《热工基础(张学学 高教》课后答案 第十一章习题解答

11种玻璃对波长 对其它波长射线的透射比近似为 0，试计算此玻璃对温度为 1500 K、 2000 000 解：由题意： 当温度为 1500 6 0 0 01 查黑体辐射函数表，有 %0)0( 1 , %( 2 此玻璃的透射比为： %2 1 ()0( 12 F （当温度为 2000 8 0 0 01 5 0 0 0 02 查黑体辐射函数表，有 %0)0( 1 , %( 2 此玻璃的透射比为： %2 3 9 ()0( 12 F （当温度为 6000 1 5 0 0 0 02 查黑体辐射函数表，有 %( 1 , %( 2 此玻璃的透射比为： %6 9 ()0( 12 F （当温度为 6000 1 5 0 0 0 02 查黑体辐射函数表，有 %( 1 , %( 2 此玻璃的透射比为： %6 9 ()0( 12 F （11黑体辐射最大光谱辐射力的波长 m，试计算该黑体辐射在波长 15 解：由维恩位移定律，可以计算得到该黑体温度 a xm a x 5 0 015 0 01 250055002 查黑体辐射函数表，有 %0)0( 1 , %( 2 此波长范围所占份额为： %1 9 ()0()( 1221 11钨灯的灯丝温度约为 2000 C，灯丝可看作黑体，试计算它所发射的可见光所占其总辐射能的份额。 解：可见光的波长范围为 m， 32 2 7 2 72 2 7 查黑体辐射函数表，有 %0)0( 1 , %( 2 所以可见光所占总辐射能的份额为： %()0()( 1221 11块在炉内加热时，随着温度的升高，其颜色逐渐由暗变亮，由暗红变成亮白。假设钢块表面可看作黑体，试分别计算其温度为 700 C、 900 解：可见光的波长范围为 m， 当温度为 700 C 时， 73 ， 99 7 查黑体辐射函数表，有 %0)0( 1 , %0)0( 2 所以可见光所占总辐射能的份额为： %0)0()0()( 1221 当温度为 900 C 时， 173 ， 查黑体辐射函数表，有 %0)0( 1 , %0)0( 2 所以可见光所占总辐射能的份额为： %0)0()0()( 1221 当温度为 1100 C 时， 373 ， 11 3 7 4 31 3 7 查黑体辐射函数表，有 %0)0( 1 , %( 2 所以可见光所占总辐射能的份额为： %()0()( 1221 11温室的窗玻璃对波长 对其它波长射线的透射比近似为 0。太阳可近似成温度为 5800 K 的黑体，温室内的物体可看作温度为 30 分别计算太阳辐射和室内物 体辐射透过窗玻璃的部分所占其总辐射的份额。 解：由题意： 太阳温度为 5800 1 4 5 0 0 0 02 查黑体辐射函数表，有 %( 1 , %( 2 此时，玻璃的透射比为： %()0( 12 F （室内温度为 303K， 31 32 查黑体辐射函数表，有 %0)0( 1 , %0)0( 2 此玻璃的透射比为： %0)()0( 12 F （11一漫射物体表面温度为 1200 C，其光谱发射率随波长的变化如图 4计算该物体表面在全波长范围的发射率 和辐射力 E。 解：由题意： 温度为 12000 1473114731 4 4 1 931 4 7 32 7365514733查黑体辐射函数表，有 %( 1 , %( 2 %( 3 发射率2 7 2 )( )0()0()0()0()0(00002331221132111天的夜晚，天空晴朗，室外空气温度为 2 C，太空背景辐射温度约为 3 K。有一块钢板面向太 空，下面绝热。如果板面和空气之间对流换热的表面传热系数为 10 W/()，试计算钢板的热平衡温度。 解：根据题意，假定钢板的黑度为 1，平衡温度为 t 单位面积钢板和空气的对流换热量为： 210单位面积钢板和太空的辐射换热量为： 4484042 q 当平衡时， 01 计算得到 t 11炉膛内的火焰的平均温度为 1400 K，炉墙上有一看火孔。试计算当看火孔打开时由看火孔向外的辐射力及光谱辐射力取得最大值的波长。 解：根据 4得： 图 4题 4 2484 /2 1 7 8 1 91 4 0 01067.5 由维恩位移定律得到 : 0 0 9 7m a xm a x 11确定附图 4X。 解 : (a)、由互换性原理得到 : 21,212,1 11,2,所以 , 122,1 (b)、由互换性原理得到 : 21,212,1 11,2,所以 , 122,1 (c)、在球上方对称放置与无限大平板 2 同样的无限大平板 3，则有 13,12,1 3,12,1 所以： (d)、由互换性原理得到 : 21,212,1 11,2,所以 , 122,1 图 4题 4 11一直径和高度都为 20 图 4求桶底和侧壁之间的角系数2,1X。 解： 13,12,1 查线算图得： 所以： 11两块相互垂直的正方形表面，位置分别如图 4求角系数2,1X。 解： (a)、 )(查线算图得： C所以： B (b)、)()( 111)1(11111)1(11,11)(11, 查线算图得： (1 (1 (1)1(1 所以： B 11两块平行放置的大平板，板间距远小于板的长度和宽度，温度分别图 4图 4题 4图 为 400 0 C，表面发射率均为 计算两块平板间单位面积的辐射换热量。 解：根据题意： 111)(11121424121212,1所以 24482142412,1 /)323673( b 11果在上题中的两块平板之间放一块表面发射率为 遮热板，而两块平板的温度维持不变，试计算加遮热板后这两块平板之间的辐射换热量。 解：加入遮热板后，相当与整个辐射网络由四个表面热阻和两个空间热阻组成。 单位面积的辐射热阻分别为： 1 ， 2 ， 3 空间热阻为 1112,33,1 总热阻为： 总辐射换热量为： 244842412,1 / 2 36 7 3( Tq b 11两块面积均为 1 面发射率均为 行对应放置在一大房间之中，两板之间的距离为 1 m，两板背面绝热。两块平板的温度分别为 500 00 C，房 间的表面温度为 20 C，试计算每块平板的净辐射换热量。 解：查线算图得： , 3,1 1 9212,11212,1 4 2 7 5313,1113,1 4 2323,2223,2 图 4题 4 所以，板 1的净辐射换热量 70953,12,11 板 2的净辐射换热量 0763,22,12 11裸露热电偶测量管道内高温烟气的温度，如图 4电偶的指示温度 1t 700 C，烟道内壁面温度 5502 t C，热电偶端点和烟道壁面的发射率均为 气和热电偶端点之间对流换热的表面传热系数 40h W/()。忽略热电偶线的导热，试确定由于热电偶端点和烟道壁面之间的辐射换热所引起的测温误差及烟气的真实温度。 解：热电偶与管道壁面的辐射换热可以视为内包 壁面和大空腔之间的辐射换热，所以 b 114484241112,1 23973( 热电偶与气体之间的对流换热量为： 1113,1 )700(40)( 由热平衡可以得到： 02,13,1 1196由于辐射带来的误差为 49611了减小上题中的测温误差，给热电偶加装遮热罩，同时安装抽气装置，强化烟气和热电偶端点之间的对流换热，如图 4示。如果遮热罩内 外壁面的发射率均为 气和热电偶端点间对流换热的表面传热系数加大为 80 W/()，其它参数如上题，试确定测温误差。 解：解：热电偶与遮热罩的辐射换热可以视为内包壁面和大空腔之间的辐射图 4题 4图 4题 4换热，所以 143484341113,1 )973( b 热电偶与气体之间的对流换热量为： 111,1 )700(40)( 由热平衡可以得到： 0,13,1 热电偶遮热罩与墙壁之间的辐射换热可以视为内包壁面和大空腔之间的辐射换热 344384243332,3 )823( b 热电偶遮热罩与气体之间的对流换热量为： )2 7 3(280)(2 3333,3 由热平衡可以得到： 0,32,3 于辐射带来的误差为 11建筑物的屋顶覆盖一层镀锌铁皮，其表面对太阳投入辐射的吸收比为 身发射率 如果夏天中午太阳