《管式加热炉》总结_2011

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1 222
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太阳温度为5800K，能量集中在0.2～2μm范围内， 可见光（0.38～0.76μm ）占46%。
二 热辐射的吸收、反射和透过
1 = ρ+α+τ 其中，ρ——反射率（reflectivity）
α——吸收率（absorptivity） τ——透过率（transmissivity）
镜体：能以镜反射的方式全部反射辐射能的物体，ρ = 1。 白体：能以漫反射的方式全部反射辐射能的物体，ρ = 1。 透明体：对热射线完全不吸收也不反射的物体，τ = 1。 黑体：能吸收全部辐射能的物体，α = 1。 灰体：能以相同的吸收率吸收所有波长的辐射能的物体。
表面2向表面1发射的能量：
2,1
2a,1
A2a A2
2b,1
A2b A2
三 角系数的计算
计算方法
积分法 代数分析法 几何分析法（图表法）
代数分析法：利用角系数的相对性、完整性和可加性， 求解代数方程组。
平行圆盘间的辐射角系数
平行矩形间的辐射角系数
四 灰表面间的辐射换热
自身辐射：因表面具有一定温度而发射的辐射能，εE0 。 投入辐射：单位时间内投射到某一表面的单位面积上的
总辐射能。 吸收辐射：投入辐射中被表面吸收的一部分能量。 反射辐射：被表面反射的能量。 有效辐射Eef：单位时间内离开某一表面单位面积的总辐
射能。
四 灰表面间的辐射换热
n个表面构成的一个封闭系统：
有效辐射：
n
Eefi i E0i i Eefjij j 1
任一表面向外发出的净辐射能：
Qi
i i
Eef 3 3E03 3 Eef 1 31 Eef 2 32 Eef 3 33
1 111 Eef 1 112Eef 2 113Eef 3 1E01
221Eef 1 1 222 Eef 2 223Eef 3 2E02
331Eef 1 332Eef 2 1 333 Eef 3 3E03
Aef = A1φ12 = A2φ21
二 角系数的性质
（1）角系数的相对性
A1φ12 = A2φ21
（2）角系数的完整性
n
11 12 13 1n 1i 1 i 1
若表面1为凸表面时： φ11 = 0
若表面1为凹表面时： φ11 ≠ 0
（3）角系数的可加性
表面1向表面2发射的能量： 1,2 1,2a 1,2b
该式表明黑体的辐射能力与其表面绝对温度的四次方 成正比。
普朗克定律：表明了辐射能力按波长分布的规律。
维恩位移定律：黑体的单色辐射能力有峰值。随着温度的
增加，与峰值对应的波长λm向短波一边移 动。
兰贝特定律： I0 I0n cos
E0 I0n
第三节 固体的热辐射
辐射率或黑度：
E实际物体 E0 黑体
贝尔定律：
I ,L I ,0 ek L
表明单色辐射在吸收气体中传播时其强度按指数递减。
第五节 辐射换热
一 角系数的定义 由表面1发出的辐射中落到表面2上的百分数称为表面1
对表面2的角系数，用φ12表示。 两黑体间辐射换热的净传热速率为：
Q12 A112E01 A221E02 A112 E01 E02 0 Aef T14 T24
1E01 Eef 1 2E02
3 E0 3
112
1 222
332
113
223
1 333
1 111
221 331
112
1 222
332
113
223
1 333
1 111
Eef 2 221 331
1E01 2E02 3 E03
113
223
1 333
1 111
221 331
Eoi Eefi Ai
两表面间的直接辐射换热量：
Q12 12A1 Eef 1 Eef 2
两无限大平行平板间换热量：
Q12
A1 E01 E02
1 1 1 2 1
四 灰表面间的辐射换热
3个表面构成的封闭系统：
Eef 1 1E01 1 Eef 1 11 Eef 2 12 Eef 3 13 Eef 2 2E02 2 Eef 1 21 Eef 2 22 Eef 3 23
二 热辐射的吸收、反射和透过
可见光：黑色表面易吸收热量 ； 白色表面不易吸收热量。
不可见光：吸收率与表面的颜色无关，黑色表面与白色表 面一样吸收。吸收率的大小主要取决于表面的 状况。表面越光滑——>反射率越高。
三 物体的辐射能力、辐射强度
辐射能力——物体单位表面积、单位时间内向半球空间所有 方向发射的全部波长（λ = 0～∞）的总辐射能。 用E表示，单位：W/m2。
《管式加热炉》总结
第一节 热辐射的基本概念
一 热辐射的特征
特点：
① 热辐射可以在真空中传递，不需要任何介质。实 际上在真空中辐射能的传递效率最高。
② 辐射换热不仅有能量的传递，而且还伴随有能量 形式的转换，即发射时，由热能—>辐射能；吸收 时，辐射能—>热能。
一 热辐射的特征
工业常用温度为2000K以下，波长范围：0.38～ 100μm，大部分集中在红外线区域：0.76～20μm。
实际固体的辐射能力：
（同一温度下）
E E0 0T 4
① 大部分非金属材料的黑度很高，如光滑的玻璃ε = 0.94； 红砖ε = 0.93。
② 金属的黑度随表面氧化程度和粗糙度而异，如磨光的铜ε = 0.03，氧化铜ε = 0.60。对于同一金属材料，磨光表面黑 度较小，粗糙表面黑度大；非氧化表面黑度小，氧化表面 黑度大。
辐射强度——单位表面积、单位时间内向空间单位立体角所 发射的全部波长（λ = 0～∞）的辐射能，用I表 示，单位：W/(m2·sr)。
物体的辐射能力与辐射强度之间的关系为：
2
E Id 0
第二节 黑体热辐射的基本定律
Stefan-Boltzmann定律：
E0
C0
T 100
பைடு நூலகம்
4
W/m2
C0 5.67
第三节 固体的热辐射
固体的吸收率：一般物体的单色吸收率αλ随波长λ变化， 称物体的吸收率具有选择性。玻璃暖房 的工作原理。
克希霍夫定律：在热平衡条件下，任何物体的吸收率 等于同温度下该物体的辐射率。
第四节 气体的热辐射
特点： ① 气体辐射对波长具有选择性； ② 气体的辐射和吸收在整个容积中进行。