PDF《《传热学》》

第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 第22讲 两表面及多表面间的 辐射换热计算 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 本讲内容 u 两个漫灰表面间辐射换热计算的简化 u 漫灰表面间辐射换热的网络解法 ? 两表面 ? 多表面 u 重辐射面问题的讨论 u 辐射换热的强化和弱化 (学生展示,题10) u 辐射换热的削弱――遮热板 u 综合传热问题的分析――辐射换热时存在测量误差的分析 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 两个漫灰表面组成的封闭腔

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1 2 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 辐射换热量计算式 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 引入系统发射率的辐射换热量 计算表达式 分子分母同乘A1 分子分母同乘X1,2 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 系统发射率 系统发射率的说明 系统发射率之值小于1,反映灰体表面多次吸收和 反射对换热量减弱的影响因子 黑体 灰体 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 (1)表面1为非凹表面(X1,2=1) (2)表面积A1和A2相差很小 (3)表面积A2比A1大得多 辐射换热计算的三种简化形式 (请学生讲解,题2) 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 例9-4 三个黑体等温表面组成的黑体封闭腔 散失热量的计算归结为角系数的计算

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3 Φ2,

3 Φ1,

3 l X13 或X31通过查图得出 l X32通过完整性得出 l X23通过相对性得出 如果t筒身=t筒底,如何处理? 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 漫灰体辐射换热表面热阻的推导 按照热阻的定义,可将分母( 1-?)/?A 定义为表面辐射热阻 ,简称为表面热阻.

它只与辐 射体表面物性有关,与空间位 置无关. 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 表面辐射热阻所反映的相关物理意义 driving potential 驱动势 there is net radiation heat transfer from the surface 净辐射来自表面 there is net radiation heat transfer to the surface 净辐射达到表面 if EbJ Eb-J 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 漫灰体空间辐射换热热阻推导 在黑体间: 按照热阻的定义,可将分 母1/A1X1,2 或1/A2X2,1称为 空间辐射热阻,简称空间 热阻. 它只与两物体间的空间位 置有关,与表面性质无 关. 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 如何绘制辐射网络图 ?要注意什么?请绘 制两个和三个表面间 的网络图(学生展示 ,题6) 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 表面网络单元: Eb Φ J J1 J2 Φ 空间网络单元: 网络单元表达 三元素 热流及 其方向 热阻 热势差 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 两表面构成的封闭系统的网络图 Eb1 J1 J2 Eb2 Eb Φ J J1 J2 Φ 表面网络单元 空间网络单元 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 两表面构成封闭系统的辐射传热量 Eb1 J1 J2 Eb2 类似电路原理而得: 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 Eb1 J1 J2 Eb2 Φ1 Φ12 Φ2 Φ13 Φ32 Φ3 J3 Eb3 三表面构成的封闭系统的网络图 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 Eb1 J1 J2 Eb2 Φ1 Φ12 Φ2 Φ13 Φ32 Φ3 J3 Eb3 三表面构成封闭系统网络图的说明 Φ1为物体表面1的净辐射换热量 Φ12为物体表面1与2之间的辐射换热量 热流量的方向可随意假定 ,实际的方向由最终计算 的正负号确定 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 模拟电路原理的解法思路及步骤 绘制等效网络图 列所有节点热流方程 求解节点热流方程所形成的代数方程组 § 按 确定每个表面的净辐射传热量 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 在上图中,表面3称为重辐射表面(Φ3=0). 重辐射表面的定义 定义:在系统中与其它表面温度不同,但与其它表面的净 换热量为零,这样的表面称之为重辐射表面. Eb1 J1 J2 Eb2 Φ

1 Φ12 Φ

2 Φ13 Φ32 Φ3=0 J3 = Eb3 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 典型事例:绝热面,如工业炉中的保温墙. 重要点:虽然它与其他表面的换热量之和为零,但它的存在 却能影响其他表面间的换热量,即影响热量的分配 . 注意:重辐射面既象黑体,又象白体,但它既不是黑体,也 不是白体. 重辐射表面的几点说明 327℃ 黑体,27℃ 827℃ 827℃ 327℃ 重辐射面, 27℃ 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 辐射换热的强化的途径 ü 增加表面辐射发射率(特别是表面热阻大的表 面) ü 改变角系数 ü 考虑波长的选择性吸收和发射问题 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 ? 定义:插在两个辐射换热表面间的薄板 ? 作用:减少原来两个表面间的辐射换热 ? 分析:利用热平衡 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 模型及其简化 §插入薄板及原两表面均为灰体,且: T1 A1 ?1 T2 A2 ?2 T3 A3 ?3 A1= A2 = A3 =A 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 分析无遮热板时情形 T1 A1 ?1 T2 A2 ?2 Φ12 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 同样可证 n 块遮热板插入使换热量减少至原来的1/(n+1). T1 A1 ?1 T2 A2 ?2 T3 A3 ?3 一块遮热板插入使换 热量减少至原来的1/2 有遮热板后的换热量 请阅读:遮热板的四个应用实例p.432 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 测量温差分析(无遮热罩情形)

1 f 对流换热 w 辐射换热 Tf=998.2℃ Tw=600℃ T1=792℃ n由于辐射换热大,导致测温误差大 n由于对流换热系数小,导致测温误差大 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院

1 w q4 q3 f f q1 q2

3 l由于t3远大于tw,辐射换热q2比原来大为减小 l由于对流换热系数增大,测温误差大为减小 测量温差分析(加遮热罩情形) Tf=998.2℃ Tw=600℃ T1=951.2℃ T3=903℃ 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 ? 辐射换热代数解法利用有效辐射概念,通过热平衡获得 ? 辐射换热网络解法利用热阻概念构建热阻网络,借助电路 原理进行计算 ? 表面热阻反映表面性质 ? 空间热阻反映角系数等几何参数 ? 遮热板原理简单,应用广泛,利用了热平衡原理进行分析 ? 测温误差也利用了热平衡原理进行分析 第22讲 《传热学》 Heat Transfer 能源科学与工程学院 习题:9-

29、9-35, (用网络法求解)9-45(测温误差 )