传热学第八章答案
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第八章
1．什么叫黑体？在热辐射理论中为什么要引入这一概念？
2．温度均匀得空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射？
3．试说明，为什么在定义物体的辐射力时要加上＂半球空间＂及＂全部波长＂的说明？ 4．黑体的辐射能按波长是怎样分布的？光谱吸收力λb E 的单位中分母的＂3
m ＂代表什么意义？
5．黑体的辐射按空间方向是怎样分布的？定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的？
6．什么叫光谱吸收比？在不同光源的照耀下，物体常呈现不同的颜色，如何解释？ 7．对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下才成立？
8，说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射传热计算的意义．
9．黑体的辐射具有漫射特性．如何理解从黑体模型（温度均匀的空腔器壁上的小孔）发出的辐射能也具有漫射特性呢？ 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℃，直径为1mm 。电炉的效率为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。
解：5.67×34
10
96.010*******⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+dL π
得L=3.61m
8-2、直径为1m 的铝制球壳内表面维持在均匀的温度500K ，试计算置于该球壳内的一个实验表面所得到的投入辐射。内表面发射率的大小对这一数值有否影响？
解：由
4
0100⎪
⎭⎫
⎝⎛=T C E b ＝35438 W/2m 8-3、把太阳表面近似地看成是T=5800K 的黑体，试确定太阳发出的辐射能中可光所占的百
分数。
解：可见光波长范围是0.38～0.76m μ
4
0100⎪
⎭⎫
⎝⎛=T C E b ＝64200 W/2m
可见光所占份额
()()()%87.44001212=---=-λλλλb b b F F F
8-4、一炉膛内火焰的平均温度为1500K ，炉墙上有一着火孔。试计算当着火孔打开时从孔向外辐射的功率。该辐射能中波长为2m μ的光谱辐射力是多少？哪种波长下的能量最多？
解：
4
0100⎪
⎭⎫
⎝⎛=T C E b ＝287W/2m ()3
10/5
1/1074.912m W e c E T c b ⨯=-=-λλλ
T ＝1500K 时，m m 12
1093.1-⨯=λ
实际物体的辐射特性
8-15、已知材料AB 的光谱发射率()λε与波长的关系如附图所示，试估计这两种材料的发射率ε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λ变化的特性如附图所示，试计算当太阳投入辐射为G=800W/2
m 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。
解：()()
∞∞
∞
∞
+=+=⎰⎰⎰⎰~4.14.1~00
2
01
2.09.01
1
b b b b
b b F F d E d E d E d E λ
λαλλ
ααλλ
λλλλ
查表代入数据
得8026.0%0792.867.0=⨯=α
8-17一漫射表面在某一温度下的光谱辐射强度与波长的关系可以近似地用附图表示，试：
（1） 计算此时的辐射力；
（2） 计算此时法线方向的定向辐射强度，及与法线成600
角处的定向辐射强度。
解
：
（
1）
W
d E d E d E E 125020
15
15
10
10
5
=++=⎰⎰⎰λλλλλλ
()()ΩΦ=
d dA d L θθθcos
（2）
()()str m W L ./3980,02==θ ()()str m W L ,/91960;6020==θ
8-18、暖房的升温作用可以从玻璃的光谱透比变化特性解释。有一块厚为3mm 的玻璃，经
测定，其对波长为0.3～2.5m μ的辐射能的穿透比为0.9，而对其他波长的辐射能可以完全不穿透。试据此计算温度为5800K 的黑体辐射及温度为300K 的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的总穿透比。
解：T=5800K,14500,17402211==T T λλ 由表查得
()()29.96,862.25.203.00==--b b F F
()%84%862.229.969.01=-⨯=τ 同理%02.02=τ
8-21、温度为310K 的4个表面置于太阳光的照射下，设此时各表面的光谱吸收比随波长的变化如附图所示。试分析，在计算与太阳能的交换时，哪些表面可以作为灰体处理？为什么？ 解：太阳辐射能的绝大部分集中在2um 以下的区域，温度为310K 的物体辐射能则绝大部分在6um 以上的红外辐射，由图可见，第一种情形与第三种情形，上述波段范围内单色吸收率相同，因而可以作为灰色处理。