分析化学概要课件.ppt

1、2022-12-20第五章第五章 传热传热第一节第一节 传热概述传热概述第二节第二节 热传导热传导第三节第三节 对流传热对流传热第四节第四节 热交换热交换第五节第五节 辐射传热辐射传热2022-12-20 第一节第一节 传热概述传热概述一、传热的基本方式一、传热的基本方式二、稳态传热和非稳态传热二、稳态传热和非稳态传热三、热流量和热阻三、热流量和热阻四、热交换四、热交换2022-12-20一、传热的三种基本方式一、传热的三种基本方式 热传导热传导 定义定义当物体内部或两直接接触的物体间存在温度差时，当物体内部或两直接接触的物体间存在温度差时，温度较高温度较高处的分子因振动而与相邻分子碰撞，将能

2、量的一部处的分子因振动而与相邻分子碰撞，将能量的一部分传给对分传给对方，该种能量传递方式称为热传导，或称导热。方，该种能量传递方式称为热传导，或称导热。特点特点两物质之间必须直接接触或存在媒介；在传热过程两物质之间必须直接接触或存在媒介；在传热过程中，物质中，物质间没有空间位移。间没有空间位移。2022-12-20 对流传热对流传热 定义定义由流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程由流体质点间发生相对位移而引起的热量传递过程或者由流或者由流体微团改变空间位置所引起的流体和固体壁面之间体微团改变空间位置所引起的流体和固体壁面之间的热量传的热量传递过程称为对流传热。递过程称为对流传热。特点特点

3、主要发生在流体内部或固体和流体之间，在传热过主要发生在流体内部或固体和流体之间，在传热过程中，流程中，流体质点或流体微团发生空间位置改变。体质点或流体微团发生空间位置改变。2022-12-20 辐射传热辐射传热 定义定义依靠电磁波辐射实现热冷物体之间热量传递的过程依靠电磁波辐射实现热冷物体之间热量传递的过程称为辐射称为辐射传热。传热。特点特点不仅是能量的传递，还伴随着能量形式的转化；是不仅是能量的传递，还伴随着能量形式的转化；是一种非接一种非接触式传热，在真空中也能进行。触式传热，在真空中也能进行。2022-12-20二、稳态传热和非稳态传热二、稳态传热和非稳态传热 稳态传热稳态传热在传热系统

4、中，温度分布不随时间而改变的传热过在传热系统中，温度分布不随时间而改变的传热过程称为稳程称为稳态传热。态传热。非稳态传热非稳态传热在传热系统中，温度分布随时间而改变的传热过程在传热系统中，温度分布随时间而改变的传热过程称为非稳称为非稳态传热。态传热。2022-12-20三、热流量、热流密度和热阻三、热流量、热流密度和热阻ddQtF=热流量热流量热流量为传过一个热流面的热量与传热时间的比值，符号为热流量为传过一个热流面的热量与传热时间的比值，符号为，单位为，单位为,用公式表示为：用公式表示为：热流密度热流密度热流量热流量与传热面积之比，称为热流密度，又称热通量。用与传热面积之比，称为热流密度，又

5、称热通量。用符号表示，单位为。符号表示，单位为。ddQqAA tF=2022-12-20TRD=F 热阻热阻导热过程的阻力称为热阻。热阻为导热体两侧温差与热流密导热过程的阻力称为热阻。热阻为导热体两侧温差与热流密度之比。单位为。度之比。单位为。2022-12-20四、热交换四、热交换10niiH=D=两个温度不同的物体间进行的传热过程称为热交换，也称换两个温度不同的物体间进行的传热过程称为热交换，也称换热。热交换的结果是温度高的物体的焓较小，温度低的物体热。热交换的结果是温度高的物体的焓较小，温度低的物体的焓增大。的焓增大。热交换的基本原则是能量守恒原则，即热交换所涉及的物质热交换的基本原则是

6、能量守恒原则，即热交换所涉及的物质的焓变的代数和为的焓变的代数和为pHmcTD=D2022-12-20 第二节第二节 热传导热传导一、热传导相关概念一、热传导相关概念二、傅立叶定律和热导率二、傅立叶定律和热导率三、通过平壁的稳态导热三、通过平壁的稳态导热四、通过圆筒壁的稳态导热四、通过圆筒壁的稳态导热2022-12-20一、热传导相关概念一、热传导相关概念 温度场温度场某一时刻空间各点的温度分布，称为温度场某一时刻空间各点的温度分布，称为温度场。对于不稳定温度场。对于不稳定温度场(,)Tf x y z t=(,)Tf x y z=对于稳定温度场对于稳定温度场2022-12-20 等温线和等温面

7、等温线和等温面在某一时刻，将温度场中具有相同温度的点连接起在某一时刻，将温度场中具有相同温度的点连接起来所形成的线或面称为等温线或等温面。来所形成的线或面称为等温线或等温面。2022-12-20三、傅立叶定律和热导率三、傅立叶定律和热导率 傅立叶定律傅立叶定律在温度场中，由于导热所形成的某点的热流密在温度场中，由于导热所形成的某点的热流密度正比于该时刻某一点的温度梯度，表达式为度正比于该时刻某一点的温度梯度，表达式为Tqnl=-热导率热导率上式中的上式中的称为热导率，单位称为热导率，单位()。它的物理意。它的物理意义为某物质在单位温度梯度时所通过的热流密度。义为某物质在单位温度梯度时所通过的热

8、流密度。2022-12-20四、通过平壁的稳定传热四、通过平壁的稳定传热 通过单层平壁的稳定传热通过单层平壁的稳定传热dTqdnl=-因是稳定传热，是常量，分离变量后积分因是稳定传热，是常量，分离变量后积分210TTqdxdTdl=-蝌()12TqTTldd lD=-=积分后积分后()TqAAd lDF=()()热阻热阻()RAd l=对于面积为的平壁对于面积为的平壁2022-12-20 通过多层平壁的稳定传热通过多层平壁的稳定传热233412112233TTTTTTqd ld ld l-=因是稳定传热，通过各层的热流密度相等，则因是稳定传热，通过各层的热流密度相等，则推论到层平壁，则推论到层

9、平壁，则应用加比定律，则应用加比定律，则11143121231nniiiTTTTqddddllll+=-=+()111nniiiTTqdl+=-=()2022-12-20111nniiiiTTqAAdl+=-F=11nniiiiiRRAdl=邋若各层的面积为，则若各层的面积为，则总热阻为总热阻为2022-12-20例：冷库壁由两层组成：外层为红砖，厚例：冷库壁由两层组成：外层为红砖，厚，导热率为导热率为()；内层为软水，内层为软水，厚厚，导热率为导热率为 ()。软木层的防水绝缘层热软木层的防水绝缘层热阻可忽略不计。红砖和软木层的外表面温度分别为阻可忽略不计。红砖和软木层的外表面温度分别为和和。

10、试计算通过冷库壁的热流密度及两层。试计算通过冷库壁的热流密度及两层接触面处的温度。接触面处的温度。2022-12-20解：令外墙高温侧温度为，内墙低温侧温度为解：令外墙高温侧温度为，内墙低温侧温度为,两墙接触两墙接触面温度为，则面温度为，则2131212252278.4 W/m0.20.253.2140.070.7TTq 122211258.4 220.250.7TTTqT（）2022-12-20四、通过圆筒壁的稳定传热四、通过圆筒壁的稳定传热 通过单层圆筒壁的稳定传热通过单层圆筒壁的稳定传热2dTdTArLdrdrllpF=-=-取半径处厚度为的薄圆柱层，则取半径处厚度为的薄圆柱层，则221

11、12rTrTdrdTLrlpF=-蝌积分结果为积分结果为()分离变量积分得分离变量积分得()12212lnLTTrrp lF=-2022-12-20热阻为热阻为21ln2rrRLp l=2121lnmrrrrr-=令令，21rrd=-则则21lnmrrrd=()1222mmr Lr LTTTppd ld lDF=-=于是于是2022-12-20再令再令2mmAr Lp=()mTAd lDF=2022-12-20四、通过圆筒壁的稳定传热四、通过圆筒壁的稳定传热 通过多层圆筒壁的稳定传热通过多层圆筒壁的稳定传热12211233223443321ln 21ln 21lnTTLrrTTLrrTTLrr

12、plplpl-F=-=-=稳定传热时，通过各层的热流量相等，则稳定传热时，通过各层的热流量相等，则2022-12-201111 21lnnniiiiTTLrrpl+=-F=推论到层圆筒壁，有推论到层圆筒壁，有()令令112lniimiiirrALrrp+-=111nniiimiTTAdl+=-F=则则()2022-12-20例：直径为例：直径为的钢管用厚的软木包扎，其外又用厚的保温的钢管用厚的软木包扎，其外又用厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为，绝热，绝热层外表温度为层外表温度为。已知软木和保温灰的平均热导率分别为和。已知软木和保温

13、灰的平均热导率分别为和()，试求每米管长的冷量损失量。，试求每米管长的冷量损失量。2022-12-20解：解：()()()()13321122223.14 111010 10.0610.1611lnlnlnln0.0430.030.070.0623.14 1120750.3 24.90 W0.6930.98116.11614.0140.0430.07L TTrrrrpll-创-F=+创-=-+2022-12-20第第 五五 章章 流流 体体 流流 动动一、牛顿冷却定律一、牛顿冷却定律二、对流传热基本原理二、对流传热基本原理三、无相变的对流传热三、无相变的对流传热四、有相变的对流传热四、有相变的

14、对流传热第第 三节三节 对流传热对流传热2022-12-20 牛顿冷却定律牛顿冷却定律一、牛顿冷却定律与对流传热的基本原理一、牛顿冷却定律与对流传热的基本原理()1TA TAaaDF=D 为表面传热系数或传热膜系数。单位为表面传热系数或传热膜系数。单位a()2W m Kg空气自然对流，空气自然对流，aaa的范围为的范围为 空气强制对流，空气强制对流，aa的范围为的范围为 水自然对流，水自然对流，的范围为的范围为 的范围为的范围为 水强制对流，水强制对流，2022-12-20 对流传热的机理对流传热的机理2022-12-20 各因素对对流传热系数影响的方程式各因素对对流传热系数影响的方程式322

15、ifpvca g TLLLuCamrarlmlm骣骣骣D=桫桫桫afiNuCRe Gr Pr=2022-12-20,LNual=,LuRerm=,pcPrml=322,va g TLGrrmD=努赛尔数，表征特点表明的传热系数努赛尔数，表征特点表明的传热系数雷诺数，表征流动状态的影响雷诺数，表征流动状态的影响格拉晓夫数，表征物性的影响格拉晓夫数，表征物性的影响普朗特数，表征自然对流的影响普朗特数，表征自然对流的影响2022-12-20二、无相变的对流传热二、无相变的对流传热mNua Pr Gr2bwfTTT 自然对流传热自然对流传热2022-12-202022-12-20 强制对流传热强制对流

16、传热 管内层流管内层流2022-12-20 管内湍流管内湍流0.140.80.330.023bwNuRePr式中各物性参数查取所依定型温度与层流相同。式中各物性参数查取所依定型温度与层流相同。2022-12-20例题：例题：将粗碎的番茄通过管子从温度将粗碎的番茄通过管子从温度 加热到加热到 。管子内径为。管子内径为，内表面温度保持，内表面温度保持。番茄流量为。番茄流量为 。已知。已知物料物性参数为物料物性参数为 ；();();();()。试求。试求番茄与管子内表面之间的表面传热系数。番茄与管子内表面之间的表面传热系数。2022-12-20流体的流动类型属于管内流动，首先判断是层流还是湍流流体的

17、流动类型属于管内流动，首先判断是层流还是湍流221 3000.12 m/s3 6003.14/41 0500.064mmqquAd31 050 0.06 0.123 516.282.15 10duRe流动类型按湍流处理流动类型按湍流处理0.140.80.330.023bwNuRePr2022-12-200.230.1430.80.063 980 2.15 102.150.023 3516.280.610.611.20.230.1430.83 980 2.15 102.150.610.023 3516.280.611.20.062322.2 W/m K2022-12-20 管外对流管外对流()单

18、管单管2022-12-20流体垂直流过单管的平均对流传热的特征数方程为：流体垂直流过单管的平均对流传热的特征数方程为：2022-12-20()管束管束2022-12-202022-12-202022-12-20三、有相变的对流传热三、有相变的对流传热 沸腾传热沸腾传热对于水的沸腾，表面传热系数可由下式计算对于水的沸腾，表面传热系数可由下式计算0.150.72=0.560 W/m Kpq2.330.52=0.145 W/m KpT工作压力，工作压力，热流密度，热流密度，2022-12-20 冷凝传热冷凝传热竖直管道，表面传热系数可由下式计算竖直管道，表面传热系数可由下式计算232=0.943 W

19、/m KvhgLT 竖直管道的高度，竖直管道的高度，饱和水的汽化热，饱和水的汽化热，冷凝水的密度，冷凝水的密度，冷凝液的热导率，冷凝液的热导率，冷凝液的黏度，冷凝液的黏度，3L-mvh-kJ/kg-kg/m-W/m K-Pa s2022-12-20水平管道，表面传热系数可由下式计算水平管道，表面传热系数可由下式计算2322/3=0.725 W/m KvhgndT 管子外径，管子外径，水平管在垂直列上的管子数水平管在垂直列上的管子数2022-12-20第第 五五 章章 流流 体体 流流 动动一、换热器一、换热器二、稳态传热的计算二、稳态传热的计算三、非稳态传热的计算三、非稳态传热的计算第第 四节

20、四节 热交换热交换2022-12-20一、换热器一、换热器 管壳式换热器管壳式换热器 结构形式结构形式管壳式换热器可管壳式换热器可分为固定管板式、分为固定管板式、形管式和浮头形管式和浮头式三种。式三种。2022-12-20补偿圈式列管换热器补偿圈式列管换热器2022-12-20型管式列管换热器型管式列管换热器2022-12-20浮头式列管换热器浮头式列管换热器2022-12-202022-12-20 管程结构管程结构管子采用小管径的。常用的有管子采用小管径的。常用的有 ,和和 的无缝钢管。的无缝钢管。管板将管束连接在一起，并将管程和壳程流体分隔开。管子管板将管束连接在一起，并将管程和壳程流体分

21、隔开。管子与管板的连接可采用胀接和焊接。与管板的连接可采用胀接和焊接。2022-12-20壳径较小采用封头；壳径较大时多采用管箱结构。二者的作用壳径较小采用封头；壳径较大时多采用管箱结构。二者的作用是控制和分配管程流体。是控制和分配管程流体。2022-12-20 壳程结构壳程结构壳程分为壳体和折流挡板两部分。壳程分为壳体和折流挡板两部分。壳体为圆形，直径小于厘米时，用钢管制造；直径大于壳体为圆形，直径小于厘米时，用钢管制造；直径大于厘米时，用钢板卷焊。厘米时，用钢板卷焊。折流挡板以圆缺型和环盘型最为常见。折流挡板以圆缺型和环盘型最为常见。2022-12-20 板式换热器板式换热器 片式换热器片

22、式换热器()总体结构总体结构2022-12-20进出流体管口在同侧进出流体管口在同侧2022-12-20进出流体管口在两侧进出流体管口在两侧2022-12-20板式换热器的换热片板式换热器的换热片2022-12-20()流道形式流道形式2022-12-202022-12-202022-12-20 螺旋板式换热器螺旋板式换热器2022-12-20二、稳定换热的计算二、稳定换热的计算热流体侧热流密度为：热流体侧热流密度为：hhwhhwhhqqaTTTTa间壁导热热流密度为：间壁导热热流密度为：whwcwhwcqqTTTT 冷流体侧热流密度为：冷流体侧热流密度为：cwccwcccqqaTTTTa 换

23、热基本方程换热基本方程2022-12-20将上述三式相加，消去壁表温度，得将上述三式相加，消去壁表温度，得11hchcqTTaa令令21 W/m K 11hcKaa则则hcqK TThcqAKA TT 即即qAKA T 或或mqAKA T 2022-12-20 总传热系数的计算总传热系数的计算对于多层平壁对于多层平壁211 W/m K 11niihicKaa21 W/m K 11hcKaa 对于单层平壁对于单层平壁2022-12-20对于单层圆筒壁对于单层圆筒壁211 W/m K hhmccRa AAa A11 1 111 11hhhhhhmccccchhmccchhccKAAK ATK AT

24、RaAa AKAAAAK AaaK A 2022-12-20对于多层圆筒壁对于多层圆筒壁2111 W/m K niihhimccRa AAa A1111 1 1111 1 hnihhihimicccncicihhihhccmichhccKAAaK ATK ATRKAa AKAAaAaKAAA 2022-12-20例：苹果酱流经例：苹果酱流经 长长 的不锈钢管的不锈钢管道，道，其温度由其温度由加热到加热到，不锈钢的热导率为不锈钢的热导率为()，管外加热蒸汽的表压为，管外加热蒸汽的表压为，管，管外壁的表面传热系数为外壁的表面传热系数为(),管内壁的表面传管内壁的表面传热系数为热系数为()。计算总传

25、热系数及单位管长。计算总传热系数及单位管长的热流量。的热流量。2022-12-20解：解：21217.556.166 mm0.006 17 m7.5lnln5mrrrrr311 =167.8231112.5 107.51 7.56 00017.56.166267 5hhhhmccKAAaAa A3167.823 2 3.14 7.5 10112050553.31(W)hhK AT 2022-12-20 换热平均温差的计算换热平均温差的计算2022-12-20在换热器中取一微元段为在换热器中取一微元段为研究对象，其换热面积为研究对象，其换热面积为,在内流体因放热降温，冷在内流体因放热降温，冷流体

26、因吸热升温流体因吸热升温,而热流量而热流量为为。由热量衡算有。由热量衡算有:mhphhmcpccdKdA Tq c dTq c dT 2022-12-201hmhphdTdq c1cmcpcdTdq c21TTd TdmhphhmcpccdKdA Tq c dTq c dT 2022-12-20212101TATTTd TdAKT22111lnTTTAKT2121lnmTTKAKA TTT 21TTd TKdA T2022-12-20方程的讨论方程的讨论用并流推导，会得到相同的计算公式。用并流推导，会得到相同的计算公式。若换热器进出口两端两流体温差变化不大，若换热器进出口两端两流体温差变化不大

27、，当当 时，可用算术平均值代替对数平均值。时，可用算术平均值代替对数平均值。对于错流和折流换热的计算，可在上述等式对于错流和折流换热的计算，可在上述等式的右侧乘以一的右侧乘以一 个校正因数。个校正因数。21122TT2022-12-20例：例：用刮板式换热器对果酱进行冷却，用刮板式换热器对果酱进行冷却，苹果酱质量流量为苹果酱质量流量为，比定压热容为，比定压热容为()，入口和出口温度分别为，入口和出口温度分别为和和。套管环隙逆流通冷水，入口和出口温度分别为。套管环隙逆流通冷水，入口和出口温度分别为和和。总传热系数为。总传热系数为()。求。求所需冷却水流量。所需冷却水流量。换热平均温差和换热面积换

28、热平均温差和换热面积若改为并流，两流体出入口温度同前，求若改为并流，两流体出入口温度同前，求()项各值。项各值。2022-12-20解：解：()1250()3 81780203 181 W3 600mhphhhq cTT 123 1810.109 kg/s()4 18617 10mcpcccqcTT63 1028.8 63ln10mTK()23 1810.194 m568 28.8mAK T2022-12-20()70 1021.3 70ln3mTK23 1810.263 m568 21.3mAK T2022-12-20三、非稳态换热的计算三、非稳态换热的计算 四个重要的量纲一的参数四个重要的

29、量纲一的参数21atXx时间比：时间比：温度比：温度比：0TTYTT热阻比：热阻比：1max距离比：距离比：1xnx2022-12-20 忽略内阻的非稳定换热（忽略内阻的非稳定换热（）换热内阻与外阻相比可以忽略。该情况适用于：换热内阻与外阻相比可以忽略。该情况适用于：金属物体的加热和冷却；金属物体的加热和冷却；容器内得到很好搅拌的食品的加热和冷却。容器内得到很好搅拌的食品的加热和冷却。/X mYe2022-12-20例：将密度、比定压热容例：将密度、比定压热容()的番的番茄汁放入半径为茄汁放入半径为 的半球形夹层锅中加热。番茄汁的半球形夹层锅中加热。番茄汁初温为初温为，在锅内充分搅拌。蒸汽夹套

30、的表面传热，在锅内充分搅拌。蒸汽夹套的表面传热系数为系数为 ()，蒸汽的温度为，蒸汽的温度为。计算加。计算加热热 后番茄汁的温度。后番茄汁的温度。2022-12-20/1211=expexpexp 0.exp096 ppX mtxatatYexxVAActcV解：解：22222 3.140.51.57 mAr332223.14 0.50.26 m33Vr905 000 1.57 5 60exp0.09690203 950 980 0.26T 解得解得 83.3TC2022-12-20 内阻和外阻共存的非稳定换热（内阻和外阻共存的非稳定换热（）大多数食品的加热和冷却都属于该情况，通过查图判断参数

31、大多数食品的加热和冷却都属于该情况，通过查图判断参数、和之间的关系，从而对未知物理量进行求取。、和之间的关系，从而对未知物理量进行求取。特性尺寸特性尺寸对于大平板，为半厚度对于大平板，为半厚度对于球体，为球半径对于球体，为球半径对于圆柱体，为柱体半径对于圆柱体，为柱体半径2022-12-20例：将直径例：将直径、初温、初温 的苹果放入的苹果放入 的冷水流的冷水流中，水对苹果的表面传热系数为中，水对苹果的表面传热系数为()，苹果，苹果热导率热导率()，比定压热容，比定压热容()，密，密度度 。求使苹果中心温度冷却至。求使苹果中心温度冷却至所需的时所需的时间。间。2022-12-20解：解：视苹果

32、为球体。视苹果为球体。10.3550.23750 0.03m查图，得对应。查图，得对应。22221110.5 0.033600 8203 742 s0.355 1.04 hpatXxXxXxtac 2022-12-202022-12-202022-12-20 可忽略外阻的非稳定换热（可忽略外阻的非稳定换热（）灌装食品的换热多数属于该情况，同样通过查图的方式对未灌装食品的换热多数属于该情况，同样通过查图的方式对未知物理量进行求取。知物理量进行求取。例：将半径为例：将半径为、高、高 的豌豆浆罐头在蒸汽中加热杀菌，蒸汽温的豌豆浆罐头在蒸汽中加热杀菌，蒸汽温度为度为，蒸汽对罐头的传热膜系数，蒸汽对罐头

33、的传热膜系数 ()，碗豆浆的热导率为，碗豆浆的热导率为()，比定压热容，比定压热容()，密度为，密度为 ，罐头初温，罐头初温。求加热。求加热 后，罐后，罐头中心处的温度。头中心处的温度。2022-12-20解：()计算长圆柱的温度比。10.8310.006 43 820 0.03440mx222110.83 45 600.4683 800 1 090 0.034pXxcattx查图的查图的 线，得。线，得。2022-12-20()计算大平板的温度比。计算大平板的温度比。110.2/25.1 cm0.051 mx 10.830.00403 820 0.051max222110.83 45 600

34、.2083 800 1 090 0.051pXxcattx查图的查图的 线，得。线，得。2022-12-20120.19 0.800.15YYY01160.1511630TTTYTT103 TC()作为有限圆柱体的罐头，其温度比2022-12-20第第 五五 章章 流流 体体 流流 动动一、热辐射的基本概念一、热辐射的基本概念二、热辐射基本定律二、热辐射基本定律三、热辐射相关计算三、热辐射相关计算四、微波加热四、微波加热第第 五节五节 辐射传热辐射传热2022-12-20一、辐射的基本概念和性质一、辐射的基本概念和性质 热辐射的定义热辐射的定义仅因自身温度原因而发出的辐射成为热辐射。仅因自身温

35、度原因而发出的辐射成为热辐射。热辐射的性质热辐射的性质不需要介质不需要介质以光速传播以光速传播具有波动性，波长为微米，具有波动性，波长为微米，具有粒子性，具有粒子性，cEh2022-12-20 吸收率、反射率和透过率吸收率、反射率和透过率ATRQQQQ吸收率吸收率AQQ反射率反射率RQQ透过率透过率TQQ112022-12-20 黑体、白体与透热体黑体、白体与透热体黑体黑体1透热体透热体11镜体镜体12022-12-20 辐射功率和辐射流率辐射功率和辐射流率辐射功率辐射功率物体在单位时间内发射出的辐射能，称为辐射功率物体在单位时间内发射出的辐射能，称为辐射功率dQdt 辐能流率辐能流率单位面积

36、上发射出的辐射功率，称为辐能流率单位面积上发射出的辐射功率，称为辐能流率dQAAdt2022-12-20二、辐射定律二、辐射定律 普朗克定律普朗克定律2511bcTceb黑体在波长黑体在波长的单色辐能流率，的单色辐能流率，波长，波长，热力学温度热力学温度 第一辐射常量，第一辐射常量，第二辐射常量第二辐射常量 2022-12-20 斯特藩玻尔兹曼定律斯特藩玻尔兹曼定律254100dd1bbcTcTe824-5.67 10 W/m K斯蒂芬 玻尔兹曼常量对于灰体，其黑度对于灰体，其黑度bjej=因此，对于灰体因此，对于灰体4=bTj ejes=2022-12-20 基尔霍夫定律基尔霍夫定律q上两式

37、相除，上两式相除，对于灰体对于灰体对于黑体对于黑体bqbbjjajja=bjej=因为对于灰体，因为对于灰体，所以对于灰体所以对于灰体=a e2022-12-20二、辐射传热相关计算二、辐射传热相关计算 极大两平行板间的辐射换热极大两平行板间的辐射换热441 21 212-CA TT241 212=W/m K111C2022-12-20 一物体被另一物体包围时的传热一物体被另一物体包围时的传热441 21 212T-TCA241 21122=W/m K111CAA2112 0AAA A 当 时，则1221 1A A 当物体 恰好保住物体，则2022-12-20 面积有限的两平行板间的辐射传热面

38、积有限的两平行板间的辐射传热441 21 21 212-CFA TT1 212C 2022-12-202022-12-20例：烤炉内一块面包的黑度为，表面积为，表面温度为。已知面包表面积与炉壁面积比很小，炉壁温度为。求面包接受的辐射热流量。2022-12-208148221W/m K=0.7 5.67 103.969 10 C 解：448441 21 212T-T3.969 100.8373473 974.72 WCA 令面包的面积为，炉壁面积为令面包的面积为，炉壁面积为,由于面包表面积与炉壁面积比由于面包表面积与炉壁面积比很小，因此，故很小，因此，故负号表示热辐射的方向是从炉壁向面包负号表示

39、热辐射的方向是从炉壁向面包2022-12-20例：例：两个大的平行板黑度分别为和，其温度分两个大的平行板黑度分别为和，其温度分别维持在别维持在和和。求：。求：两平板间的热流密度。两平板间的热流密度。若在两平板间放一个两面黑度皆为若在两平板间放一个两面黑度皆为 的辐射遮热板，求的辐射遮热板，求在稳定传热情况下热流密度和遮热板的温度。在稳定传热情况下热流密度和遮热板的温度。2022-12-20解：44441 21 21 2121212844/-111 5.67 101073-643 15 108.90 W1110.30.5qACTTTT()热流密度在本节即为热流密度在本节即为2022-12-2084444441 01 01 010100105.67 1010731111110.30.05qCTTTTT解：1 00 2qq设高温板为设高温板为1板，低温版为板，低温版为2板，遮热板为板，遮热板为0板；令遮热板板；令遮热板的温度为的温度为T0，则，则84444440 21 20 202020025.67 106431111110.050.5qCTTTTT