工程传热学：第七章 辐射换热计算.ppt

* * c) 一个凸形漫灰表面对大空间的辐射换热。 这实质上是包围表面A2特别大的情况。此时，除X1，2＝1之外，A1/A2→0或者相当于ε2→1，这也就是把大空间视为一个黑体。 1 2 * * 仿照上述公式的表示方法，可以将下述公式写成一般的通用形式： 式中εn为辐射换热系统的系统黑度 * * 例7-2：液氧储存器为双壁镀银的夹层结构，外壁内表面温度tw1=20℃，内壁外表面温度tw2=-183℃，镀银壁的发射率?=0.02。试计算由于辐射换热每单位面积容器层的散热量。 解：因为容器夹层的间隙很小，可认为属于无限大平行表面间的辐射换热问题： * * 讨论：镀银对降低辐射散热量作用很大。作为比较，设取?1= ?2= 0.8，则将有q1,2=276W/m2，增加66倍 例7-3：一根直径d=50mm，长度l=8m的钢管，被置于横断面为0.2×0.2m2的砖槽道内。若钢管温度和发射率分别为t1=250℃、?1=0.79，砖槽壁面温度和发射率分别为t2=27℃、 ?2=0.93. 试计算该钢管的辐射热损失。 解：因为l/d>>1，可认为是无限长钢管，热损失为： * * 讨论：这一问题可以近似地采用A1/A2=0的模型。 与上面结果只相差1%。 * * 如图所示的由三个凸形漫灰表面构成的封闭空间，它在垂直纸面方向为无限长。三个表面的温度分别为T1、T2和T3；表面积分别为A1、A2和A3；黑度分别为ε1、ε2和ε3。 A1T1?1 A2T2?2 A3T3?3 Eb1 J1 J2 Eb2 Eb3 J3 ② 三个凸形漫灰表面间的辐射换热计算 * * 可列出3个节点J1、J2、J3处的电流方程如下： 对于节点1： 对于节点2： 对于节点3： Eb1 J1 J2 Eb2 Eb3 J3 * * 求解上述代数方程得出节点电势（表面有效辐射）J1、J2、J3。 从而求出各表面净辐射热流量Q1、Q2和Q3，以及表面之间的辐射换热量Q1，2、Q1，3以及Q2，3等。 在三表面封闭系统中有两个重要的特例可使计算工作大为简化，它们是有一个表面为黑体或有一个表面绝热： * * （1）有一个表面为黑体。设表面3为黑体。此时其表面热阻(1-?3)/(?3A3)，从而有J3 = Eb3，这样网络图就可以简化成下图，代数方程简化为二元方程组。 Eb1 J1 J2 Eb2 J3= Eb3 * * （2）有一个表面绝热，即净辐射换q为零。设表面3绝热，则， 即该表面的有效辐射等于某一温度下的黑体辐射。与已知表面3为黑体的情形所不同的是，此时绝热表面的温度是未知的，要由其它两个表面决定。 Eb1 J1 J2 Eb2 J3= Eb3 * * 等效电路图所如上图所示。注意此处J3 = Eb3是一个浮动电势，取决于J1、J2及它们之间的两个空间热阻。下图是另一种表示方法。 Eb1 J1 J2 Eb2 J3 * * 辐射换热系统中，这种表面温度未定而净的辐射换热量为零的表面称为重辐射面。 对于三表面系统，当有一个表面为重辐射面时，其余两个表面间的净辐射换热量可以方便地按上图写出为 Eb1 J1 J2 Eb2 J3 * * 例7-4：两块尺寸为1m×2m、间距为1m的平行平板置于室温t3=27℃的大厂房内。平板背面不参与换热。已知两板的温度和发射率分别为t1=827℃, t2=327℃和?1=0.2, ?2=0.5, 计算每个板的净辐射散热量及厂房壁所得到的辐射热量。 解：本题是3个灰表面间的辐射换热问题。因厂房表面积A3很大，其表面热阻(1- ?3)/(?3A3)可取为零。因此J3 = Eb3 Eb1 J1 J2 Eb2 J3= Eb3 是个已知量，其等效网络图如下图所示。 * * 由给定的几何特性X/D=2, Y/D=1，由图查出： 计算网络中的各热阻值： Eb1 J1 J2 Eb2 J3= Eb3 * * 对J1、J2节点建立节点方程，得 节点J1 节点J2 Eb1 J1 J2 Eb2 J3= Eb3 * * 联立求解后得： 于是，板1的辐射散热为： * * 板2的辐射散热为： 厂房墙壁的辐射换热量为： * * 讨论：表面1、2的净辐射换热量?1及?2均为正值，说明两个表面都向环境放出了热量。这部分热量必为墙壁所吸收。上述结果中的负号表示了这一物理意义。 若平板1、2的背面为表面4，5，也参与辐射换热，这时: 3 5 1 2 4 Eb1 J1 J2 Eb2 J3 Eb3 Eb4 J4 J5 Eb5 * * Eb1 J1 J2 Eb2 J3 例7-5：在上例中若大房间的壁面为重辐射表面，在其它条件不变时，计算温度较高表面的净辐射散热量。 解：这时网络图如图，串并联电路部分的等效电阻为 * * Eb1 J1 J2 Eb2 J3 在Eb1与Eb2