輻射換熱說課材料

輻射換熱

3、無論溫度高低，物體都在不停地相互發(fā)射電磁波能、相互輻射能量；高溫物體輻射給低溫物體的能量大于低溫物體輻射給高溫物體的能量；總的結(jié)果是熱由高溫傳到低溫。由于熱輻射也屬于一種輻射現(xiàn)象，從而也遵循

從理論上講，熱輻射的波長范圍可在0～∞之間，但在工業(yè)范圍內(nèi)，一般溫度不超過2000K。

在這一溫度范圍內(nèi)，熱射線波長在0.38～100μm之間，可見光0.38～0.76μm，比重不大，如果太陽輻射包括在內(nèi)，則為0.1～100μm，按照不同的波長范圍，電磁波可分為許多區(qū)段，每個(gè)區(qū)段有相應(yīng)的名稱。熱輻射線組成：部分紫外線、可見光以及紅外線。從圖中可以看出，熱輻射線分布中，紅外線占優(yōu)。反過來說，在某一具體熱輻射中，熱輻射不一定也是占優(yōu)的（看溫度大?。嵘渚€：紫外線0.1~0.38μm可見光0.38~0.76μm紅外線0.76~100μm近紅外線0.76~1.4μm中紅外線1.4~3.0μm遠(yuǎn)紅外線3.0~100μm工業(yè)上一般物體(T<2000K)熱輻射的大部分能量的波長位于0.76~20μm。太陽輻射：0.1~20μm約定：除特殊說明，以后論及的熱射線都指紅外線。二、輻射能的吸收、反射和透射根據(jù)能量守恒有：

當(dāng)熱輻射的能量投射到物體表面時(shí)，和可見光一樣，也發(fā)生吸收，反射和穿透現(xiàn)象。ρ+α=1（原因：因分子間排列非常緊密，當(dāng)熱輻射能投射到固體表面時(shí)，馬上被相鄰的分子所吸收）在一般情況下，對(duì)于固體和液體而言，τ=0。例如：玻璃—對(duì)可見光基本上是透明體，對(duì)于其它波長的熱輻射，穿透能力很差（大棚蔬菜；溫室效應(yīng)－地球變暖）。

所以對(duì)于固體和液體，其吸收和反射均在表面進(jìn)行（表面狀況影響很大）。吸收能力強(qiáng)，則反射能力弱。對(duì)于反射來說，又可分為二類：鏡反射：表面的光潔度、粗糙度小于波長，普通的鏡子漫反射：表面的光潔度、粗糙度大于波長，墻

固體和液體的吸收和反射，均在表面進(jìn)行，而與物體的內(nèi)部無關(guān)（表面狀況密切相關(guān)）。

最后還指出：在一般情況下，黑體吸收能力強(qiáng)，白體的反射能力強(qiáng)（針對(duì)于太陽能輻射）。應(yīng)用到日常生活中，如在冬天穿黑色（深色衣服）為好（吸收能力強(qiáng)，而且頭上需戴上一頂帽子）；夏天，則穿顏色比較淺的衣服，如白色（少吸收能量），但這也不是一成不變的。對(duì)于氣體：ρ=0，α+τ=1

一般的工程材料表面都形成漫反射。

例如：雪，對(duì)太陽能輻射具有很好的反射能力，但對(duì)于其它的熱射線，吸收率非常高，可達(dá)0.98左右。

所以決定對(duì)射線的吸收和反射有重大影響的是物體的表面狀況，而不是它的顏色。（針對(duì)工程上遇到的溫度）第二節(jié)黑體輻射一、黑體模型在自然界中，純粹的黑體是不存在的，例如吸收能力很強(qiáng)的黑絲絨，其吸收率也只有0.96，但用人工的方法可以制造出十分接近于黑體的模型。能夠全部吸收各種波長輻射能的物體，稱黑體。黑體表面的輻射屬于漫反射。1.黑體：

黑體模型a.黑體能夠吸收任何波長，任何方向的全部投射輻射。在空腔內(nèi)經(jīng)過多次的吸收和反射，最后離開小孔的能量很小很小，可以認(rèn)為完全被吸收在空腔內(nèi)部，所以小孔具有黑體表面的性質(zhì)。2.黑體的性質(zhì)如果小孔的面積越小，則小孔越接近黑體。

c.黑體的吸收和輻射能力是溫度和波長的函數(shù)。

b.吸收能力最大的黑體也一定具有最大的輻射能力。二、幾個(gè)定律在介紹幾個(gè)定律之前，先介紹二個(gè)基本概念

2.單色輻射力Eλ

物體在單位時(shí)間內(nèi)單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射某一波長的輻射能。

物體在單位時(shí)間內(nèi)單位表面積向周圍的半球空間所有方向發(fā)射全部波長的輻射能的總量。1.全輻射力（輻射力）E（本身輻射）1.普朗克定律

四個(gè)定律黑體光譜輻射力隨波長和溫度的依變關(guān)系

有了黑體模型以后，許多科學(xué)家對(duì)黑體的單色輻射力與波長二者的關(guān)系進(jìn)行了研究。普朗克首先試圖通過熱力學(xué)的理論即溫度與焓的關(guān)系來揭示內(nèi)在關(guān)系，取得了一些進(jìn)展，但不能圓滿回答一些問題，后來根據(jù)電磁波的量子理論，得到了著名的普朗克定律。（同時(shí)也創(chuàng)立了量子學(xué)說理論）（4）輻射能和溫度有關(guān)。當(dāng)溫度較低時(shí)，可見光所占分額很少（<800K無顏色變化），但隨著T的升高，所占分額有所升高，若是太陽輻射，輻射能在可見光區(qū)所占分為很大。從圖中可以得出以下結(jié)論：（1）黑體的輻射波譜是隨波長連續(xù)地變化的（光滑曲線）；（2）對(duì)任何波長，T↑，Ebλ↑（3）對(duì)于某一溫度而言，輻射力有最大值，T↑，最大值向左移動(dòng)；

一般情況下，T≤800K時(shí)，物體的顏色變化是看不見的（無可見光），此時(shí)均在紅外譜區(qū)。

我們所用的普通燈泡，其效率為10％，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，必須逐漸淘汰耗能多的燈泡改用節(jié)能燈，可以大大節(jié)省電力。加熱金屬，T↑，顏色將由從暗紅色→鮮紅色→桔紅色→白熾色。（根據(jù)顏色的變化，爐鋼工人就能知道爐內(nèi)的大體溫度）節(jié)能的重要性：單位國民生產(chǎn)總值能耗約為世界平均值的3.5倍（能源消費(fèi)量與國民生產(chǎn)總值增長率成正比。能源利用率為35％左右，發(fā)達(dá)國家則達(dá)到50％左右。能源狀況：水力第一；煤炭第三，石油、天然氣第五2.維恩位移定律從普朗克定律知：單色輻射力與波長之間有一最大值，從而：

維恩位移定律是1896年提出來的，早于普朗克定律，從而證明二定律的正確性。

維恩位移定律的應(yīng)用

用它可測(cè)定太空星體表面溫度；也可用來選擇對(duì)特定地物的監(jiān)測(cè)波段，如火災(zāi)檢測(cè)。

思考1、一鐵塊放入高溫爐中加熱，從輻射的角度分析鐵塊的顏色變化過程2、黑體一定是黑色的嗎？3、節(jié)能燈原理？？3.斯蒂芬－波爾茲曼定律黑體的輻射力由于黑體的輻射力與絕對(duì)溫度呈四次方關(guān)系，所以又叫四次方定律。在溫度較高時(shí)，必須考慮熱輻射的影響（對(duì)氣體）。黑體輻射函數(shù)定義：在0~λ的波長范圍內(nèi)黑體發(fā)出的輻射能在其輻射力中所占份額。說明：T>0物體就有輻射力；T↑，Eb↑↑，若T2=3T1，則Eb2=81Eb1黑體輻射函數(shù)【例8-1】若燈泡鎢絲的輻射可近似地視為黑體輻射，試求可見光區(qū)段輻射能所占的份額。設(shè)燈絲的溫度為2900K。

解：可見光的波段范圍為

0.38μm~0.76μm，查黑體輻射函數(shù)表6-2得到：于是可見光所占的比例為：小結(jié)：黑體的輻射力由四次方定律確定，Eb=σbT4W/m2；黑體輻射能量按波長分布服從普朗克定律；按空間方向的分布則服從蘭貝特定律；與峰值相對(duì)應(yīng)的λm有維恩位移定律確定，即：λmax·T=2898(μm·K)。第三節(jié)實(shí)際物體的輻射一、幾個(gè)概念在介紹普朗克定律時(shí)，已知黑體的單色輻射力隨波長作規(guī)律的變化（即曲線光滑）。對(duì)于實(shí)際物體，它的單色輻射力隨波長作不規(guī)則的變化。因?yàn)閷?shí)際物體的不規(guī)則變化，使得研究起來非常復(fù)雜，但黑體的機(jī)理已經(jīng)搞清楚，為了和黑體聯(lián)系起來，定義以下幾個(gè)概念黑度（發(fā)射率）ε定義：實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力的比值。2.單色黑度（光譜發(fā)射率）ελ

實(shí)際物體的單色輻射力與同溫度下黑體單色輻射力的比值。部分材料的法向光譜發(fā)射率它表明，材料的光譜發(fā)射率隨波長變化比較大，且不規(guī)則；不同材料的光譜發(fā)射率隨波長的變化規(guī)律差異也很大。3.輻射力但實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實(shí)際物體的輻射力并不嚴(yán)格地與絕對(duì)溫度呈四次方的關(guān)系，但工程上仍采用四次方關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，而把溫度項(xiàng)修正包括到黑度中去，因而黑度還與溫度有關(guān)。部分材料的法向總發(fā)射率與溫度的關(guān)系

4、定向發(fā)射率εφ定向發(fā)射力：在數(shù)值上為單位輻射面積在單位時(shí)間內(nèi)向某一方向單位立體角內(nèi)發(fā)射的輻射能定向發(fā)射率：實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度與黑體的定向輻射強(qiáng)度之比：幾種金屬導(dǎo)體在不同方向上的定向發(fā)射率()(t=150℃)

某一溫度下，實(shí)際物體的定向輻射強(qiáng)度在各方向上的變化是不規(guī)則的。金屬：在φ≤0~40°基本為常數(shù)；然后隨著φ↑，εφ↑非金屬：在φ≤0~60°基本為常數(shù)；后φ↑εφ↓導(dǎo)電體和非導(dǎo)電體的定向發(fā)射率隨空間方位（緯度角θ）的變化規(guī)律5.影響黑度的因素

表面狀況不一樣：ε不一樣，磨光表面，ε低；粗糙表面，ε高。有氧化與無氧化不一樣：一般氧化的金屬黑度大于無氧化的金屬黑度。溫度不同，ε不同：金屬T↑，ε↑（形成氧化膜）；非金屬，T↑，ε↓（暗黑表面、白亮表面）。種類不同，黑度不同：白大理石，ε=0.95；鍍鋅鐵皮，ε=0.23。ε=f（種類，表面溫度，表面狀況）=f（本身性）38℃時(shí)無光澤的黃銅表面的發(fā)射率為0.22，磨光后卻只有0.05，而嚴(yán)重氧化時(shí)可達(dá)0.9。表面狀況對(duì)非金屬材料的發(fā)射率影響不大，如各種顏色油漆的發(fā)射率介于0.92～0.96。缺乏資料時(shí)非金屬材料的發(fā)射率可取為0.9

黑度小結(jié)：金屬：T↑，ε↑（形成氧化無薄層）；非金屬ε↑或↓（可增可減）。非導(dǎo)體的發(fā)射率較大，一般ε>0.8；金屬表面的發(fā)射率一般較小。（ε很小）；有氧化層可大大增大金屬表面的發(fā)射率：鋁，輕微氧化，ε=0.1；嚴(yán)重氧化，ε=0.5；吸收比：物體對(duì)投入輻射所吸收的百分?jǐn)?shù)，通常用表示，即3）光譜吸收比：物體對(duì)某一特定波長的輻射能所吸收的百分?jǐn)?shù)，也叫單色吸收比。光譜吸收比隨波長的變化體現(xiàn)了實(shí)際物體的選擇性吸收的特性。二、.實(shí)際物體的吸收特性室溫下幾種材料的光譜吸收比同波長的關(guān)系金屬導(dǎo)電體的光譜吸收比同波長的關(guān)系非導(dǎo)電體材料的光譜吸收比同波長的關(guān)系如果投入輻射來自黑體，由于，則上式可變?yōu)橄聢D給出了一些材料對(duì)黑體輻射的吸收比與溫度的關(guān)系。一些材料對(duì)黑體輻射的吸收比與溫度的關(guān)系二、灰體實(shí)際物體的光譜吸收比與黑體相差很大，不但小于1，無規(guī)律，且隨波長變化。若某一物體的光譜吸收比雖小于1，但它是一個(gè)不隨投射輻射的波長而變化的常數(shù)，則它的吸收比也不是一個(gè)常數(shù)?；殷w：光譜吸收比與波長無關(guān)的物體稱為灰體?；殷w與黑體類似，它也是一種理想物體，但對(duì)于大部分工程問題來講，灰體假設(shè)帶來的誤差是可以接受的?；殷w的光譜發(fā)射率亦為常數(shù)。三、基爾霍夫定律反射輻射與吸收輻射二者之間的聯(lián)系:1859年基爾霍夫揭示了與周圍環(huán)境處于熱平衡狀態(tài)下的實(shí)際物體輻射力E與吸收比α間的關(guān)系。圖8-17平行平板間的輻射換熱如圖，板1是黑體，板2是實(shí)際物體，參數(shù)分別為Eb,T1以及E,,T2板2支出與收入的差額即為兩板間輻射換熱的熱流密度q：當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡時(shí)q=0，有

即基爾霍夫定律的表達(dá)式之一。表述為：在熱平衡條件下，任何物體輻射力與它對(duì)黑體輻射的吸收比之比恒等于同溫度下黑體的輻射力。說明：整個(gè)系統(tǒng)處于熱平衡狀態(tài)；如物體的吸收率和發(fā)射率與溫度有關(guān)，則二者只有處于同一溫度下的值才能相等；投射輻射源必須是同溫度下的黑體。推論：善于輻射的物體也必善于吸收同溫度下黑體的輻射能；α<1，實(shí)際物體E<Eb（同溫度下），即在同一溫度下，黑體的輻射力最大；在與黑體處于熱平衡條件下，任何物體對(duì)黑體輻射的吸收比等于同溫度下該物體的發(fā)射率。對(duì)于光譜輻射對(duì)灰體來說：灰體的吸收比與投射輻射的波長分布無關(guān)，即只取決于本身情況，而與外界條件無關(guān)。例：北方深秋季節(jié)的清晨，樹葉葉面上常常結(jié)霜。試問樹葉上、下去面的哪一面結(jié)箱?為什么?答：霜會(huì)結(jié)在樹葉的上表面。因?yàn)榍宄浚媳砻娉蛱?，下表面朝向地面。而太空表面的溫度低于攝氏零度，而地球表面溫度一般在零度以上。由于相對(duì)樹葉下表面來說，其上表面需要向太空輻射更多的能量，所以樹葉下表面溫度較高，而上表面溫度較低且可能低于零度，因而容易結(jié)霜。實(shí)際物體的吸收特性（對(duì)投入輻射反應(yīng)）我們看到的常溫物體呈現(xiàn)某一顏色，解釋這一現(xiàn)象。？吸收選擇性：投入輻射本身具有光譜特性，因此，實(shí)際物體對(duì)投入輻射的吸收能力也根據(jù)其波長的不同而變化，這叫吸收選擇性。解釋：物體呈現(xiàn)不同的顏色？黑色：全部吸收各種可見光；白色：幾乎全部反射可見光綠色：反射綠色（只反射了一種波長的可見光而幾乎全部吸收了其他可見光）灰色：幾乎均勻吸收各色可見光并均勻地發(fā)射各色可見光例如：墨鏡、焊接防護(hù)鏡

C02是一種溫室氣體，全球氣溫變暖問題已引起世界上越來越多的人們的關(guān)注。燃燒產(chǎn)物C02具有相當(dāng)大的輻射能力和吸收能力，吸收了地球表面的輻射能后又重新輻射返回地面。C02的吸收光譜主要有三段，它們分別為2．64～

2．84μm、4．13～

4．49μm、13～

17μm。而太陽能的熱輻射光譜主要在0．5μm左右，地球?qū)ν獾臒彷椛渲饕?0μm左右，所以C02氣體對(duì)太陽輻射基本上是“透明”的，而對(duì)地球的熱輻射起著“溫室效應(yīng)”的作用。1990年大氣中C02含量約為300ppm，1995年含量上升為330ppm。如果大氣中C02含量達(dá)到600ppm，地區(qū)上的平均溫度將上升5℃，這會(huì)引起兩極冰層融化，海洋水位將上升6～

7m。例題：已知T=1600K，單色輻射率隨波長如右圖第四節(jié)黑體間的輻射換熱及角系數(shù)

考察兩個(gè)任意放置的黑體表面，兩個(gè)表面面積分別為A1和A2，溫度為T1和T2（恒溫），表面之間的介質(zhì)對(duì)熱輻射是透明的。

1.角系數(shù)表面相對(duì)位置不同，黑體發(fā)出的輻射能落到對(duì)方上的數(shù)量是不同的——因?yàn)楸砻媸窍蚱渖系陌肭蚩臻g發(fā)射的從表面1輻射出去的能量只有一部分可以達(dá)到表面2，同理，從表面2輻射出去的能量也只有一部分可以達(dá)到表面1。定義：表面1發(fā)出的輻射能直接落到表面2上的百分?jǐn)?shù)，稱表面1對(duì)表面2的角系數(shù)，記為X1,2，同理有X2,1。2.輻射換熱量如處于熱平衡條件，即說明：雖然是在熱平衡條件下推出，但角系數(shù)純系幾何因子，值取決于物體的幾何特性（形狀、尺寸及物體的相對(duì)位置）而與物體的物質(zhì)和溫度無關(guān)。

由于此熱阻僅取決于空間參數(shù)，與表面的輻射特性無關(guān)，稱空間熱阻3.角系數(shù)的求法（1）

解析法

（2）代數(shù)法角系數(shù)的性質(zhì)(1)有界性(2)互換性假設(shè)：所研究的表面是漫射的;在所研究表面的不同地點(diǎn)上向外發(fā)射的輻射熱流密度是均勻的。（為幾何因子）對(duì)于非凹表面（平面或凸面）(3)完整性角系數(shù)的完整性(4)角系數(shù)的分解性(可加性)

如圖：從表面1上發(fā)出而落到表面2上的總能量，等于落到表面2上各部分的輻射能之和：如把表面2進(jìn)一步分成若干小塊，則有例題1：求三個(gè)非凹表面組成的封閉系統(tǒng)根據(jù)完整性有：互換性有：可得：例2：任意兩個(gè)非凹表面間的角系數(shù)

如圖：表面和假定在垂直于紙面的方向上表面的長度是無限延伸的，只有封閉系統(tǒng)才能應(yīng)用角系數(shù)的完整性，為此作輔助線ac和bd，與ab、cd一起構(gòu)成封閉腔。兩個(gè)非凹表面及假想面組成的封閉系統(tǒng)根據(jù)角系數(shù)的完整性：兩個(gè)非凹表面及假想面組成的封閉系統(tǒng)兩個(gè)非凹表面及假想面組成的封閉系統(tǒng)

上述方法又被稱為交叉線法。注意：這里所謂的交叉線和不交叉線都是指虛擬面斷面的線，或者說是輔助線。（3）圖解法如右圖的情況均可用圖解法求之。例題，求下列圖形中的角系數(shù)解：解：解：例題：求圖中1、4兩個(gè)表面之間的角系數(shù)解：注：利用這樣的分析方法，擴(kuò)大線圖的使用，可以得出很多幾何結(jié)構(gòu)簡單的角系數(shù)例.試確定如圖所示的表面1對(duì)表面2的角系數(shù)X1，2。解：從圖中可知，表面2對(duì)表面3和表面2對(duì)表面1＋3的角系數(shù)都可以從圖中查出：X2，3＝0.10X2，1＋3＝0.15。由角系數(shù)的可分性X2，1＋3＝X2，1＋X2，3可得到：X2，1＝X2，1＋3－X2，3。再根據(jù)角系數(shù)的互換性A1X1,2＝A2X2,1即可得到：X1,2＝A2X2,1/A1=A2(X2,1+3-X2,3)/A1=2.5(0.15-0.10)/1=0.125第五節(jié) 物體間的輻射換熱

一、黑體表面中某一表面的凈熱量損失（表面的凈熱損失）離開表面k直接落到表面i的輻射能為：

表面i所吸收的總輻射能為：離開表面的輻射能為AEbi考慮表面i單位時(shí)間表面i的凈熱損失為：

二、灰體表面之間的輻射換熱

由于灰體表面存在著吸收和反射現(xiàn)象，存在著多次的反射和吸收，計(jì)算起來比黑體復(fù)雜的多，為了計(jì)算方便起見，我們引進(jìn)了二個(gè)概念。1.有效輻射J：單位時(shí)間內(nèi)離開灰體表面單位面積的總輻射能W/m2。2.投射輻射G：單位時(shí)間內(nèi)投射到灰體表面的單位面積上的輻射能W/m2。（一）二個(gè)概念㈡J與Ｇ的關(guān)系根據(jù)定義應(yīng)有：

而對(duì)于灰體有：㈢表面i的凈熱損失：Φｉ

離開表面ｉ的熱量為

到達(dá)該表面的熱量為角系數(shù)的相對(duì)性㈣二個(gè)灰體表面組成封閉系統(tǒng)的輻射換熱1.無限大平板

對(duì)于灰體有：

２．兩個(gè)同心球或同心圓柱二個(gè)灰體表面之間組成封閉系統(tǒng)的換熱量通式為兩封閉表面間的輻射換熱網(wǎng)絡(luò)圖幾種特殊情形(1)

表面1為凸面或平面(同心圓錐體)，此時(shí)，X1,2＝1，于是(2)

表面積A1與表面積A2相當(dāng)且X1,2＝1(平行大平壁)，即A1/A2

1于是A1A2(3)

表面積A1比表面積A2小得多(非凹小物體)，且X1,2＝1，即A1/A2

0于是A1A2T1T2(4)黑體例題：某房間吊裝一水銀溫度計(jì)讀數(shù)為15℃，已知溫度計(jì)頭部發(fā)射率（黑度）為0.9，頭部與室內(nèi)空氣間的對(duì)流換熱系數(shù)為20W/(m2.K)，墻表面溫度為10℃，求該溫度計(jì)的測(cè)量誤差。如何減小測(cè)量誤差？由題意可知，這是一個(gè)小面積對(duì)大面積的輻射問題（包容壁面輻射），且輻射換熱量與對(duì)流換熱量遵守能量守恒：℃

如何提高精度？注意：此溫度測(cè)量法與套管式溫度計(jì)測(cè)溫提高精度的不同點(diǎn)例題：一個(gè)電烙鐵可以看成是一個(gè)圓柱體，它的加熱功率為50W，直徑1cm，長度為50cm，發(fā)射率為0.3，電烙鐵的表面溫度為150℃

，房間中空氣溫度為25℃

。求（1）該電烙鐵與空氣間的輻射表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(2)對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。（墻壁溫度與空氣溫度相同）三、遮熱板（屏）對(duì)于二無限大平板有：

欲使Φ1，2降低：遮熱板

3.加遮熱板（屏）2.降低表面黑度1.改變表面的溫度加遮熱板后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不起加上或移出熱量的作用，而僅僅是在熱流途增加熱阻以減少換熱量。插入板后，應(yīng)有：

遮熱板一般為薄金屬板遮熱板原因：一是因?yàn)榻饘俚膶?dǎo)熱系數(shù)較大，從而整個(gè)薄板上溫度一致；二是金屬表面的黑度較小，從而更有效地降低換熱量。

輻射網(wǎng)絡(luò)圖

與沒有插入前比較，增加了三個(gè)熱阻（二個(gè)表面熱阻，一個(gè)空間熱阻）從而

實(shí)際上，金屬板的黑度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于二板的黑度，從而降低的效果更加明顯。問題：

(1)為使兩板之間的輻射換熱最大地減少，遮熱屏應(yīng)如何放置，即把ε3朝Ｔ１還是ε3’朝下面；

(2)哪一種做法使Ｔ１更高。

(a)若ε3朝Ｔ１

若ε3’朝Ｔ１

由于總熱阻不變，因而哪一種方法都一樣，同時(shí)把遮熱板放在Ｔ１附近還是Ｔ２附近都一樣（跟距離無關(guān)）

Eb1恒定，q恒定

從而有把黑度較大的面朝高溫板時(shí)，Eb3最大，即T3最高。例：已知直經(jīng)為0.15m,長為9m的白鐵皮管水平放置于一房間內(nèi)，管道的外壁溫度為100℃，室內(nèi)的溫度為20℃，求換熱系數(shù)。白鐵皮的黑度為0.3，可以看作是灰體。解：此換熱系數(shù)由兩部分組成：1.輻射表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；2.自然對(duì)流表面?zhèn)鳠釗Q系數(shù)。四、三灰體間的輻射換熱

求Φ1，Φ1，3，Φ3，2及每個(gè)表面的凈熱損失。已知如右圖(a)由三個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)

步驟1.畫網(wǎng)絡(luò)圖有：

步驟2．列方程，求J1、J、J3

根據(jù)基爾霍夫直流電路定律，有:步驟3.求Φ1,2，Φ1,3，Φ3,2

a.如果一個(gè)面為一黑體，由于黑體表面熱阻為零，所以有Eb=J

(3)一個(gè)面為絕熱面，由于dq=0，所以絕熱面與輻射表面之間無凈能量交換，可以認(rèn)為它把投射到它表面的能量又全部重新輻射出去。因而又稱重輻射面。但有一點(diǎn)須知道，雖然重輻射面與換熱表面間凈熱交換為零，但它的重輻射作用卻影響到其它換熱表面間的輻射換熱。具體來講，從表面投射到絕熱面的能量經(jīng)重新輻射后，就不一定百分之百地把此能量又重新輻射到表面1上去。對(duì)于重輻射面,網(wǎng)絡(luò)圖可以畫成

例題：有一房間，面積為3ｍ×3ｍ，地板溫度為25℃，天花板溫度為13℃，四面壁溫絕熱，所有表面黑度為ε=0.8，求地板凈輻射散熱及墻壁的溫度。

把四面墻壁可以看成是一個(gè)面，從而變成一個(gè)封閉的系統(tǒng)，依題意有：要求墻壁溫度，必須求出J３

例：有一環(huán)空管道，內(nèi)管直經(jīng)為d1=0.1m，溫度為t1=480℃黑度為ε=0.8，外管直經(jīng)d2=0.3m，溫度為t2=200℃，黑度為ε=0.6，環(huán)空中為不透明體，為使二管這間的熱損失減少一半，加一遮熱屏，此遮熱屏的直0.15m。求：（1）該遮熱屏的黑度(二側(cè)的黑度相同)；（2）遮熱屏的溫度。解：依題意有：未加前加遮熱板后：氣體輻射

在以前計(jì)算二表面及三表面組成封閉系統(tǒng)的過程中，均認(rèn)為中間介質(zhì)為透明介質(zhì)，也即它不參與輻射和吸收。在工業(yè)溫度范圍內(nèi)，空氣、氫氣、氧氣、氮?dú)?、等分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱的雙原子氣體，可以認(rèn)為是熱輻射的透明體。但是，二氧化碳、水蒸氣、二氧化硫等三原子以及結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的雙原子氣體（CO）卻具有相當(dāng)大的輻射本領(lǐng)。當(dāng)這類氣體出現(xiàn)在換熱場(chǎng)合中時(shí)，就要涉及到氣體和固體間的輻射換熱計(jì)算，由于煙氣中含有較多的水蒸氣及二氧化碳，所以這兩種氣體的輻射在工程計(jì)算上是非常重要的。本節(jié)也只介紹二氧化碳和水蒸氣的輻射和吸收特性。

對(duì)于固液體來說，吸收和輻射是連續(xù)進(jìn)行的，但是對(duì)于氣體來說，輻射對(duì)波長具有強(qiáng)烈的選擇性，它只在某些波長區(qū)段內(nèi)具有輻射擊能力，相應(yīng)的也只有在同樣的波長區(qū)