冶金传输原理热量传输试题库-2023修改整理

千里之行，始于足下让知识带有温度。第第2页/共2页精品文档推荐冶金传输原理热量传输试题库第8章辐射换热

题1、试分离计算温度为2000K和5800K的黑体的最大单色辐射力所对应的波长mλ。

解：按照KmTm??≈?=--3

3109.2108976.2λ

时，

KT2000=mmμλ45.12000109.23

=?=-时，

KT5800=mmμλ50.05800

109.23

=?=-题2、试分离计算30℃和300℃黑体的辐射力。

解：30℃时，2

4

11/4781003027367.5100mWTCEbb=?????+?=??

???=

300℃时，2

4

22

/612210030027367.5100mWTCEbb=?????+?=??

???=

题3、人体的皮肤可近似按灰体处理，假定人体皮肤温度为35℃，放射率，

0.98=ε求人体皮肤的辐射力。

解：略)/500(2

mWE=

题4、液氧储存容器为下图所示的双壁镀银夹层结构。已知镀银夹层外壁温度

，C20TW1?=内壁温度，C-183TW2?=镀银壁的放射率，

0.02=ε试求容器壁每单位面积的辐射换热量。

题4暗示图液氧储存容器

解：由于容器夹层的间隙很小，本题可认为属于无限大平行平板间的辐射换热问题。先算得两表面的肯定温度

293K27320TW1=+=

90K273-183TW2=+=

容器壁单位面积的辐射换热量可用式（8.16）计算

[]

2442142

4112/18.4102

.0102.019.093.267.511110010067.5mWTTqWW=-+-?=-+??

???????????-?????=εε

题5、在金属铸型中铸造镍铬合金板铸件。因为铸件凝固收缩和铸型受热膨胀，铸件和铸型形成厚1mm的空气隙。已知气隙两侧铸型和铸件的温度分离为300℃和600℃，铸型和铸件的表面放射率分离为0.8和0.67。试求通过气隙的热流密度。已知空气在450℃时的。

)/(0.0548WCm??=λ解：因为气隙尺寸很小，对流难以进展而可以忽视，热量通过气隙依赖辐射换热和导

热两种方式。

辐射换热量可用式（8.16）计算

2

4421424112/1540018

.0167.0110027330010027360067.511110010067.5mWTTq=-+??

???????????+-?????+?=-+?????????????-?????=

εε导热换热量可用式（6.12）计算

2/16400)300600(001

.00548

.0mWTq=-?=?=

δλ通过气隙的热流密度=15400+16400=31800W/m2

题6、为了削减铸件热处理时的氧化和脱碳，采纳马弗炉间接加热铸件。这种炉子有马弗罩把罩外的燃气与罩内的物料隔开，马弗罩如下图所示。已知马弗罩的温度,800T1C?=罩内底架上平行放置一块被加热的1m长的金属棒材，棒材截面为50mm×50mm,棒材表面放射率。

0.70=ε试求金属棒材温度C?=004T2时马弗罩对棒材的辐射换热量。

题6暗示图马弗炉内加热物料暗示图

1—马弗罩；2—被加热物料

解：因为棒材的面积较马弗罩的面积小得多，按照公式（见教材例8.2）

ATTQW????

???

??????-???????=414210010067.5ε

其中2

15.0105.03mA=??=

因此，当钢棒温度为400℃时，所接受的辐射热为

WQW66700.151002734001002738000.7067.544=?????

???

??????+-?????+??=

题7、将一根长1m、直径为2cm经普通研磨的钢棒投入1000℃的加热炉内，试求将钢棒从20℃加热到500℃的温度区间内所接受的平均辐射热为多少？已知钢棒表面放射率。

0.23=ε解：钢棒因为汲取了热辐射，导致它的温度升高，因为钢棒的面积较炉膛的面积小得

多，按照公式

ATTQW???

?

?????????-???????=414210010067.5ε

其中2

2

5063.020.02210.02mA=??

????+??=ππ

于是钢棒投入炉内时的热辐射量为

WQ21530.06351002732022027310000.2367.54

4W=????

??????????+-?????+??=’

当温度升至500℃时，钢棒所接受的辐射热为

WQ18800.063510027350010027310000.2367.544W

=?????

???

??????+-?????+??=’

‘

因此，钢棒汲取的平均辐射热为

2022W2

QWW=+=‘’‘QQW

题8、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强一倍，应该使火焰燃烧的温度上升到多少？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。

解：略)226(CT?=?

题9、计算车间内蒸汽管道外表面的辐射散热损失（见下图）已知管道保温层外径

,5830mmd=外壁温度,48CTW?=室温。CT?=230另外，可取保温材料的表面放射率为

0.9。

题9暗示图

解：略)/275(2

mWQW=

题10、一长0.5m、宽0.4m、高0.3m的小炉窑，窑顶和四面壁温度为300℃，放射率为0.8；窑顶温度为150℃，放射率为0.6.试计算窑顶和四面壁面向底面的辐射产热量。（提醒：炉窑有6个面，但窑顶及四面壁面的温度和放射率相同，可视为表面1，而把底面作为表面2）.

题10暗示图

解：本题属于有两个表面组成的封闭系统（见教材图8.6（c））.可用公式（8.19）求

解。此状况下角系数。，121221/1AA==??

由题给条件，得

2174.02.03.05.02.03.04.05.04.0mA=??+??+?=

8.01=ε

222.05.04.0mA=?=

6.02=ε

。，27.074.0/2.0/1121221====AA??

于是，窑顶和四面壁面向底面的辐射传热量为

WATTCATTCQb496116.01127.018.011

2.010027315010027330067.5111111001001001004

421212121

242412124

24112=???

?

??-++????

??-???????????????+-?????+?=??????-++??????-?????????????-?????=?????????????-?????=?ε?ε??导

题11、某燃气轮机燃烧室壁面保持500℃，燃气温度为1000℃，燃气对包壁辐射的放射率,119.0=gε燃烧室内壁可视为放射率为0.8的灰体，试计算燃气与每单位包壁面积的辐射换热量。

解：本题为气体与固体壁面间的辐射换热，可直接用公式（8.32）求解

2

4444/14868100273500100273100018

.01119.0167

.5100100111mWTTCAQqWgW

gb=?????????????+-???

??+-+=?

??

??????????-??????-+==εε

题12、两块无限大的平行平板，其放射率均为0.6，温度分离为648.9℃和426.6℃，两平板间弥漫了压力为Pa5

101.013?的CO2气体，已知两平板间距为76.2mm时的

。13.02

=COε试求两个平板间每平方米面积的辐射换热量。

解：由gWgWQQ,2,1=

有4

24

4

41100100100100??

???-?

?????=??????-?????WggWTTTT解得KTg833=

本题为气体与固体壁面间的辐射换热，可直接用公式（8.32）求解

WTTTTCAQWgW

gWgWgb

163524146774.0100700100833167.17.7167.5100100111167.5100100111444444=?=???

??????????-?????-+?=?

??

??????????-??????-+?=?????????????-??????-+=εεεε

题13、两块平行放置的钢板，其间距远小于长和宽，已知钢板的温度分离为500℃和25℃，黑度均为0.8。若将钢板视为灰体，试计算：

（1）钢板两表面的自身辐射；（2）钢板两表面间的辐射换热。解：（1）温度为500℃的钢板的辐射力为：

44

2

773.150.85.67516000/100100bTECWmε????==??=??????

温度为25℃的钢板的辐射力为：

44

2

298.150.85.675358.8/100100bTECWmε????==??=??????

（2）两平板平行放置，12211,1??==，故

125.675

3.781111110.80.8

bCCεε=

==+-+-导

则两平板间的辐射换热为：

44443

121212773.15298.153.7813.2110100100100100QTTqCA????????????==-=-=?????

???????????????????

?导2/Wm

题14、某一辐射换热器，内径1.2m,长2.5m,内表面黑度为0.85，壁面温度为650℃，流过烟气温度为950℃，烟气黑度为0.149，求辐射换热量。

解：略)10173.1(5WQ?=

题15、一敞口面积为2m2的钢液包，满钢水后，装有200t的钢液。已知开头液面温度为1600℃，钢液表面黑度为0.35，钢液平均热容为700J/(kg·℃).试

计算：（1）开头眨眼钢包口辐射散热为多少？（2）开头时钢液因辐射引起的降温速率为多少？

解：（1）开头眨眼钢包口辐射散热为：

44

5

16002730.355.67524.8910100100bTQCAWε+????==???=???????

（2）开头时钢液因辐射引起的降温速率为：

5

3489100.35/20220700

PdTQCsdtmc?===???

题16、外径d=1m的热风管外表面温度为227℃，置于露天环境中，环境温度为27℃时该热风管每米管长的辐射散热量为多少？假如把风管放在1.8m×1.8m的砖柱中，砖柱内表面温度还是27℃，风管散热量又是多少？设管表面、砖表面的黑度均为0.8，比较计算结果。

解：（1）热风管每米管长的辐射散热量为

44

2272730.85.67518910100100bTQCAWεπ+????

==????=??????

（2）因为砖柱内表面与热风管外表面相接触，故12211??==，按式（8.16）计算

125.675

3.781111110.80.8

bCCεε=

==+-+-导

辐射换热为：

441212100100TTQCA??

????=-????????????

导

44

5.6751.22.59502736502731110010010.190.85

π?????++????=-?????????

???+-

51.17310=?W

与（1）相比，辐射散热量削减了。

题17、把一燃烧室简化为直径为1m,高2m的封闭空间，其平均壁温

,800TKW=燃气平均温度,1300TKW=。1,149.0==Wgεε试确定燃气与燃烧室内

表面的辐射换热量。

解：略)1030.1(5WQ?=

题18、一电炉的电功率为1kw，炉丝温度为847℃，直径为1mm。电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.95，试确定炉丝应多长？解：略)39.3(ml=

题19、设保温瓶的瓶胆可以看作直径为10cm、高位26cm的圆柱体，夹层抽真空，夹层两内表面放射率均为0.05.试计算沸水刚注入瓶胆后，初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁壁温可近似地取为100℃和20℃。

解：因为夹层间隔很小，所以夹层两表面可以看作式面积相等的，则

12211??==，125.675

0050.05

bCCεε=

==+-+-导

两内表面的辐射换热率为：

441212100100TTQCA??

????=-????????????

导

44100273202730.14550.10.26100100π??

++????=?-???????????????

0.251=W

查附录得100℃时，3958.4/kgmρ=，4.220/PckJkgC=??按照热平衡有

12PQmct=?

因此

51223

0.251

310/0.10.26958.44.220224

PQtCsmcπ-?=

==???????

题20、两块相距很近的互相平行的大平板1和2，温度分离保持

CT?=5771,CT?=272。表面黑度分离为0.5，0.7，试求单位面积辐射换热量Q.

解：已知21212577,27,0.5,0.7,1TCTCAmεε=?=?===，则

125.675

2.341111110.50.7

bCCεε=