西安交通大学传热学课件9.pdf

1、第九章 辐射传热的计算 2/92 传热学 Heat Transfer 9-1 辐射传热的角系数 一、角系数的定义 1、问题的引出 211212 两表面之间的辐射传热量与它们之间的相对位置有很大关系！ 3/92 传热学 Heat Transfer 表面 1对表面 2的角系数： 离开 表面 1的辐射能落到表面 2上的份额 2、 角系数的定义 X1, 2 X2, 1表面 2对表面 1的角系数： 离开 表面 2的辐射能落到表面 1上的份额 View factor, angle factor 4/92 传热学 Heat Transfer 二、讨论角系数的假定 1、 两个假定 2、 优点 物体表面为 漫射

2、 表面 离开所研究表面的辐射热流密度是 均匀 的 角系数完全是一个几何因子 物体表面温度及发射率的改变只影响离开表面的辐射能的绝对大小 漫反射 +T均匀 +发射率均匀 +反射比均匀 5/92 传热学 Heat Transfer 三、角系数的性质 1、 相对性 1 , 21b1EdddX A1 1 22 , 1 2c o s c o sdddAXr 微元面和微元面 1 1 1 1c o s ddbIA 2 1 22c o s c o sd Ar6/92 传热学 Heat Transfer 1,222,11 dd dddd XAXA 有限大小表面 11bAE当 1, 2 0时 ， T1 T2 1,

3、222,11 XAXA 1,2X22bAE1,21,2X7/92 传热学 Heat Transfer niinXXXXX1,1,13,12,11,11X1,1 ？ 2、 完整性 8/92 传热学 Heat Transfer niiXX12,12,13、 可加性 注意：子区域不能重叠 ！ 如图所示，表面 2分为2A和 2B两个面 /n个面，则 9/92 传热学 Heat Transfer 1,2221,2221,222 BbBAbAb XEAXEAXEA 注意：子区域不能重叠 ！ 1,2221,2221,2 BBAA XAAXAAX 10/92 传热学 Heat Transfer 四、角系数的计

4、算 1、 直接积分法 22122,1c o sc o sdrAXdd 1 21 2 12,112212112,1 d1ddc o sc o s1A A ddA AAXAr AAAX 这是一个四重积分 ！ 图 9-7、 9-8、 9-9， 查图时注意对数坐标 11/92 传热学 Heat Transfer 2、 代数分析法 利用角系数的性质 ， 通过求解代数方程组而获得角系数的方法 三表面封闭系统 相对性 完整性 可加性 12/92 传热学 Heat Transfer 13212,1 2 AAAAX 2,333,221,333,111,222,112,31,33,21,23,12,1111XAX

5、AXAXAXAXAXXXXXX 13212,1 2 llllX 注意 X1,1 =0 13/92 传热学 Heat Transfer 交叉线法 abadbdabXabbcacabXXXXbdabacabbdabacabcdab221, abbdacadbcXcdab 2,注意 X1,1 =0 14/92 传热学 Heat Transfer 从已知推出未知 由 P.400图 9-8可以查出 求 X1,2 ？ 2,AX 2,1AX由角系数的可加性 1,2,21,2 XXX AA 2,1112,12,1 XAAXAAXAAAA 15/92 传热学 Heat Transfer 利用对称性 112412

6、116/92 传热学 Heat Transfer 五、举例 锅炉炉膛对水冷壁的辐射角系数 17/92 传热学 Heat Transfer 经简化后 变成线 AD对弧 AB的角系数 记得要乘 2倍 18/92 传热学 Heat Transfer sBCMBsADB C DABADX2219/92 传热学 Heat Transfer 9-2 两表面封闭系统的辐射传热 一、透热介质 指不参与热辐射的介质 空气 20/92 传热学 Heat Transfer 如何确保以上两点呢 ？ 计算的对象必须是一个包含所研究表面在内的一个封闭腔 /系统 封闭腔的表面可以全部是 真实的 ， 也可以部分是假想的 二、

7、封闭腔模型 某表面向空间各方向发射出去的辐射能 空间各个方向投射到该表面上的辐射能 21/92 传热学 Heat Transfer 三、两黑体表面组成的封闭腔 如图 ， 垂直于纸面方向无限长 假定出去为 “ + ” 1 1 1 , 2bA E X 211,22212,11bbbbEEXAEEXA关键 1 2 2 2 ,1bA E X1,222/92 传热学 Heat Transfer abcd12 42412,11212,112,1TTXAEEXA bb举例 , adca d c a c a ca d c X a c X1, adcacX adcacacadc AAX ,1 , 2 1 ,11

8、XX 1 ,1, 1a d c a cXX 23/92 传热学 Heat Transfer 四、两漫灰表面组成的封闭腔 1 211T22T以表面 1为研究对象 从表面 1上出去的辐射能 投入到表面 1上的辐射能 1、 投入辐射 G 单位时间内从外界投射到单位表面积上的总辐射能 单位： W/m2 24/92 传热学 Heat Transfer 2、 有效辐射 J 单位时间内离开表面的单位表面积上的总辐射能 单位： W/m2 1,2222,1112,1 XJAXJA 关键 2 25/92 传热学 Heat Transfer 1111 )11( qEJb bJ E G E G 3、 有效辐射与表面辐

9、射传热量的关系 1,2222,1112,1 XJAXJA 111 GJq 外 11111 GEq b 内 假定出去为 “ + ” 26/92 传热学 Heat Transfer qEJ b )11( 4、 两漫灰表面组成的封闭腔 1,2222,1112,1 XJAXJA 一般情形 1,22,1221,2112,1qAqA27/92 传热学 Heat Transfer 2222,11111212,1 111AXAAEEbb 2,1121212,112,1 1XAEEEEXA bbbb28/92 传热学 Heat Transfer 定义系统黑度（或称为系统发射率） 11111121,212,1 XXs1,222,11212,112,111111)(XXEEXA bb)( 212,112,1 bbs EEXA 2222,11111212,1 111AXAAEE bb 29/92 传热学 Heat Transfer 1111112212,112,1 AAXXs表面 1为凸面或平面 11112211 AAs 几种特殊情形 30/92 传热学 Heat Transfer 1111112212,112,1 AAXXs111121 s表面积 A1与表面积 A2相当且无限靠近