简化版 第89章

1、热辐射：2、热辐射的两个特点：3. 黑体：能吸收所有投入到其表面辐射能的理想物体。5、 发射率（黑度）：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值。8 、辐射力：单位时间单位面积表面向整个半球空间发射的全波段范围的辐射能。9、光谱辐射力：单位时间单位面积表面发出的+d范围内的辐射能。10、 黑体辐射力由（斯忒藩-玻尔兹曼定律）确定。黑体辐射能量按空间方向的分布服从（兰贝特定律）。 黑体辐射能量按波长的分布服从（普朗克定律）。黑体的光谱辐射力有个峰值，与此峰值对应的波长m由_维恩位移_定律确定，随着温度的升高，m向波长_减小_的方向移动。漫射体可认为_服从兰贝特_该定律，其定向辐射强度与辐射力的关系为_ E=I 。11. 黑体辐射能量按波长的分布服从_定律，按空间方向的分布服从_定律，最大光谱辐射力的波长与温度的关系服从_定律。普朗克，兰贝特，维恩位移12、试分别计算温度为2000K和5800K的黑体最大光谱辐射力所对应的波长，并说明分别位于什么波段。maxT=2897.6mK，T=2000Kmax=1.45m红外波段，T=5800Kmax=0.5m可见光波段12、定向辐射强度13. 某黑体表面温度为227，求该表面的定向辐射强度。 答： Eb=T4=5.6710-8(227+273)4=3543.75W/m2 (3分)Ib=Eb=3543.753.14=1128.58W/(m2Sr) (2分)16、物体表面的发射率取决于 17、 18、p389的8-17题19、p370页例题8-6题型 20、投入辐射21、吸收比22、光谱吸收比23、吸收比大小取决于：物体本身的情况和投入辐射的特性。24、试说明“温室效应”现象。答：实际物体对辐射能的选择吸收性，例如玻璃、塑料、结构不对称的气体等对太阳辐射能具有强烈选择性。(3分)大部分太阳辐射能能穿过玻璃进入室内，而室内常温下的长波辐射无法穿透玻璃，使得室内热量散不出去，温度升高。(2分)25、灰体27、热平衡下基尔荷夫定律的简述：基尔霍夫定律的基本表达式为：，它表明：在热平衡条件下，表面的定向光谱发射率等于它的定向光谱吸收比。28 太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收率为0.9，它本身的发射率为0.3，这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？答：这一现象与基尔霍夫定律不矛盾。太阳能集热器的吸收表面上覆盖的选择性涂层，它所吸收的阳光来源于太阳，它对阳光的吸收比是针对太阳温度而言的，而它本身的发射率是针对自身的温度。太阳的温度与太阳能集热器吸收板表面的温度显然不同。温度不同使阳光与太阳能集热器吸收板表面自身辐射的光谱分布也不同。所以，这种选择性涂层表面吸收阳光的能力与本身辐射的能力不一样，与基尔霍夫定律并不矛盾。32、为什么不到0度还结霜1. 角系数：表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数。2、角系数的计算方法：直接积分法和代数分析法4、角系数的性质。（1）相对性，公式为（2）完整性，公式为 ， （3） 可加性，公式为4、一个方形的通道，相邻两边的角系数 对边的角系数A1A2A35、如下图所示，一正方体形状的房间由下底面A1，侧面A2和上底面A3组成封闭体系。已知角系数X2,2 = 0.6，求X1,3。 答：X1,3=1- X1,2=1-A2A1X2,1=1-A2A1121-X2,2=1-41121-0.6=0.2 几何对称性有X2,1 = X2,3，由可加性有X2,1 + X2,2 + X2,3 = 1, X1,2 + X1,3 = 1，由相对性有A2X2,1 = A1X1,2，又因为A1= A2/4 = A3 有X1,3 = 1- X1,2 = 1-4X2,1 = 1-4(1- X2,2)/2= 0.225. 如下图示，半球内表面1与底面2的角系数X1,2为（1/2）。P404页例题9-11P446和p447页习题9-6,9-11,9-18，9-35，8、热压=热流 /热阻三种简化特例9. 一个表面积为，表面温度为，发射率为的物体被包容在一个很大的表面温度为的空腔内，该物体与空腔表面间的辐射换热量为。或者这样表述：已知两表面的面积分别为和，其中，温度分别为和，表面发射率分别为和，求两表面间的辐射量为（）。3. 有两块无限大平行平板，表面温度分别为500K和1000K，其发射率分别为0.3和0.8，试计算两板之间单位面积上的辐射传热量。5、表面辐射热阻：公式为，当物体表面不是黑体时，该表面不能全部吸收外来投射的全部辐射能量，相当于表面存在热阻， 6、空间辐射热阻：8. 一块厚金属板上钻了一个直径为d=2cm的不穿透的小孔，孔深H=5cm，如图所示。设孔的表面是发射率为0.7的漫射体，整个金属块处于600C的温度下，试确定从孔口向外界辐射的热量。解：=Eb1-01-1A11+1A1X1,2+0=5.676+2.7341-0.73.140.020.05+3.140.0120.7+13.140.012=32933.66124.08+3184.71=9.95Wp410页例题9-4。告诉习题9-29.圆锥侧面积=(1/2)(2r)l=rl9. 有一3m4m的矩形房间，高2.5m，地板表面温度为27，顶板表面温度为12，房间四周的墙壁均为绝热，所有表面的发射率均为0.8，地板与顶板之间的角系数为0.3，试用网络法计算地板与顶板的净辐射传热量和墙表面的温度。解：（1）画出三表面封闭系统网络图 （2）Eb1=5.67273+271004=459.27Wm2 Eb2=5.67273+121004=374.08Wm2由 X1,2=0.3得X1,3=X2,3=0.7 1-1A11=0.2340.8=0.0208 1-2A22=0.2340.8=0.0208 1A1X1,2=1340.3=0.278 1A1X1,3=1340.7=0.1191A2X2,3=1340.7=0.119 =459.27-374.080.0208+0.27820.1190.278+20.119+0.0208=85.190.0208+0.128+0.0208=501.63W =Eb1-J11-1A11=501.63W J1=459.27-501.630.0208=448.84W/m2=J2-Eb21-2A22=501.63W J2=374.08+501.630.0208=384.51W/m2 Eb3=J1+J22=448.84+384.512=416.68W/m2=T4T=293K 10、两块面积我9060cm,间距为60cm的平板，一块板的温度为500度，黑度为0.6，另一块板绝热，将这两块板放入温度为20度大房间，热平衡的损失。解答类似p415例题9-5，大房间表面积很大，表面热阻为零。11、7. 气体辐射的两个主要特点是_对波长具有选择性_和_在整个容积中进行_。13、遮热板15、两平行表面之间辐射换热量为，问插入两块与平行表面同样的遮热板可使换热量降低到原来的_1/3_。两层同心圆壳的辐射网络图，插入遮热板会怎样，靠近内壳还是外壳好16、有两块无限大平行平板，表面温度分别为500K和1000K，其发射率分别为0.3和0.8，试计算：（1）两板之间单位面积上的辐射传热量；（2）若在两板之间插入遮热板，其两面发射率均为0.05，此时单位面积上的辐射传热量。2. 解：（1）K，K， ，（2），17、两个非常大的平行平板，表面温度均匀并分别维持在T1=1000K和T2=800K，表面发射率均为0.2。如下图所示，若在两平板间插入薄铝板，其两侧的表面发射率均为0.15，试分析需要插入多少个薄铝板才可将两平行平板间的辐射传热量降为原来的1/5？无遮热板时两平行平板间的辐射传热为：插入N个隔热板后两平行平板间的辐射传热为上述辐射传热量的1/5，有：5.把热电偶置于管道流体中来测量管道内高温流体的温度，试给出测温误差表达式。（假设热接点温度为t1，流体温度为tf，流道内壁温度为tw，热接点与气流间的对流传热表面传热系数为h，换热面积为A1，热接点表面发射率1）答：对热电偶热平衡：流体与热电偶的对流换热=热电偶与管道内壁面辐射换热 hA1tf