传热学

李志国

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 传热学的研究内容
    • 1.2 热能传递的三种基本方式
    • 1.3 传热过程和传热系数
  • 2 稳态热传导
    • 2.1 导热基本定律
    • 2.2 导热问题的数学描写
    • 2.3 典型一维稳态导热问题的分析解
    • 2.4 通过肋片的导热
    • 2.5 具有内热源的一维导热问题
    • 2.6 多维稳态导热的求解
  • 3 非稳态热传导
    • 3.1 非稳态导热的基本概念
    • 3.2 集中参数法
    • 3.3 典型一维物体非稳态导热的分析解
    • 3.4 半无限大物体的非稳态导热
    • 3.5 多维非稳态导热分析解
  • 4 热传导问题的数值解法
    • 4.1 导热问题数值求解的基本原理
    • 4.2 内节点离散方程的建立
    • 4.3 边界节点离散方程的建立及代数方程的求解
    • 4.4 非稳态导热问题的数值解法
  • 5 对流传热的理论基础与实验研究基础
    • 5.1 对流传热概述
    • 5.2 对流传热问题的数学描写
    • 5.3 边界层型对流传热问题的数学描写
    • 5.4 流体外掠平板传热层流分析解及比拟理论
    • 5.5 相似原理与量纲分析
    • 5.6 相似原理的应用
  • 6 单向对流传热的实验关联式
    • 6.1 内部强制对流传热的实验关联式
    • 6.2 外部强制对流的实验关联式
    • 6.3 自然对流的实验关联式
    • 6.4 强化单相对流传热的技术、机理及性能评价
  • 7 相变对流传热
    • 7.1 凝结传热的模式
    • 7.2 膜状凝结分析解
    • 7.3 膜状凝结的影响因素及其传热强化
    • 7.4 沸腾传热的模式
    • 7.5 大容器沸腾传热的实验关联式
    • 7.6 沸腾传热的影响因素及其强化
  • 8 热辐射基本定律
    • 8.1 热辐射现象的基本概念
    • 8.2 黑体辐射的基本定律
    • 8.3 固体和液体的辐射特性
    • 8.4 气体的辐射特性及计算
    • 8.5 实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系
    • 8.6 太阳与环境辐射
  • 9 辐射传热的计算
    • 9.1 辐射传热的角系数
    • 9.2 两表面封闭系统的辐射传热
    • 9.3 多表面系统的辐射传热
    • 9.4 辐射传热的控制
  • 10 换热器的热计算
    • 10.1 传热过程的分析和计算
    • 10.2 换热器的类型
    • 10.3 换热器传热过程的平均温差
    • 10.4 间壁式换热器的热设计
两表面封闭系统的辐射传热



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