輻射介質(zhì)傳熱

前言

輻射傳熱涉及工業(yè)生產(chǎn)、國防科技和自然現(xiàn)象的諸多方面，尤其在電力、冶金、鋼鐵、化工、航天、材料、環(huán)境、氣象、生命科學(xué)等行業(yè)或領(lǐng)域，輻射傳熱的理論和方法得到了廣泛的應(yīng)用，同時，它又是能源動力與工程熱物理學(xué)科理論的一個重要基礎(chǔ)。輻射傳熱是傳熱學(xué)的一個重要分支，而輻射介質(zhì)傳熱則是輻射傳熱的一個十分重要的方面，它主要研究輻射參與或相干介質(zhì)中的能量傳遞過程和行為。目前，國內(nèi)關(guān)于普通傳熱學(xué)的教材較多，也有一些關(guān)于高等傳熱學(xué)的研究生教材，然而專門介紹輻射傳熱的教材則較少。在這些書中，許多都以較大的篇幅介紹固體表面的輻射特性和計(jì)算方法，而系統(tǒng)論述輻射參與或相干介質(zhì)傳熱則較少。因此，對于能源動力與工程熱物理學(xué)科及其相關(guān)學(xué)科研究生和高年級本科生的培養(yǎng)，尚缺乏較為合適的輻射傳熱教材。與其他的輻射傳熱教材不同，本書只是將輻射參與或相干介質(zhì)作為論述和討論的主要對象，因而取名為《輻射介質(zhì)傳熱》，以期對國內(nèi)輻射傳熱教材做有益補(bǔ)充。同時，本書還可作為從事輻射研究科技工作者的參考書。本書第1章介紹輻射的基本物理過程、基本定律以及具有吸收、發(fā)射和散射能力輻射介質(zhì)的有關(guān)特性與參數(shù)；第2章介紹介質(zhì)的輻射狀態(tài)以及輻射參與介質(zhì)能量傳遞的基本方程及其簡化；第3章介紹不存在導(dǎo)熱和對流的輻射傳熱過程及其求解；第4章介紹導(dǎo)熱與輻射同時作用的傳熱過程及其求解；第5章介紹導(dǎo)熱、對流與輻射同時作用的傳熱過程及其求解；第6章介紹工業(yè)爐爐膛內(nèi)輻射換熱的近似計(jì)算；第7章介紹輻射介質(zhì)傳熱過程的數(shù)值求解方法；第8章介紹輻射介質(zhì)傳熱的若干研究與工程應(yīng)用。此外，本書還附有六個關(guān)于輻射介質(zhì)傳熱計(jì)算的源程序，以方便讀者作為算例自行練習(xí)。為了探索并改進(jìn)輻射傳熱教材的選材和編寫方式，力求使讀者在閱讀和學(xué)習(xí)本書后對輻射介質(zhì)傳熱的理論和方法有較為完整的輪廓和清晰的理解，編者努力從四個方面突顯特色：①在輻射理論上，加強(qiáng)基礎(chǔ)，突出概念，側(cè)重對輻射機(jī)理和過程的分析；②在工程應(yīng)用上，注重方法，引入實(shí)例，介紹輻射介質(zhì)傳熱領(lǐng)域的新近研究進(jìn)展；③在編寫方式上，由淺入深，由表及里，強(qiáng)調(diào)方程和公式的數(shù)學(xué)和邏輯推演；④在內(nèi)容安排上，層次清楚，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，保證全書具有一定的系統(tǒng)性。本書是編者在多年從事輻射傳熱教學(xué)和科研工作的基礎(chǔ)上，由所授研究生學(xué)位課程“輻射介質(zhì)傳熱”的第二版講義改編而成，由劉偉教授編寫第1～5章，楊昆副教授編寫第6章，周懷春教授和婁春博士編寫第7～8章。全書由劉偉教授統(tǒng)稿。本書由西安交通大學(xué)陶文銓院士和華中科技大學(xué)黃素逸教授主審，他們對本書的文字、內(nèi)容、圖表及符號等提出了許多建設(shè)性的修改意見，在此表示衷心感謝。限于編者的學(xué)識和水平，書中難免有不妥之處，懇請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材。    本書共8章，主要內(nèi)容包括輻射的基本物理過程、基本定律以及具有吸收、發(fā)射和散射能力輻射介質(zhì)的有關(guān)特性與參數(shù)；介質(zhì)的輻射狀態(tài)以及輻射參與介質(zhì)能量傳遞的基本方程及其簡化；不存在導(dǎo)熱和對流的輻射傳熱過程及其求解；導(dǎo)熱與輻射同時作用的傳熱過程及其求解；導(dǎo)熱、對流與輻射同時作用的傳熱過程及其求解；工業(yè)爐爐膛內(nèi)輻射換熱的近似計(jì)算；輻射介質(zhì)傳熱過程的數(shù)值求解方法；輻射介質(zhì)傳熱的若干研究與工程應(yīng)用。此外，本書還附有六個關(guān)于輻射介質(zhì)傳熱計(jì)算的源程序，以方便讀者作為算例自行練習(xí)。    本書可作為能源動力與工程熱物理學(xué)科及其相關(guān)學(xué)科研究生和高年級本科生的教材，同時還可供從事輻射研究的科技工作者參考。

書籍目錄

前言第1章  熱輻射及介質(zhì)的輻射特性  1.1  輻射的基本物理過程及有關(guān)定律與定義  1.2  輻射介質(zhì)  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)第2章  輻射介質(zhì)能量傳遞的基本方程  2.1  能量守恒方程  2.2  介質(zhì)的輻射狀態(tài)  2.3  輻射傳遞過程  2.4  輻射通量方程及其簡化  2.5  光學(xué)薄極限介質(zhì)  2.6  光學(xué)厚極限介質(zhì)  2.7  輻射滑移  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)第3章  忽略導(dǎo)熱和對流的輻射傳熱  3.1  灰體介質(zhì)的輻射方程  3.2  灰體介質(zhì)輻射方程的近似解  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)第4章  導(dǎo)熱和輻射的耦合傳熱  4.1  能量方程  4.2  能量方程的解  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)第5章  導(dǎo)熱、對流和輻射的耦合傳熱  5.1  邊界層能量方程  5.2  通道流中對流和輻射的復(fù)合傳熱  5.3  介質(zhì)流過乎板時的復(fù)合傳熱  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)第6章  等溫吸收性介質(zhì)的輻射傳熱  6.1  等溫吸收性介質(zhì)與壁面間的輻射傳熱  6.2  爐膛輻射換熱計(jì)算  6.3  幾何平均吸收率及幾何平均透射率的確定  6.4  射線平均行程長度的確定  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)第7章  輻射介質(zhì)傳熱的數(shù)值求解方法  7.1  熱流法  7.2  區(qū)域法  7.3  離散坐標(biāo)法  7.4蒙特卡洛法  7.5  輻射傳遞方程求解的DRESOR法  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)第8章  輻射介質(zhì)傳熱的若干應(yīng)用問題  8.1  輻射傳熱逆問題  8.2  燃燒系統(tǒng)中的輻射傳熱  8.3  瞬態(tài)輻射傳熱問題  8.4  梯度折射率介質(zhì)內(nèi)輻射傳熱問題  思考題與習(xí)題  參考文獻(xiàn)附錄1  能級躍遷與氣體輻射分類表附錄2  卷積求導(dǎo)附錄3  指數(shù)積分附錄4  0階與1階貝塞爾函數(shù)及虛宗量貝塞爾函數(shù)附錄5  源程序

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 熱輻射及介質(zhì)的輻射特性熱輻射是能量傳遞的一種方式。與熱對流和熱傳導(dǎo)不同，熱輻射能量的傳遞不依賴于流體的宏觀運(yùn)動或分子的熱運(yùn)動，它可以在靜止或運(yùn)動的氣體介質(zhì)中傳播，也可以在真空中傳播，而且還可以在能夠透射輻射的其他介質(zhì)中傳播。視不同的分子結(jié)構(gòu)，氣體介質(zhì)可能不參與輻射能的傳遞，也可能參與輻射能的傳遞。前者稱為輻射透明介質(zhì)，它不是輻射介質(zhì)傳熱的研究對象；后者對于熱輻射具有吸收、發(fā)射和散射能力，稱為輻射參與或相干介質(zhì)，亦可簡稱為輻射介質(zhì)，它是能量傳遞的載體，為本書的主要研究對象。本章第一節(jié)講述輻射的基本物理過程以及與輻射有關(guān)的基本定律和定義；第二節(jié)講述具有吸收、發(fā)射和散射能力的輻射介質(zhì)的有關(guān)特性與特性參數(shù)。1.1 輻射的基本物理過程及有關(guān)定律與定義1.1.1 物理過程現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為：輻射是物質(zhì)的固有屬性，原子內(nèi)部電子的振動或激發(fā)將交替地產(chǎn)生變化的電場和磁場，從而發(fā)射電磁波或釋放光子，于是就形成了輻射。這樣，對輻射能有兩種不同的解釋：從電磁理論的觀點(diǎn)看，輻射能是由電磁波進(jìn)行輸送的能量；從量子理論的觀點(diǎn)來看，輻射能是由光子進(jìn)行輸送的能量，且電磁波以光速傳播。

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《輻射介質(zhì)傳熱》由中國電力出版社出版。

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