6.5热辐射(课件)《化工原理第四版》同步教学（化学工业出版社）

6.5热辐射 6.5热辐射 过程特点： ①T>0 K的物体都辐射，温度越高越重要 ②无须传递介质 工业背景： ①热电偶测温误差 TW<Tg时,有测温误差 Tg对流→T, T辐射→TW, T<Tg 采取什么措施？ ②管道热损失 管道外除了对流热损失还有热辐射损失, 怎么计？ 裂解炉 5.1 物体辐射能力和吸收能力 Q入=Q反+Q吸+Q透 1= r + a + d 反射率 吸收率 穿透率 工业所遇温度范围内，热辐射波长在 0.38~1000μm, 大部分能量在0.76~20μm 固体、液体 d=0, r+a=1 气体 r=0，a+d=1 黑体—吸收率a =1的物体, 是一种理想化物体 空腔近似于黑体 黑体,白体,透体 黑、白之分不据于颜色 雪霜 a=0.985近似黑体 黑光金属r=0.97近似白体 玻璃对可见光是透体，而对红外线近似于黑体 1. 黑体的辐射能力 斯蒂芬-波尔兹曼定律 C0=5.67W/m2K4 即Eb∝(绝对温度)4，称四次方定律 表明辐射传热对温度十分敏感 2. 实际物体辐射能力 黑度 ε 影响因素：表面温度，物体种类，表面状况 3. 灰体 实际物体：吸收率a与波长λ有关 灰体—吸收率与波长无关的理想物体, a(λ)=常数 实际物体视作灰体： 需要: a与λ无关,便于数学处理 可能:工业上大多λ=0.76~20μm 工程材料在此区a变化不大 当Ta=Tb时,无净传热 E=εEb (1-a)Eb+E=Eb 克希荷夫定律 a =ε 结论：同温度下，灰体的吸收率等于黑度。 善辐射者善吸收。 注意：太阳辐射、气体辐射 不成立 5.2 两黑体间辐射 1.角系数 黑体1发射给黑体2占 总发射量的分率 由兰贝特定律 纯几何因素,与表面性质无关。实际是一种覆盖率 同样 结论： 2．两黑体净热交换 5.3 两灰体间辐射 使用有效辐射概念 将灰体理解为对投入辐射全部吸收 而辐射能力等于有效辐射的“黑体” 当系统只由两灰体组成时 得 或 系统黑度 实用： ①两大近距离平板： 相互全遮盖了 ②小物体1被大物体2包围 而 则 简化为 例1 在两大近距离平板中间加一块遮热 板，表面黑度均相同，则辐射传热为 原来的多少？ 解： 例2 热电偶测温 稳定时 误差 如何减小误差,可采取的措施： ①α↑, ②ε1↓, ③TW↑ ④加罩子 5.4 辐射的主要影响因素 1.绝对温度 四次方 同样温差 2.几何位置 3.表面黑度 镀银、铝等 4.辐射表面的介质 思考： 1。是否颜色越黑，黑度就越大； 2。为什么冬天一般穿深色衣服，夏天穿淡色衣服 6 传热过程计算 定态条件下，Q热,放=Q冷,吸+Q损失 Q损失不计时，qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp2(t2-t1) 过程特征方程 假定条件： ①定态, Q损失不计 ② qm1Cp1, qm2Cp2, K沿传热面不变 ③冷、热流体无相变化 ④轴向导热可忽略 6.1 传热速率和传热系数 注意：推动力、系数、面积的配套 以内壁面为基准 以外壁面为基准(较常用) 只有平壁才有 K1=K2 注意：实际考虑污垢： 圆管 6.2 传热阻力控制问题 新管子, 或除垢后, R1=R2=0, λ金属大 壁δ薄, 如λ钢=45W/m·K, 取δ=1.5mm λ/δ=3×104W/m2·K, δ/λ≈0，则： ①K比α1、α2中较小的一个α还小 ②当α1>>α2，则K≈α2 强化传热须从α小的一侧入手 ③壁温计算： ∵δ/λ≈0， ∴TW=tW 结论：壁温总是接近α值大的一边流体温度 例1 α值对K的影响 无污垢时, α1 α2 K K/K原 20 500 19.2 α1加倍 40 500 37.0 1.93 α2加倍 20 1000 19.6 1.02 例2 壶底温度