第 12 章 辐射换热12.1 辐射换热的基本概念12.2 热辐射的基本定律12.3 固体表面间的辐射换热12.4 气体辐射与吸收

12.1 辐射换热的基本概念1 ．热辐射的特点

可见光（ 0.38-0.76μm ） 红外线（ 0.76-600μm ） 热射线（ 0.38-40μm ）

1

不需要物质作传热媒介，而是依靠发射电磁波来传递热量。

2

伴随着能量形式的两次转化3

物体 T ＞ 0K ，进行热辐射

热辐射的特点12.1 辐射换热的基本概念

2 ．辐射能的吸收、反射与透过dra GGGG

1draG

GGG

GG dra

吸收率

反射率透过率

12.1 辐射换热的基本概念

a=1 绝对黑体 简称黑体简称白体r=1 绝对白体简称透热体d=1 绝对透热体

一般固体、液体 表面辐射 d=0 a+r=1

一般气体 容积辐射 r=0 a+d=1

12.1 辐射换热的基本概念

3. 黑体模型空腔吸收率 0.6

小孔面积 / 空腔内表面积 <0.6%

小孔吸收率 0.996

12.1 辐射换热的基本概念

符号：

符号： E

4. 辐射力辐射力：发射物体每单位表面积、单位时间内向半球空间所发射的全部波长的能量。 单色辐射力：若辐射能力仅指某波长 λ 下波长间隔 dλ范围内所发射的能量。

单位： W/m2

E 单位： W/m2.μm

dEE

0

ddEE /

12.1 辐射换热的基本概念

方向辐射力：某方向 θ 的能量 Eθ W/m2.sr

12.2 热辐射的基本定律 1. 普朗克定律

),( TfEb W/(m2·µm)

00 bE0 bE

维恩定律 : λmax ·T=2897. 6 µm·K

<500~550 600 800~850 1000 1300℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 不发光 暗红色 鲜红色 桔黄色 亮白色

应用： 一定， TEb

光学高温计 红外温度计

12.2 热辐射的基本定律

2. 斯忒藩—玻耳兹曼定律)(TfEb

0 bb λEE d

4)100

( TCE bb W/m2

Cb— 黑体辐射系数， 5.67 ， W/(m2·K4)4TEb 四次方定律 KT 0 0bE

TEb 全辐射高温计

12.2 热辐射的基本定律

3. 灰体辐射 bEE /

bEE /

单色黑度黑度

const

辐射光谱连续，与黑体相似 灰体

44 )100

()100

( TCTcεEεE bb

C— 灰体辐射系数， W/(m2·K4)

12.2 热辐射的基本定律

4. 基尔霍夫定律吸收率 a 表示物体相对于黑体的吸收能力

黑度 ε 表示物体相对于黑体的辐射能力 灰体吸收灰体辐射 b11 Ea)(E

黑体吸收黑体辐射 b11b E)a1(EE

热平衡

12.2 热辐射的基本定律

3 ） , 不能吸收的，也不能辐射；不能辐射的，也不能吸收。 2 ） 吸收能力强，辐射能力强； 1 ）黑体 , 吸收能力最大，辐射能力最大；

bEaE

1

1bE

aE

aE

aE

2

2

1

1

bEEa

bEEε

εa 分析： 1a 1

a

0a 0

12.2 热辐射的基本定律

5 ．朗伯定律—余弦定律1cosddd ωΦΦ n

1dd AEΦ nn

11 dcosdd AωEΦ n

1n EE 22dAd r

沿法线方向（ θ1=0°) 的辐射力最大沿水平方向（ θ1=90° ）时辐射力等于零

12.2 热辐射的基本定律

1cos nEE

一、本课的基本要求1 ．掌握热辐射及其特点。2 ．理解吸收率、反射率、透过率的概念。3 ．掌握绝对黑体、辐射力、单色辐射力的概念。4 ．掌握绝对黑体两个基本定律及其应用。5 ．掌握黑度、灰体的概念，　　说明的问题。6 ．理解余弦定律的含义。

小　结

εa

二、本课的重点、难点重点：热辐射及其特点、绝对黑体两个基本定律及其应用。难点：灰体的概念。三、作业习题 P232 12-10