11 热辐射-PPT（荐）.ppt

11 辐射换热 热辐射的基本概念 热辐射的本质辐射是物体通过电磁波传递能量的现象。温度高于 0K的任何物体时刻都在以辐射的方式与外界交换能量。 0 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 1 10 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 波长??/ m 图 11— 1 电磁波波谱微波射线 x射线?无线电波可见光紫蓝绿黄红热射线紫外线红外线?热辐射的波长: ~1000 μm,它包含一部分紫外线、全部可见光和红外线。?可见光: ~ μm; 紫外线与可见光的分界波长在 ~ μm之间, 可见光与红外线的分界波长在 ~ μm之间。?近红外线: ~ μm,中红外线: ~3μm, 远红外线: 3~1000 μm Q ?Q ?Q ?Q 图11-2 物体的吸收、反射和透射???Q Q???Q Q???Q Q 1??????时为绝对黑体 1??为绝对白体 1??为绝对透明体 1??(11-2 ) 1dA 2dA 1?d r ??d??d ?图11-3 立体角的定义 辐射强度与辐射力 辐射能量的表示方法辐射能是按空间方向分布的,在不同方向上有不同的数值;辐射能又是按波长分布的,不同波长具有不同的能量。立体角为一空间角度。立体角的大小用球面上被立体角切割的面积 dA 2除以半径的平方来表示, 单位为 sr( 球面度),即 dA 2r 2dω 1== rsin θ·dθ·rdφ r 2=sin θ·dθ·dφ(sr) (11-5 ) 立体角定义图物体表面在某辐射方向上的单位投影面积,在单位时间、单位立体角内发射的全波长域的能量称为辐射强度, 记作 I,单位是 W/(m 2·sr) 。即立体方向角与该方向上的可见辐射面积,也就是垂直于该方向的流通面积之积。 辐射强度(11-6 ) 图11-4 辐射强度的定义 1dA 2dA 1?d n?osdA c 1??? cos dA d dQ I 11 12 辐射波长为λ,在波长间隔 dλ范围内所发射的能量,定义为单色辐射强度 I λ:?dλ dII λ( 11 -7) I λ的单位是 W/(m 2·μm·sr), 因此?Idλ I λ∫ 0∞( 11 -8) 物体在单位时间内,每单位表面积上发射出去的全波长范围的总能量称为辐射力,用符号 E表示, 单位为瓦/米 2(W/m 2)。 辐射力?EIcos∫ω 1=2πθ dω 1( 11 -9) 单色辐射力:波长为λ的辐射波在波长间隔 dλ范围内所发射的能量。??d dE E?( 11 - 11 ) 辐射力与单色辐射强度 I λ之间的关系为( 11 - 10 )dλ?E∫ω 1=2πI λ cos θ dω 1∫ 0 ∞E λ的单位为 W/(m 2·μm)。故有( 11 - 12 ) ?dE λE ?∫∞ 0