Теплообмен излучением

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

№ 919 
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

ИНСТИТУТ СТАЛИ и СПЛАВОВ 

Технологический университет 

МИСиС 

Кафедра теоретической механики и сопротивления 
материалов 

В.Н. Шинкин 
t 

Теплообмен излучением 

Курс лекций 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом института 

Москва Издательство ´УЧЕБАª 2006 

УДК 536.3 
Ш62 

Рецензент 
д-р техн. наук, проф. Б.А. Романцев 

Шинкин В.Н. 
Ш62 
Теплообмен излучением: Курс лекций. – М.: МИСиС, 
2006. – 40 с. 

В настоящем курсе лекций кратко рассмотрены основные теоретические 
и практические вопросы переноса теплоты в системах твердых и жидких тел 
вследствие испускания и поглощения ими теплового излучения. 

Содержание соответствует программе курса «Теплофизика». 
Курс лекций предназначен для студентов, обучающихся по направлению 
подготовки бакалавров и дипломированных специалистов 150100 (5505 и 6513). 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (технологический 
университет) (МИСиС), 2006 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение 
4 

1. Теоретические основы теплообмена излучением 
6 

1.1. Температурное поле и тепловой поток 
6 

1.2. Виды теплового излучения 
7 

1.3. Уравнение теплового баланса 
12 

1.4. Законы теплового излучения 
14 

2. Зональный метод расчета лучистого теплообмена в 
диатермической среде 
20 

2.1. Средние угловые коэффициенты излучения 
20 

2.2. Зональный метод расчета 
22 

2.3. Свойства средних угловых коэффициентов излучения 
24 

2.4. Алгебраический метод вычисления средних угловых 
коэффициентов излучения 
25 

2.5. Теплообмен излучением в замкнутой системе двух серых 
поверхностей, разделенных диатермической средой 
27 

3. Зональный метод расчета лучистого теплообмена 

в поглощающе-излучающей среде 
30 

3.1. Зональный метод расчета и обобщенные средние угловые 
коэффициенты излучения 
30 

3.2. Теплообмен излучением в системе замкнутой серой 
поверхности, заполненной поглощающе-излучающим 
газом 
34 

3.3. Теплообмен излучением в замкнутой системе двух серых 
поверхностей, одна из которых адиабатная, заполненной 
поглощающе-излучающим газом 
35 

3.4. Расчет степени черноты трехатомных газов 
37 

3.5. Расчет сложного теплообмена в печах 
38 

Библиографический список 
39 

3 

ВВЕДЕНИЕ 

Рассмотрим основные понятия тепломассообмена в системах 
твердых и жидких тел. 

Теплота (количество теплоты) есть энергетическая характеристика теплообмена, измеряемая количеством энергии, которое получает 
или отдает в процессе теплообмена рассматриваемое тело (рассматриваемая система). В отличие от внутренней энергии, теплота есть 
функция процесса: количество теплоты, сообщенное рассматриваемому телу, зависит не только от того, каковы начальные и конечные 
состояния этого тела, но и от вида процесса перехода (процесса «сообщения теплоты»). 

Теплообменом называют самопроизвольный необратимый процесс переноса энергии (в форме теплоты) в пространстве с неоднородным температурным полем. Различают теплопроводность, конвективный теплообмен и теплообмен излучением. В природе и технике процессы теплопроводности, конвективного теплообмена и теплообмена излучением часто происходят совместно. 

Теплопроводностью называют процесс теплообмена, при котором перенос энергии в форме теплоты в неравномерно нагретой среде имеет атомно-молекулярный характер (не связан с макроскопическим движением среды). В газах перенос энергии осуществляется 
хаотически движущимися молекулами, в металлах – в основном 
электронами проводимости, в диэлектриках – за счет связанных колебаний частиц, образующих кристаллическую решетку. 

Конвективным теплообменом называют процесс теплообмена в неравномерно нагретой жидкой, газообразной или сыпучей 
среде, осуществляющийся вследствие движения среды и ее теплопроводности. При конвективном теплообмене перенос теплоты 
неразрывно связан с переносом макроскопических объемов массы среды из области с одной температурой в область с другой 
температурой. Конвективный теплообмен между движущейся 
средой и поверхностью ее раздела с другой средой (твердым телом, жидкостью или газом) называют конвективной теплоотдачей. Конвективный теплообмен между двумя теплоносителями 
сквозь разделяющую их твердую стенку или сквозь поверхность 
раздела между ними называют конвективной теплопередачей. 
Конвективный теплообмен зависит от физических свойств среды 

4