浙工大2017高等传热辐射课堂测试及答案

焰的高温环境下，固体粒子的辐射光谱多为热辐射的连续光谱， 而气体分子的发射光谱多为分段的发射或选择性吸收。此外，还 有各物质的特征光谱对火焰的辐射的影响。在工业火焰的温度水 平下，氧、氢等结构对称的双原子分子没有发射和吸收辐射的能 力，它们对于火焰光谱的影响比较小。而 CO2 和 H2O 等结构不对 称的分子以及固体粒子对火焰光谱的影响起主导作用。在火焰中 大量的中间产物虽然存在时间很短，但对火焰辐射光谱也有一定 的影响。 4. 试述强化气体辐射的各种方法。 答：气体辐射的特点有：①不同种类的气体的辐射和吸收能力各不相 同；②气体辐射对波长具有强烈的选择性；③气体的辐射和吸收是在 整个容积中进行的， 辐射到气体层界面上的辐射能在辐射行程中被吸 收减弱，减弱的程度取决于辐射强度及途中所遇到的分子数目。气体 的辐射和吸收是气层厚度 L、 气体的温度 T 和分压 p （密度） 的函数， f(T,pL)。由贝尔定律可知，单色辐射在吸收性介质中传播时其强度 按指数递减。 由上述可知， 强化气体辐射的方法有： 提高气体的温度； 减小气体层的厚度， ；选择三原子、多原子及结构不对称的双原子气 体；减小气体的分压。 5. 黑体的辐射温度需要多高才能有四分之一的辐射在可见光范围 内？ 答：可见光的波段范围是 0.38-0.76μm,
= ������ ������2 ������ − ������ (������1 ������)。
其中，������2 = 0.76μm，������1 = 0.38μm。 通过查黑体辐射函数表，经试算可确定 T 为 14210.53K。 6. 固体表面辐射率有那几种？说明其相互关系。 答： （ 1 ） 定 向 辐 射 率 ： Directional （2）半球辐射率：
������1 ������ 4
4 15 ����源自文库�2
= 5.67 × 10−8 ������ /(������2 ∙ ������ 4 )。
由题意，物体的 1/4 的辐射能在可见光的范围内，则得：
1 4
=
������������ 0 −0.76 −������������ (0 −0.38) ������������
为漫射面且均匀分布，另一个面也为漫射面且均匀分布时，有相 对性。 8. 强化表面辐射的方法有哪些。 答： （1）增加对入射辐射的吸收比（黑度） ：开窄槽，黑体效应， 涂覆对入射辐射的吸收比大的材料 （2）减少本体辐射的辐射率：涂覆选择性涂层 （3）增加角系数：减小辐射面间距离，调整辐射面间的角度 （4）增加辐射面间温差 （5）增加辐射面积 9. 固体表面反射率有哪几种？ 答：被表面反射的能量与投射到表面的能量之比定义为表面反射 率。固体表面反射率有： ①双向单色反射率；②单色定向-半球 反射率；③单色半球-定向发射率。 10. 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？ 答： 因为辐射表面半球空间每一立体角都有来自辐射面的辐射能， 而辐射能的形式有各个不同波长。全辐射必须包括表面辐射出去 的全部能量，所以要加上“半球空间”和“全部波长”的说明
ℎ������0 ������
= 1.4388 × 10−2 ������ ∙ ������；
������0 = 5.67 × 10−8 ������ /(������2 ∙ ������ 4 )； ������ = 1.380662 × 10−23 ������/������。 斯忒藩·玻尔兹曼定律：������������ = ������������ 4 , 其中，σ =
2017 浙工大高等传热学辐射课堂测试及答案
其中※是必做题，其它任选 2 道。
1. ※ 黑体辐射具有漫射特性，如何理解从黑体模型（温度均匀的空 腔器壁上小孔 ）发出的辐射能也具有漫射特性 答：空间内壁壁面不一定是黑体辐射，之所以小孔呈现出黑体特 性，是因为辐射在空腔内经历了很多次吸收和反射过程，使离开 小孔的能量微乎其微 2. ※为什么计算一个表面与外界之间的净辐射传热量时要采用封闭 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。 3. ※燃用气、液、固体燃料时火焰辐射特性。 答：燃料的燃烧反应属于比较剧烈的化学反应。由于燃烧温 度较高，而且燃料的化学成分一般都比较复杂，所以燃烧反应的 过程是非常复杂的过程，一般的燃料燃烧时火焰的主要成分还有 CO2、H2O、N2、O2 等，有的火焰中还有大量的固体粒子。火焰中 还存在大量的中间参悟。在不同的工况下，可能有不同的中间产 物和燃烧产物。 火焰的辐射光谱是火焰中的各种因素作用的结果。 燃烧中间产物或燃烧产物受火焰加热，要对外进行热辐射。在火
普朗克定律为：������������������ = ������1 ������−5 ������ 1−������������
������ 2
其中：������1 = 2������ℎ������0 = 3.7417749 × 10−16 ������ ∙ ������2 ； ������2 =
Hemispherical （3）单色(频谱)辐射率：Spectral （4）全色辐 射率：Total 7. 角系数相对性成立的前提条件是什么。 答： 两微元间的角系数： 当两个微元面都为漫射面时， 有相对性； 微元与有限面间的角系数：当一个微元面为漫射体，另一个面也 为漫射面且均匀分布时，有相对性；有限面间的角系数，当一个