习题：辐射传热课件.ppt

习题课辐射传热部分;答：由海水的非灰性质引起的，海水对不同波长的可见光的吸收不同，对蓝色光附近的射线吸收少，反射多，所以海水呈现蓝色。;2.什么叫黑体？在热辐射理论中为什么要引入这一概念？ 答：吸收比 α=1的物体叫做黑体，黑体是一个理想化的物体，黑体辐射的特性反映了物体辐射在波长、温度和方向上的变化规律，这为研究实际物体的辐射提供了理论依据和简化分析基础。 ; 4.试说明，为什么在定义辐射力时要加上“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。 ;6.黑体的辐射能按空间方向是怎样分布？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？ 答：黑体辐射能按空间方向分布服从兰贝特定律。定向辐射强度与空间方向无关并不意味着黑体辐射能在半球空间各个方向均匀分布，因为辐射强度是指单位可见辐射面积的辐射能，在不同方向，可见辐射面积是不同的，即定向辐射力是不同的。;?8.对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下成立？ 答：任何物体在与黑体处于热平衡的条件下，对来自黑体辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。;10.已知材料A、B的光谱吸收比 与波长的关系如图所示，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。 ;答：因为与朝向地面的一面相比，朝向太空的一面须向温度很低的太空辐射更多的热量，使其表面温度更低，所以容易结霜。;12：某办公室由中央空调系统维持室内恒温，人们注意到尽管冬夏两季室内都是20℃，但感觉却不同。（东南大学2000年） 答：冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。夏季室外温度比室内气温高，而冬季室外气温比室内低，因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。尽管冬夏两季室内空气温度都是20℃，但冬季人体与墙壁的辐射散热量比夏季高得多。;13.试述角系数的定义。“角系数是一个纯几何因子”的结论是在什么前提下得出的？ ;15.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？ ;18.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。 ;20.什么是遮热板？试根据自己的切身经历举出几个应用遮热板的例子。 ; 典型习题分析: ;在1000 K下黑体的辐射力为： ;例2. 试用简捷方法确定右图中的角系数X1,2。 ;(3) 参考(2)，具有对称性：;例3. 两块平行放置灰体平板的表面黑度为0.8，温度分别为t1=527℃及t2=27℃，板间距远小于板的宽度与高度。试计算：(1)板1的自身辐射；(2)对板1的投入辐射；(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。;(2) 对板1的投入辐射： 首先计算两板间的换热量： ;(3) 板1的反射辐射： G1(1-?)=4253.5(1-0.8)=850.7 (W/m2) ;例4. 在一厚为200 mm的炉墙上有一直径为200 mm的孔, 孔的圆柱形表面可以认为是绝热的, 炉内温度为1400 ℃, 室温为30 ℃。试确定当该孔的盖板被移去时, 室内物体所得到的净辐射热量。 ;两端面间的辐射热阻： R1=1/(A1 X1,2) =187.34m-2； ;例5. 用单层遮热罩抽气式热电偶测量一设备中的气流温度。已知设备内壁为90℃，热接点与遮热罩表面黑度均为0.6，气体对热接点及遮热罩的换热系数分别为40及25W/m2·K。当气流真实温度为t f =180℃时，热电偶的指示值为多少？ ;解:设热电偶指示值为t1，遮热罩平均温度为t3，则： ;例6. 设有如图所示的几何体， 半球表面是绝热的，底面被一直径(D=0.2m)分为1、2两部分。表面1为灰体，T1=550K，?1=0.35；表面2为黑体，T2=330K。试计算表面1的净辐射热损失及表面3的温度。 ;计算角系数;表面1的净辐射热损失： ;由： ;例7：两块尺寸为1m×2m、间距为1m的平行平板置于室温t3=27℃的大厂房内。平板背面不参与换热。已知两板的温度和发射率分别为t1=827℃, t2=327℃和?1=0.2, ?2=0.5, 计算每个板的净辐射散热量及厂房壁所得到的辐射热量。 ;Eb1 ;对J1、J2节点建立节点方程，得 ;联立求解后得：;板2的辐射散热为： ;讨论：表面1、2的净辐射换热量?1及?2均为正值，说明两个表面都向环境放出了热量。这部分热量必为墙壁所吸收。上述结果中的负号表示了这一物理意义。 若平板1、2的背面为表面4，5，也参与辐射换热，这时: