传热学作业参考答案

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1、第九章4．一工厂中采用0.1MPa的饱和水蒸气在—金属竖直薄壁上凝结，对置于壁面另一侧的物体进行加热处理。已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均壁温为70℃，壁高1.2m，宽300mm。在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内升高30℃，试确定这一物体的平均热容量(不考虑散热损失)。解:本题应注意热平衡过程，水蒸气的凝结放热量应等于被加热物体的吸热量。P=0.1Mpa=105Pa,ts=100℃,r=2257.1kJ/kg,tm=(ts+tw)=(100+70)℃=85℃。查教材附录5，水的物性为：ρ=958.4kg/m3;λ=0.683W／(m2·℃)

2、;µ=282.5×10-6N·s/m2假设流态为层流：W／(m2·℃)=5677W／(m2·℃)=1282<1800流态为层流，假设层流正确Φ==5677×（100−70）×1.2×0.3W=61312W凝结换热量=物体吸热量Φ∆τ=mcp∆tJ/℃16．当液体在一定压力下做大容器饱和沸腾时，欲使表面传热系数增加10倍，沸腾温差应增加几倍?如果同一液体在圆管内充分发展段做单相湍流换热，为使表面传热系数增加10倍，流速应增加多少倍?维持流体流动所消耗的功将增加多少倍?设物性为常数。解①由米洛耶夫公式：{所以即当h增大10倍时，沸腾温差是原来的2.69倍。②

3、如为单相流体对流换热，由D-B公式可知，即，故即h2为h1的10倍时，um2是um1的17.8倍。③由布拉修斯公式，故即um2是um1的17.8倍时，压强增大了154倍。耗功量，故耗功量增大了2741倍。因此，以增大流速来提高表面传热系数将使耗功率增大了若干倍，从而增大了换热器的运行成本。第十章11．—种玻璃对0.3~2.7µm波段电磁波的透射比为0.87，对其余波段电磁波的透射比为零，求该玻璃对5800K和300K黑体辐射的总透射比。解:①温度为5800K时:0.3×5800＝1740，由教材表(10.1)查得2.7×5800＝15660，由教材表(1

4、0.1)查得该玻璃对5800K黑体辐射的总投射率为：②温度为300K时:0.3×300＝90，由教材表(10.1)查得2.7×300＝810，由教材表(10.1)查得该玻璃对300K黑体辐射的总投射率为：14．表面的光谱发射率ελ曲线，如教材图10.16所示。求表面温度分别为500℃和1500℃时的总发射率ε。解:表面温度为500℃时的发射率为：=（1）当2T=2×(500+273)=1546时，由教材表10.1查得=0.0165当6T=6×(500+273)=4638时，由教材表10.1查得=0.585代入式（1）得ε=0.56921．一直径为20mm

5、热流计探头，用以测定一微小表面积A1的辐射热流。该表面的面积为4×10−4m2，温度T1=1200K。探头与A1的相互位置，如图所示。探头测得的热流为2.14×10−3W。设A1是漫射表面，探头表面的吸收率可取为1。试确定A1的发射率(环境对探头的影响可忽略不计)。解：由能量平衡得；（因为A1是漫射表面）=代入求得ε=0.149第十一章5．如图所示表面间的角系数可否表示为：,?如有错误，请予更正。答：分解性原理的基本形式为:利用互换性原理可改写为：对于，完整的书写形式为,化简后则为，故正确。对于，根据分解性原理，正确的书写形式为：，故不正确。6．有2块平

6、行放置的平板的表面发射率均为0.8，温度分别为：t1=527℃及t2＝27℃，板间距远小于板的宽度和高度。试计算：①板1的本身辐射；②对板l的投射辐射；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：=18579W/m2②对板1的投射辐射，即为板2的有效辐射。为此，先求两板间的辐射换热量：=W/m2=15177W/m2因,则：===4253③板1的反射辐射：=19430④板1的有效辐射:J1＝19430⑤板2的有效辐射：J2＝4253⑥板1，2间的辐射换热量:8．有一3m×4m的矩形房间，高2.5m，

7、地表面温度为27℃，顶表面温度为12℃。房间四周的墙壁均是绝热的，所有表面的发射率均为0.8，试用网络法计算地板和顶棚的净辐射换热量和墙表面的温度。P163解：设地面为表面1，顶面为表面2，四周为表面3，则：辐射网络图如图所示：由,,查教材图11.26得，由角系数的完整性求个辐射热阻由于3面为绝热面，由知网络图如下图所示：进一步合并成如图;其中为与串联后再与并联的总热阻。顶板与地板之间的辐射换热量为根据网络图及,有及两式相加得即求出T3=292.8K11．在7.5cm厚的金属板上钻一个直径为2.5cm的通孔，金属板的温度为260℃，孔之内表面加一层发射率

8、为0.07的金属箔衬里。将一个425℃，发射率为0.5的加热表面放在金属板一侧，