熱傳遞方式分為三種:熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對(duì)流。前面我們已經(jīng)討論過(guò)熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流分別對(duì)閉式冷卻塔選型時(shí)的影響,熱傳導(dǎo)主要決定了 傳熱材質(zhì),所以閉式冷卻塔冷卻盤(pán)管一般使用銅制或鋼制盤(pán)管,熱對(duì)流主要決定冷卻形式,即風(fēng)水走向,哪種設(shè)計(jì)使熱對(duì)流速度最快。接下來(lái)給大家講一下熱輻射對(duì)閉式冷卻塔選型時(shí)的影響。
熱輻射,是指物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。熱量傳遞的3種方式之一。一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射,溫度愈 高,輻射出的總能量就愈大,短波成分也愈多。熱輻射的光譜是連續(xù)譜,波長(zhǎng)覆蓋范圍理論上可從0直至∞,一般的熱輻射主要靠波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可 見(jiàn)光和紅外線傳播。由于電磁波的傳播無(wú)需任何介質(zhì),所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。溫度較低時(shí)主要以不可見(jiàn)的紅外光進(jìn)行輻射,當(dāng) 溫度為300℃時(shí)熱輻射中最強(qiáng)的波長(zhǎng)在紅外區(qū)。當(dāng)物體的溫度在500℃以上至800℃時(shí),熱輻射中最強(qiáng)的波長(zhǎng)成分在可見(jiàn)光區(qū)。
關(guān)于熱輻射,其重要規(guī)律有4個(gè):基爾霍夫輻射定律、普朗克輻射分布定律、斯蒂藩-玻耳茲曼定律、維恩位移定律。這4 個(gè)定律,有時(shí)統(tǒng)稱(chēng) 為熱輻射定律。物體在向外輻射的同時(shí),還吸收從其他物體輻射來(lái)的能量。物體輻射或吸收的能量與它的溫度、表面積、黑度等因素有關(guān)。但 是,在熱平衡狀態(tài)下,輻射體的光譜輻射出射度(見(jiàn)輻射度學(xué)和光度學(xué))r(λ,T)與其光譜吸收比a(λ,T)的比值則只是輻射波長(zhǎng)和溫度的函 數(shù),而與輻射體本身性質(zhì)無(wú)關(guān)。黑體是一種特殊的輻射體,它對(duì)所有波長(zhǎng)電磁輻射的吸收比恒為1。黑體在自然條件下并不存在,它只是一種理 想化模型,但可用人工制作接近于黑體的模擬物。即在一封閉空腔壁上開(kāi)一小孔,任何波長(zhǎng)的光穿過(guò)小孔進(jìn)入空腔后,在空腔內(nèi)壁反復(fù)反射,重 新從小孔穿出的機(jī)會(huì)極小,即使有機(jī)會(huì)從小孔穿出,由于經(jīng)歷了多次反射而損失了大部分能量 。對(duì)空腔外的觀察者而言,小孔對(duì)任何波長(zhǎng)電磁 輻射的吸收比都接近于1,故可看作是黑體。將基爾霍夫輻射定律應(yīng)用于黑體,由此可見(jiàn),基爾霍夫輻射定律中的函數(shù)f(λ,T)即黑體的光譜輻 射出射度。
熱輻射主要有以下的特點(diǎn):
1、任何物體,只要溫度高于0℃,就會(huì)不停地向周?chē)臻g發(fā)出熱輻射;
2、可以在真空和空氣中傳播;
3、伴隨能 量形式的轉(zhuǎn)變;
4、具有強(qiáng)烈的方向性;
5、輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān);
6、發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。
根據(jù)能量守恒定律有:Q= Qr + Qa + Qd 1= Qr / Q + Qa / Q + Qd/ Q=r+a+d r ——反射率; a ——吸收率; d ——透過(guò)率。 當(dāng)吸收率 a=1 時(shí),表明物體能將投射到它表面的熱射線全部吸收,稱(chēng)為絕對(duì)黑體,簡(jiǎn)稱(chēng)黑體。當(dāng)反射率 r =1 時(shí),表明物體能將投射到它表 面的熱射線全部反射出去,稱(chēng)為絕對(duì)白體,簡(jiǎn)稱(chēng)白體。當(dāng)是鏡反射(入射角 = 反射角)則稱(chēng)鏡體。當(dāng) d=1 時(shí),稱(chēng)為絕對(duì)透明體,簡(jiǎn)稱(chēng)透明體, 又稱(chēng)介熱體、透熱體。應(yīng)該指出:上面所說(shuō)的黑體、白體、透明體均是對(duì)熱射線而言,而不是對(duì)可見(jiàn)。 熱輻射在閉式冷卻塔設(shè)計(jì)過(guò)程中影響最小,起不到關(guān)鍵作用,前面我們談過(guò)傳導(dǎo)系數(shù),在某一環(huán)境條件下,冷卻器的整體傳熱系數(shù)是上下波 動(dòng)的,盤(pán)管內(nèi)水溫的高低決定了熱輻射的強(qiáng)熱系數(shù)。
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