传热学 第8章辐射换热计算例题.ppt

【例5】某燃烧加热室内的火焰平均温度为1000℃.计算为使火焰的辐射传热增加一倍，应当使火焰燃烧温度升高到多少？假定被燃烧的物体的平均温度为400 ℃，火焰及被燃烧物表面的辐射率均为定值。 【例6】将一根长1m、直径为2cm经一般研磨的钢棒投入1000 ℃的加热炉中，钢棒的最初温度为20 ℃ ，求当钢棒加热到500 ℃大约需要多少时间。钢的密度为7.86×103kg/m3,质量热容为0.640kJ/(kgk) 解：钢棒近似为灰体，根据四次方定律， * 第8章 辐射换热例题 【例1】求图中所示表面间的角系数。（a）内包壳；（b）在垂直纸面方向无限长的矩形槽1(高H,宽L)与环境2。 解： （1） A1为非凹面,根据角系数的定义，图中离开表面 A1的辐射能全部落在表面A2上，因而 φ 1,2=1, φ2,1 = （b）作一个辅助表面2 ?，离开表面1的辐射能必然通过假想面2 ?而辐射出去，因此考虑表面 2 ?与表面1之间的角系数。离开表面2 ?的辐射能全部落在表面1上，因而有φ 2 ?,1 ＝ 1 , φ 1,2? ＝ φ 1,2＝ ＝ （b）在垂直纸面方向无限长的矩形槽1(高H,宽L)与环境2。 2 ? 2 1 L H 【例2】如图所示的三个非凹表面组成的封闭系统，三个表面面积分别为A1、 A2、A3 , 在垂直于纸面方向无限长，试求所有相关角系数。 A1 φ1,2=A2 φ 2,1 A2 φ 2,3=A3 φ 3,2 A1 φ 1,3=A3 φ 3,1 φ 1,2+ φ 1,3=1 φ 2,1+ φ 2,3=1 φ 3,1+ φ 3,2=1 解：根据角系数的完整性和相互性： 若L1、L2和L3为表面A1、A2和A3分别与纸面交线的长度，上面的角系数还可表示为 【例3】有一同心圆套筒，外筒内径为D＝50mm，表面温度T1＝500℃，表面黑度ε1为 0.6；内筒外径为d＝30mm，表面温度T2＝300 ℃，表面黑度ε2＝0.3，假定套筒端部辐射热损失为零，试计算套筒之间单位长度的辐射换热量。 解：本题为两灰体表面间的辐射换热问题，代入式 （6-12b）有 其中 A1=πDL, A2＝πd L, T1=500+273=773 K, T2=300+273=573K 代入上式： =356.6 W/m 【例4】低温流体在直径D1＝20mm 的长管内流动，管外表面是灰体表面，黑度ε1＝0.02，温度T1=77K。此管与直径D2=50mm的外套管同心，外套管的内表面黑度ε2＝ 0.05，温度T2=300K，也为灰体表面，两表面之间是真空状态。如图所示。试计算 （1）单位管长低温流体所得热量； （2）在内外表面的中间布置一直径D3＝35mm，两侧表面黑度为ε3＝0.02的薄遮板，计算单位管长低温流体所得热量的变化。 D1 D2 D3 解：（1）无遮热板时，系统辐射换热的网络图如图6-10（b）所示，因此所求的辐射换热量为 代入数据，求得单位管长的辐射热流为： （2）当插入遮热板后，辐射换热量为 因为φ 1,3 = φ 3,2 = 1, 代入数据 辐射换热量的变化率为 返回 【讨论】插入遮热板后辐射换热量减少了50％。需要注意的是对筒状的遮热板，随其直径的变化遮热效果会改变，而对于平行平板间插入的遮热板，遮热效果并不因板的靠近哪一方而发生改变。 T1 T2 H辐—辐射换热系数 解：设加热室及被燃烧物的温度分别为T2，T1，被燃烧物单位面积、单位时间吸收的辐射热量为： （1） （2） 联立(1),(2)式： 联立(1),(2)式： T2=1000 ℃ ，T1=400 ℃ T’2=1226 ℃ 。即炉温的温度升高了226 ℃ 从附录8可以查出钢棒的黑度为0.32。钢棒投入炉内时的热辐射量为：