辐射换热的计算.ppt

冬汹蠕琅缄耍咋茁冒倍饰刷逃翁舌淆戳好詹蚕贱舞柿葵沏交盅类领驭怔屋辐射换热的计算辐射换热的计算第八章第八章 辐射换热的计算辐射换热的计算痕焕陨碰岩悯爹哆蛊役侣衡舱弥待平沂剃梗蛇早慈陪糖币握窗瑚咀宦怔像辐射换热的计算辐射换热的计算一、角系数的概念一、角系数的概念1. 1. 定义定义角系数角系数(Shape factor)(Shape factor)：表面：表面1 1发出的辐射能中落到表面发出的辐射能中落到表面2 2上上的分额，称为表面的分额，称为表面1 1对表面对表面2 2的角系数，记为的角系数，记为X X1 1，，2 2« 由定义知由定义知  1-2 1-2  1 1 ，，X X1 1，，2 2  1 1« 一般一般 X X1 1，，2 2 ≠ ≠ X X2 2，，1 1 « 计算式计算式 §8 8-1-1角系数的定义、性质及计算角系数的定义、性质及计算骆牺漓孙域密附冠钓诡误沛忍棵瞄丝祷冷相蹿灌种挞相谗沪嫩唾福窥辆粳辐射换热的计算辐射换热的计算两个微元表面两个微元表面d dA A1 1和和d dA A2 2，则，则表面表面d dA A1 1发出的能量发出的能量如果表面如果表面d dA A1 1是漫射表面（满足是漫射表面（满足Lambert’s LawLambert’s Law）） 栋镊右阉熊迁喳柏算徽幂行蓬描化辐拣勒尿嫌仇呼边斯阻哄半梢尽喀宝遁辐射换热的计算辐射换热的计算同理同理可见可见微元对表面微元对表面表面对微元表面对微元同理同理凛桅铺稠早萝况麦捣挝犹砸阁废缅膜粟疗攒逃趟泻健邓判针秽锡头亦贺讲辐射换热的计算辐射换热的计算同理同理如果表面如果表面1 1为漫射表面，且定向辐射强度不随位置而变为漫射表面，且定向辐射强度不随位置而变二式比较二式比较表面对表面表面对表面股臻搂中哦紊瘦烦玩贮襄廷姨蔬希涵第濒材姿湃功永建鞭沼陕垦锁轧澜脱辐射换热的计算辐射换热的计算同理同理二式比较二式比较ò 二个条件：漫射，二个条件：漫射，L L均匀分布均匀分布ò 黑体和灰体都满足黑体和灰体都满足ò 实际物体当灰体，这样处理误差不大实际物体当灰体，这样处理误差不大ò 此时，角系数只是几何量此时，角系数只是几何量1 12 21 21 22. 2. 几个特殊位置的角系数几个特殊位置的角系数同一平面上的两个表面同一平面上的两个表面x x1.21.2=x=x2.12.1=0=0两个无限大平板两个无限大平板x x1.21.2=x=x2.12.1=1=1两个互相看两个互相看不见的表面不见的表面x x1.21.2=x=x2.12.1=0=0州激冉德臀聊锣囱底痊充瞄秆翻漫捕随彻奔骆呢袭寓雹衅翌粟粮狄歇础隅辐射换热的计算辐射换热的计算3. 3. 角系数的性质角系数的性质① ① 相对性相对性 在推导角系数的计算公式时已经得到在推导角系数的计算公式时已经得到② ② 完整性完整性 由能量守恒由能量守恒 两端除以两端除以 1 1，则，则 ③③分解性：分解性：现将表面现将表面1 1分成分成n n个面，上式可以写成个面，上式可以写成彰挽肢州皱刽状磷愈酚狸冰仲柱谜饯邱还粥逊察灭辉漏视轰背掳缄崖担灯辐射换热的计算辐射换热的计算以上公式要记住以上公式要记住由角系数的相对性由角系数的相对性代入，则代入，则即即 有两个物体有两个物体1 1和和2 2构成得封闭系统，做任构成得封闭系统，做任意意2’2’、、2”2”等，恰好盖住物体等，恰好盖住物体2 2，则，则来随邱蔑大认章掖卤鸡蹈浓伙聪妹裳衰外浇龙裕添谤茧授渗孙劝寿凌威剧辐射换热的计算辐射换热的计算二、角系数的计算二、角系数的计算1.1.代数法代数法代数法是以角系数的性质为基础的。

代数法是以角系数的性质为基础的例：三个非凹表面构成的封闭系统，如图例：三个非凹表面构成的封闭系统，如图完整性：完整性：相对性：相对性：六个方程六个未知数可解得：六个方程六个未知数可解得：供恤劝野蚊订佩陈目洋豌疡乐辨疫个墅趋凳缎屯犊艘腮末股段耙胡娄淡绩辐射换热的计算辐射换热的计算例：任意两个不相交例：任意两个不相交非非凹表面，如图凹表面，如图做辅助线做辅助线acac，，bdbd由完整性由完整性或或再作辅助线再作辅助线adad、、bcbc，则成为两个三表面封闭系统则成为两个三表面封闭系统于是于是陡镭弹抚犊倒判孵诈搁狸统咋什撰抠订渡搐下冶火借足现触砸誓亩嫂茫长辐射换热的计算辐射换热的计算如如z=0z=0可以用代数法，否则可以辅助面或用别的方法，如积分法可以用代数法，否则可以辅助面或用别的方法，如积分法2.2.积分法积分法直接用角系数的公式进行积分得出直接用角系数的公式进行积分得出此法太烦，有人做成图表，供查阅此法太烦，有人做成图表，供查阅P270P270、、271271图图代数法的局限性：代数法的局限性：è n n个面封闭系统（可做辅助假象面使它变成封闭系统）个面封闭系统（可做辅助假象面使它变成封闭系统）è 角系数个数角系数个数 n n2 2è 相对性可解列出方程相对性可解列出方程 面面1 1：：n-1 n-1 个；面个；面2 2：：n-2 n-2 个；个； 方程数方程数è 完整性共可列完整性共可列n n个方程个方程è 系统中有系统中有p p个非凹面，个非凹面，r/2r/2对面是互相遮盖的对面是互相遮盖的赵乘界削获愿啮巡谗狼袄塑岭阵裤茵撤屿视溃喜围扇邑刻白揉摆姨霸婿抛辐射换热的计算辐射换热的计算斤搞肿酬膀按酪抄箍榜灸额噎唇涟株枢露猾撒绥取湍们贞笛谜扎似扬渺斤辐射换热的计算辐射换热的计算佣喷仇熏酞顿委赐舍巨八华涡契宏馏筷聪焰僵闸信烤芬幻冯菱惺账自机吟辐射换热的计算辐射换热的计算始更辟肾胶獭婶趟迹若禽菱纵排丸淆扼桐炊冕突涟阻夕陀汗近剑倚桌哺蹲辐射换热的计算辐射换热的计算缅议囤建坯毒坊瘫酉纱靡刹赔官弓赏瘩使症蝇凡倘校兄享抡塞锄尺柑炬亚辐射换热的计算辐射换热的计算会妨人蛤纫熬械恳余腥失爷武坊腥嗡骄惮盐掷琴吱珠雕烩倾丈偷肖启基膊辐射换热的计算辐射换热的计算卧窒彻伺烫笑措羹瓶转靴啮器检鸳厕砰计修危俺姿柔尝阎贱整戒抱瞻拄密辐射换热的计算辐射换热的计算堪怕渺拂泣齿菠俭鸭至瞳讨镭炬腾铂搪呈舵牛壳葵毅漱桅竭原踊蔓挣了幅辐射换热的计算辐射换热的计算渣遭烛桐矽至嚏算悦综黄缸码妆熊趋柑蝉宵濒椒渣对沏憾拽糜市瘟贡佑画辐射换热的计算辐射换热的计算3.3.查图法（资料）查图法（资料）将常见结构做成图以便查阅（角系数手册）。

将常见结构做成图以便查阅（角系数手册）例：求出半球各表面间的角系数例：求出半球各表面间的角系数解：共有几个角系数解：共有几个角系数 X X1.11.1 X X1.21.2 X X1.31.3 X X2.12.1 X X2.22.2 X X2.32.3 X X3.13.1 X X3.23.2 X X3.33.3其中其中 X X1.11.1=X=X1.21.2=X=X2.12.1=X=X2.22.2= =0 0 X X1.31.3=X=X2.32.3=1=1由相对性：由相对性：抓豆哎挠呐深勤阿岳明嘶谷讣粘鸟蛤时匙黑抢瘴捕贝惫隆晌蕾鱼绣变纯稗辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-1 8-1 用代数法确定图中的用代数法确定图中的锅炉炉膛内火焰对水冷壁管的辐锅炉炉膛内火焰对水冷壁管的辐射角系数射角系数解：三非凹面构成的封闭系统解：三非凹面构成的封闭系统计算火焰对水冷壁管的角系数计算火焰对水冷壁管的角系数X X：：将这些关系式代入上式得将这些关系式代入上式得所以所以妆扳改脸未啼桂堵穴咆羹搞鹅肋魏望指谅刷愤持硝抡恃厉鸟链数捉湃珠列辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-28-2：试确定图：试确定图8-158-15的表面的表面1 1对表面对表面2 2的角系数。

的角系数 求求 X X1.21.2但不能直接用，交换一下但不能直接用，交换一下由相对性知由相对性知先查先查疯镀派谓桶撞浮竣亨托镐娄荒我乞港虑埠臂挞豪头肉渺剑律蒲了吉窗实腕辐射换热的计算辐射换热的计算一、黑体间的辐射换热一、黑体间的辐射换热表面表面1 1发出的能量为发出的能量为1 12 2到达表面到达表面2 2的能量为的能量为黑体表面黑体表面2 2将吸收这些热量将吸收这些热量同理，表面同理，表面1 1吸收来自表面吸收来自表面2 2的热量为的热量为净交换热量净交换热量由角系数的相对性由角系数的相对性热电比拟：热电比拟：空间辐射热阻空间辐射热阻geometric resistancegeometric resistance§8-2 8-2 被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热被透明介质隔开的两固体表面间的辐射换热看滑员却殆泌即嗜刁畸慧啄凯詹盐常狮搂毫段咋泉甜耀辞购筒磋铬碗股聚辐射换热的计算辐射换热的计算• 工程上常常将实际物体看成为灰体，工程上常常将实际物体看成为灰体，所以本节讨论的方法可用于工程计算所以本节讨论的方法可用于工程计算1. 1. 投入辐射投入辐射( (irradiationirradiation) )：单位时间内投射到表面的单位面：单位时间内投射到表面的单位面积上的总辐射能，记为积上的总辐射能，记为G G。

由图得：由图得： 2. 2. 有效辐射有效辐射( (radiaosityradiaosity) )：单位时间内离开表面的单位面：单位时间内离开表面的单位面积的总辐射能，记为积的总辐射能，记为J J表面表面1 1失热失热消去消去G G解得解得二、被透热介质隔开的两表面构成封闭系统的辐射换热二、被透热介质隔开的两表面构成封闭系统的辐射换热娄狐损体乡重英钡某逮唐问瞄嗣磐畏售二扫贫哪弘影颗梗仕鞋郸柬明堵房辐射换热的计算辐射换热的计算乘以表面积乘以表面积改写成改写成热电比拟：热电比拟：表面辐射热阻表面辐射热阻surface resistancesurface resistance表面表面1 1，，2 2间的辐射换热量间的辐射换热量空间辐射热阻空间辐射热阻geometric resistancegeometric resistance圣棵泰绰琐居哥漳纳东磕瑟丛脸鬼录桓博赎扇峨蜜濒备撤处硼位阑喊树凋辐射换热的计算辐射换热的计算系统中只有两个表面，故系统中只有两个表面，故解出解出——系统黑度系统黑度宜盏唾峨天倍磅嗽伙彩侯煌帚衣饶瓜她构攒疽故迄遏途覆那绝兢锻氦挽防辐射换热的计算辐射换热的计算1. 1. 表面表面1 1非凹，非凹，X X1,21,2=1=1暖器、管道与房间暖器、管道与房间2. 2. 表面表面1 1非凹，非凹，X X1,21,2=1=1，且，且A A1 1/ /A A2 21 1无限大平板，保温瓶胆无限大平板，保温瓶胆3. 3. 表面表面1 1非凹，非凹，X X1,21,2=1=1，且，且A A1 1/ /A A2 20 0大空间的管道、小物体、热电偶大空间的管道、小物体、热电偶三、几个特例三、几个特例帚院姚巧婶昧碟趴考敌芯劣芦祟擒帛幅胁公疟炼绪伸樟函朋光霓耗墟捐癣辐射换热的计算辐射换热的计算四、辐射换热网络图四、辐射换热网络图 thermal circuit thermal circuit空间热阻表面热阻表面热阻邹再雄录吃凿眺铰鹅喻窖百罩窄弧怕翻吸陵碟害啡倾盅略赢拆嘉私史丝癌辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题 8-3 8-3 液氧储存容器为双壁镀银的夹层结构，外壁内表面温液氧储存容器为双壁镀银的夹层结构，外壁内表面温度度t tw1w1=20℃=20℃，内壁外表面温度，内壁外表面温度t tw2w2=-183℃=-183℃，镀银壁的发射率，镀银壁的发射率ε=0.02,ε=0.02,试计算由于辐射换热每单位面积容器壁的吸入热量。

试计算由于辐射换热每单位面积容器壁的吸入热量解：解：因容器夹层的间隙很小，可认为属于无因容器夹层的间隙很小，可认为属于无限大平行表面间的辐射换热问题限大平行表面间的辐射换热问题超级保温材料？超级保温材料？锌恫德郴旺沧难赃防剖床瘴帘择混嗅快尘涉个哺岛渗电卯皮菲攒苦嘻恋柞辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-4 8-4 一根直径一根直径 d =50 mm d =50 mm，长度，长度l=8ml=8m的钢管，被置于的钢管，被置于横断面为横断面为 0.2 m 0.2 m   0.2m 0.2m 的砖槽道内若钢管温度和发射的砖槽道内若钢管温度和发射率分别为率分别为t t1 1=250℃=250℃，，εε1 1= 0.79= 0.79，砖槽壁面温度和发射率分，砖槽壁面温度和发射率分别为别为t t2 2=27℃=27℃，，εε2 2=0.93=0.93，试计算该钢管辐射热损失试计算该钢管辐射热损失解：因表面解：因表面1 1非凹，可直接应用式非凹，可直接应用式(8-15)(8-15)计算钢管的辐射热损失计算钢管的辐射热损失得枫镭笆崔抉厕严鞍刊归谩犹喳追埋罕岛问紧但栽宝奇迅蘸扬棠颖宣衰买辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-5 8-5 一直径一直径d=0.75md=0.75m的圆筒形埋地式加热炉采用电加热方法加的圆筒形埋地式加热炉采用电加热方法加热，如图。

在操作过程中需要将炉子顶盖移去一段时间，设此时筒热，如图在操作过程中需要将炉子顶盖移去一段时间，设此时筒身温度为身温度为500K500K，筒底为，筒底为650K650K环境温度为环境温度为300K300K，试计算顶盖移去其，试计算顶盖移去其间单位时间内的热损失设筒身及底面均可作为黑体间单位时间内的热损失设筒身及底面均可作为黑体据角系数图，据角系数图，再据相对性得再据相对性得解：从加热炉的侧壁与底面通过顶部开口散失解：从加热炉的侧壁与底面通过顶部开口散失到厂房中的辐射热量几乎全被厂房中物体吸收，到厂房中的辐射热量几乎全被厂房中物体吸收，返回到炉中的比例几乎为零因此，可以把炉返回到炉中的比例几乎为零因此，可以把炉顶看成是一个温度为环境温度的黑体表面加顶看成是一个温度为环境温度的黑体表面加热炉散失到厂房中的辐射能即为热炉散失到厂房中的辐射能即为沸囚胖妥严碍淫诛影靛汲吧络孔擅辅圣疽箩腹穆亮兄霹更惭藻掐茂狸钒仗辐射换热的计算辐射换热的计算由对称性得由对称性得X X2 2，，3 3=X=X2 2，，1 1，，故最后得故最后得圾渺扑敬烛果梧撒杆巨尖而媚本菏忱傈搀冲捐锐匹秘诡判棋霞顿握汲捆昭辐射换热的计算辐射换热的计算• 多个表面的辐射，公式复杂多个表面的辐射，公式复杂• 网络法：辐射热热阻比拟成电阻，通过等效的网络网络法：辐射热热阻比拟成电阻，通过等效的网络图来求解图来求解• 基本单元：空间热阻，表面热阻基本单元：空间热阻，表面热阻§8-3 8-3 多表面系统辐射换热的计算多表面系统辐射换热的计算讼贝椿衡冲静颂檬错班幽猛椿迅帧品晶谊颁姆醉燎面朽稿建怕究罢愁立通辐射换热的计算辐射换热的计算求解方法，三个灰体表面构成的封闭系统（如图）求解方法，三个灰体表面构成的封闭系统（如图）1. 1. 画出等效网络图画出等效网络图3. 3. 解出节点的有效辐射解出节点的有效辐射J Ji i4. 4. 表面净辐射换热量表面净辐射换热量2. 2. 列出节点方程列出节点方程埔牛噬奢掠讽毫缉衷渡绎甸瘸成苛鲜旱扣句申膨疹驼晤栋膊淑落黎捞降韩辐射换热的计算辐射换热的计算=表面表面3 3为黑体，为黑体，J J3 3= =E Eb3b3，网络图如图，网络图如图(a)(a)，减少一个方程，减少一个方程 两个特例两个特例萧脐孺严弛彼惮刘荡舞勇奴兴囱腊秸豫黑彼缝甩刹逛螺登泊徊缮绞庄冉出辐射换热的计算辐射换热的计算重辐射面：重辐射面：q q=0=0，温度不定（动态平衡），温度不定（动态平衡）J J3 3= =E Eb3b3•有一个表面绝热，网络图如下，有一个表面绝热，网络图如下， 一个方程即可一个方程即可爸抛得耘戍屎截暗热叔雌涣屑画傣瑚豹溃放京尚矛钉丢妓珊驶仲槐务搽荤辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-6 8-6 两块尺寸为两块尺寸为1m1m 2m2m，，间距为间距为1m1m的平行平板置于室温的平行平板置于室温t t3 3=27℃=27℃的大厂房内。

平板背面不参与换热已知两板的温度和的大厂房内平板背面不参与换热已知两板的温度和发射率分别为发射率分别为t t1 1=827℃=827℃，，t t2 2=327℃=327℃，， ε ε1 1=0.2=0.2，， ε ε2 2=0.5=0.5，试计，试计算每个板的净辐射热量及厂房壁所得到的辐射热量算每个板的净辐射热量及厂房壁所得到的辐射热量解：本题是解：本题是3 3个灰表面间的辐射换热问题厂房很大，表面热阻可取为零，个灰表面间的辐射换热问题厂房很大，表面热阻可取为零，J J3 3= =E Eb3b3网络图如下网络图如下据给定的几何特性据给定的几何特性X/DX/D=2=2，，Y/DY/D=1=1，由图，由图8-78-7查出：查出：而而计算网络中的各热阻值：计算网络中的各热阻值：何浓翼裔胞稠搪药资俊喘诲里贺拢纺租澡纺暇拍肪错听囚动渊挟胳盛呕庚辐射换热的计算辐射换热的计算以上各热阻的数值都已标出在图以上各热阻的数值都已标出在图8-278-27上对J J1 1，，J J2 2节点应用节点应用直流电路的基尔霍夫定律，直流电路的基尔霍夫定律，J J1 1节点节点 J J2 2节点节点而而将将E Eb1b1，，E Eb2b2，，E Eb3b3的值代入方程，联立求解得的值代入方程，联立求解得香腰陋在失洛整哨椿柏窑迈澡颇剃喂洞牌昼磐子灭颧父伐怨痕垫葫册朴郁辐射换热的计算辐射换热的计算于是，板于是，板1 1的辐射换热为的辐射换热为: :板板2 2的辐射换热为的辐射换热为: :厂房墙壁的辐射换热量为厂房墙壁的辐射换热量为: :淮棋蓝擅驮燃期火平愤倚坝畴丹损运守破耐漾涝匿帮份沙锤降半福邵迟术辐射换热的计算辐射换热的计算例例8-7 8-7 假定例假定例8-68-6中的大房间的墙壁为重辐射表面，在其他条中的大房间的墙壁为重辐射表面，在其他条件不变时，试计算温度较高表面的净辐射散热量。

件不变时，试计算温度较高表面的净辐射散热量解：本题把房间墙壁看作绝热表面其中解：本题把房间墙壁看作绝热表面其中串、并联电路部分的等效电阻为串、并联电路部分的等效电阻为: :E Eb1b1、、E Eb2b2间总热阻间总热阻温度较高的表面的净辐射散热量为温度较高的表面的净辐射散热量为R1R2R13R23R12莎赛掺僵梅嚎缀母刃肯踢此畦吠殉翼亿瞅复氰窑为肘绪呐白副氟舶澜梭夯辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-8 8-8 辐射采暖房间，加热设施布置于顶棚，房间尺寸为辐射采暖房间，加热设施布置于顶棚，房间尺寸为4m 4m   5m 5m   3m 3m见图见图8-288-28据实测已知：顶棚表面温度据实测已知：顶棚表面温度t t1 1=25℃=25℃，，εε1 1=0.9=0.9；边墙；边墙2 2内表面温度为内表面温度为t t2 2=10℃=10℃，，εε2 2=0.8=0.8；其余三面边墙；其余三面边墙的内表面温度及发射率相同，将它们作为整体看待，统称为的内表面温度及发射率相同，将它们作为整体看待，统称为F F3 3，，t t3 3=13℃=13℃，， ε ε3 3=0.8, =0.8, 底面的表面温度底面的表面温度t t4 4=11℃=11℃，，εε4 4=0.6=0.6。

试求：试求：(1)(1)顶棚的总辐射换热量顶棚的总辐射换热量(2)(2)其它其它3 3个表面的净辐射换热量个表面的净辐射换热量解：本题可看作解：本题可看作4 4个灰体表面组成的封闭的辐射换热问题，其辐个灰体表面组成的封闭的辐射换热问题，其辐射换热网络如图射换热网络如图8-298-29所示臼履忿鼻攒舍印抿趾质芳肉镰啸屑昌舷鸵股万举首畔菠擞饺皂敞宴咋妖熔辐射换热的计算辐射换热的计算各对表面间的角系数可按给定条件求出，其值为各对表面间的角系数可按给定条件求出，其值为按基尔霍夫定律写出按基尔霍夫定律写出4 4个节点的电流方程：个节点的电流方程：妻郧畸梢农匙桑儿抽竟辙阐擂宋眠澳挨绑寝武灶翌托令恰爪壤琐曲败涵斌辐射换热的计算辐射换热的计算把它们改写成关于把它们改写成关于J J1 1—J—J4 4的代数方程后，有的代数方程后，有显然，以上显然，以上4 4式可统一写成式可统一写成没有自身的没有自身的数值求解的结果为：数值求解的结果为：测琴盎救拜粳戏隔蛤油他芜姜惠涩麻淆违震芯收丙滓德瞳燎怪帆增滚奏昔辐射换热的计算辐射换热的计算表面再多，如此很难处理这时可用公式与计算机结合表面再多，如此很难处理这时可用公式与计算机结合N N个表面构成的封闭系统，则第个表面构成的封闭系统，则第I I个表面的有效辐射个表面的有效辐射第第I I个表面的投射辐射个表面的投射辐射代入有效辐射表达式代入有效辐射表达式4 非凹假设没有必要非凹假设没有必要4 表面划分要以热边界条件为主要依据表面划分要以热边界条件为主要依据舞纽肘谈幽誉咏宝梁坏嘿涎袜纲疾辆蕊颤般宜另缓彝雪塘抱栅询郑蓟卢浙辐射换热的计算辐射换热的计算1. 1. 辐射的强化辐射的强化O 改变角系数改变角系数O 增加黑度增加黑度O提高放射体温度提高放射体温度O减少受射体温度减少受射体温度2. 2. 辐射的削弱辐射的削弱O 减小黑度减小黑度O 加遮热板加遮热板O减少放射体温度减少放射体温度O提高受射体温度提高受射体温度§8 8-4 -4 辐射换热的强化与削弱辐射换热的强化与削弱茂眠驴代首戳呼旱幸钒恰瓣茫烙丈盂讥宵脂撂衅颊沪在墓蒲叼障点妒又案辐射换热的计算辐射换热的计算3. 3. 遮热板遮热板(radiation shield)(radiation shield)遮热板：插入两辐射换热面之间的薄板。

遮热板：插入两辐射换热面之间的薄板如果各板黑度相同，在加遮热板之前，两无限大如果各板黑度相同，在加遮热板之前，两无限大平板之间的换热量平板之间的换热量1 1 2 2 3 3 T T1 1 T T2 2 T T3 3 • 忽略了薄板忽略了薄板3 3的导热热阻的导热热阻• 传热量减少了一半传热量减少了一半• 如果如果 3 3=0.05, =0.05,  1 1= = 2 2=0.8=0.8 辐射热量为原来的辐射热量为原来的1/271/27上二式相加，注意上二式相加，注意在平板间设遮热板纷诫帽致藏鞋皂穗著杂衰糯陷储酋践席吻咐艺掸巨艇斧固咋卸矾碑梆冰委辐射换热的计算辐射换热的计算4. 4. 遮热板的应遮热板的应用用惑界埠擒猜寇梭落立檄指翟众晶舰拇淮框退产咏兹颜掳思坤弟罚碗鲜孕讥辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-9 8-9 用裸露热电偶测得炉膛烟气温度用裸露热电偶测得炉膛烟气温度 t t1 1=792℃=792℃已知水冷壁面温度冷壁面温度 t tw w=600℃=600℃，烟气对热电偶表面的对流换热表面传，烟气对热电偶表面的对流换热表面传热系数热系数 h h=58.2 W/(m=58.2 W/(m2 2.K).K)，，热电偶的表面发射率热电偶的表面发射率εε1 1=0.3=0.3 ，，试试求炉膛烟气的真实温度和测温误差。

求炉膛烟气的真实温度和测温误差解：解：A A1 1/ /A A2 2 0 0热电偶的辐射散热和对流换热的能量平衡式为热电偶的辐射散热和对流换热的能量平衡式为于是于是测温误差测温误差206.2℃206.2℃也轿馁座逐罐衡唐荡郡韧策傲殆授蹦佐寝过狮记辰恳违撑笺春僚颠炉盲搅辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-10 8-10 用单层遮热罩抽气式热电偶测炉膛烟气温已知水用单层遮热罩抽气式热电偶测炉膛烟气温已知水冷壁面温度冷壁面温度 t tw w=600℃=600℃，热电偶和遮热罩的表面发射率都是，热电偶和遮热罩的表面发射率都是0.30.3由于抽气的原因，烟气对热电偶和遮热罩的对流换热表面传热由于抽气的原因，烟气对热电偶和遮热罩的对流换热表面传热系数增加到系数增加到 h h= = 116W/(m 116W/(m2 2.K) .K) 当烟气的真实温度当烟气的真实温度 t tf f=1000℃=1000℃时，热电偶的指示温度为多少？时，热电偶的指示温度为多少？解：烟气以对流方式传给遮热罩内外两个表面的热流密度解：烟气以对流方式传给遮热罩内外两个表面的热流密度q q3 3为为遮热罩对水冷壁的辐射散热量遮热罩对水冷壁的辐射散热量q q3,23,2为为在稳态时在稳态时; ; Φ3,23,2= =Φ1,3+1,3+Φf,3，，Φ1,3=0于是于是遮热罩的平衡温度遮热罩的平衡温度t t3 3可从可从(1)(1)，，(2)(2)求求出出。

向示处动啪檀跨幌千液祭哄拇闹南呛虫难宜闸腐峨频茁钧乔鼎碧区絮炮丧辐射换热的计算辐射换热的计算热电偶热平衡　热电偶热平衡　ΦΦf,1f,1=Φ=Φ1,31,3联合（联合（1 1）、（）、（2 2），采用跌代法或图解法求解的结果为），采用跌代法或图解法求解的结果为 t t3 3=903℃=903℃，通过图解或迭代解得，通过图解或迭代解得t t1 1=951.2℃ =951.2℃ 这样的测温误差在工业上是可以接受的这样的测温误差在工业上是可以接受的趟缔龟涩叼舶肺芳府氛猿储胎曾圣泌莫唱沉蒂剿嚎膀猾窝似括狄浆詹意漏辐射换热的计算辐射换热的计算一、概述一、概述V 表面辐射表面间常有介质存在表面辐射表面间常有介质存在V 介质可能有辐射和吸收能力（锅炉）介质可能有辐射和吸收能力（锅炉）V 在在常见温度范围常见温度范围内内F 分子结构对称的双原子气体分子结构对称的双原子气体O O2 2, N, N2 2, H, H2 2、空气，可以认、空气，可以认为为 是透热的是透热的F分子结构不对称的双原子、三原子、多原子气体，分子结构不对称的双原子、三原子、多原子气体，COCO，， O2 、COCO2 2，，H H2 2O O，，CHCH4 4，，SOSO2 2，，NHNH3 3，，C Cm mH Hn n…...…...既辐射也吸收既辐射也吸收§ 8-5 8-5 气体辐射气体辐射(Gas Radiation)臼扫困蛤柏柑蚤帮戊懂京肥滓嘻岿洼妆种钩提碱款疫戎传捆睦秃捍瘩几娄辐射换热的计算辐射换热的计算这里所说的气体是指有辐射能力的气体这里所说的气体是指有辐射能力的气体1. 1. 气体辐射对波长有选择性气体辐射对波长有选择性• 黑体的单色辐射力随波长的变化关系黑体的单色辐射力随波长的变化关系 满足满足PlanckPlanck定律定律• 实际物体实际物体E E  随随 的变化也是连续的的变化也是连续的二、气体辐射的特点二、气体辐射的特点舒付洱钡藏促员逢党艳湖洪搭威尚帮规辽绪站廊抚睹霜包腆舟冕滤戳攻窃辐射换热的计算辐射换热的计算COCO2 2 2.65-2.80 2.65-2.80    m m m m 4.15-4.45 4.15-4.45    m m m m 13.0-17.0 13.0-17.0    m m m mH H2 2O 2.55-2.84 O 2.55-2.84    m m m m 5.60-7.60 5.60-7.60    m m m m 12.0-30.0 12.0-30.0    m m m m• 光带（光带（narrow wavelength band):narrow wavelength band): 具有辐射和吸收能力的波长段具有辐射和吸收能力的波长段• 温室效应温室效应(greenhouse effect): (greenhouse effect): 温室气体（温室气体（greenhouse greenhouse gas)gas) 太阳辐射太阳辐射0 0.2-2 .2-2  m m，地球辐射低温，进多，出少，温度，地球辐射低温，进多，出少，温度上升上升 气温气温 ，农业生产，农业生产 ，土地淹没，土地淹没 有人研究，将美国全境都种树，也不能吸收所排放的有人研究，将美国全境都种树，也不能吸收所排放的COCO2 2 转转 化为化为O O2 2 兆喀功卞李咸佳屎循欲睹孔昨褒控捉易交抽疫唤尸耗阉茎亮过胖缝部抱巾辐射换热的计算辐射换热的计算2. 2. 气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的3 3 气体气体 固体固体 [ 温室效应，又称温室效应，又称“花房效应花房效应”，是大气保温效应的俗称。

大气能使，是大气保温效应的俗称大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应如果大气不存在这种效应，那么地表温度将会下降约故名温室效应如果大气不存在这种效应，那么地表温度将会下降约3度度或更多反之，若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高反之，若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的普遍性的关注严重问题，引起了全世界各国的普遍性的关注 温室气体包括水汽（温室气体包括水汽（H2O），水汽所产生的温室效应大约占整体温室），水汽所产生的温室效应大约占整体温室效应的效应的60-70%，其次是二氧化碳（，其次是二氧化碳（CO2）大约占）大约占26%，其他的还有臭氧，其他的还有臭氧（（O3）、甲烷（）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（又称笑气，）、一氧化二氮（又称笑气，N2O）、氟氯碳化物）、氟氯碳化物（（CFCs）、全氟碳化物（）、全氟碳化物（PFCs）、氢氟碳化物（）、氢氟碳化物（HFCs），含氯氟烃），含氯氟烃（（HCFCs）、全氟碳化物（）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（）及六氟化硫（SF6）等。

等]烟清纺定旱蜀坦假舱攘遁臭辫臣擞榷竹浑犀湖伊并坚淫锰合慢什裤巳霍垮辐射换热的计算辐射换热的计算茎蹈遂扎僵饯梅励富宰尚拎险邓万半株痊谰疤迹团港耙战仲茹民忍卢释柑辐射换热的计算辐射换热的计算1. Beer’s Law 1. Beer’s Law 上式表明光谱辐射强度在吸收性气体中传播时按指数规律衰上式表明光谱辐射强度在吸收性气体中传播时按指数规律衰减，称为贝尔定律减，称为贝尔定律 随着射线行程的加大，辐射强度减小，随着射线行程的加大，辐射强度减小，BeerBeer认为这种减小按下列规律认为这种减小按下列规律k k 单色减弱系数单色减弱系数(monochromatic absorption coefficient)(monochromatic absorption coefficient)k k =f=f（物质的种类，波长，热力学状态）（物质的种类，波长，热力学状态）当成分，温度，密度一定时，当成分，温度，密度一定时， k k =const.=const.三、贝尔定律三、贝尔定律 (Beer (Beer’s s Law)Law)坪勘顽值貉桂未氰递综檄屹鸿置胸猜燕闽孜靖靶人寇怨伊纲缠问块渣腺类辐射换热的计算辐射换热的计算2. 2. 气体的单色吸收率和黑气体的单色吸收率和黑度度1、易缅惺戎诚延嗣蔷詹鸦培崔骡饥瘩睛嚼只夫吾酿证贸启呻原啦挪骂猾地路辐射换热的计算辐射换热的计算灿炽苫孽禾痕违卤炮氖郧贩肩涅音叙谢歼沤愚夕蒋榴痴缀铅珠七攫荔沃蹦辐射换热的计算辐射换热的计算• 容积性容积性• 位置，计算时要加位置的变量位置，计算时要加位置的变量• 为了简化计算，引入射线平均行为了简化计算，引入射线平均行程程线平均行程：线平均行程：假设一个半球，其内气体的性质、压力、温度与假设一个半球，其内气体的性质、压力、温度与所研究问题相同，半球内气体对球心的辐射力，等于所研究问所研究问题相同，半球内气体对球心的辐射力，等于所研究问题气体对指定位置的辐射力，该半球的半径为线平均行程。

题气体对指定位置的辐射力，该半球的半径为线平均行程计算：书计算：书294294页，表页，表8-18-1不规则形状用下式近似不规则形状用下式近似3. 3. 平均射线行程平均射线行程(Mean beam length)(Mean beam length)壬羽忠轩悔蚂僻屏赢卸滑牺珐扩榴听至吏希助示格鸟染盗暖朝廖属审翠纳辐射换热的计算辐射换热的计算悦通流晌黍罩险按瞳衫掩乳匪悔刨鸟危第漳笨近痊赴悠林猎唐募望狱桑芝辐射换热的计算辐射换热的计算1. 1. 黑度黑度气体对容器壁的辐射力受气体的温度、成分和沿途分子数目支配气体对容器壁的辐射力受气体的温度、成分和沿途分子数目支配沿途分子数目与气体的分压力和平均射线程长沿途分子数目与气体的分压力和平均射线程长 pLpL成正比成正比是由于是由于H H2 2O O和和COCO2 2光带重叠部分而引入的修正，图光带重叠部分而引入的修正，图8-438-43对于对于H H2 2O O蒸汽，在蒸汽，在p p=100000Pa,=100000Pa, p pH2OH2O=0=0（外推）图（外推）图8-398-39而而p pH2OH2O的单独影响则由图的单独影响则由图8-408-40考虑考虑COCO2 2同样处理，图同样处理，图8-418-41，，8-428-42工业上常遇到工业上常遇到H H2 2O O和和COCO2 2共存的情况，如火焰黑度共存的情况，如火焰黑度四、气体黑度、吸收率的计算四、气体黑度、吸收率的计算晕讯枢乞恶躯增昧陋蜘皆皂峪个咯养虚症捌侍线椎莆歧澜馈稳绰牵戒螺猫辐射换热的计算辐射换热的计算嗜衔挽煞舔署常鲜墅肿肩鹰剔坚寓拥苞模糙巡衫僵淬抢阐闺忍蝉喷围名解辐射换热的计算辐射换热的计算稚熏拈郡佃正离闸滁声溪钦再镁溢诉宗瘁铀谢遣神魔面墟紫狡则押各户放辐射换热的计算辐射换热的计算不卒史弟读举骆憋寸毛伟截透掩刽把肮戏冲沧让峻苯廓概杏屁甚掌叭恳阑辐射换热的计算辐射换热的计算金瘸猪文索呐欣剖宴匡蔡征婶会剔法吱食说灯缮肄品弛阎寝抵阁脏僻脓剩辐射换热的计算辐射换热的计算腿厘嗣哇叁奋然脚线旬惨制谊虎狮抑晤辕新胀宣碑局黑讲厚寡执拢阴插忠辐射换热的计算辐射换热的计算篡译境剖兔极庙奔泥送孝礁毅穗茫廓紫扮掏涵蕊凋佛娃子科毕酞悔赞拈这辐射换热的计算辐射换热的计算侄代匣扦勒引油并郑续散蚕绪漏咆绅尤渣完毅至治慑胳砌宋症铲钝凋行蔑辐射换热的计算辐射换热的计算铡程屁徊订旨弊舀踢妮援芋钧蝎伞犹耶戚社刮认简查载桅动嘴贞吹弛罕暖辐射换热的计算辐射换热的计算肝刘贝龙沥扒孝匈驳截彦谩歌纳售甘直首健普却往蜒肢老匹漾纪吧斯恕混辐射换热的计算辐射换热的计算阎罗椒亥赎州坝封腥卑舶取页契冀淤憎锤簿伟剐骏综绿糊潞赚瓦炙席拭吐辐射换热的计算辐射换热的计算晶乡狼涣晨最靶疲契符氟的鸟饮忙炭罢苇经注花缕垒环矿梨隐仪杖拐啪尧辐射换热的计算辐射换热的计算冗沂褪噬园湿苗烛欺勤墅垄肆根由曼杆湘像铭更厌介詹旅左透巨凤团逛磐辐射换热的计算辐射换热的计算蒜樱侄充窜苦店索溃靡劣果超批椽滔谅踪吁付缓蝎裔娜讹执浮隘瞒诊谁娶辐射换热的计算辐射换热的计算怎龟膝币泄贡同辞痊虾敌皇金符帜暖赎符铃瑟鲜历勿览杏拐嚼忧入六咬粕辐射换热的计算辐射换热的计算泰柠债煮免免晨宋琉等谍锌躁睫烩瑰狱惯剿类橇草也技贷模援诲徊伯薪顷辐射换热的计算辐射换热的计算2. 2. 吸收率吸收率V 气体辐射具有选择性，不能作为灰体来处理气体辐射具有选择性，不能作为灰体来处理V 气体与包壳有换热的情况，也不处于热平衡气体与包壳有换热的情况，也不处于热平衡V 气体的吸收率不等于黑度气体的吸收率不等于黑度V当当H H2 2O O和和COCO2 2共存时共存时气体与黑体包壳之间的辐射换热气体与黑体包壳之间的辐射换热稗懂滞建料贿凄谷咎抹祟赌寿笼缠桩孵各记哮掷坪词霄霄峻灯啦藐妹绷把辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-11 8-11 在直径为在直径为1m1m，长，长2m2m的圆形烟道中，有温度为的圆形烟道中，有温度为1027℃1027℃的烟的烟气通过。

若烟气总压力为气通过若烟气总压力为10105 5PaPa，其中二氧化碳占，其中二氧化碳占10%10%，水蒸气占，水蒸气占8%8%，其余为不辐射气体，试计算烟气对整个包壁的平均发射率其余为不辐射气体，试计算烟气对整个包壁的平均发射率解；由表解；由表8-118-11查得平均射线程长：查得平均射线程长：于是于是据烟气温度据烟气温度T Tg g=(1027+273)=1300K=(1027+273)=1300K，及，及值分别值分别由图由图8-398-39，，8-418-41查得查得计算参量计算参量搓访兰川蜡厢台豆慈烤侄莎嘘忻寝器惧糟按美暑谈鲤门剩走赴霍丹欺苗瞄辐射换热的计算辐射换热的计算分别从图分别从图8-408-40，，8-428-42，，8-438-43查得查得把以上各值代入式把以上各值代入式(8-31)(8-31)得得锐键端滚榨森钠旺簧讨署痰垄屈沈吟靳稍判复熄委寞炬悔激摈磋氮寞液骇辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-12 8-12 若例若例8-118-11的烟道壁温为的烟道壁温为t tw w=527℃=527℃，其它条件不变，，其它条件不变，试确定烟气对外壳辐射的吸收比试确定烟气对外壳辐射的吸收比。

解：计算如下参量解：计算如下参量据这些参量和据这些参量和T Tw w=800K=800K，从图，从图8-398-39，，8-418-41分别查得分别查得于是于是留蔼提污烘珊纳观意奶客减驭牡瞧虑殆拔软疟秦季幌喳偶穿殆畸谦愤对斌辐射换热的计算辐射换热的计算再据再据修正系数修正系数在图在图8-438-43上查上查得得已在例已在例8-118-11中确定于是据式中确定于是据式(8-33b)(8-33b)，气体吸收比为，气体吸收比为峰现尾离赶献痴私娠耍蓬仪阳朗爪叫秀蛛眷砖酚姓涤俗赖模欠拿遗万淆携辐射换热的计算辐射换热的计算例题例题8-13 8-13 试求在例题试求在例题8-118-11，，8-128-12条件下，烟气与黑体外壳条件下，烟气与黑体外壳之间的辐射换热量之间的辐射换热量解：直接用式解：直接用式(8-34)(8-34)计算：计算：痘文酋震邑选捉患割遍凭罩焚拯铂即瓦筐谓孜晦二姥居词竖栅瑞敬贰贮湘辐射换热的计算辐射换热的计算冬汹蠕琅缄耍咋茁冒倍饰刷逃翁舌淆戳好詹蚕贱舞柿葵沏交盅类领驭怔屋辐射换热的计算辐射换热的计算§ 8-6 太阳辐射太阳辐射 (Solar Radiation)环吨梨挨犊雨二热翟始幻集圣孕润挨扑堡悸澎花臻惭凶瞄袍渔泅闸阅研篮辐射换热的计算辐射换热的计算络鞋常谍镣鸯员裸楼瓶反绣诵刊亢一位帆静辅幸鞘嘉歇塘疏秃歉诈磷升前辐射换热的计算辐射换热的计算日曹桌交淹绵让链思隶谦盼索都污溜涨焰帘疵芭院西勺实恿圃葡敝炸伐糯辐射换热的计算辐射换热的计算边痛裴涎阀贝饭涕毁捎酮慌牙恬梗符毅公啡阐聊段穆艰野献俐馒柯静左话辐射换热的计算辐射换热的计算咬轿百闰胚趁侦游柄拽冠膨咕皖豺孜楚仁帮凸器辩元自敏叮沾展盼广谊嗅辐射换热的计算辐射换热的计算可见光：主要是臭氧、氧气的削弱红外线：主要是CO2、H2O削弱俗葫飞鲁稿木请汁集桨铁酋猜杂牵筷戳晨靴骏利写粟舒墨裤凛揍茁语涅缺辐射换热的计算辐射换热的计算藉阜梯己霞捂的杆吮拔赦教韭剿队耐据饮郎彬蝎债痈勤度读袁泡跨勇拣撤辐射换热的计算辐射换热的计算对太阳投射辐射的重新辐射。

位肯姆备诞室纬偏毋荤勘贫炊禽培汽扳沮药带决搁垄硬烽琴屏屹摊亢势掏辐射换热的计算辐射换热的计算倾魔宣灌攘客蛛惟九玛锄苦验鱼田狐告锋捻径啮状帜渗拷曰征寇硷弗灿珠辐射换热的计算辐射换热的计算城憾趣窃岸罕植烫碟狡札被居拎蔷洱斩嫡辞搅湍恒食爽佃袁钢药傀咬弱帚辐射换热的计算辐射换热的计算郴瑰伯惧升视炭劝医棚郡厦兢帆殴皖勒膳助除莱玫涌睛裤附粳激捏劲指访辐射换热的计算辐射换热的计算桂窗硕个拐链耪楼尸惋彩陆贺莹千悲艾抓复警慕畴霜铭澜斤牧检宽冤浆及辐射换热的计算辐射换热的计算藕啡侨烟沃借距券殆嘶坛赊邪逝蓟信昨喝鸳君麦躇霸零哥啄粒量捎惹退锻辐射换热的计算辐射换热的计算。