辐射

传热学辐射传热部分。导图从概念和计算两个方面作了介绍。 概念从本质、辐射力、反射率、定律、气体辐射几个方面作了详细的介绍。

辐射

• 概念
  • 本质：物体由于热的原因向外发射电磁波的过程
  • 
    • 吸收比
      • （＝1时，绝对黑体）
    • 反射比
      • （＝1时，绝对白体）
    • 穿透比
      • （＝1时，绝对透明体）
    • 对液体和绝大多数固体来说，穿透比等于零，反射比加吸收比等于一，一般为表面辐射，表面状况对辐射影响较大
    • 对气体来说，吸收比与穿透比的和为一，反射比为零，其辐射表面状况不重要，容积形状影响较大
  • 
    • 黑体
      • 吸收比＝1的物质，能全部吸收来自半球空间所有方向及全部波长范围内的能量
    • 灰体
      • 把光谱吸收比与波长无关的物体
    • 漫射表面
      • 光谱吸收比与光谱发射率是相等的
    • 漫射灰体
      • 在一定温度下，光谱发射比也与波长无关，是个常数
  • 辐射力
    • 辐射力
      • 单位时间内单位表面积向其上的半球空间的所有方向辐射 出去的全部波长范围内的能量称为辐射力
      • 
    • 光谱辐射力
      • 单位时间内单位表面积向其上的半球空间的所有方向辐射出去的在包含波 长在内的单位波长内的能量
    • 定向辐射力
    • 光谱定向辐射力
  • 发射率
    • 发射率（黑度）
      • 实际物体的辐射力E总是小于同温度下黑体的辐射力E，两者的比值称为 实际物体的发射率
    • 光谱发射率
    • 定向发射率
  • 定律
    • 普朗克定律
      • 
    • 斯忒藩-玻尔兹曼定律
      • 
    • 兰贝特定律
      • 立体角
        • 在平面几何中用平面角来表示某一方向的空间所占的大小，其单位为弧度。
        • 
      • 定向辐射强度
        • 从黑体单位可见面积发射出去的落到空间任意方向的单位立体角中的能量
      • 
      • 黑体的定向辐射强度是个常量，与空间方向无关
      • 黑体单位面积辐射出去的能量在空间的不同方向分布是不均匀的，按空间纬度角角度的余弦规律变化：在垂至于该表面的方问最大，面与表面平行的方向为零，这是兰贝特定律的另一种表达方式，称为余弦定律
    • 维恩位移
      • 
      • 黑体的光谱辐射力随着波长的增加，先是增大，然后又减 小。光谱辐射力最大处的波长亦随温度不同而变化。
  • 气体辐射
    • 选择性
    • 容积内进行
• 计算
  • 角系数
    • 表面1发出的辐射能中落到表面2的百分数称为表面1对表面2的角系数 （anglefactor），记为X1，2。同理也可以定义表面2对表面1的角系数。
    • 性质
      • 相对性
        • 
      • 完整性
        • 
        • 
      • 可加性
        • 
        • 
      • 三表面封闭系统
        • 
    • 计算方法
      • 通过几何关系的分析与角系数性质计算得到
  • 封闭腔模型
    • 注意点
      • 构成封闭腔表面的，可以是物理上真实的，也可以是虚构的。
    • 计算方法
      • 两表面封闭系统
        • 黑体表面
          • 
        • 灰体表面
          • 投入辐射
            • 单位时间内投人到单位表面积上的总辐射能称为该表面的投入辐射，记为G。
          • 有效辐射
            • 指单位时间内离开表面单位面积的总辐射能，记为J。
            • 有效辐射J不仅包括表面的自身辐射E，面且还包括投入辐射G中被表面反射的部分pG。
            • 
          • 有效辐射与辐射传热量的关系
            • 
            • 
          • 两漫灰表面辐射传热量
            • 
              • 平面或凸表面
                • 
              • A1/A2→1
              • A1/A2→0
        • 转换思维→增加表面辐射热阻这一定义（网络法）
          • 
          • 
      • 多表面封闭系统
        • 计算步骤
          • 1. 分析有几个表面组成的封闭系统及各表面的性质，依据是：热边界条件与与几何条件
          • 2. 画出等效的网络图
          • 3. 列出节点的电流方程
            • 
          • 4. 求解上述代数方程得出节点电势（表面有效辐射）
          • 5. 确定每个表面的净辐射传热量
        • 特例：
          • 表面为黑体
            • 表面热阻为零
          • 表面绝缘（重辐射面）
            • 净辐射传热量为0
        • 
  • 应用
    • 辐射传热的控制（强化或削弱）
      • 控制表面热阻
        • 表面积A
        • 发射率
      • 控制空间热阻
        • 角系数
      • 注：减少各串联环节中最大的热阻项
    • 遮热板
      • 
        • 增加了热阻
        • 计算方式
          • 计算每两表面的q
          • 热流密度不变
        • 特殊情况
          • 三块表面发射率相等，热流密度为之前的一半