1、第四節(jié)輻射換熱、輻射換熱的基本概念是指在溫度不同的2個(gè)(或2個(gè)以上)物體之間相互進(jìn)行的輻射和吸收的換熱過(guò)程。 以電磁波放射的形式進(jìn)行的熱能交換。 波長(zhǎng)在0.1-40m范圍的放射線照射物體時(shí)，被物體吸收成為熱能，這個(gè)范圍的放射線稱為熱線，其傳播過(guò)程稱為熱輻射。 輻射熱交換可以在真空中進(jìn)行。 物體的吸收率、反射率、透射率放射能投影到物體表面，通常一部分被吸收，一部分被反射，一部分可能透過(guò)物體。 如果選擇q投影到物體表面的總放射能、QA吸收的部分QR反射的部分QD穿過(guò)過(guò)去的部分，則得到Q=QA QR QD上式的兩邊除以q的結(jié)果，稱為QA/Q物體的吸收率A QR/Q物體的反射率R QD/Q物體的透射率

2、d且A R D=1 幾個(gè)虛擬物體透明體： D=1近似其上投影的放射能全部的透明體有氧、氮等(二原子氣體)白體： R=1能夠反射其表面投射的熱線全部。 物體表面的粗糙度對(duì)熱線的反射有決定性的影響。 黑體： A=1能夠吸收投影在其上的所有輻射能量，是所有物體中吸收能力最強(qiáng)的理想物體。 在輻射換熱理論中黑體占有重要地位。 熱輻射的基本規(guī)律，普朗克規(guī)律總輻射力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，物體的單位面積，輻射波長(zhǎng)在=0-范圍內(nèi)的所有能量，簡(jiǎn)稱輻射力，用e表示黑體的輻射力，用E0表示。 單色輻射力：指單位時(shí)間內(nèi)物體的單位表面積、輻射的某波長(zhǎng)下的每單位波長(zhǎng)的能量，用符號(hào)e表示的黑體用E0表示，普朗克定律的主要內(nèi)容決定黑體

3、的單色輻射力的公式： W/(m2m )式中，波長(zhǎng)，m； t物體的絕對(duì)溫度，k； C1常數(shù)、3.743108Wm4/m2； C2常數(shù)是1.439104mK普朗克定律，表示黑體輻射力在不同溫度下按波長(zhǎng)分布的規(guī)律。 從維也納定理E0的最大值： E0的曲線圖可知，在同一溫度下，E0在某波長(zhǎng)max時(shí)存在最大值，與E0的最大值對(duì)應(yīng)的max隨著溫度升高向短波的范圍移動(dòng)。 維也納定理的內(nèi)容：對(duì)于能夠根據(jù)對(duì)應(yīng)的最大單色輻射力E0的波長(zhǎng)max推定輻射表面的溫度T: maxT2.910-3mK (4-2)、即T2.910-3/max、斯蒂芬波茲曼定律(4次方)的W/m2 (4-3)黑體黑度的大小取決于物體的材料、溫

4、度及其表面狀態(tài)。 不僅僅是顏色，顏色的濃淡只會(huì)對(duì)可見(jiàn)光的吸收率產(chǎn)生很大影響。 可見(jiàn)光的放射力一般僅占總放射力的一小部分，大部分的放射力由紅外線決定，但對(duì)于紅外線來(lái)說(shuō)，吸收率主要取決于物體表面的粗糙度，無(wú)論是什么顏色，平滑面和研磨面，其反射率都比粗糙面高數(shù)倍。 表面粗糙的物體即使顏色淡，黑色也大。 基爾霍夫定律基爾霍夫定律的內(nèi)容：任何物體的輻射力和吸收率之比與物體的性質(zhì)無(wú)關(guān)，總是等于同一溫度下絕對(duì)黑體的輻射力。 注：該定理僅適用于平衡熱輻射。 壓倒過(guò)程圖：表面1和表面2中的1是黑體，通過(guò)壓倒得到：表面2輻射熱交換的差必須由q=E-AE0熱平衡時(shí)T=T0，q=0得到： E-AE0=0或E/A=E0

5、，結(jié)論：從基爾希發(fā)射好的物體必須很好地吸收23 )在熱平衡條件下，任意物體對(duì)絕對(duì)黑體輻射的吸收率等于該物體在相同溫度下的黑度。 太陽(yáng)在輻射時(shí)如5800K的圓盤，其最大輻射強(qiáng)度為波長(zhǎng)0.5um。 輻射強(qiáng)度的大約一半出現(xiàn)在可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，并且其估計(jì)出現(xiàn)直到波長(zhǎng)在紅外范圍內(nèi)達(dá)到3um。 在太陽(yáng)到地球的平均距離內(nèi)，太陽(yáng)垂直投影在單位面積上的能量是常數(shù)，稱為太陽(yáng)常數(shù)，其值為Eos=1326W/m2，通過(guò)太陽(yáng)輻射熱的修正計(jì)算，太陽(yáng)直射時(shí)，地面上的照射力Es比Eos小。 考慮到太陽(yáng)輻射，物體與周圍介質(zhì)的輻射熱交換校正公式Q12中，物體為吸收或放出熱的T1是物體溫度，T2是周圍空氣溫度，物體表面的黑色，S1是物體的表面積，As是物體對(duì)太陽(yáng)的吸收率，Es是太陽(yáng)的照射力，Ss是物體被太陽(yáng)照射的面積。 如果電子產(chǎn)品裝在箱子里，通過(guò)箱壁傳遞的太陽(yáng)輻射熱可以近似地修正： k