热工基础9-12章答案.doc

第十一章 辐射换热补充例题： 一电炉的电功率为1kW，炉丝温度847，直径为1mm，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。若炉丝的发射率为0.95，则炉丝的长度又是多少？ 解： 若 ，；11.6 玻璃暖房的升温作用可以从玻璃的光谱穿透比变化特性得到解释。有一块厚为3 mm的玻璃，经测定，其对波长为的辐射能的穿透比为，而对其它波长的辐射能可以认为完全不穿透。试据此计算温度为5800 K的黑体辐射及300 K的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的穿透比。 解：；当时，； ；查表10-1得：； 当时，； ；查表10-1得：； 温度越高，在0.3-2.5m (主要为可见光和红外线)的辐射能越大，投射到玻璃上时的穿透比也越大。11.7 用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800，炉墙温度为600。若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=500W/(m2)，热电偶表面的发射率为0.8，试求烟气的真实温度。 已知：t1 = 800，tw = 600, h=500 W/（m2.），1= 0.8 求：tf =？解：本题可由热平衡法求解。 热辐射： A1A2 对流换热：在稳态下： 为减少测量误差，可利用以下措施： 减少e1（采用磨光热电偶表面的方法，但往往由于生锈和污染而降低效果）； 提高接点处的h值（可采用抽气装置来加大流速）； 管外敷以绝热层，使Tw； 加设遮热罩（遮热罩两端是空的，使废气能与接点接触）。 接点与壁面之间有辐射换热，其辐射换热量即为接点的热损失，这一损失，应通过废气对接点的对流换热进行补偿。11.9在图422所示的半球状壳体中，发射率的半球表面3处于辐射热平衡；底部圆盘的一半表面1为灰体，；圆盘另一半表面2为黑体，。半球的半径。试计算：（1）表面3的温度；（2）表面1和2的净辐射传热量。解：分析：表面1和2之间的角系数为零，所以表面1和2的净辐射传热量为零；表面3处于辐射热平衡，即表面3从表面1得到的热量等于表面3向表面2辐射的热量。则其中：A1=A2，X2，3 =X1，3 =1，除Eb3外，其余均为已知量，带入可求得Eb3，从而求得表面3的温度T3。 第十二章 传热过程和换热器热计算基础12.1 冬季室内空气温度tf1=20，室外大气温度tf2=10，室内空气与壁面的对流换热系数h1=8W/(m2)，室外壁面与大气的对流换热系数h2=20W/(m2)，已知室内空气的结露温度td=14，若墙壁由=0.6W/(m) 的红砖砌成，为了防止墙壁内表面结露，该墙的厚度至少应为多少？解：传热问题热阻网络：热流密度 （1）若墙壁内壁面温度t=td=14时会结露，由于串联热路中q处处相等，所以 （2）（1）、（2）联立求解，可求得q和墙的厚度=0.27m。12.5 一直径为2mm、表面温度为90的导线，被周围温度为20的空气冷却，原先裸线表面与空气的对流换热系数h=22W/(m2)。如果在导线外包上厚度为4mm的橡胶绝缘层，其导热系数=0.16W/(m)，绝缘层外表面与空气的对流换热系数h=12W/(m2)，若通过导线的电流保持不变，试求包上橡胶绝缘层后的导线温度tw及该导线的临界绝缘直径dc。解：未包绝缘层时，每米导线对空气的传热量为：由于包上绝热层后电流保持不变，则传热量亦不变。即：其中：；则得：临界直径导线直径远小于dc，所以包裹绝缘层后有利于散热。12.9 设计一台12型壳管式换热器，要求把体积流量为40m3/h的透平油（密度1=880kg/m3，cp1=1.95 kJ/(kgK)）从57冷却到45。冷却水在管内流动，进入换热器的温度为32，温升不大于4，查表得到。油在管外流动。若水侧和油侧的对流换热系数分别为5000W/(m2)和400W/(m2