传热部分习题答案(4)

?1?0.9??96.29?2.862?%?84% 同理?2?0.02%

8-21、温度为310K的4个表面置于太阳光的照射下，设此时各表面的光谱吸收比随波长的变化如附图所示。试分析，在计算与太阳能的交换时，哪些表面可以作为灰体处理？为什么？ 解：太阳辐射能的绝大部分集中在2um以下的区域，温度为310K的物体辐射能则绝大部分在6um以上的红外辐射，由图可见，第一种情形与第三种情形，上述波段范围内单色吸收率相同，因而可以作为灰色处理。 8-22、一直径为20mm的热流计探头，用以测定一微小表面积A1的辐射热流，该表面温度为T1＝1000K。环境温度很低，因而对探头的影响可以忽

略不计。因某些原因，探头只能安置在与A1表面法距离l=0.5m。探头测得的热量为1.815?10W。表

的 ，而探头表面的吸收比可近似地取为1。试确定A1A1的面积为4?10?4m2。

?3线成45°处，面A1是漫射的发射率。

??45???L?45?dAcos45d??3?解

?E2?：

?A1cos45对

A2r2探

?1.815?10?3头：

???45??1.815?10

9-6、 试用简捷方法确定本题附图中的角系数X1,2。

解：(1)因为X2,1?1X1,2?A2A1?2R2?R?3/4???0.8?0.4244(2)因为X2,1?1X1,2?A2A1??R222?R?0.5(3)参考（2），具有对称性，X1,2＝0.5/4?0.125(4)假设在球得顶面有另一块无限大平板存在，由对称性知

X1,2＝0.5

9-7试确定附图a、b中几何结构的角系数X1,2。

解：由角系数性质可列出下列关系：A1X1,2?A2X2,1?A2(X2,1?A?X2,A)?A1?AX1?A,2?AAX1,2X1,2?(A1?A/A1)?(X1?A,2?B?X1?A,B)?(AA/A1)?(XA,2?B?XA,B)

由图中尺寸查参考文献?1?，图8－8得

Z/X Y/XX1?A,2?H X1?A,B XA,2?B XA,B 1.67 1.33 0.19 31.5?(0.19?0.165)?1.51.51.0 1.33 0.165 (0.275?0.255)1.67 0.667 0.275 1.0 0.667 0.255 角系数 X1,2??0.05?0.02?0.03。由角系数性质可列出下列关系式：A1X1,2?A2X2,1?A2(X2,1?A?X2,A)X1,2＝（A2/A1)(X2,1?A?X2,A)由图中尺寸查参考文献，得：

X1,2＝（1.5/1.5）?(0.27?0.225)?0.045。

9-10、已知：如图。求：每一对边的角系数、两邻边 的角系数及任一边对管子的角系数。

解：（1）先计算任一边对圆管的角系数。如下图所示：

X5,1?X5,2?X5,3?X5,4?14?0.25设圆管表面为5，则由对称性知：

?X1,5?A5A1X5,1?，

?d0.25?0.25?3.1416?0.1?0.3142。

（2）再计算两邻边的角系数。如图示：

X3,4?AD?AB??DF?BE?EF2AD?，

BE?DF??0.1252?2?0.05?0.1696m2，

??arccos??0.05??OE??arccos????1.284?BO??0.1252?，

??????2????2?1.284?0.5735（弧度），EF?r???0.05?0.5735?0.02867， X3,4?0.25?2?2?0.1695?0.028672?0.25?0.2647。

（3）计算每一对边角系数。 如图示：

X3,1?1?X3,4?X3,2?X3,5?1?2?0.2647?0.3142?0.15640

。

0

9-23、两块平行放置的平板表面发射率均为0.8，温度t1=527C及t2=27C，板间远小于板的宽度与高度。试计算：（1）板1的自身辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射（6）板1、2间的辐射换热量。

解：(1)板1的本身辐射E1??Eb1?0.8?5.67?10?18579.5W/m(2)对板1的投入辐射：首先计算两板间的换热q1?2?Eb1?Eb21/?1?1/?2?122?8?(527?273)4量：5.67?10?8??(8004?300)42/0.8?1?15176.7W/m由J1?G1?q1?2J1?E1?G1(1??)2则G1?(E1?q1?2)/??(18579.5?15176.7)/0.8?4253.5W/m(3)板1的反射辐射：G1(1??)＝4253.5?(1?0.8)?850.7W/m(4)板1的有效辐射J1?E1?G1(1??)＝18579.5?850.7?19430.2W/m(5)板2的有效辐射：J2?G1?4253.5W/m(6)板1，2间的辐射换热量：q1?2＝15176.7W/m2222

9-27、设热水瓶的瓶胆可以看作为直径为10cm，高为26cm的圆柱体，夹层抽真空，其表面发射率为0.05。试估沸水钢冲入水瓶后，初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁温可近似地取为1000C，200C。

解：热水瓶的表面积为：A??dl??d/2?3.14?0.1?0.26?3.14?0.1/2?0.0994m热水瓶由外壁的辐射热量为：??222?A(T1?T2)1/?1?1/?2?1dtd?44?1.70W2?3而?＝?cpV，其中V??rl?2.04?10，3

水的物性参数为：??958.4Kg/m，cp?4220J/(Kg?K）

所以初始时刻水温的平均下降速率为：dtd????cpV?1.7958.4?4220?2.04?10?3?2.06?10K/s?4

9-35设有如附图所示的几何体，半球表面是绝热的，底面被一直径（D＝0.2m）分为1、2两部分。表面1为灰体，

T1?550K，?1＝0.35；

表面2为黑体，T2=330K。试计算表面1的净辐射损失 及表面3的温度。 解：网络图如下：

X1?2,3?1?X3,1?2??R222?RX1?2,3?0.5?X3,1?X3,2?0.5/2?0.25X1,3?X2,3?1A1?12?142?D?218?3.14?0.2?0.01572A3?2?R?0.0628Eb1?5.67?(550100730100)?5188.4W/m)?6272W/m4242

Eb2?5.67?(

1??1?1A11?1?0.350.35?0.0157?1A3X3,2?118.3m?2?2A3X3,1?63.7m表面1的净辐射损失：??Eb1?Eb2?R?R??5188.4?672.4118.3?63.7?2?5188.4?Eb3118.3?63.74?18.38W?Eb3?1843.24W/m2由??Eb1?Eb3

又?Eb3??(T3100)?T3?424.6K。

1，2表面间的辐射换热量是由于绝热表面3的存在而引起的。

9-58、已知：一燃烧试验设备的壁面上安置了一块圆形的耐热玻璃，直径为5cm，穿透比r=0.9，发射率??0.3，反射比??0。环境温度为20℃。玻璃温度是均匀的，其表面与壁面齐平，外表面的对流换热表面传热系数为9.6W/(m?K)。燃烧温度为1000k。

求：玻璃的温度及散失到环境中的热量。 解：当玻璃处于稳态换热时，可以认为玻璃与炉膛间辐射换热中玻璃吸收的部分能量=外表面的自然对流换热+与环境间的辐射换热。

于是有：??0.1?5.67?0.3????4?T?4???????5.67?0.3??10???100???????42??T?4?4??0.93??9.6(T?293)??????100??，

?T?T?483.2?0.1949??100??，解得： t?148.58℃， 由此得：

散热量

??5.67?0.3?4.215??4?2.933??9.6(148.5?20)??3.1416?0.0542?3.23W

9-62、已知：一种测定高温下固体材料导热系数的示意性装置如图所示，厚为?的方形试件（边长为b）被置于一大加热炉的炉底，其侧边绝热良好，顶面受高温炉的辐射加热，底

T面被温度为c的冷却水冷却，且冷却水与地面间的换热相当强烈。试件顶面的发射率为?， 表面温度

Ts用光学高温测定。炉壁温度均匀，且为w。

测定在稳态下进行。

求：（1）导出试件平均导热系数计算式（设导热系数与温度呈线性关系）：

T?1400KTs?1000KTc?300K（2）对于w、、，?s?0.85，??0.015m的情形，计算导热系数的值。

解：（1）在稳态工况下，试件顶面与炉膛的辐射换热量

T等于通过试件的导热量，且试件两表面温度分别为S和

T

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库传热部分习题答案(4)在线全文阅读。