《传热学》第九章 辐射换热计算

微面积dA1对表面积A2的角系数:
表面积A1对表面积A2的角系数:
仅和几何因素有关，与是否黑体无关，因而可适用于非黑体
同理可得，表面积A2对表面积A1的角系数:
由两式得出:
——角系数的互换性
3.辐射空间热阻：
任意两黑表面间的辐射换热计算式:
将上式改写为：
辐射空间热阻——
或
二、封闭空腔诸黑表面间的辐射换热
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根据兰贝特定律:
立体角的定义：
代入上式，得：
同理可得微面积dA2投射到微面积dA1的辐射能:
微面积dA1和dA2之间的辐射换热量:
黑表面A1和A2之间的辐射换热量:
2.角系数：
角系数——离开表面的辐射能中直接落到另一表面的百分数
并不一定被吸收
——离开表面1落到表面2的角系数
微面积dA1对微面积dA2的角系数:
二、代数法确定角系数——线图应用范围的扩大
——角系数的分解性
复杂情况下角系数的确定方法
——在图9－18，9－19，9－20的基础上， 利用角系数三个特性，对适用范围进行拓展
——角系数的互换性 ——角系数的完整性
——角系数的分解性
第九章重点： 1.黑表面的辐射计算方法
2.灰表面的辐射计算方法 3.角系数的三个特性
一、有效辐射
1.有效辐射：
有效辐射J ——单位时间离开单位面积表面的总辐射能
表面1本身辐射
表面1投射辐射的反射
2. 辐射表面热阻：
表面1向外界的净传热量平衡关系式：
有效辐射与投射辐射之差
对于漫射灰表面，根据基尔霍夫定律： 代入上式消去G1，得：
本身辐射与吸收辐射之差
辐射表面热阻——
二、组成封闭腔的两灰表面间的辐射换热
《传热学》
第九章 辐射换热计算
影响辐射换热的因素 1.表面温度 2.表面的几何特性（面积大小、形状） 3.表面间的相对位置
4.表面的辐射性质
辐射换热计算的研究方法——辐射热阻法
第一节 黑表面间的辐射换热
一、任意位置两非凹黑表面间的辐射换热
1.两黑表面间的辐射换热:
微面积dA1投射到微面积dA2的辐射能:
常用材料：铝箔（管道外保温），镀银（保温瓶胆）
遮热板的例子
水幕墙
遮热罩式热电偶
第三节 角系数的确定方法
一、积分法确定角系数
以微表面积dA1向与之平行的直径为D的圆A2辐射的 角系数为例，对角系数进行推导：
环形微元体面积： 两微面积法向与连线夹角：
两微面积距离：
由角系数表达式：
为便于计算，表面间不同相对位置的角系数制作成线图，见教材 图9-18（两平行长方形表面），图9－19（两同轴平行圆盘），图9－20（两垂直长方形）
三表面系统的两个特例
表面3为黑体 表面3为重辐射面
表面3无表面热阻， 直接连接外源
表面3不连接外源， 成为浮动节点
四、遮热板——削弱两表面间辐射换热的方法
未加遮热板时：
加遮热板时：
遮热板辐射 网络图
进一步削弱辐射换热的措施——
1 3 1 3 , 增加总辐射热阻中 两项，即减小遮热板两侧的发射率 A3 3 A3 3
根据能量守恒定律，i表面向外发射的总能量应该等于 向所有表面投射的能量之和。
将上式两边同除以Φ i，得到:
——角系数的完整性
黑表面i与所有其他黑表面间的辐射换热量：
根据完整性： 将上式简化为：
根据互换性：
表面i发射的能量
诸黑表面向表面i投射的能量
三、辐射换热的网络计算方法
画出辐射换热网络图
列出每个表面的辐射净热量方程
确定每两个表面间的角系数
三个黑表面组成空腔 的辐射网络图
方程组联立求解
重辐射面——参与辐射过程中没有净热量交换的绝热表面
重辐射面的特点：将投射过来的辐射能全部反射回去，并且是将 空间某一方向投射来的能量，转到空间的另一个方向上去。 重辐射面在网络图上的处理方法：不和外源相连接，形成浮动节点
第二节 灰表面间的辐射换热
1.辐射Hale Waihona Puke 热量计算式：2.系统发射率：
式中：
——系统发射率
3.三种常见情况的简化：
a.两无限大平行灰平壁：
b.空腔与内包壁面：
c.空腔与空腔内很小的内包壁面：
三、封闭空腔中诸灰表面间的辐射换热
画出辐射换热网络图
列出每个节点的热流平衡方程
确定每两个表面间的角系数 方程组联立求解 三 灰 表 面 节 点 方 程 组