材料成型传输原理课后答案(吴树森版)

第十一章 辐射换热

1. 100W灯泡中钨丝温度为2800K,发射率为0.30。(1)若96%的热量依靠辐射方式散出,试计算钨丝所需要最小面积;(2)计算钨丝单色辐射率最大时的波长

解:(1) 钨丝加热发光, 按黑体辐射发出连续光谱

将数据代入为:A1=9.2*10-5㎡

(2)由维恩位移定律知,单色辐射力的峰值波长与热力学温度的关系

m.k,当T=2800k时,

=1.034*10-6m

3. 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0.96,炉丝发射率为0.95,试确定炉丝应多长? 解:由黑度得到实际物体辐射力的计算公式知:

4. 试确定图11-28中两种几何结构的角系数X12 解:①由角系数的分解性得:由角系数的相对性得:

所以

对于表面B和(1+A),X=1.5、Y=1.5、Z=2时,,查表得

,对于表面B和A,X=1.5,Y=1.5,Z=1,,

查表得,所以,

。对表面(2+B)和(1+A),X=1.5,Y=2.5,

Z=2,,查表得。对于表面

(2+B),A,X=1.5,Y=2.5,Z=1, ,查表得,

所以,

②由角系数的分解性

, ,对表面2和A,X=1.5,

Y=1,Z=1,,查表得。对面2和(1+A),X=1.5,

Y=1,Z=2, ,

查表得

,代入数据得,所以

5.两块平行放置的大平板的表面发射率均为0.8,温度分别为t1=527℃和t2=27℃,板的间距远小于板的宽与高。试计算(1)板1的本身辐射(2)对板1的投入辐射(3)板1的反射辐射(4)板1的有效辐射(5)板2的有效辐射(6)板1与2的辐射换热量

解:由于两板间距极小,可视为两无限大平壁间的辐 射换热,辐射热阻网络如图,包括空间热阻和两个表 面辐射热阻。 ε=α=0.8,辐射换热量计算公式为 (11-29)

其中J1和J2为板1和板2的有效辐射,将上式变换后得

故:(1)板1的本身辐射为

(2)对板1的投入辐射即为板2的有效辐射 (3)板1的反射辐射为, ρ1=1- α=0.2 ,

(4)板1的有效辐射为

(5)板2的有效辐射为

(6)由于板1与2间的辐射换热量为:

6. 设保温瓶的瓶胆可看作直径为10cm高为26cm的圆柱体,夹层抽真空,夹层两内表面发射率都为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取为100℃及20℃

解:代入数据得w,而

,查附

录知100 ℃水的物性参数为

代入数据得℃/s

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