冶金传输原理热量传输试题库(终审稿)

冶金传输原理热量传输试题库TPMKstandardizationofficeTPMK5AB-TPMK08-TPMK2C-TPMK18】8题1、试分别计算温度为2023K和5800K的黑体的最大单色辐射力所对应的波长 。m解：依据 T2.89761032.9103mKmT2023KmT5800K

2.910320232.9103

0.50mm 58002、30300℃黑体的辐射力。E

T 4 273 C 15.67 273 b1 b100

100 300E

T 4 273 C 25.67 273 b2 b100

100 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0.9求人体皮肤的辐射力。解：略(E500W/m2)4、液氧储存容器为以以下图所示的双壁镀银夹层构造。镀银夹层外壁温度T 20C内壁温度TW1

-18C镀银壁的放射率0.0试求容器壁每单位面积的辐射换热量。4换热问题。先算得两外表确实定温度T 20273293KW1T -18327390KW2容器壁单位面积的辐射换热量可用式〔8.16〕计算T

4

45.67W1 W2 100

5.672.9340.94q 4.18W/m212 111 1 1 1 0.02 0.021 25、在金属铸型中铸造镍铬合金板铸件。由于铸件凝固收缩和铸型受热膨6000.80.67。试求通过气隙的450℃时的0.0548W/(mC)。射换热和导热两种方式。辐射换热量可用式〔8.16〕计算T

4 T

4 6002734 30027345.67

1

2 100 100

100

q 15400W/m212 111 1 1 1 0.67 0.81 2导热换热量可用式〔6.12〕计算 0.0548q

T

0.001

(600300)16400W/m2通过气隙的热流密度=15400+16400=31800W/m26、为了削减铸件热处理时的氧化和脱碳，承受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，马弗罩如以以下图所示。马弗罩的温度T1

800C罩内底架上平行放置一块被加热的1m长的金属棒材，50mm×50mm,棒材外表放射率0.70试求金属棒材温度T2

400C时马弗罩对棒材的辐射换热量。612—被加热物料解：由于棒材的面积较马弗罩的面积小得多，依据公式〔8.2〕T

4 T

4Q 5.67 2 1AW 100其中 A30.0510.15m2400℃时，所承受的辐射热为 Q 5.670.7080027344002734 W 100 100 题7、将一根长1m、直径为2cm经一般研磨的钢棒投入1000℃的加热炉20500℃的温度区间内所承受的平均辐射热为多少？钢棒外表放射率0.23。解：钢棒由于吸取了热辐射，导致它的温度上升，由于钢棒的面积较炉膛

T

4 T

4Q 5.67 2 1AW 1000.022其中A0.0212 0.0635m2 2 于是钢棒投入炉内时的热辐射量为10002734 202734Q’5.670.23 0.06352153WW

100 100 当温度升至500℃时，钢棒所承受的辐射热为10002734 5002734’5.670.23 0.0635188WW

100 100 因此，钢棒吸取的平均辐射热为‘’Q W WW 2

2023W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400℃，火焰及被燃烧物外表的辐射率均为定值。解：略(T226C)9、计算车间内蒸汽管道外外表的辐射散热损失〔见以以下图〕管道保温层外径d0

583mm外壁温度TW

48C室温T0

23C另外，可取保温材料的0.9。9示意图(QW

275W/m2)10、0.5m0.4m0.3m的小炉窑，窑顶和四周壁温度为1500.6.试计算窑顶和四周壁61，2〕.10解：此题属于有两个外表组成的封闭系统〔8.6〔c〕〕.可用公式〔8.19〕求解。此状况下角系数21

12

A/A。2 1由题给条件，得A0.40.50.40.30.20.50.30.20.74m21 0.81A 0.40.50.2m22 0.62 21 12

A/A2

0.2/0.740.27。于是，窑顶和四周壁面对底面的辐射传热量为T

4 T

4C

1

2AT

4 T

4

b100 100

2 21Q C

1

2

A 12 导100 100

2 21 1 1 1 121

2125.67300273415027340.21 100 100 1

10.2711

11

0.8 0.6 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 0.119,燃烧室内壁可视为放射率为0.8的灰体，试计算燃气g与每单位包壁面积的辐射换热量。解：此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Q C T

4 T 4

5.67

10002734 5002734q 1 1

g

W 1 1

A 100 g W

10.119 0.8

100

100 14868W/m2题12、0.6648.9℃和426.6℃，两平板间布满了压力为1.013105PaCO2气体，两平板间距为76.2mm时的

CO2

0.13试求两个平板间每平方米面积的辐射换热量。解：由QW1,g

QW2,gT 4

T 4

T 4 T 4有 W1

g

g

W2100 100 100 100解得T 833Kg此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Q C T

4 T 4

5.671

T

4 T 41 1 b1

g

W

g

WA g W

100

1 1 100 g W 5.671 8334

7004

0.6774241416357.71.67

100 W

13、两块平行放置的钢板，其间距远小于长和宽，钢板的温度分别500250.8。假设将钢板视为灰体，试计算：钢板两外表的自身辐射；钢板两外表间的辐射换热。解：〔1〕500℃的钢板的辐射力为：T 4

773.154EC

0.85.675

100

16000W/m2b 25℃的钢板的辐射力为：T 4

298.154EC

0.85.675

100

358.8W/m2b 〔2〕两平板平行放置，12

21

1，故C5.675CC b 3.78导 111 1 1 1 0.8 0.81 2则两平板间的辐射换热为：Q T

4 T

4 773.154 298.154q 12C

1

2 3.78

13.2110312 A

导100 100

100 100 W/m2141.2m,2.5m,0.85，壁面温度6509500.149，求辐射换热量。解：略(Q1.173105W)200t的钢液。开头16000.35，钢液平均热容为700J/(kg·℃).试计算：〔1〕开头瞬间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〕开头瞬间钢包口辐射散热为：T 4

16002734QC

A0.355.675

100

24.89105Wb 〔2〕开头时钢液因辐射引起的降温速率为：dT Q

489105

0.35C/sdt mcP

200103700d=1m227℃，置于露天环境中，环境温27℃时该热风管每米管长的辐射散热量为多少？假设把风管放在1.8m×27℃，风管散热量又是多少？设管外表、0.8，比较计算结果。解：〔1〕热风管每米管长的辐射散热量为QC

T 4

A0.85.675227273418910Wb100

100 〔2〕由于砖柱内外表与热风管外外表相接触，故12

1，按式21〔8.16〕计算CC b 5.675 3.78C导 111 111 0.8 0.81 2

T

4 T

4Q C

1

2 A12 导100 1005.6751.22.5950273465027341 1

100 100 1 0.19 0.851.173105W与〔1〕相比，辐射散热量削减了。

171m,2mT 800K燃气平均温度TW

1300K,g

0.149,W

试确定燃气与燃烧室内外表的辐射换热量。(Q1.30105W)847℃，1mm。电炉的效率〔辐射功率与电功率之比〕0.95，试确定炉丝应多长？(l3.39m)1910cm26cm0.05.试计算沸水刚注入瓶胆后，初始时刻100℃20℃。解：由于夹层间隔很小，所以夹层两外表可以看作式面积相等的，则 12 21

1，C b C导 111C

5.6751 1 1

0.1455 0.05 0.051 2两内外表的辐射换热率为：T

4 T

4Q C

1

2 A12 导100 1000.145510027342027340.10.26 100

100 0.251W

100958.4kg/m3cP

4.220kJ/kgC依据热平衡有Q mct12 P因此12tQ12mcP

0.2510.120.26958.44.2201034

3105C/s2012，温度分别保持T 577C,T1

27C0.5，0.7Q.解：T1

577C,T2

27C,1

0.5,2

0.7,A1m2，则CC b 5.675 2.34C导 111 1 1 1 0.5 0.71 2因此单位面积辐射换热率为：T

4 T

4Q C

1

2 A12 导100 1002.3457727342727341 100 100 12025W21、冷藏瓶由真空玻璃夹层所组成，在夹层的量相对面上镀银，黑度为0.05120mm0240mm,壁温为27200mm。假设不计瓶口的导热损失，试求由于辐射换热冷藏瓶每小时传热量。12C

AAA1

1ddd2

120240

0.5,21