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2014一级建筑师《建筑物理与设备》建筑热工学17

|0·2013-11-22 15:01:02浏览0 收藏0

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摘要 一级建筑师2014年考试《建筑物理与设备》复习辅导建筑热工学知识点。

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  (三)辐射

  由于自身温度或热运动的原因而激发产生的电磁波传播称为热辐射。

  1.热辐射的本质和特点

  (1)辐射换热与导热、对流换热不同,它不依靠物质的接触而进行热量传递。

  (2)辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化,即物体的部分内能转化为电磁波能发射出去,当此电磁波能射到另一物体表面而被吸收时,电磁波能有转化成内能。

  (3)一切高温物体只要温度绝对零度(0K),都会不断发射热射线,当物体有温差时,高温物体辐射给低温物体的能量多于低温物体辐射给高温物体的能量。

  2.物体的辐射特性

  物体按其辐射特性分为黑体、灰体和选择性辐射体(非灰体)三大类。

  (1)黑体:能发射全波段的热辐射,在相同的温度条件下,辐射能力最大。

  (2)灰体:如果―个物体在每一波长下的单色辐射力与同温度、同波长下黑体的单色辐射力的比值为―常数,这个物体称为灰体。一般建筑材料均可看作为灰体。

  灰体的辐射本领Eλ与同温度下黑体的辐射本领Eλ,b的比值称为黑度(发射率)ε。

  (3)选择性辐射体(非灰体):此类物体的单色辐射力与黑体、灰体截然不同,有的只能发射某些波长的辐射线。

  (4)全辐射力E(辐射本领,全辐射本领):在单位时间内、从单位表面积上以波长0~∞的全波段向半球空间辐射的总能量,单位:W/┫,

  黑体的全辐射能力Eb(斯蒂芬―波尔兹曼定律),可表示为:

  式中Tb――黑体的绝对温度,K.

  σb―黑体辐射常数,5.68x10―8W/(┫?K4),

  Cb―黑体辐射系数,5.68W/(┫?K4)

  灰体的辐射能力E

  式中T――灰体的绝对温度,K;

  C――灰体辐射系数,W/(┫,K4);

  ε――灰体的黑度。

  物体表面向外辐射热量的多少,是物体的表面温度和辐射能力来决定的。表面温度越高,辐射的热量越多,辐射能力越强。辐射系数C表示物体表面的辐射能力,一般粗造的表面辐射力大,光滑的表面辐射力小。

  (5)单色辐射力Eλ(单色辐射本领):单位时间内从单位表面积向半球空间辐射出的某一波长的能量,单位:W/(┫?μm)。

  3.物体对外来辐射的反射、吸收和透射

  当辐射热落到不透明的物体表面时,例如太阳辐射到墙面或屋面,物体表面就会把一部分辐射热反射出去,吸收气其余部分,如遇到透明体,例如窗玻璃,则还有一部分辐射热透过去。

  (1)反射系数r:被反射的辐射能Ir与入射辐射能Io的比值。

  (2)吸收系数ρ:被吸收的辐射能Iρ,与入射辐射能Io的比值。

  (3)透射系数:被透射的辐射能I与入射辐射能Io的比值。

  如果物体能全部吸收外来射线,即ρ=1则这种物体被定义为黑体(绝对黑体);如果物体能全部反射外来射线,即r=1,不论是镜面反射还是漫反射,均称为白体(绝对白体);如果物体能将外来辐射全部透过,即τ=1.则称透明体。

  4.影响材料吸收率、反射率、透射率的因素

  材料的吸收系数、反射系数、透射系数是物体表面的辐射特性,与物体的性质、温度及表面状况有关,还和投射能量的波长分布有关。

  对于任一特定的波长,材料表面对外来辐射的吸收系数与其自身的发射率或黑度在数值上是相等的,即ρ=ε,所以材料的辐射能力越大,它对外来辐射的吸收能力也越大。常温下,一般材料对辐射的吸收系数可取其黑度值,对来自太阳的辐射,材料的吸收系数并不等于物体表面的黑度。

  物体对不同波长的外来辐射的反射能力不同,对短波辐射,颜色起主导作用;但对长波辐射,材性(导体还是非导体)起主导作用。在阳光下,黑色物体与白色物体的反射能力相差很大,白色反射能力强;而在室内,黑、白物体表面的反射能力相差极小。对于建筑物来说,外围护的外表面涂成白色或浅色,而且做的光滑,可以减少对太阳辐射热的吸收,对防热是有好处的。

  玻璃作为建筑常用的材料属于选择性辐射体,其透射率与外来辐射的波长有密切的关系。易于透过短波而不易透过长波是玻璃建筑具有温室效应的原因。

  5.辐射换热量

  物体之间,以辐射形式进行热量交换称为辐射换热。如散发的热量多于接受的热量,物体表面温度就下降,反之得多于失,表面温度就上升。两表面间的辐射换热量主要与表面的温度、表面发射和吸收辐射的能力、表面的几何尺寸与相对位置有关。

  若不计两表面之间的多次反射,仅考虑第一次吸收的前提下,任意两表面的辐射换热量的通式

  式中q1-2――辐射换热热流密度,W/┫;

  θ1――表面1的温度,K;

  θ2――表面2的温度,K;

  αr――辐射换热系数,W/(┫?K)。

  辐射换热系数αr取决于表面的温度、表面发射和吸收辐射的能力、表面的几何尺寸与相对位置。

  上述三种基本传热方式,在建筑传热过程中,都会以二种或者三种方式同时出现。不过,在一定条件下以某种传热方式为主。

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