7.4　辐射换热角系数及其基本特性

7.4.1　辐射换热角系数概念

如图7-5所示，从表面dA1辐射出来而达到表面dA2的能量与dA1总辐射能之比，称为表面dA1对表面dA2的角系数，且以符号F12表示。经计算后，F12以下式表示

（7-15）

式中　dA1，dA2——黑体微元面；

        L——dA1和dA2两者间距；

        β1，β2——两微元面法线与L的夹角。

7.4.2　辐射换热角系数基本特性

（1）角系数等值性

如图7-6所示，几个表面与dA1之距，形状、方位不同，只要从dA1看这些表面轮廓成同一个立体角，那dA1对这些表面的角系数相等。这种性质称角系数等值性。

若以F12表示dA1对A2的角系数，并以F13表示dA1对A3的角系数，则

（7-16）

（2）角系数互换性

若以A1表示图7-5中dA1面积，以A2表示dA2面积，而F12为dA1对dA2的角系数，F21为dA2对dA1的角系数，经理论推导得到

（7-17）

此式称为角系数互换性关系式。

（3）角系数可加性

图7-7给出了两个黑体表面A1与A2之间的辐射换热，图中A2由两个表面A3和A4组成，由理论推导得到几个面角系数关系如下

（7-18）

式（7-18）表示了角系数的可加性。

（4）角系数的完整性

一个物体k辐射出的能量全部投射到周围其他物体上，则物体k的热量以下式表示，即

（7-19）

式中　Qk——物体k的总辐射热流量；

        Qki——物体k辐射到物体i的热流量；

        Fki——物体k对物体i的角系数；

        Ak——物体k的表面积；

        Ek——物体k的辐射强度。

对于封闭体系

（7-20）

式（7-13）表示了角系数的完整性。

7.4.3　微元面对有限面的角系数

微元面对有限面的角系数见表7-20。

7.4.4　有限面对有限面的角系数

有限面对有限面的角系数见表7-21。