度越大。
辐射传热主要通过三种方式发生:辐射、对流和传导。
辐射传热是一种特殊的传热方式,与对流和传导相比,它不需要介质参与传递热量。
这也是辐射传热的一个重要特点。
二、辐射传热的特点辐射传热有很多特点,其中一些是:1. 不需要介质媒介:辐射传热不需要介质媒介,可以在真空中传递热量。
这使得辐射传热在太空中的热传递中起到重要作用。
2. 速度快:相比对流传热和传导传热,辐射传热速度更快。
这是因为辐射传热无需经过物质传递,直接通过电磁波传递能量。
3. 能量传递效率高:辐射传热的能量传递效率较高。
辐射传热可以将能量通过电磁波传递,而电磁波是以光速传播的,能量损失相对较少。
4. 不受介质性质影响:辐射传热不受介质性质的影响。
无论介质是气体、液体还是固体,辐射传热的机理都相同。
三、辐射传热的应用辐射传热在日常生活和工业过程中有很多应用。
以下是几个常见的应用实例:1. 传热系统中的加热:在许多传热系统中,辐射传热被用于加热。
例如,在炉内加热金属材料时,辐射传热是主要的能量传递方式。
2. 太阳能利用:太阳能是一种充分利用辐射传热的可再生能源。
太阳能热水器和太阳能发电系统都利用了太阳辐射的热能。
3. 热辐射传感器:热辐射传感器是一种利用辐射传热原理测量温度的仪器。
它可以通过测量物体的辐射强度来估计其温度。
四、辐射传热的研究与发展随着科学技术的进步,辐射传热在研究和应用中得到了广泛的关注。
研究者不断深入研究辐射传热的机理和特性,以改进传热系统的效率和性能。
同时,辐射传热的计算模型也在不断发展,以更好地预测辐射传热过程。
辐射换热基本定律及物体的辐射特性

三.实体的辐射特性
☆.基尔霍夫(G.R.Kirchhoff)定律 基尔霍夫(G.R.Kirchhoff) 揭示了物体吸收辐射能的能力与发射辐射能的能力之间的关系. 揭示了物体吸收辐射能的能力与发射辐射能的能力之间的关系.
表达式: 表达式:
αλ (θ,ϕ,T ) = ελ (θ,ϕ,T )
说明吸收辐射能能力愈强的物体的发射辐射能能力也愈强。 说明吸收辐射能能力愈强的物体的发射辐射能能力也愈强。在温度相同的物体 黑体吸收辐射能的能力最强,发射辐射能的能力也最强. 中,黑体吸收辐射能的能力最强,发射辐射能的能力也最强.
热辐射能量的表示方法. ◆. 热辐射能量的表示方法. 辐射力E: 一定温度下, 物体在单位表面积、单位时间内向半球空间所有方向上发射出去 辐射力E: 一定温度下, 物体在单位表面积、单位时间内向半球空间所有方向上发射出去 全部波长的总能量.W/m 的全部波长的总能量.W/m2 光谱辐射能力E 在相同条件下, 物体发射的特定波长的能量. 光谱辐射能力Eλ :在相同条件下, 物体发射的特定波长的能量.
辐射换热基本定律及实体辐射特性
1.热辐射基本概念 1.热辐射基本概念 2.黑体辐射基本定律 2.黑体辐射基本定律 3.实体的辐射特性 3.实体的辐射特性
一.辐射换热
辐射是利用电磁波来传输能量,辐射换热不同于导热和对流方式: 辐射是利用电磁波来传输能量,辐射换热不同于导热和对流方式: 1.它不需要工作介质. 1.它不需要工作介质. 它不需要工作介质 2.传输的能量与涉及物体的温度的四次方或五次方成正比例. 2.传输的能量与涉及物体的温度的四次方或五次方成正比例. 传输的能量与涉及物体的温度的四次方或五次方成正比例
Lambert定律 揭示黑体发射的辐射能按空间方向的分布规律. 定律: 3. Lambert定律:揭示黑体发射的辐射能按空间方向的分布规律.
了解热传导对流和辐射

了解热传导对流和辐射热传导、对流和辐射是热量传递的三种基本方式。
了解热传导、对流和辐射的特点和应用场景,可以帮助我们更好地理解能量传递和热力学的相关概念。
一、热传导热传导是指热量通过物质内部的分子碰撞和传递来传导热量的方式。
在固体中,热传导是主要的热传递方式。
热传导的基本原理是高温区域的分子能量会传递给低温区域的分子,以达到热量平衡。
热传导的特点是传递速度较慢,传导距离受到限制。
固体的热传导取决于物质的热导率和物质的形态结构。
金属、玻璃等导热性能较好的物质能够快速传递热量,而木材、塑料等导热性能较差的物质传热速度较慢。
热传导广泛应用于许多领域,如绝缘材料中的隔热层、散热器、热工业中的传热设备等。
了解热传导的特点和机制,可以帮助我们设计更加高效的传热装置和材料。
二、对流对流是通过流体的流动来传递热量的方式。
对流传热主要发生在液体和气体中,涉及到流体的传热和传质过程。
对流传热的基本原理是通过流体的流动和热量的对流传递,使高温区域的流体带走热量,供给低温区域。
对流的特点是传递速度较快,传递距离较远。
对流传热受到流体性质、流速、流体接触面积等因素的影响。
例如,风扇散热器利用风扇的吹风和对流作用,加速散热,提高散热效果。
对流广泛应用于许多领域,如空调、散热器、自然界中的大气环流等。
了解对流的特点和机制,可以帮助我们更好地设计流体传热设备和改善环境热流动。
三、辐射辐射是热量通过电磁波的辐射传递的方式。
辐射传热不需要物质介质,可以在真空中传递热量,因此被广泛应用于真空环境和太空技术中。
辐射传热的基本原理是高温物体会发射热辐射能量,低温物体会吸收热辐射能量。
辐射的特点是传递速度最快,传递距离最远。
辐射传热的强度与物体的温度和波长有关,黑体辐射是研究辐射传热的理想模型。
辐射广泛应用于许多领域,如太阳能利用、辐射加热设备、红外线传感器等。
了解辐射的特点和机制,可以帮助我们更好地利用辐射能源和开发辐射传热技术。
在实际应用中,热传导、对流和辐射经常同时存在,相互作用。
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。
传热学第十二章辐射换热

C─灰体辐射系数
三、辐射力和单色辐射力
自然界中并不存在绝对的黑体,用人工的方法可以制造出十分接近黑体的 模型,如图,在前墙上开一个小孔的空腔制成黑体,空腔壁面应保持均匀的 温度。当辐射经过小孔射进空腔时,在空腔内要经历多次的吸收和反射,而 每经过一次吸收,辐射能就按照内壁面吸收率的份额被减弱一次,最终能离 开小孔的能量微乎其微,可认为完全被吸收再空腔内。
C
o
T1 100
4
T2 100
4
1 ε1 1 1 ε 2
ε1 F1
F1 X 1,2
ε 2 F2
(四)特殊位置两物体间的辐射换热计算
1、两无限大平行平壁间的辐射换热 特点:
F 1F 2F ,且 1 ,22 ,1 1
所以:
Φ 1 ,2
F1 ( E o1 E o 2 ) 1 1 1 ε1 2
❖ 表面热阻: 由于物体表面不是黑体, 以至于对投射来的辐射能 不能全部吸收,或它的辐 射力不如黑体那么大而相 当的热阻。
Rg
1
1,2F1
1
2,1F2
1 Rb F
(三)任意两物体表面间的辐射换热
1 ε1
E o1
1
Eo2 1 ε2
ε1 F1
F1 X 1,2
ε 2 F2
C oF
T1
100
4
T2
100
4
1 1 1
ε1 2
2、空腔与内包壁间的辐射换热 特点:
1,2 1
所以:
Q 1 ,2
F1 ( E o1 E o 2 ) 1 F1 ( 1 1) ε1 F 2 2
C
o
F1
T1 100
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
本科课程论文题目论辐射换热的应用分析学院工程技术学院专业机械设计制造及其自动化年级 2011学号 ***************姓名胡奎奎指导教师徐元浩成绩 _____________________2013年 12月25日目录摘要 (2)1 引言 (2)2 辐射换热的基本概念 (2)2.1 热辐射 (2)2.2 吸收比、反射比、透射比 (3)2.3 人工黑体 (3)3 黑体辐射 (3)4 辐射的类型 (4)4.1 固体辐射 (4)4.2 火焰辐射 (4)5 辐射换热的应用 (4)5.1 地板辐射采暖 (5)5.1.1 低温地板辐射供暖的优点 (5)5.1.2 地板辐射采暖的缺点 (6)5.2 冷辐射吊顶概述 (6)5.2.1 辐射吊顶系统应用未普遍原因 (7)5.2.2 冷辐射吊顶需注意问题 (7)5.2.3 冷辐射吊顶防止结露方法 (7)6 总结 (8)参考文献 (8)论辐射换热的应用分析胡奎奎西南大学工程技术学院,重庆 400716摘要:自然界中的各个物体都在不停地想空间散发出辐射热,同时又在不停地吸收其他物体散发出的辐射热,这种在物体表面之间由辐射与吸收综合作用下完成的热量传递就是辐射换热,辐射换热以其独特的特点和长处,成为这个迅猛发展时代中的先锋,具有广泛的应用领域和应用价值。
本文主要阐述了辐射换热的基本概念,最后总结举例说明现在社会辐射采暖制冷的研究与应用。
关键词: 辐射换热;热辐射;负荷;采暖制冷;冷辐射吊顶1 引言在现代全球温度聚变背景下的今天,为了更好的享受舒适的环境,企业开始打造各种采暖制冷措施,把握并引导市场居住条件变化的发展方向。
而购买空调等设备用于制冷和采暖似乎成为了当今唯一的改善居住环境的措施和时尚。
但是,大功率的空调设备的使用会导致能源需求的大大提高和巨大的能源浪费,还会带了空气污染。
于是,在这样的背景下发展起来的社会辐射采暖制冷的重大改革,将极大的改变社会居住现状。
辐射换热指的是自然界中的各个物体不停地想空间散发出辐射热,同时又在不停地吸收其他物体散发出的辐射热,在这种物体表面之间由辐射与吸收综合作用下完成的热量传递。
辐射换热,作为一种高效的传热方式在改善居住环境方面有很大的作用。
辐射供暖制冷的卫生条件和舒适性标准都比较高。
就我国现阶段的情况看,采暖制冷的主要能源仍是以煤炭为主,还存在着很多的未利用能,如地下水、地表水、地表热、土壤热等,这些低品热源的利用可以在辐射供暖和制冷中得到利用。
从以人居健康舒适、环境保护和能源有效利用为中心的空调技术进展上看,辐射供暖制冷的研究很有价值。
2 辐射换热的基本概念2.1 热辐射辐射是电磁波传递能量的现象。
热辐射是由热运动产生的电磁波辐射,是一种以电磁波形式传递热量的传热方式。
热辐射的电磁波是物体内部微观粒子的热运动状态改变时激发出来的,其显著特点是热辐射可以在真空中传播,并且具有强烈的方向性。
只要物体的温度高于0K,就会不停地把热能变为辐射能,向周围空间发出热辐射;同时物体也不断的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为热能。
故热辐射过程的热量传递过程中伴随着能量形式的转化。
辐射换热则是物体之间相互辐射和吸收的总效果。
同时热辐射的辐射能与温度和波长均有关,物体发射辐射取决于温度的4次方。
2.2 吸收比、反射比、透射比当热辐射投射到物体表面上时,一般会发生三种现象,即吸收、反射、透射。
在外界投射到物体表面上的总能量为Q中,一部分Qa被物体吸收,另一部分Qρ被物体反射,其余部分Qτ透过物体。
按照能量守恒定律有Q= Qα+Qρ+Qr,或Qa/Q+Qρ/Q+Qτ/Q=1其中个能量百分比分别成为该物体对投入辐射的吸收比α、反射比ρ、透射比τ,也即α+ρ+τ=1。
把吸收比α=1的物体成为绝对黑体;把反射比ρ=1的物体成为镜体或白体;把透射比τ=1的物体称为透明体。
辐射能投射到物体表面后的反射现象也和可见光一样,有镜面反射和漫反射的区分,这取决于表面不平整尺寸的大小,即表面粗糙度。
2.3 人工黑体黑体是吸收比α=1的物体。
它是一种科学假设的物体,现实生活中并不存在。
为了在研究黑体辐射的基础上,用修正系数的方法处理其他物体的问题,提出了人工黑体的概念。
人工黑体是人工制造的近似黑体。
选用吸收比小于1的材料制造一个空腔,并在空腔壁面上开一个小孔,再设法使空腔壁面保持均匀的温度,这时空腔的小孔就具有黑体辐射的特性。
由于通过小孔进入空腔的辐射能在空腔内要经过多次吸收和反射,最终从小孔反射出去的能量非常小,小孔就具有黑体表面的性质。
3 黑体辐射辐出度E以及光谱辐出度Eλ。
辐出度:单位时间内,物体的单位表面积向半球空间发射的全部波长的能量总和,单位W/m^2..。
辐出度从总体上表征物体发射辐射能本领的大小。
光谱辐出度:单位时间内,单位波长范围内(包含某一给定波长),物体的单位表面积向半球空间发射的能量,单位W/m^3。
光谱辐出度Eλ按照波长范围描述物体发射辐射能的本领。
两者的关系如下:普朗特定律:普朗特定律揭示了黑体辐射能按照波长的分布规律,即它给出了黑体光谱辐出度与波长和温度的依变关系。
如下。
在高温测量技术中应用普朗特定律可以解释色温的现象。
当温度低于500°C时,由于没有可见光辐射,人们看不到颜色;随着温度的升高,热辐射移向较短的波长,金属将相继呈现出暗红-亮红-橘红等颜色,直到1300°C时呈现白炽状态。
斯忒藩-波尔兹曼定律:将普朗特定律公式积分,即可得到斯忒藩-波尔兹曼定律(又称四次方定律)。
如下式:它说明黑体辐出度正比例与热力学温度的四次方。
兰贝特定律:兰贝特定律描述了辐射能量按空间方向分布的规律。
黑体辐射在空间不同方向的分布是不均匀的,法向方向最大,切线方向为零。
4 辐射的类型4.1 固体辐射由实验表明,除了高度磨光的半球状金属表面的平均黑度为其法向黑度的1.2倍外,其他工程材料的黑度值多可近似认为与方向无关,而只与物质种类、表面温度和表面状态有关。
①表面光滑的导体的黑度很小,基本上与温度成正比;②介电质的黑度比导体黑度高得多,且与温度成反比;③大多数非金属在低温时的黑度都高于0.8;④钢铁的黑度随氧化程度和表面粗糙度的不同有很大的变化。
4.2 火焰辐射火焰的辐射和吸收是在整个容积中进行的。
火焰一般由双原子气体 (N2、O2、CO)、三原子气体(CO2、H2O、SO2)和悬浮固体粒子(炭黑、飞灰、焦炭粒子)所组成。
其中N2和O2对热辐射是透明的,CO等的含量一般很低,因此火焰中具有辐射能力的成分主要是 H2O、CO2和各种悬浮的固体粒子。
对于燃油,发光火焰辐射主要靠炭黑;对于煤粉,发光火焰辐射主要靠焦炭粒子,发光火焰辐射力一般比透明火焰大2~3倍。
计算辐射换热通常要求得到火焰总黑度。
它与平均有效射程和辐射减弱系数有关。
各种形状容积的发射气体的平均有效射程可用下式近似计算其中Vg和Fg分别为气体容积和界表面积,下标"g"表示高温气体或火焰。
对于三原子气体和各种悬浮粒子,各自的辐射减弱系数均有相应的经验公式。
火焰的总辐射减弱系数K可近似地认为等Kco2、Kh2o、K灰、K焦炭等项减弱系数之和。
根据埅和K 就可计算火焰的总黑。
如近似地认为火焰界面上εg处处相同,则火焰本身对外辐射总功率。
在工程设计中,炉膛辐射换热计算常按下述模型进行:①假设炉内各物理量如火焰和固壁温度都均匀,计算结果也是某种平均值。
这种模型比较粗糙,但计算简单;②考虑火焰和受热面是非等温的。
常用的数学模型有赫太尔分区计算法、蒙特卡洛法和斯波尔丁通量法。
前两种计算法立足于联合求解辐射换热的积分方程,并且假设流动和燃烧情况为已知;而通量法则是通过对过程的偏微分方程组作一定的简化,然后联立求解方程组得出速度场、浓度场、温度场和热流场。
5辐射换热的应用辐射换热是一种利用特质内部,如建筑物内部的棚顶、墙面、地面或其它表面进行供热的系统。
供热系统中,辐射能占总能量的50%以上的系统方可称为辐射供热系统。
按热源表面温度将辐射分为低温辐射、中温辐射、高温辐射,这里所讨论的是表面温度低于80℃的低温辐射换热。
按辐射板位置又分为顶面式、墙面式、地面式和楼面式。
辐射是一种高效的传热方式,比对流和导热等传热方式快得多。
负荷与节能使用辐射采暖,具有三个优点:1 提高了壁面辐射温度,从而增强了人的舒适感。
2 室内温度分布较均匀,并且可以使用低温热源。
3 直接使辐射热作用于人体,可以降低室内空气温度,从而实现节能。
辐射供暖因其节能、舒适,不占用室内使用面积等突出特点,已在北京地区获得大面积应用。
但若要在南方地区推广应用,最好能同时解决夏季供冷问题。
虽然低温地板采暖供热技术可以使室内采暖的舒适度达到极高的程度,但其仅仅解决了冬季采暖的需要,却无法在夏季实现降温的要求,因此在一定程度上也阻碍了地板辐射采暖技术的发展和应用。
目前国内的一部分单位和企业对如何充分利用地板辐射盘管,实现夏季降温也进行了一定的研究。
最基本的解决办法向地板辐射盘管中通入冷水,以期达到室内温度的降低,但由于夏季室内空气温度高于降温地面,阻碍到热量的传递,热量传递效率比较低,存在接近地面部分温度梯度较大的问题。
解决热量传递问题的另一个方案是天花辐射,从而加强夏季冷量的传递。
5.1 地板辐射采暖地面采暖系统是以水或离子反应液为介质的低温辐射地板采暖系统。
低温地板辐射供暖是将加热管理埋置于地面下,以被加热的地面作为散热面的一种辐射供暖方式。
它和建筑物构造相结合、不占用室内和地面有效空间,可利用地热、太阳能或各种低温余热作为热源。
和常规的以对流散热为主的散热器供暖相比,具有室内温度分布均匀、舒适性好、节约能源、易实列单户热计量、维护管理方便等独特优点;特别是近两年来“以塑代钢”的推广,各种新型非金属加热管材的开发与引进,为实现低温地板辅射供暖创造了条件,同时也促进了此项技术日益完善和迅速发展。
辐射供暖用于“节能建筑”的供暖,更显示出其独特的优越性,是一种具有发展前途和推广价值的供暖方式。
室内地表面温度宜采用下列数值:经常有人停留的地表面为24~26℃;短期有人停留的地表面为28~30℃;无人停留的地表面为35~40℃。
5.1.1 低温地板辐射供暖的优点(1)低温地板辐射供暖的舒适性高、节能效果显著根据各种采暖方式室内温度梯度的测试结果,地板辐射采暖方式最接近于理想采暖方式,因此在建立同样舒适条件的前提下,低温地板辐射采暖房间内的室内温度比一般以对流为主的散热器采暖的温度低2-3℃。
有关资料提出,室内设计温度每降低1℃可节约燃料10%左右,按天津市的第二期建筑节能目标,每年供暖煤耗为11.8kg/平方米(按冬季供暖期室外平均气温为-1.2℃、室内平均温度为16℃计算),当室温降低1-3℃时,节约的燃料可达7-17%。