1任意位置两表面之问用角系数来计算辐射换热

第九章

1．任意位置两表面之问用角系数来计算辐射换热，这对物体表面作了哪些基本假定?

2．为了测量管道中的气流温度，在管道中设置温度计。试分析由于温度计头部和管壁之间的辐射换热而引起的测温误差，并提出减少测温误差的措施。

3．在安装有辐射采暖板的室内测量空气温度时，为了消除热辐射带来的误差，用高反射率材料分别作筒状和不开口的球壳状遮热罩(图9-32)。试分析这两种方法的效果，它们测得的温度是否一样，为什么?如将它们的表面涂黑或者刷白，是否影响测温结果?

图9-32复习题3附图

4．灰表面间的辐射换热计算式如果要用于非灰表面(表面的辐射性质与波长有关)，你认为

应作些什么修改。

5．有两平行黑表面，相距很近，它们的温度分别为1000℃和500℃，试计算它们的辐射换

热量。当“冷”表面温度增至700℃，则辐射换热量变化多少?如果它们是灰表面发射率分别为0.8和0.5，它们的辐射换热量又为多少?

6．抽真空的保温瓶胆两壁面均涂银，发射率1ε=2ε=0.02，内壁面温度为100 ℃，外壁面温

度为20℃，当表面积为0.25m 2时，试计算此保温瓶的辐射热损失。

7．图9-33所示表面问的角系数可否表示为：

3,(12)3,13,2???+=+

(12),31,32,3???+=+

如有错误，请予更正。

图9-33复习题7附图

8．试确定图9-34所示各种情况下的角系数。

图9-34复习题8附图

9．两宽度分别为a 、b ，长度为无限的平面相交，夹角为θ，I 试求角系数,a b ?=?

10．有一微而积dF 与另一矩形面积相平行，矩形的边长为a 、b ，通过dF 中心的法线正对矩形的一角，相距为c ，求证：

,12dF F ?π??= 其中 a A c =;b B c = 11．某采暖房间采用立式悬挂辐射采暖板，试求此采暖板和房间各表面间的角系数，房间和

采暖板的尺寸见图9-35。

图9-35复习题1l 附图

12．上题中当辐射采暖板的发射率为0.9，其余墙面的发射率均为0.8，采暖板表面温度为

45℃，各墙面温度：左侧墙1t =14℃、右侧墙2t ：16℃，前墙表面3t =10℃，顶棚表面为16℃，地表面为12℃。试计算此采暖板的净辐射换热量。

13．有一3m ×4m 的矩形房间，高2.5m ，地表面温度为270℃，顶表面温度为12℃，房间

四周的墙壁均是绝热的，所有表面的发射率均为0.8，试用网络法计算地板和顶棚的净辐射换热量和墙表面的温度。

14．两平行黑表面尺寸为1m ×1m 相距2m ，表面温度分别为400℃和123℃，背面绝热。

该两表面系放置在一个大房间中，房间的表面为20℃，试分别计算各表面的净辐射换热量。

15．有一圆柱形一端开口的空腔体，共直径和高度均为100mm ，表面温度1t =327℃，发射

率1ε=0.75。此腔体放置在大房间中，房间表面2t =27℃。试计算通过腔体开口的辐射热损失并画出辐射网络图。

16．上题中所有已知的数据不变，如把空腔内表面划分为两个表面即底部圆表面和侧向曲表

面，以考虑非均匀投射的影响，试分析并画出其辐射网络图，计算出开口的辐射热损失并与上题计算结果相比较讨论之。当已知底面对开口的角系数为0.17。

17．设有一功率为800W 的电熨斗，表面积0.04m 。，表面发射率为0.06，放在环境温度为

25℃的室内，表面的对流换热系数为10W/m 2.℃，试求到达稳态时的表面温度是几度。如表面生锈而导致发射率增大至0.7，则表面温度是多少?其余条件均假定不变。

18．设由3个面组成的封闭腔，其1为灰体，2为黑体，且1T =2T =0K ，3表面为黑体，3T >0K 。

求有效辐射1J 和2J ，并证明1,211,212()0Q F J J ?=-≠，

说明,i j Q 不等于封闭系统中任意两物体的真实辐射换热量。

19．两平行大平壁的发射率均为ε=0.4，它们中间放置有两面发射率均为0.04的遮热板。当

平壁的表面温度分别为250℃和400℃，试计算辐射换热量和遮热板的表面温度(不计导热和对流换热)。如不用遮热板时，辐射换热量为多少?

20．一矩形断面的长隧道窑，断面宽4m ，高3m ，底面温度为500K 、发射率为0.6，顶面温

度为1000K ，发别率为0.8，两侧面均为绝热面，试计算表面的净辐射换热量。提示。顶面与底面的角系数可用代数法确定)。

21．在表面温度1t =280℃、直径为1d =200lnm 的蒸汽管外加设白铁皮做的遮热罩，罩的直径2d =300mm 。已知燕汽管表面的发射率1ε=0.85，自铁皮表面的发射率2ε=0.3，罩外空气温度f t =30℃，罩外表面总换热系数α=25W/m 2.℃。如不计管表面和罩壳问空气的导热和对流，试计算该蒸汽管每单位长度的热损失l q ，和遮热罩的表面温度3t 。如不同遮热罩时则管道的热损失为多大?

22．用热电偶来测量管内流动着的热空气温度，如图9-36。热电偶读得温度1t =400℃，管壁由于散热测得温度2t =350℃，热电偶头部和管壁的发射率分别为0.8和0.7。从气流到热电偶头部的对流换热系数为35W/m 2.℃。试计算由于热电偶头部和管壁间的辐射换热而引起的测温误差，此时气流的真实温度应为多少?讨论此测温误差和换热系数的关系；此测温误差和热电偶头部发射率的关系。

图9-36 复习题22附图

23．为了减少上题中的测温误差，可把热电偶头部用遮热罩套起来，如图9-37所示。如遮

热罩两面的发射率均为0.5，从气流到遮热罩的对流换热系数为20W/m 2.℃， 其它参数同上题，试计算此时热电偶的读数为多少度?(提示。热电偶头部面积与遮热罩面积之比接近零)

图9-37复习题23附图

24．地球的平均直径为1.29×104km 。设太阳是地球获得能量的唯一来源，把地球表面作黑

体考虑，试估算地球表面的平均温度。地球对太空的辐射可视为向0K 空间的辐射。

25．在太空中飞行的人造卫星外壳向阳表面受太阳辐照G=1360W/m 2，背面绝热，把太空视为0K 空间，卫星外壳分别作为：

(1)发射率ε=0.3的漫灰表面

(2)单色发射率

0.1λε=(03λ≤≤m μ)

0.5λε=(3λ>m μ) (3)单色发射率

0.5λε=(03λ≤≤m μ) 0.1

λε=(3λ>m μ) 则卫星外壳表面的平衡温度各为多少。为简化计算，设太阳辐射能集中在0～3m μ之内。

26．上题中如把太阳辐射光谱按5762K 的黑体辐射考虑，则各种条件下的表面平衡温度又

如何。

27．在直径D=lm 的烟道中，烟气的平均温度为800℃，烟气中CO 2含量为14％，H 2O 含量

为6％，总压力为2×105Pa ，求烟气的发射率。当壁面温度为400℃，壁面发射率为0.9，则烟气对壁面的辐射换热为多少?

28．试证明外径为d ，横向管间距为1s 、纵向管间距为2s 的光管管束间气体的射线平均行

程为：

1

2241s s s d π??=?- ???

29．锅炉的对流管束由外径d=51mm 的管子组成，管间距1s =120mm,2s =110mm 。流过此管

束的烟气中CO2含量为12％，H20含量为4％，烟气温度从800℃下降到400℃，管壁温度为250℃，表面发射率为0.8。试计算烟气与管壁的辐射换热量(总压力为105Pa)。

30．总压力为1.2 x 105Pa的燃气，温度900℃，燃气中含有5％水蒸汽，此燃气流过边长为1m的方形长通道，通道内表面温度为723℃表面发射率0.9。试计算燃气与壁面的辐射换热量。

常用材料热辐射系数

热分析材料导热系数汇总 材料导热系数 Metal Material Conductivity Density W/m-C kg/m 3 Aluminum, 2024, Temper-T3 121 2.80E+03 Aluminum, 2024, Temper-T351 143 2.80E+03 Aluminum, 2024, Temper-T4 121 2.80E+03 Aluminum, 5052, Temper-H32 138 2.68E+03 Aluminum, 5052, Temper-O 144 2.69E+03 Aluminum, 6061, Temper-O 180 2.71E+03 Aluminum, 6061, Temper-T4 154 2.71E+03 Aluminum, 6061, Temper-T6 167 2.71E+03 Aluminum, 7075, Temper-O 130 2.80E+03 Aluminum, 7075, Temper-T6 130 2.80E+03 Aluminum, A356, Temper-T6 128 2.76E+03 Aluminum, Al-Cu, Duralumin, 95%Al-5%Cu 164 2.79E+03 Aluminum, Al-Mg-Si, 97%Al-1%Mg-1%Si-1%Mn 177 2.71E+03 Aluminum, Al-Si, Alusil, 80%Al-20%Si 161 2.63E+03 Aluminum, Al-Si, Silumim, 86.5%Al-1%Cu 137 2.66E+03 Aluminum, Pure 220 2.71E+03 Beryllium, Pure 175 1.85E+03 Brass, Red, 85%Cu-15%Zn 151 8.80E+03 Brass, Yellow, 65%Cu-35%Zn 119 8.80E+03 Copper, Alloy, 11000 388 8.93E+03 Copper, Aluminum bronze, 95%Cu-5%Al 83 8.67E+03 Copper, Brass, 70%Cu-30%Zn 111 8.52E+03 Copper, Bronze, 75%Cu-25%Sn 26 8.67E+03 Copper, Constantan, 60%Cu-40%Ni 22.7 8.92E+03 Copper, Drawn Wire 287 8.80E+03 Copper, German silver, 62%Cu-15%Ni-22%Zn 24.9 8.62E+03 Copper, Pure 386 8.95E+03 Copper, Red brass, 85%Cu-9%Sn-6%Zn 61 8.71E+03

热辐射计算公式

传热学课程自学辅导资料 （热动专业） 二○○八年十月

传热学课程自学进度表 教材：《传热学》教材编者：杨世铭陶文铨出版社：高教出版时间：2006 1

注：期中（第10周左右）将前半部分测验作业寄给班主任，期末面授时将后半部分测验作业直接交给任课教师。总成绩中，作业占15分。 2

传热学课程自学指导书 第一章绪论 一、本章的核心、重点及前后联系 （一）本章的核心 1、导热、对流、辐射的基本概念。 2、传热过程传热量的计算。 （二）本章重点 1、导热、对流、辐射的基本概念。 2、传热过程传热量的计算。 （三）本章前后联系 简要介绍了热量传递的三种基本方式和传热过程 二、本章的基本概念、难点及学习方法指导 （一）本章的基本概念 1、热传导 导热（Heat Conduction）：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热。 特点：从宏观的现象看，是因物体直接接触，能量从高温部分传递到低温部分，中间没有明显的物质迁移。 从微观角度分析物体的导热机理： 气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。 导电固体：自由电子不规则运动相互碰撞的结果，自由电子的运动对其导热起主导作用。 非导电固体：通过晶格结构振动所产生的弹性波来实现热量传递，即院子、分子在其平衡位置振动。 液体：第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。 热流量：单位时间传递的热量称为热流量，用Ф表示，单位为W。 3

EFD仿真材料热辐射系数表

Emissivity Coefficients of some common Materials The radiation heat transfer emissivity coefficient of some common materials as aluminum, brass, glass and many more Sponsored Links The emissivity coefficient - - indicates the radiation of heat from a 'grey body' according the Stefan-Boltzmann Law, compared with the radiation of heat from a ideal 'black body' with the emissivity coefficient = 1. The emissivity coefficient - - for some common materials can be found in the table below. Note that the emissivity coefficients for some products varies with the temperature. As a guideline the emmisivities below are based on temperature 300 K. Surface Material Emissivity Coefficient - - Alloy 24ST Polished 0.9 Alumina, Flame sprayed 0.8 Aluminum Commercial sheet 0.09 Aluminum Foil 0.04 Aluminum Commercial Sheet 0.09 Aluminum Heavily Oxidized 0.2 - 0.31 Aluminum Highly Polished 0.039 - 0.057 Aluminum Anodized 0.77 Aluminum Rough 0.07 Antimony, polished 0.28 - 0.31 Asbestos board and paper 0.94 Asphalt 0.93 Basalt 0.72 Beryllium 0.18 Beryllium, Anodized 0.9 Bismuth, bright 0.34 Black Body Matt 1.00 Black Parson Optical 0.95 Black Silicone Paint 0.93 Resources, Tools and Basic Information for Engineering and Design of Technical Applications! Web The Engineering ToolBox Search

常见非金属、金属表面不同波段的辐射率

精心整理 第1章非金属的发射率表（n.r.=不推荐） 以下值为近似值，根据材料的实际表面和条件不同可能会有所变化。 材料发射率 1.0μm 5.0μm7.9μm8-14μm 石棉0.9 0.9 0.95 0.95 沥青n.r. 0.9 0.95 0.95 黑陶瓷n.r. 0.7 0.7 0.7 碳 未氧化0.8-0.95 石墨0.8-0.9 碳化硅n.r. 0.9 陶瓷0.4 0.95 黏土n.r. 0.95 混凝土0.65 0.95 布料n.r. 0.95 玻璃 平板n.r. 0.85 玻璃坯n.r. 沙砾0.95 0.95 0.95 石膏0.4-0.97 0.8-0.95 0.8-0.95 冰0.98 0.98 0.4-0.98 0.98 0.98 0.9-0.95 0.9-0.95 纸张n.r. 0.95 0.95 0.95 n.r. 0.95 0.95 0.95 n.r. n.r. 0.9 0.95 0.95 沙子n.r. 0.9 0.9 0.9 雪n.r. 0.9 0.9 泥土n.r. 0.9-0.98 0.9-0.98 水n.r. 0.93 0.93 木头，（天然）n.r. 0.9-0.95 0.9-0.95 0.9-0.95 第2章金属的发射率表 以下值为近似值，根据材料的实际表面和条件不同可能会有所变化。 材料发射率 1.0μm 1.6μm8-14μm

铝 未氧化0.1-0.2 0.02-0.2 n.r. 氧化0.4 0.4 0.2-0.4 铝合金A3003 氧化n.r. 0.4 0.3 毛面0.2-0.8 0.2-0.6 0.1-0.3 光面0.1-0.2 0.02-0.1 n.r. 黄铜 光面0.8-0.95 0.01-0.05 n.r. 砑光面n.r. n.r. 0.3 氧化0.6 0.6 0.5 铬0.4 铜 光面n.r. 毛面n.r. 氧化0.2-0.8 电气接线端子n.r. 金0.3 Haynes 合金0.5-0.9 铬镍铁合金 氧化 喷砂0.3-0.6 0.3-0.6 电抛光面0.25 0.15 铁 0.5-0.9 0.5-0.9 0.1-0.3 n.r. n.r. 0.6-0.9 0.5-0.7 0.35 0.4-0.6 n.r. 0.7-0.9 0.7-0.9 0.6-0.95 未氧化0.35 0.3 0.2 熔融.035 0.3-0.4 0.2-0.3 铁，锻造 钝铁0.9 0.9 0.9 铅 光面0.35 0.05-0.2 n.r. 毛面0.65 0.6 0.4 氧化n.r. 0.3-0.7 0.2-0.6 镁0.3-0.8 0.05-0.3 n.r. 汞n.r. 0.05-0.15 n.r. 钼 氧化0.5-0.9 0.4-0.9 0.2-0.6

角系数的定义、性质及计算

角系数的定义、性质及计算 前面讲过，热辐射的发射和吸收均具有空间方向特性，因此，表面间的辐射换热与表面几何形状、大小和各表面的相对位置等几个因素均有关系，这种因素常用角系数来考虑。角系数的概念是随着固体表面辐射换热计算的出现与发展，于 20 世纪 20 年代提出的，它有很多名称，如，形状因子、可视因子、交换系数等等。但叫得最多的是角系数。值得注意的是，角系数只对漫射面 ( 既漫辐射又漫发射 ) 、表面的发射辐射和投射辐射均匀的情况下适用。 1. 角系数的定义 在介绍角系数概念前，要先温习两个概念. 投入辐射：单位时间内投射到单位面积上的总辐射能，记为 G 。(2) 有效辐射：单位时间内离开单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射，参见图 8-1 。包括了自身的发射辐射 E 和反射辐射 r G 。 G 为投射辐射。 下面介绍角系数的概念及表达式。 (1) 角系数：有两个表面，编号为 1 和 2 ，其间充满透明介质，则表面 1 对表面 2 的角系数 X 1,2 是：表面 1 直接投射到表面 2 上的能量，占表面 1 辐射能量的百分比。即 同理，也可以定义表面 2 对表面 1 的角系数。从这个概念我们可以得出角系数的应用是有一定限制条件的，即漫射面、等温、物性均匀 (2) 微元面对微元面的角系数 (3) 微元面对面的角系数 (4) 面对面的角系数 2. 角系数性质 根据角系数的定义和诸解析式，可导出角系数的代数性质。 (1) 相对性 (2) 完整性 对于有 n 个表面组成的封闭系统，见图 8-3 所示，据能量守恒可得 : 上式称为角系数的完整性。若表面 1 为非凹表面时， X 1,1 = 0 。 (3) 可加性 如图 8-4 所示，表面 2 可分为 2a 和 2b 两个面，当然也可以分 为 n 个面，则角系数的可加性为

热辐射实验

1.实验题目：热辐射与红外扫描成像系列实验 2.实验目的 1） 学习热辐射的背景知识及相关定律，理解科学家们创造性的思维方法和相关实验技术。 2） 学习用虚拟仪器研究热辐射基本定律，测量Planck 常数。 3） 了解红外扫描成像的基本原理，掌握扫描成像的实验方法和技术。 4） 培养学生运用热辐射的基本原理和相关技术进行基础研究和应用设计的能力。 3.实验内容 1） 验证热辐射基本定律，用黑体辐射公式测量Planck 常数 2） 研究和测定物体不同表面状态的辐射发射量 3） 研究辐射发射量与距离的关系 4） 红外扫描成像实验研究 5） 红外无损探伤实验研究 6） 红外温度计的设计与材料热性质的研究 7） 运用热辐射基本定律和本实验装置进行自主应用设计性实验 4.实验原理 1. 了解热辐射的基本概念和定律 当物体的温度高于绝对零度时，均有红外光向周围空间辐射出来，红外辐射的物理本质是热辐射。其微观机理是物体内部带电粒子不停的运动导致热辐射效应。热辐射的波长和频率在0.76?100μ之间，与电磁波一样具有反射、透射和吸收等性质。设辐射到物体上的能量为Q ，被物体吸收的能量为Q α，透过物体的能量为Q τ，被反射的能量为Q ρ。 由能量守恒定律可得： Q=Q α+Q τ+Q ρ归一化后可得： +1Q Q Q Q Q Q βαταβτ+=++= （1） 式中α为吸收率，τ为透射率，ρ为反射率。 1.1 基尔霍夫定律 基尔霍夫指出：物体的辐射发射量M 和吸收率α的比值M/α与物体的性质无关，都等同于在同一温度下的绝对黑体的辐射发射量M B ，这就是著名的基尔霍夫定律。

1 212()B M M M f t αα====L （2） 基尔霍夫定律不仅对所有波长的全辐射（或称总辐射）而言是正确的，而且对任意单色波长λ也是正确的。 1.2 绝对黑体 能完全吸收入射辐射，并具有最大辐射率的物体叫做绝对黑体。实验室中人工制作绝对黑体的条件是：1）腔壁近似等温，2）开孔面积<<腔体。 本实验中我们利用红外传感器测量辐射方盒表面的总辐射发射量M 。M 是所有波长的电磁波的光谱辐射发射量的总和，数学表达式为： M M d λλ∞ =∫ （3） 上式被称为斯蒂芬-玻尔兹曼定律。不同的物体，处于不同的温度，辐射发射量都不同，但有一定的规律。 比辐射率ε的定义：物体的辐射发射量与黑体的辐射发射量之比，即 00d =d B B T B M M M M λλλελελ ∞∞??==????∫∫物体辐射发射量黑体辐射发射量 （4） 由基尔霍夫定律可知，辐射发射量M与吸收率α的关系：B M M α= 由能量守恒定律和基尔霍夫定律，即公式（1）和（2）联立求解 1B M M αβτα++=??=? 可得: ()1B M M τρ=?? （5） 由上述知识可知，若我们测出物体的辐射发射量和黑体的辐射发射量，便可求出物体的吸收率，还可以获得物体反射率和透射率的有关信息。 2. 空气中热辐射的传播规律研究 我们知道，许多物理量都与距离 r 的反平方成正比。现代物理学认为，这很大程度上是由空间的几何结构决定的。以天体辐射为例，如果距离 r 的指数比 2 大或者比 2 小，就会影响太阳的辐射场，使地球温度过低或者过高，从而不适合碳基生命形式的存在。那么热源的辐射量与距离的关系是否也遵循这一规律呢？对于球形均值热源和各种不同形状和不同材料构成的热源的辐射量在空气中的衰减规律及其分布是否都遵循反平方定律呢？ 我们首先引进几个概念。辐射功率 P ：单位时间内传递的辐射能 W ，即

我的记录材料(传热学第八章)-辐射换热的计算

第八章 辐射换热的计算 §8-1 角系数的定义、性质及计算 ? 两个表面之间的辐射换热量与两个表面之间的相对位置有很大关系 ? a 图中两表面无限接近，相互间的换热量最大；b 图中两表面位于同一平面上，相互间的辐射换热量为零。由图可以看出，两个表面间的相对位置不同时，一个表面发出而落到另一个表面上的辐射能的百分数随之而异，从而影响到换热量。 一. 角系数的定义 角系数是进行辐射换热计算时空间热组的主要组成部分。 定义：把表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数，记为X 1,2。 二. 角系数的性质 ? 研究角系数的性质是用代数法（代数分析法）求解角系数的前提： 假定：（1）所研究的表面是漫射的 （2）在所研究表面的不同地点上向外发射的辐射热流密度是均匀的 1、角系数的相对性 ? 一个微元表面到另一个微元表面的角系数 1121 1112,11cos b A dA dA b A I d d dA dA X dA E d θ???Ω = = ?由发出的落到上的辐射能由发出的辐射能

两微元表面角系数的相对性表达式： 2、角系数的完整性 对于由几个表面组成的封闭系统，据能量守衡原理，从任何一个表面发射出的辐射能必全部落到封闭系统的个表面上。因此，任何一个表面对封闭腔各表面 的角系数之间存在下列关系： 注：若表面1为非凹表面时，X 1,1 = 0；若表面1为凹表面，X 1,1≠ 0 3、角系数的可加性 注意，利用角系数可加性时，只有对角系数符号中第二个角码是可加的，对角系数符号中的第一个角码则不存在类似的关系。 从表面2上发出而落到表面1上的辐射能，等于从表面2 的各部分发出而 2 2 12,cos cos 21r dA X dA dA πθθ??=1 221,2,1dA dA dA dA X dA X dA ?=?1 ,13,12 ,11,1=++++n X X X X Λ

银河系热辐射和非热辐射成分分离原理

银河系热辐射和非热辐射成分分离原理 摘要银河系内射电源的辐射机制主要有两种：热的自由—自由辐射和非热的同步辐射。分别来自于带电粒子的相互作用和相对论电子在磁场中的螺旋运动，与之相对应的强射电源是电离氢区和超新星遗迹，而且银河系的大尺度结构的背景辐射也是来自于同步辐射。将这两种辐射成分进行分离是研究银河系星际介质的重要手段。本文利用多波段的射电连续谱观测数据，建立了一种新的辐射成分分离方法，通过对观测数据每一个像素点对应的银河系辐射的谱指数进行分析，以达到热辐射和非热辐射成分分离的目的，并求出同步辐射成分谱指数在银河系内的分布情况。 关键词射电连续谱；超新星遗迹；电离氢区 0引言 由于在光学波段观测银道面会有消光效应的存在，所以射电波段的观测数据成为了研究银河系结构的主要工具。在射电波段，银河系辐射主要有两种辐射机制：热的轫致辐射（自由—自由辐射）和非热的同步辐射。自由—自由辐射源于带电粒子相互碰撞，同步辐射是由相对论电子在磁场中的螺旋运动产生的。在厘米和分米波段的射电连续谱中，观测到的两种强射电源——超新星遗迹和电离氢区（HII区）的辐射机制分别是同步辐射和自由—自由辐射。将这两种辐射成分分离，对于研究银河系的意义是重大的。利用分离后的结果，可以描述银河系内不同种类电子的分布，可以发现未知的射电源以及新的超新星遗迹和HII区，也可以对已知的超新星遗迹和HII区进行验证。利用超新星遗迹，又可以研究大质量恒星的晚期演化，了解其对星际介质的加热作用、超新星爆发时的构成元素，也可以研究星际介质的磁场结构。结合复合线数据，可以求得HII区的光度，这对确定银河系的哈勃类型有着重要的作用。同时由得到的非热辐射成分的谱指数分布，也可以更准确的对丢失大尺度结构的观测数据，进行大尺度结构辐射的补偿。 分离热辐射和非热辐射成分的方法，前人已经建立了几种模型（如Hinshaw et al. （2007），Marta I. R. Alves et al. （2011），Paladini et al. （2005）），但是这些模型或者存在着很大的不确定度，或者有诸多的局限。本文中，我们将设计一种新的方法，利用多波段的射电连续谱数据，通过对谱指数的分析，来实现热辐射成分和非热辐射成分的分离，并且求得观测数据每一个像素点所对应的非热辐射成分的谱指数。 1 分离方法 1.1数据的选取 现已完成的银河系全天巡天和银道面巡天观测有很多，但是一些早期的数据灵敏度很低，分辨率也非常差，而且没有电子版的数据，这样的数据并不适合做

最新热辐射率整理

石墨及其他材料的热辐射率 材料热辐射率 石墨（石油焦基）0.70~0.90 石墨（炭黑基）0.85~0.95 模压石墨0.60~0.80 炭黑0.90~0.99 银0.04 氧化镍0.87 磨光钨0.15 辐射传热： 黑体：能吸收全部热射线的物体（A=1）成为绝对黑体，简称黑体。 谱郎克辐射定律：单位时间内从物体单位表面上向半球空间所辐射出去的总能量称为物体的全 辐射能力，用“E”，单位为W/m2 斯蒂芬-波尔茨曼定律（四次方定律） Eo=CO(T/100)4 CO—黑体的辐射系数，数值为 5.67[W/（m2.K4）] 在实际工程中，将辐射能力小于黑体的物体称为灰体。实际物体的辐射能力与同温度下黑体的辐射能力的比值称为该物体的黑度。 ε＝E/EO E=εEO=εCO（T/100）4=C（T/100）4 式中ε—回体的黑度，ε＝0–1 C—灰体的辐射系数，[W/m2.K4.℃]C=εCO

常用工程材料的黑度ε 材料名称温度 （℃） ε值材料名称温度（℃）ε值 精密磨光的纯铜80–1150.018-0.023高铝砖、镁 砖 ——0.8 无光泽的黄铜23-3500.22炭化硅板1300-14000.9-0.94磨光的钢件770-10400.52-0.56硅藻土粉-0.25 新轧制的钢200.24水泥板10000.63 钢板表层氧化200.82水泥-0.54 表面氧化钢件940-11000.80水（＞ 0.1mm） 0-1000.95-0.96氧化后的铁125-5250.78-0.82石膏200.8-0.9铸铁500-12000.85-0.95石棉水泥 板 200.96 玻璃22-900.94石棉粉-0.4-0.6红砖200.93煤100-1600.81-0.79耐火黏土砖200.85雪00.8 耐火黏土砖10000.75木材200.8-0.92耐火的砖体12000.59硬橡皮200.95 抹灰的砖体200.94

辐射换热的计算

电磁波波长从几万分之一米到数千米

τ ρQ Q ++1 //=+Q Q Q Q τρ

单位面积辐射体在单位时间内向半球空间发射的波长为λ(+dλ区间)的能量。 黑体辐射的理论是建立在如下几个基本定律基础上的，即： 学理论得出） 1884热力学理论）

式中 Eb λ-- 光谱辐射力,W/m3 ； λ -- 波长,m ； T -- 黑体热力学温度,K ； e -- 自然对数的底； c1 --- 第一辐射常量, 3.742×10-16 W ·m2； c2 --- 第二辐射常量, 1.438× 10-2m ·K 。 Planck 认为黑体以hv 为能量单位，不断发射和吸收频率为 v 的辐射， hv 称为能量子 2. 维恩位移定律 由Planck 定律知 E λ=f(λ,T )如图， E λ有最大值； 随着T max 向左移动 1893热力学理论得出，由Plank ’s Law 求导，并令 )(01c const c 512=??? ???-==-T T b e d d d dE λλλλλ 光谱辐射力曲线下的面积是该温度下黑体 的辐射力 例题8-1 试分别计算温度为2000K 和5800K 的黑体的最大单色辐射力所对应的波长。 解： 应用Wien 位移定律 T=2000K 时 max=2.910-3/2000=1.45 m T=5800K 时 max=2.910-3/5800=0.50 m 常见物体最大辐射力对应的波长在红外线区 太阳辐射最大辐射力对应的波长在可见光区 如不是黑体，则不完全遵守这个定律，但其变化方向是相同的，例如金属（钢锭）： 当T<500oC 时，没有可见光，颜色不变；T 增大，其颜色分别为暗红、鲜红、桔黄和白色。（P365） 3. 斯忒藩-玻耳兹曼定律 1879年Stefan 实验，1884年 Boltzman 热力学理论将Plank ’s Law 积分即得： 2 40 m /W T d E E b b σλλ==?∞ 为黑体辐射常数，其值为5.67 10-8W/( m2·K4)。为计算高温辐射的方便，可 改写为： 2 4 0W/m 100C ? ?? ??=T E b s J 10626.634??=-h

热辐射的研究

热辐射的研究 热辐射是19世纪发展起来的一门新学科，它的研究得到了热力学和光 谱学的支持，同时用到了电磁学和光学的新兴技术，因此发展很快。到19世纪末，这个领域已经达到这样的高峰，以致于量子论这个婴儿注定要从这里诞生。 热辐射实际上就是红外辐射。1800年，赫谢尔（W.Herschel）在观察太阳光谱的热效应时首先发现了红外辐射，并且证明红外辐射也遵守折射定律和反射定律，只是比可见光更易于被空气和其他介质吸收。1821年，塞贝克（T.J. Seebeck）发现温差电现象并用之于测量温度。1830年，诺比利（L. Nobili）发明了热辐射测量仪。他用温差电堆接收包括红外辐射在内的热辐射能量，再用不同材料置于其间，比较它们的折射和吸收作用。他发现岩盐对热辐射几乎是完全透明的，后来就用岩盐一类的材料做成了各种适用于热辐射的“光学”器件。 与此同时，别的国家也有人对热辐射进行研究。例如：德国的夫琅和费在观测太阳光谱的同时也对光谱的能量分布作了定性观测；英国的丁铎尔（J. Tyndall）、美国的克罗瓦（A.P.P. Crova）等人都测量了热辐射的能量分布曲线。 其实，热辐射的能量分布问题很早就在人们的生活和生产中有所触及。例如：炉温的高低可以根据炉火的颜色判断；明亮得发青的灼热物体比暗红的温度高；在冶炼金属中，人们往往根据观察凭经验判断火候。因此，很早就对热辐射的能量分布问题发生了兴趣。 美国人兰利（https://www.wendangku.net/doc/ca16924456.html,ngley）对热辐射做过很多工作。1881年，他发明了热辐射计，可以很灵敏地测量辐射能量。图19.13就是兰利的热辐射计。他用四个铂电阻丝组成电桥，从检流计测出电阻的温度变化。为了测量热辐射的能量分布，他设计了很精巧的实验装置，用岩盐作成棱镜和透镜，仿照分光计的原理，把不同波长的热辐射投射到热辐射计中，测出能量随波长变化的曲线，从曲线可以明显地看到最大能量值随温度增高向短波方向转移的趋势（图19.14）。1886年，他用罗兰凹面光栅作色散元件，测到了相当精确的热辐射能量分布曲线。 兰利的工作大大激励了同时代的物理学家从事热辐射的研究。随后，普林舍姆（E. Pringsheim）改进了热辐射计；波伊斯（C. V. Boys）创制了微量辐射计；帕邢（F. Paschen）又将微量辐射计的灵敏度提高了多倍。这些设备为热辐射的实验研究提供了极为有力的武器。 与此同时，理论物理学家也对热辐射展开了广泛研究。1859年，基尔霍夫证明热辐射的发射本领和吸收本领的比值与辐射物体的性质无关，并提出了黑体

常见非金属、金属表面辐射率

常见非金属表面辐射率 材料辐射率值可棉0.95 沥青0.95 玄武岩0.70 砖红色的0.93 金钢砂陶瓷0.90 0.95 粘土0.95 混凝土0.95 布0.95 玻璃0.85 石子0.95 石膏0.80-0.95冰0.95 油漆无色透明0.92 暗黑色0.97 橡胶石灰0.95 0.98 涂料无碱性0.90-0.95 纸任何颜色0.95 塑料不透明0.95 雪0.90 土壤干0.92 泥0.95 水沙(粗矿石)0.93 0.90 木料自然的0.90-0.95 常见金属表面辐射率 材料辐射率值 铝非氧化0.02-0.10 氧化0.20-0.40 氧化铝氧化0.30 粗糙的0.10-0.30抛光的0.02-0.10 黄铜抛光的0.01-0.05 磨亮的0.30 氧化的0.50 铬0.02-0.20 铜抛光的0.03 磨亮的0.05-0.10氧化的0.40-0.80 金0.01-0.10

镍铬铁合金氧化的0.70-0.95 磨沙的0.30-0.60电解抛光0.15 铗氧化的0.50-0.90 非氧化的0.05-0.20生锈的0.50-0.70 铸铁氧化的0.60-0.95 非氧化的0.20 熔化的0.20-0.30 锻铗无光泽的0.90 铅抛光的0.05-0.10 粗糙的0.40 氧化的0.20-0.60 镁0.02-0.10汞0.05-0.15 钼氧化的0.20-0.60 非氧化的0.10 镍铜合金0.10-0.14 镍氧化的0.20-0.50 电解质的0.05-0.15 铂黑0.90 银0.02 锡非氧化的0.05 钨抛光的0.03-0.10 钢冷轧钢0.70-0.90 毛板0.40-0.60抛光板0.10 氧化的0.70-0.90不锈钢0.10-0.80 钛抛光的0.05-0.20 氧化的0.50-0.60 锌氧化的0.10 抛光的0.02

常用材料的热物性参数

表1 各种金属的热物性值 温度 C 比热 cal/(g·C) 导热系数 cal/(cm·s· C) 密度(g/cm3)液相线、固相线温度 (C) =7.88(20C) =7.3(1500C) =7.0(1600C) =7.86(15C) =7.86(15C) =7.85(15C) =7.85(15C) =7.83(15C)

续表1 各种金属的热物性值 温度 C 比热 cal/(g·C) 导热系数 cal/(cm·s· C) 密度(g/cm3)液相线、固相线温度 (C) =7.73(15C) Ts=1488 T L=1497 =7.84(15C) T S=1420 T L=1520 =7.7(15C) 13.1Cr,0.5Ni T S=1399 T L=1454 =7.0(15C) 比热相对于 普通铸铁

=7.1(15C) 温度 C 比热 cal/(g·C) 导热系数 cal/(cm·s· C) 密度(g/cm3)液相线、固相线温度 (C) =7.5~7.8(15C) =8.92 T S=T L=1083

s=2.70(15C) T S=T M=660.2 温度 C 比热 cal/(g·C) 导热系数 cal/(cm·s· C) 密度(g/cm3)液相线、固相线温度 (C) s=1.74 T L=T S=651 s=6.09 T S=1395 T L=1427

表2 铸型的热物性计算公式

硅砂，干型，呋喃铸型600C以下 0.385<<0.494 0.0058

热辐射的基本定理

第八章热辐射的基本定理 本章从分析热辐射的本质和特点开始，结合表面的辐射性质引出有关热辐射的一系列术语和概念，然后针对辐射规律提出了热辐射的基本定律。学习的基本要求是：理解热辐射本质和特点。有关黑体、灰体、漫射体，发射率（黑率）、吸收率的概念。理解和熟悉热辐射的基本定律，重点是斯蒂芬—玻尔兹曼定律和基尔霍夫定律。了解影响实际物体表面辐射特性的因素。主要内容有： 一、作为表面的热辐射性质，主要有：对外来投射辐射所表现的吸收率、反射率、透射率和自由温度所表现出的发射率。对实际表面，这些性质既有方向性又具有光谱性，即它们既和辐射的方向有关，又和辐射的波长有关。所以实际表面的辐射性质是十分复杂的。工程上为简化计算而提出了“漫”“灰”模型：前者指各向同性的表面，即辐射与反辐射性质与方向无关；后者指表面的辐射光谱与同温度黑体的辐射光谱相似，或表面的单色吸收率不随波长而变化是一个常数。如某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，则称为“漫—灰”表面，本教材主要针对这类表面作分析计算。 二、有关黑体的概念。黑体既是一个理想的吸收体又是理想的发射体，在热辐射中可把它作为标准物体以衡量实际物体的吸收率和发射率。基于黑体是理想吸收体，如把他置于温度为T的黑空腔中，利用热平衡的原理可推论出黑体尚具有如下特性： 1、在同温度条件下，黑体具有最大的辐射力Eb，既（T）> （T）。 2、黑体的辐射力是温度的单调递增函数。 3、黑体辐射各向同性，即黑体具有漫射性质，辐射强度与方向无关，≠。 三、发射率 发射率 单色发射率 与的关系 对灰表面≠，可有= 。 四、辐射力E和辐射强度I均表示物体表面辐射本领。只要表面温度T>0 K，就会有辐射能量。前者是每单位表面积朝半球方向（0 K环境）在单位时间内所发射全波长的能量，而后者是某方向上每单位投影面积在单位时间、单位立体角内所发射的全波长能量。它们之间的关系是，对黑体。 如果是单色辐射能量，相对有单色辐射力和单色辐射强度，并有，对黑体。 五、热辐射的基本定律有： 1、普朗克定律： 2、斯蒂芬—玻尔兹曼定律： W/（m2·K4） 对灰表面 3、兰贝特定律： 或 对漫表面才有此关系。 4、基尔霍夫定律： 在热平衡条件下得出 温度不平衡条件下几种不同层次： （1）、无条件成立； （2）、漫表面成立；

-人体辐射换热的计算.

人 体 辐 射 换 热 的 计 算 方 法 The Calculation Method Of Radiative Heat Loss From Human Body 同济大学楼宇设备工程与管理系 叶海 摘要：本文简要介绍了两种情况下人体辐射换热的计算方法，即人体与室内整体环境间的辐射换热、人体与单一壁面间的辐射换热。作者力求避免繁复的理论推导，而仅仅就研究结果，研究方法作了归纳与总结，列出了一些计算参数的取值范围，可供工程技术人员在计算时参考。 在热舒适的研究中，我们经常要计算人体与室内环境间的热交换，进而对人体的热感觉进行预测。人体与环境之间主要通过对流和辐射方式换热，导热基本上可以忽略不计。在普通的室内气候条件下，人体外表温度高于环境平均辐射温度，而室内风速一般较小，因此辐射散热量可占总散热量的50%左右，对流散热为30%左右，其余为蒸发散热。 一、人体与室内环境间的辐射换热 人体与室内环境间的辐射换热量Q R 可按空腔与内包壁面间的换热计算，即 W )11(1 )(44-+-=S S eff p mrt surf eff R A A T T A Q εεσ (1) 式中，eff A ——人体的有效辐射面积，m 2； 428K W/m 1067.5??=-σ，黑体的辐射常数。 surf T ——人体外表的平均温度，K ； mrt T ——环境的平均辐射温度，K ； P ε ——人体外表的平均发射率，无因次； S A ——包围人体的室内总面积，m 2； S ε ——环境的平均发射率，无因次； 式(1)中，由于人体面积远小于环境面积，且一般室内材料的发射率接近于1，故分母的第二项可略去不计。在热舒适研究中，对人体的产热（即代谢率）和散热计算一般取单位皮肤面积，于是得到 244W/m )(mrt surf eff cl P r T T f f Q -=σε (2) 式中，cl f ——称为服装面积系数，无因次；后面将作进一步介绍。 eff f ——人体的有效辐射面积系数，无因次；后面将作进一步介绍。 式(2)虽然给出了人体辐射换热计算的具体形式，但令人遗憾的是，式中右边的各项大多难以从理论上确定，一般依赖于经验公式来解决。两个系数的意义在于，着装增大了人体的外表面积，而人体的外表之间存在着相互辐射。至于平均辐射温度，它是假想室内环境在均一的温度下与人体进行换热。以下将对其中各项进行详细讨论。 1-1 人体外表的平均发射率 发射率有时也称为黑度、黑率或辐射系数，它表明物体表面与黑体相比辐射能量的效率。根据基尔霍夫定律，“漫-灰表面”在温度平衡时，可以认为发射率与吸收率相等，但在工程计

常用辐射量和单位

照射量（X）：是指X射线或γ射线的光子在单位质量空气中释放出来的全部电子完全被空气阻止时，在空气中产生同一种符号离子的总电荷的绝对值。照射量只用于X射线或γ射线在空气中的辐射场的量度，不能用于其他类型辐射和其他物质。照射量的SI单位是库仑每千克（C·kg-1）。 吸收剂量（D）：指电离辐射与物质相互作用时，单位质量的物质中吸收电离辐射能量多少的一个辐射量。吸收剂量的SI单位是焦耳每千克（J·kg-1），称为戈瑞（Gy）。1戈瑞（Gy）的吸收剂量等于1千克受照射物质吸收1焦耳的辐射能量。1 Gy＝103mGy=106μGy。 剂量当量（H）：相同的吸收剂量（D）未必产生同样程度的生物效应，因为生物效应受到辐射类型、剂量与剂量率大小、照射条件、生物种类和个体生理差异等因素的影响。为了比较不同类型辐射引起的有害效应，在辐射防护中引进了一些系数，当吸收剂量乘上这些修正系数后，就可以用同一尺度来比较不同类型辐射照射所造成的生物效应的严重程度或产生机率，这种修正后的吸收剂量就称为剂量当量。剂量当量的SI单位是焦耳每千克（J·kg-1），称为希沃特（Sievert），符号为Sv。 剂量当量率：是指单位时间内剂量当量。它的SI单位是焦耳每千克每秒（J·kg-1·s-1），称为希沃特每秒（Sv·s-1）。 当量剂量（HT，R）：当量剂量等于辐射在某一组织或器官中产生的平均吸收剂量，经辐射权重因数加权处理的吸收剂量。当量剂量的SI单位是焦耳每千克（J·kg-1），称为希沃特（Sievert），符号为Sv。 有效剂量（E）：人体各组织或器官的当量剂量乘以相应的组织权重因数后的和。有效剂量的SI单位是焦耳每千克（J·kg-1），称为希沃特（Sievert），符号为Sv。 放射性活度（A）：是单位时间内该放射性核素发生自发衰变的次数。是度量放射性物质在单位时间内原子核衰变数的物理量，放射性物质在单位时间内发生核衰变数目越多，这种放射性物质的放射性强度就越强。活度的单位是秒的倒数（s-1），称为贝可勒尔（Becquere），简称贝可（Bq），1 Bq表示放射性核素在1秒钟内发生1次核衰变。