传热学第四版课后题答案第九章(5)

X1?2,3?1?X3,1?2X1,3?X2,3?1?R2?X1?2,3?0.522?R?X3,1?X3,2?0.5/2?0.25111A1???D2??3.14?0.22?0.0157248A3?2?R2?0.06285504)?5188.4W/m21007304Eb2?5.67?()?6272W/m2100

Eb1?5.67?(

1??11?0.35??118.3m?2?1A10.35?0.015711??63.7m?2A3X3,1A3X3,2表面1的净辐射损失：E?E5188.4?672.4??b1b2??18.38W?R118.3?63.7?2E?Eb35188.4?Eb3由??b1??Eb3?1843.24W/m2?R?118.3?63.7T又?Eb3??(3)4?T3?424.6K。100

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。

9-36、已知：如图，T1＝1000K，T2＝500K，发射率分别为?1＝0.6，?2＝0.8，该两表面位于一绝热的房间内。

求：该两表面间的净辐射换热量。

解：网络图如下图，这是三表面辐射换热系统。

xA?2,1?0.116，x1,A?2?0.232，xA,1?0.2，x1,A?0.2，

x1,2?x1,A?2?x1,A?0.232?0.2?0.032，x2,1?0.032，

x2,3?1?x2,1?1?0.032?0.968，Eb1?5.67?104，Eb2?5.67?54?3543.8，

111??11??20.40.2??31.25??0.667??0.25?1A10.6?10.8?1，?2A2，A1x1,21?0.032， 1111??1.033??1.033A1x1,31?0.968，A2x2,31?0.968，

11111?????0.516?R?R3R4?R531.252?1.033，R?1.938，

?R?R?R1??R2?0.667?1.938?0.25?2.855，

??Eb1?Eb2?R5.67?104?3543.8??18619W?18.6kW2.855。

9-37、已知：两相距1m、直径为2m的平行放置的圆盘，相对表面的温度分别为t1＝500℃及

t2＝200℃，发射率分别为?1＝0.3，?2＝0.6，另外两个表面的换热略而不计。（1）两圆盘被

置于t3＝20℃的大房间中；（2）两圆盘被置于一绝热空腔中。 求：每个圆盘的净辐射换热量。

解：圆盘表面分别记为1、2，第三表面记为3。

则从角系数图表中可查得x1,2?0.38，x2,1?0.38，x1,3?x2,3?1?0.38?0.62。

（1） 网络图如上图，

R1?1??11??21?0.61?0.3??0.743R2???0.212?1A10.3?4?/4?2A20.6??，

R3?1111??0.838R4???0.513A1x1,20.38?A1x1,30.62?，，R5?R4?0.513，

对节点J1、J2可以列出下列方程：

Eb1?J1J2?J1J3?J1Eb2?J2J1?J2J3?J2???0???00.7430.8380.5130.8380.513；0.212，

42其中J3?Eb3，Eb1?5.67?7.73?20244W/m，

Eb2?5.67?4.734?2838W/m2，Eb3?5.67?2.934?417.9W/m2，

代入以上两式整理之得：

28061?4.4885J1?1.1933J2?0，14201?7.8596J2?1.1933J1?0，

由此解得：J1?7015，J2?2872，

故

?1?Eb1?J120244?7015E?J22838?2872??17.8kW?2?b2???160WR10.743R0.2122，。

111???1.1938?0.9746?2.1865??R3R4?R5（2）R，R?0.4612，

?1,2?，

Eb1?Eb2??R?0.743?0.4612?0.212?1.4162?R20244?2838?12.29kW1.4162。

9-38、已知：（1）两个同心圆筒壁的温度分别为-196℃及30℃，直径分别为10cm及15cm，表面发射率均为0.8。（2）在其间同心地置入一遮热罩，直径为12.5cm，两表面的发射率均为0.05。

求：（1）单位长度圆筒体上的辐射换热量。（2）画出此时辐射换热的网络图，并计算套筒壁间的辐射换热量。

解：（1）单位长度上的换热量为：

?l???d1?Eb1?Eb2?1/?1?A1/A2?1/?2?1?3.1416?0.1?5.67??0.774?3.034???105.54W/m。1/0.8?10/15?1/0.8?1?

相当的辐射网络图如下图所示。

（2） 把遮热罩表面称为3，其面向表面1的一侧记为3L，面向表面2的一侧记为3R，则

?l?有遮热罩后，单位长度上的换热量为：

Eb1?Eb21??31??11??211??2???1A1A1x1,3?3A3A2x2,3?2A2，

1111??10.2???3.183??0.7958AxA?13.1416?0.1?1A10.8?3.1416?0.11，11,3，

1111??31?0.05???2.5465??48.38A3x3,23.1416?0.125?1?3A30.05?3.1416?0.125，A2x2,3，

1??2?.2??0.5305?2A20.8?3.1416?0.15，代入上式得： ?l??475.9475.9????4.584W/m0.7958?3.183?2?48.38?2.5465?0.5305103.82。

仅为原来的4.34％。

9-39、已知：一内腔为0.2m×0.2m×0.2m的正方形炉子。室温27℃，炉底电加热，底面温度恒定为427℃，?＝0.8，炉子顶部开口，空腔四周及炉子底面以下均敷设绝热材料。不计对流换热。 求：所需电功率。

解：这一问题的等效网络图如下图：

x1,3?0.2，x2,3?0.2，x1,2?0.8，Eb1?5.67?74?13614，

R1?1??11?0.8??6.25?1A10.8?0.22，

R2?11??12524A1x1,30.2?0.2，Eb2?5.67?3?459.3，

R3?R4?1111111??31.25?????0.024?A1x1,20.22?0.8R2R3?R41252?31.25，R，

R??41.67，

???13614?459.3?274.5W6.25?41.67。

9-40、已知：如图为一肋片散热结构，排数很多。垂直于纸面方向上视为无限长。肋根温度为330K，肋片相当薄，?＝0.83，且材料的导热

系数很大，环境0K。求：肋片单位面积上的净辐射换热量。 解：如图示，这是两个表面系统的辐射换热问题。

A1?0.06m2，A2?3?0.06?0.18m2（以单位深度计）。

??T1?4?T2?4?AC?????10??100100?????????2，?11??1/?1?1?x1,2??1/?2?1?x2,1，

A1?T1?0.064C0??5.67?3.3??2,1A?100?q2??2?0.18?210W/m2A21??1/?2?1?x2,11?1/3?1/0.83?1?。

9-41、已知：如图所示为一传送带式的烘箱，辐射加热表面与传送带上被加热工件间的距离H＝0.35m，加热段长3.5m，在垂直于纸面方向上宽1m，传送带两侧面及前、后两端面A、B均可以视为是绝热的，其余已知条件如图示。

4

求：（1）辐射加热面所需的功率；（2）讨论去掉前后端面对于热损失及工件表面温度场均匀性的影响。 解：

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