两表面封闭系统的辐射传热
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辐射传热可发生在两个被真空或透热介质隔开的表面之间,本节讨论表面间不存在参与热辐射介质的辐射传热。
一、封闭腔模型及两黑体表面组成的封闭腔
1、封闭腔模型
热辐射是物体以电磁波方式向外界传递能量的过程,在计算任何一个表面与外界之间的辐射传热时,必须把该表面向空间各个方向发射出去的辐射能考虑在内,也必须把由空间各个方向投入到该表面的辐射能包括进去。当要计算一个表面通过热辐射与外界的净换热量时,计算对象必须是包含所研究表面在内的一个封闭腔。最简单的封闭腔就是两块无限接近的平行平板。
2、两黑体表面封闭系统的辐射传热
黑体表面1和2之间的辐射换热量为
对灰体表面:吸收比小于1,投入到灰体表面上的辐射能的吸收不是一次完成,要经过多次反射;由一个灰体表面向外发射出去的辐射能除了其自身的辐射力外还包括被反射的辐射能在内。
二、有效辐射
1、有效辐射的定义
(1)投入辐射:单位时间内投射到单位面积上的总辐射能,记为G。
(2)有效辐射:单位时间内离开单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射,记为J。
考察表面温度均匀、表面辐射特性为常数的表面1。根据有效辐射的定义,表面1的有效辐射有如下表达式:
在表面外能感受到的表面辐射就是有效辐射,它也是用辐射探测仪能测量到的单位表面积上的辐射功率
2、有效辐射与辐射传热量的关系
注意:式中的各个量均是对同一表面而言的,而且以向外界的净放热量为正值。
三、两个漫灰表面组成的封闭腔的辐射传热
由两个等温的漫灰表面组成的二维封闭系统可抽象为下列四种情形:
两个表面的净传热量为