热工基础9-12章答案

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1、第十一章辐射换热补充例题：一电炉的电功率为1kW，炉丝温度847℃，直径为1mm，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。若炉丝的发射率为0.95，则炉丝的长度又是多少？解：∵∴若，；11.6玻璃暖房的升温作用可以从玻璃的光谱穿透比变化特性得到解释。有一块厚为3mm的玻璃，经测定，其对波长为的辐射能的穿透比为，而对其它波长的辐射能可以认为完全不穿透。试据此计算温度为5800K的黑体辐射及300K的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的穿透比。解：；当时，；；查表10-1得：；；∴当时，；；查表10-1得：；；∴温度越高，在0.3-2.5

2、μm(主要为可见光和红外线)的辐射能越大，投射到玻璃上时的穿透比也越大。11.7用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800℃，炉墙温度为600℃。若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=500W/(m2·℃)，热电偶表面的发射率为0.8，试求烟气的真实温度。已知：t1=800℃，tw=600℃,h=500W/（m2.℃），ε1=0.8求：tf=？解：本题可由热平衡法求解。热辐射：∵A1<

3、；③管外敷以绝热层，使Tw↑；④加设遮热罩（遮热罩两端是空的，使废气能与接点接触）。接点与壁面之间有辐射换热，其辐射换热量即为接点的热损失，这一损失，应通过废气对接点的对流换热进行补偿。11.9在图4—22所示的半球状壳体中，发射率的半球表面3处于辐射热平衡；底部圆盘的一半——表面1为灰体，，；圆盘另一半——表面2为黑体，。半球的半径。试计算：（1）表面3的温度；（2）表面1和2的净辐射传热量。解：分析：表面1和2之间的角系数为零，所以表面1和2的净辐射传热量为零；表面3处于辐射热平衡，即表面3从表面1得到的热量等于表面3向表面2辐射的热量。则其中：A1=A2

4、，X2，3=X1，3=1，除Eb3外，其余均为已知量，带入可求得Eb3，从而求得表面3的温度T3。第十二章传热过程和换热器热计算基础12.1冬季室内空气温度tf1=20℃，室外大气温度tf2=―10℃，室内空气与壁面的对流换热系数h1=8W/(m2·℃)，室外壁面与大气的对流换热系数h2=20W/(m2·℃)，已知室内空气的结露温度td=14℃，若墙壁由λ=0.6W/(m·℃)的红砖砌成，为了防止墙壁内表面结露，该墙的厚度至少应为多少？解：传热问题热阻网络：热流密度（1）若墙壁内壁面温度t=td=14℃时会结露，由于串联热路中q处处相等，所以（2）（1）、（2

5、）联立求解，可求得q和墙的厚度δ=0.27m。12.5一直径为2mm、表面温度为90℃的导线，被周围温度为20℃的空气冷却，原先裸线表面与空气的对流换热系数h=22W/(m2·℃)。如果在导线外包上厚度为4mm的橡胶绝缘层，其导热系数λ=0.16W/(m·℃)，绝缘层外表面与空气的对流换热系数h=12W/(m2·℃)，若通过导线的电流保持不变，试求包上橡胶绝缘层后的导线温度tw及该导线的临界绝缘直径dc。解：未包绝缘层时，每米导线对空气的传热量为：由于包上绝热层后电流保持不变，则传热量亦不变。即：其中：；；；则得：临界直径导线直径远小于dc，所以包裹绝缘层后有

6、利于散热。12.9设计一台1―2型壳管式换热器，要求把体积流量为40m3/h的透平油（密度ρ1=880kg/m3，cp1=1.95kJ/(kg·K)）从57℃冷却到45℃。冷却水在管内流动，进入换热器的温度为32℃，温升不大于4℃，查表得到。油在管外流动。若水侧和油侧的对流换热系数分别为5000W/(m2·℃)和400W/(m2·℃)，计算冷却水流量和所需的换热面积。解：传热量冷却水流量1—2型壳管式换热器属混合流，查图得对数平均温差则。忽略换热器管壁的导热热阻，总换热系数所需换热面积：