传热学辐射传热课后习题及答案.doc

Q.

2

第八章

黑体辐射基本定律

8-1、一电炉的电功率为1KW,炉丝温度为847°C,直径为Immo 电炉的效率为0.96。试确 定所需

炉丝.的最短长度。

<273 + 847丫 〃 八* 前

------------ jvdL = 0.96 x 10

解：5.67x1 1°° 7 得 L=3.61m

8-5、在一空间飞行物的外壳上有一块向阳的漫射面板。板背面可以认为是绝热的，向阳面 得到的

太阳投入辐射GT300W 〃疟。该表面的光谱发射率为：时£（"） = 0.5; 人>2彻时£（人）二°・

2。试确定当该板表而温度处于稳态时的温度值。为简化计算，设太 阳的辐射能均集中在0〜2即刀

之内。

解：由 UOOJ 得 T=463K

8-6、人工黑体腔上的辐射小孔是一个直径为20mm 的圆，辐射力场=3.72 x " W /帚。 一个辐射热流计置于该黑体小孔的正前方l=0.5m,处，该热流计吸收热量的面积为 1.6'10一5 "己问该热流计

所得到的黑体投入辐射是多少？

L. =^ = 1.185xlO 5W/m 2 解： 人 A

O = T = 6.4x10-5

r

L h .A = 312W

所得投入辐射能量为37.2X6.4X10-5 = 2.38x IO” w

8-15、已知材料AB 的光谱发射率林久）与波K 的关系如附图所示，试估计这两种材料的发射 那

£随温度变化的特性，并说明理由。

解：A 随稳定的降低而降低；B 随温度的降低而•升高。 理由：温度升高，热辐射中的短波比例增加。

8-16、一•选择性吸收表面的光谱吸收比随人变化的特性如附图所示，试计算当太阳投入辐射 为

G=8（）0W//H 2时，该表面单位面积上所吸收的太阳能量及对太阳辐射的总吸收比。

1-4

QF -------------- + % -----------

o o

解：二°・9氏（（）~|.4）+ °・2丹

（］.4~8）查表代入数据

得 a = 0.7 x 86.0792% = 0.8026

8-23、已知一表面的光谱吸收比与波长关系如附图所示，在某一瞬间，测得表面温度为lOOOKo投入辐射G/按波长分布的情形示于附图b。试：

(1)计算单位表面积所吸收的辐射能；

(2)计算该表而的发射率及辐射力；

确定在此条件下物体表iHi的温度随时间如何变化，设物体无内热源，没有其他形式

曲).

0.4 I

■ ■

解:

9 L 2 g 4 5 6

的热量传递。3

3 4 6

G XSH = Ja（人）^cc{X）G + j

（1）0 3 4

00

1 + ja（4）G//l = 1100（W / 血

《）

6

（2）

0（（T） = 6/| F h（0 — /I］） + （Xj F/,（4］—A-,） =

0.49

• • E =

qC ［）

T

、= 40677W/m2

⑶..・E = 40677 > G XSH

所以在此条件下物件表面的温度随时间的延怛而降低。

G 2 4 «8 1。

第九章

思考题

1、试述角系数的定义。“角系数是一个纯几何因了”的结论是在什么前提下得出的？

答：表面1发出的辐射能落到表面2上的份额称为表面］对表面2的丸J系数。“佑系数是一个纯儿何因子”的结论是在物体去而性质及表面湿度均匀、物体辐射服从兰贝特定律的前提下得出的。

2、角系数有哪些特性?这些特性的物理背景是什么？

答：角系数有相对性、完整性和可■加性。相对性是在两物体处于热平衡时，净辐射换热量为零的条件下导得的；完整性反映了一个由几个表面组成的封闭系统中。任一表面所发生的辐射能必全部落到封闭系统的各个表面上；可加性是说明从表面1发出而落到表面2上的总能量等于落到表面2上各部份的辐射能之和。

3、为什么计算一个表面与外界之间的净辐射换热量时要采用封闭腔的模型？

答：因为任一表面与外界的辐射换热包括了该表面向空间各个方向发出的辐射能和从各个方向投入到该表面上的辐射能。

4、实际表面系统与黑体系统相比，辐射换热计算增加了哪些复杂性？

答：实际表面系统的辐射换热存在表面间的多次重复反射和吸收，光谱辐射力不服从普朗克定律，光谱吸收比与波长有关，辐射能在空间的分布不服从兰贝特定律，这都给辐射换热计算带来了复杂性。5、什么是一个表面的自身辆射、投入辐射及有效辐射?有效辐射的引入对于灰体表Ifli系统辐射换热的计算有什么作用？

答：由物体内能转变成辐射能叫做白为辐射，投向辐射表而的辐射叫做投入辐射，离开辐射表面的辐射叫做有效辐射，有效辐射概念的引入W以避免计算辐射换热计算时出现多次吸收和反射的复杂性。6、对于温度已知的多表面系统，试总结求解每一表面净辐射换热量的基本步骤。

答：（1）画出辐射网络图，写出端点辐射力、表面热阻和空间热阻；（2）写出由中间节点方程组成的方程组；（3）解方程组得到各点有效辐射；（4）由端点辐射力，有效辐射和表面热阻计算各表而净辐射换热量。

7、什么是辐射表面热阻？什么是辐射空间热阻？网络法的实际作用你是怎样认识的？

答：出辐射表面特性引起的热阻称为辐射表面热阻，由辐射表面形状和空间位置引起的热阻称为辐射空间热阻，网络法的实际作用是为实际物体表面之间的辐射换热描述了清晰的物理概念和提供了简洁的解题方法。

8、什么是遮热板?试根据白己的切身经历举出儿个应用遮热板的例子。

答：所谓遮热板是指插人两个辐射表而之间以削弱换热的薄板。如屋顶隔热板、遮阳余都是我们生活中应用遮热板的例子o