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传热学-第八章热辐射特性汇报人：AA2024-01-20

目录CONTENTS热辐射基本概念与定律物体表面热辐射特性热辐射传递过程分析热辐射与其他传热方式耦合作用热辐射在工程中应用实例

01热辐射基本概念与定律

热辐射定义及特点热辐射定义物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。热辐射特点不依靠介质传播，在真空中也能进行；伴随能量转化；具有连续性和间断性。

黑体辐射黑体发出的热辐射。黑体是一种理想化物体，能吸收所有波长的电磁辐射，不会有任何的反射与透射。基尔霍夫定律在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收的能量之比与物体本身物性无关，只与波长和温度有关。黑体辐射与基尔霍夫定律

描述黑体辐射的公式，表示黑体单位面积在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量。普朗克公式揭示了黑体辐射的分布规律，为量子力学的诞生奠定了基础。普朗克公式的意义普朗克公式及意义

斯特藩-玻尔兹曼定律斯特藩-玻尔兹曼定律的意义斯特藩-玻尔兹曼定律揭示了黑体辐射的总能量与温度的关系，为热辐射测量提供了理论依据。黑体单位面积发射的总辐射功率与黑体绝对温度的四次方成正比。

02物体表面热辐射特性

发射率定义影响因素发射率定义及影响因素发射率是指物体表面辐射出射度与相同温度下黑体辐射出射度之比，它反映了物体表面向外发射辐射的能力。发射率受物体表面的材料、温度、波长、观察角度等因素的影响。

灰体01灰体是指发射率小于1且不随波长变化的物体。灰体的发射率介于黑体和白体之间。黑体02黑体是一种理想化的物体，它能够吸收所有入射的辐射能量，不会有任何反射或透射。黑体的发射率为1。白体03白体是指反射所有入射辐射的物体，其发射率为0。灰体与黑体、白体比较

通过测量物体表面的反射辐射来推算其发射率。反射法通过测量物体表面的透射辐射来推算其发射率。透射法利用多个波长的辐射测量数据来推算物体表面的发射率。多波长法真实物体表面发射率测量方法

123表面粗糙度增加会使物体表面更不平整，从而增加表面对辐射的吸收和散射，导致发射率增大。表面粗糙度增加，发射率增大表面粗糙度对不同波长的辐射影响不同，一般来说，波长越短，受表面粗糙度的影响越大。不同波长下影响不同在实际应用中，需要考虑表面粗糙度、材料性质、温度等多因素对发射率的综合影响。考虑多因素影响表面粗糙度对发射率影响

03热辐射传递过程分析

角系数定义及计算方法描述两个表面之间热辐射传递能力的无量纲量，表示一个表面发出的热辐射被另一个表面接收到的比例。角系数的定义通过几何光学方法或数值计算方法求解，涉及表面形状、相对位置、观察角度等因素。计算方法

VS描述一个表面相对于另一个表面的几何形状对热辐射传递影响的无量纲量。应用在热辐射传递计算中，形状因子可用于简化复杂的多表面系统，将其转化为等效的两个灰体表面之间的热辐射传递问题。形状因子的定义形状因子在热辐射中应用

多表面系统热辐射传递的特点涉及多个表面之间的热辐射传递，需要考虑表面之间的相互遮挡和反射效应。计算方法可采用网络法、蒙特卡罗法等数值计算方法，或基于角系数和形状因子的简化计算方法。多表面系统热辐射传递计算

气体间热辐射传递的特点气体分子之间的热辐射传递较弱，但在高温、高压或特定气体成分条件下，气体间的热辐射传递不可忽视。要点一要点二计算方法可采用普朗克公式、维恩公式等描述气体热辐射特性的理论公式进行计算，或基于实验数据建立经验公式进行估算。气体间热辐射传递过程

04热辐射与其他传热方式耦合作用

导热、对流与热辐射耦合现象01在实际传热过程中，导热、对流和热辐射往往同时存在，相互作用。02导热和对流主要依赖物质内部微观粒子的热运动，而热辐射则是通过电磁波传递能量。当物体之间存在温差时，导热、对流和热辐射会同时发生，形成复杂的传热现象。03

010203对于复合传热过程，需要综合考虑导热、对流和热辐射的影响。一般采用集总参数法或分布参数法进行分析，其中分布参数法更为精确。在分析中，需要确定各传热方式的传热系数、传热面积和温差等参数，进而计算总传热量。复合传热过程分析方法

强化热辐射措施包括增加辐射表面面积、提高表面发射率、降低环境温度等。削弱热辐射措施包括减少辐射表面面积、降低表面发射率、提高环境温度等。强化或削弱热辐射措施

05热辐射在工程中应用实例

太阳能集热器太阳能光伏发电太阳能热发电太阳能利用中热辐射问题利用太阳辐射能加热工质，产生热能，用于供暖、热水等领域。通过光伏效应将太阳辐射能转化为电能，是清洁能源的重要来源。利用太阳辐射能加热工质产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机发电。

对流传热与辐射传热耦合炉膛内同时存在对流传热和辐射传热，两者相互耦合，影响炉膛内温度分布和传热效率。炉膛传热优化通过改变炉膛结构、材料发射率等手段，优化炉膛内传热过程，提高能源利用效率。炉膛内辐射传热高温炉膛