6传热学-课堂练习

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1、第六章辐射换热(RadiativeHeatTransfer)[例6-1]试解释下列名词（1）有效辐射；（2）表面辐射热阻；（3）重辐射面；（4）遮热板。解：(1)有效辐射：包括辐射表面的自身辐射E和该表面对投入辐射的反射辐射，记为，即。(2)表面辐射热阻：当物体表面不是黑体表面或表面面积不是无限大时，该表面不能全部吸收外来投射辐射能量，这相当于表面存在热阻。该热阻称为表面辐射热阻。以表示，取决于表面辐射特性。(3)重辐射面：辐射换热中系统中，表面的净辐射换热量为零的表面(4)遮热板：插入两个换热表面之间用以削弱辐射换热的薄板。典型题精解[例

2、6-2]两块平行放置的平板表面发射率为0.6，其板间距远小于板的宽度和高度，且两表面温度分别为,试确定：（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.(2)板1的投入辐射，即板2的有效辐射。为此，先求两板间的辐射换热热流密度解：[例6-3]黑体表面与重辐射表面均具有。这是否意味着黑体表面与重辐射表面具有相同的性质？解：虽然黑体表面与重辐射表面均具有的特点，但两者具有不同的性质。黑体表面的温度不依赖于其它参与辐射的表面，相当于源热势。而重辐

3、射表面的温度则是浮动的，取决于参与辐射的其它表面。[例6-4]试证明：在两个平行平板之间加上N块遮热板后，辐射换热量将减小到无遮热板时的。设各板均为漫灰表面，且发射率相同.解：[例6-5]北方深秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜。试问树叶上、下表面的哪一面结霜？为什么？解：霜会结在树叶的上表面。因为清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面温度低于摄氏零度，而地球表面温度一般在摄氏零度以上。由于相对树叶下表面来说，其上表面需要向空间辐射更多能量，所以树叶下表面温度较高，而上表面温度较低且可能低于零度，因而容易结霜。[例6-6]“善于发射

4、的物体必善于吸收”，即物体辐射力越大，其吸收比也越大。你认为对吗？解：基尔霍夫定律对实际物体成立必须满足两个条件：物体与辐射源处于热平衡，辐射源为黑体。也即物体辐射力越大，其对同样温度的黑体辐射吸收比也越大，善于发射的物体，必善于吸收同温度下的黑体辐射。所以上述说法不正确。[例6-7]一个电加热箱，内部尺寸是，内部温度为1500K，内表面黑度是0.8。试计算通过一个面积为的窥视孔射出的辐射能量。假定窥视孔无玻璃覆盖，各辐射面都是灰体，并忽略外界对这种辐射的影响。解：设加热箱内表面温度、发射率、面积、有效辐射和同温度下的黑体辐射力分别为；窥视

5、孔的发射率、面积、有效辐射分别为。根据题意有在忽略外界通过窥视孔射入的辐射能时，同时，窥视孔向外界的有辐射能为由于窥视孔的反射率等于0，故那么窥视孔的相当发射率为从窥视孔射出的辐射能量即为讨论对本题中的小孔，由于其面积远小于空腔的内表面面积，所以小孔的发射率很大，十分接近1。这样小孔就是一个人工黑体。[例6-8]两同心圆筒壁，直径分别为300mm和50mm温度分别为和，表面发射率均为0.6。为减少辐射换热，在它们之间置入一同心圆筒状遮热罩，直径为150mm，表面发射率为0.2。试画出加遮热罩后的辐射换热网络图，并计算两种情况下单位长度套筒壁

6、间的辐射换热量。J1J2Eb2Eb1φ1，2(1-ε1)/A1ε11/A1X12(1-ε2)/A2ε2图a)未加遮热罩时辐射换热网络图解：（1）没有遮热罩时的辐射换热网络图如图内外筒壁间的辐射换热热量为式中,单位长度上换热量为（2）设遮热罩为表面3，其面向外圆筒一侧记为3R，面向内圆筒一侧记为3L。有遮热罩时，辐射换热的网络图为：Eb1Eb2J1J2(1-ε1)/A1ε11/A1X13(1-ε3)/A3ε3(1-ε3)/A3ε31/A1X13(1-ε2)/A2ε2J31J32Eb3φ1,2图b)加遮热罩后辐射换热网络图内外筒壁间辐射换热量为

7、式中。单位长度上的换热量为：[例6-9]用裸露热电偶测量炉膛内的烟气温度，炉膛内壁温为，烟气的真实温度为，热电偶测得的读数为。热电偶的表面发射率为，烟气对热电偶对流换热的表面传热系数为h。如忽略热电偶因导热引起的误差，设烟气为辐射透明介质，试导出稳态情况下，反映热电偶测量的烟气温度表达式，并对测量误差的产生和消除进行讨论。解：热电偶与炉壁间有辐射换热热电偶与烟气之间与有对流换热稳态情况下，所以—(a)结果表明，若，必有。式(a)右边第二项数值越小，则测量误差越小。所以为减小热电偶测量误差，可采取如下措施:(1)小热电偶表面发射率，这与热电偶

8、的材料及面积有关。(2)提高烟气对热电偶的表面传热系数h，一般采用抽气装置使热电偶附近的局部流速得以提高。(3)降低，具体做法有两个：其一是在热电偶外面加一遮热罩；其二是在锅炉外