西北大学化工原理课件 第五节热辐射 一、基本概念 一个物体只要它具有一定的温度，就有一定的辐射能 力。以电磁波的形式向外界辐射能量，同时，又不断吸收来 自外界其它物体的辐射能。当它辐射出和吸收的辐射能不相 等时，与外界要产生热传递，这种传热的方式称热辐射。 热辐射可以在真空中传播，不需要任何介质，这是热辐 射与对流传导的主要不同点。 固体和液体的热辐射与气体的不同。固体和液体辐射只 发生在物体的表面层内，而气体辐射则深入气体的内部，因 此一般不讲气体辐射
西北大学化工原理课件 一个物体只要它具有一定的温度，就有一定的辐射能 力。以电磁波的形式向外界辐射能量，同时，又不断吸收来 自外界其它物体的辐射能。当它辐射出和吸收的辐射能不相 等时，与外界要产生热传递，这种传热的方式称热辐射。 第五节 热辐射 一、基本概念 固体和液体的热辐射与气体的不同。固体和液体辐射只 发生在物体的表面层内，而气体辐射则深入气体的内部，因 此一般不讲气体辐射。 热辐射可以在真空中传播，不需要任何介质，这是热辐 射与对流传导的主要不同点
西北大学化工原理课件 二、固体辐射 1.黑体的辐射能力和吸收能力 斯蒂芬-波尔兹曼定律 光辐射所有的性质，热辐射都有。 入射Q 反射Q, 如图，投射在某 一物体上的总辐 射能为Q,其中Q,被吸收，一部分 吸收Q Q,被物体反射，其余部分Qa 穿透物体。那么： 穿透Qa Q=Q+Q+Qd 或 .++ =1
西北大学化工原理课件 如图，投射在某一物体上的总辐 射能为Q，其中Qa被吸收，一部分 Qr 被物体反射，其余部分 Qd 穿透物体。那么： + + =1 Q Q Q Q Q Qa r d 吸收Qa 穿透Qd 入射Q 反射Qr 二、固体辐射 1.黑体的辐射能力和吸收能力———— 斯蒂芬-波尔兹曼定律 光辐射所有的性质，热辐射都有。 或 Q=Qa+Qr+Qd
西北大学化工原理课件 记 =α→物体对投入辐射的吸收率， Q总辐射能 =r→反射率， Q Q吸收 =d→穿透率。 Q 8透射 α=1一黑体（吸收率1的物体称为黑体） r=1一白体（镜体） (反射率=1的物体称为白体) d=1一透热体（双原子气体）（穿透率=的物体称为透热体）。 对固体和液体不允许热辐射通过，d=0, 气体几乎没有反射率，=0， 刚说过吸收率a等于1的物体称黑体，黑体是一种理想化的 物体，绝对的黑体是不存在的
西北大学化工原理课件 记 穿透率。 反射率， 物体对投入辐射的吸收率， = → = → = → d Q Q r Q Q a Q Q d r a 1 1 1 1 1 1 a r d = = = = = —黑体（吸收率= 的物体称为黑体）， —白体（镜体）（反射率 的物体称为白体）， —透热体（双原子气体）（穿透率 的物体称为透热体）。 对固体和液体不允许热辐射通过，d=0， 气体几乎没有反射率，r=0， 刚说过吸收率a等于1的物体称黑体，黑体是一种理想化的 物体，绝对的黑体是不存在的
西北大学化工原理课件 黑体的辐射能力E。：即单位时间单位黑体表面向外界辐 射的全部波长的总能量(Wm2),服从下列斯蒂芬波尔滋曼 定律： B-mc) E.、T一分别为黑体的辐射力(Wm)及表面的绝对温度，K。 o,(或c)一黑体的辐射系数，其值为5.67×10-8（或5.67W/m2.K4) 显然，热辐射与对流或导热遵循完全不同的规则。！ 四次方 定律表明辐射传热对温度异常敏感：低温时热辐射往往可以忽 略，而高温时，热辐射则成为主要的传热方式
西北大学化工原理课件 黑体的辐射能力 ：即单位时间单位黑体表面向外界辐 射的全部波长的总能量（W/m2），服从下列斯蒂芬-波尔兹曼 定律： 4 0 4 0 100 ⎟⎠⎞ ⎜⎝⎛ = = T E b σ T C c 5.67 10 ( 5.67 / ) W/m K 8 2 4 0 2 W m K E T o b × ⋅ （或 ）—黑体的辐射系数，其值 为 − 或 、 — 分别为黑体的辐射力（ ）及表面的绝对温度， 。 σ Eb 显然，热辐射与对流或导热遵循完全不同的规则。四次方 定律表明辐射传热对温度异常敏感：低温时热辐射往往可以忽 略，而高温时，热辐射则成为主要的传热方式
西北大学化工原理课件 2、实际物体的辐射能力和吸收能力 同一温度下，实际物体（α<1）的辐射能力E恒小于黑体 的辐射能力E,。把实际物体的E与同温度下黑体的E。之比称 为该物体的黑度，以￡表示： E E b 显然，实际物体的黑度表征了其辐射能力的大小，或接近 黑体的程度，且￡<1，黑体不单纯是颜色的概念，也可将实际 物体的辐射能力表示为： B=sEFo☑
西北大学化工原理课件 4 0 100 ⎟⎠⎞ ⎜⎝⎛ = = T E E c b ε ε E b E ε = 显然，实际物体的黑度表征了其辐射能力的大小，或接近 黑体的程度，且 ，黑体不单纯是颜色的概念，也可将实际 物体的辐射能力表示为： ε <1 同一温度下，实际物体（ ）的辐射能力E恒小于黑体 的辐射能力 。把实际物体的E与同温度下黑体的 之比称 为该物体的黑度，以 表示： a <1 Eb Eb ε 2、实际物体的辐射能力和吸收能力