（四）两固体间的辐射换热两个固体表面间的辐射换热，其换热量为高温物体向低温物体反复地反射和吸收的总结果，称净辐射换热量，用Qnet表示。两固体的形状、大小及相互位置关系千变万化，下面介绍两固体几种特殊位置关系的净辐射换热计算。若两平板的黑度分别为ε1、ε2，由于两平板面积相等，其净辐射换热量可用净辐射热流量qnet表示。......
2023-10-11
物体表面间辐射换热优化
【摘要】：同样，物体单位表面积的有效辐射称为有效辐射密度，用J表示。根据定义有J=e+ρG=εσT4+ρG 3.平板间的辐射换热设有两块靠的很近且平行放置的平板，不仅都是灰体，而且都是“朗伯表面”，如图3-13所示。根据发射率的定义及斯蒂芬-波尔兹曼定律，可知e=εeb=εσT4 投射辐射是指由外界投射在物体表面的辐射。
1.角系数
角系数是一个纯几何因子，与两个表面的温度及发射率没有关系，因此在研究角系数时可以把物体当作黑体来处理。表面1对表面2的角系数X1，2，是指落在表面2上的由表面1发射出的辐射能与表面1向外发出的总辐射能。
角系数具有以下几个重要的性质：
（1）相对性
A1X1，2=A2X2，1 （3-72）
式中，A1，A2分别为表面1和表面2的表面积。
（2）完整性
对于有N块表面组成的封闭腔，根据能量守恒定律有
（3）可加性
从表面1落到表面2上的总能量等于落到表面2上各部分（假设有a，b两部分）的辐射能之和，于是有
X1，2=X1，2a+X1，2b （3-74）
2.本身辐射、投射辐射和有效辐射
本身辐射是指物体自身发出的辐射。由物体单位表面积发出的辐射功率称为本身辐射密度，用e表示，数值上跟物体的发射率和温度有关。根据发射率的定义及斯蒂芬-波尔兹曼定律，可知
e=εeb=εσT4 （3-75）
投射辐射是指由外界投射在物体表面的辐射。物体单位表面积所接收到的投射辐射流称为投射辐射密度，用G表示。
有效辐射是指物体的本身辐射与物体对投射辐射的反射辐射之和。同样，物体单位表面积的有效辐射称为有效辐射密度，用J表示。根据定义有
J=e+ρG=εσT4+ρG （3-76）
3.平板间的辐射换热
设有两块靠的很近且平行放置的平板，不仅都是灰体，而且都是“朗伯表面”，如图3-13所示。
（3）可加性
从表面1落到表面2上的总能量等于落到表面2上各部分（假设有a，b两部分）的辐射能之和，于是有
X1，2=X1，2a+X1，2b （3-74）
2.本身辐射、投射辐射和有效辐射
本身辐射是指物体自身发出的辐射。由物体单位表面积发出的辐射功率称为本身辐射密度，用e表示，数值上跟物体的发射率和温度有关。根据发射率的定义及斯蒂芬-波尔兹曼定律，可知
e=εeb=εσT4 （3-75）
投射辐射是指由外界投射在物体表面的辐射。物体单位表面积所接收到的投射辐射流称为投射辐射密度，用G表示。
有效辐射是指物体的本身辐射与物体对投射辐射的反射辐射之和。同样，物体单位表面积的有效辐射称为有效辐射密度，用J表示。根据定义有
J=e+ρG=εσT4+ρG （3-76）
3.平板间的辐射换热
设有两块靠的很近且平行放置的平板，不仅都是灰体，而且都是“朗伯表面”，如图3-13所示。
图3-13 两块平板间的辐射换热示意图
由有效辐射的定义有
图3-13 两块平板间的辐射换热示意图
由有效辐射的定义有
式中，eb1、eb2分别为与1、2同温度黑体的辐射密度；G1、G2分别为1、2的投射辐射密度；ρ1、ρ2分别为1、2的反射率。
由于两平板的面积很大，且间距小，故可认为角系数为1。即离开一块平板表面的辐射全部投射在另一块平板表面。所以有
J1=G2 （3-79）
J2=G1 （3-80）
结合以上四式，可得：
式中，eb1、eb2分别为与1、2同温度黑体的辐射密度；G1、G2分别为1、2的投射辐射密度；ρ1、ρ2分别为1、2的反射率。
由于两平板的面积很大，且间距小，故可认为角系数为1。即离开一块平板表面的辐射全部投射在另一块平板表面。所以有
J1=G2 （3-79）
J2=G1 （3-80）
结合以上四式，可得：
对于不能透射的物体（ρ=1-α），并假定两块平板为灰体（α=ε）。因此式（3-81）和式（3-82）可表示为
对于不能透射的物体（ρ=1-α），并假定两块平板为灰体（α=ε）。因此式（3-81）和式（3-82）可表示为
物体的净辐射换热密度qnet为有效辐射密度与投射辐射密度之差，即
qnet=J-G （3-85）
因此可以得到
物体的净辐射换热密度qnet为有效辐射密度与投射辐射密度之差，即
qnet=J-G （3-85）
因此可以得到
对于两块平板间的辐射换热，平板1和2的净辐射换热密度的大小应该相同，所以有
qnet，2=-qnet，1 （3-87）
设每块平板面积为A，其温度分别为T1、T2，则总的净辐射量为
对于两块平板间的辐射换热，平板1和2的净辐射换热密度的大小应该相同，所以有
qnet，2=-qnet，1 （3-87）
设每块平板面积为A，其温度分别为T1、T2，则总的净辐射量为
式中，εn为有效辐射率，即：
式中，εn为有效辐射率，即：
若平板温度不是很高，且温差也较小，则可将式（3-88）线性化。又因为
若平板温度不是很高，且温差也较小，则可将式（3-88）线性化。又因为
则式（3-88）可改写为
则式（3-88）可改写为
式中，Rt为辐射热阻，即
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2023-06-23
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2023-10-11
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2023-06-28
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2023-06-24
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