完整word版?zhèn)鬏斣碚n后習題答案

1、第二章流體靜力學（吉澤升版）2-1作用在流體上的力有哪兩類，各有什么特點？解:作用在流體上的力分為質(zhì)量力和表面力兩種。質(zhì)量力是作用在流體內(nèi)部任何質(zhì)點上的力，大小與質(zhì)量成正比，由加速度產(chǎn)生，與質(zhì)點外的流體無關。 而表面力是指作用在流體表面上 的力，大小與面積成正比，由與流體接觸的相鄰流體或固體的作用而產(chǎn)生。2-2什么是流體的靜壓強，靜止流體中壓強的分布規(guī)律如何 解：流體靜壓強指單位面積上流體的靜壓力。即作用于一點的各個方向的靜壓強靜止流體中任意一點的靜壓強值只由該店坐標位置決定， 是等值的。2-3寫出流體靜力學基本方程式，并說明其能量意義和幾何意義。解:流體靜力學基本方程為:乙巴乙曳或P P。g

2、h P0h同一靜止液體中單位重量液體的比位能可以不等，比壓強也可以不等，但比位能和比壓強可以互換，比勢能總是相等的。2-4如圖2-22所示，一圓柱體 F= 520N的作用下壓進容器中, 測壓管中水柱高度 H=?d= 0.1m,質(zhì)量 M = 50kg.在外力當h=0.5m時達到平衡狀態(tài)。 求解：由平衡狀態(tài)可知:（Fmg) g(H h)2(d/2)rUL.代入數(shù)據(jù)得H=12.62m2.5盛水容器形狀如圖：1.33m。求各點的表壓強。 解：2.23 所示。已知 hl = 0.9m,表壓強是指：實際壓強與大氣壓強的差值。0( Pa)h2= 0.4m, h3= 1.1m, h4= 0.75m, h5 =

3、P2g(h1 h2)4900(Pa)g(h3 hj1960( Pa)P31960(Pa)P4g(h5 h4)7644( Pa)管將兩容器相連，如圖 2.24所示。已知油的密度P 容器中的壓強差。解：記AB中心高度差為a,連接器油面高度差為 力學公式知：h, B球中心與油面高度差為 b;由流體靜P2水 ghP4油ghPaP2b)F3d 22ghF2_ 2FBF4水gbPaPbP2P4水 ga 1079.1 Pa2-6兩個容器A、B充滿水，高度差為a0為測量它們之間的壓強差，用頂部充滿油的倒 U形=900kg/m3, h= 0.1m, a= 0.1m。求兩2.26所示。已知大活塞直徑一水壓機如圖2

4、-811.785cm，小活塞直徑 d=5cm，杠桿臂長 a= 15cm, b = 7.5cm,活塞高度差 h = 1m。當施力F1 = 98N時，求大活 塞所能克服的載荷 F2。解：由杠桿原理知小活塞上受的力為F3： F3 b F a由流體靜力學公式知:F3F2(d/2)2 gh(D/2)2二 F2=1195.82N2-10水池的側(cè)壁上，裝有一根直徑d= 0.6m切口上裝了一塊可以繞上端鉸鏈旋轉(zhuǎn)的蓋板， 如果不計蓋板自重以及蓋板與鉸鏈間的摩擦力， 若干？（橢圓形面積的Jc= n a3b/4） 解：建立如圖所示坐標系oxy , 0點在自由液面上，y軸沿著蓋板壁面斜向下，蓋板面為橢圓面，在面上取微

5、元面dA,縱坐標為為h=y * sin 0，微元面受力為的圓管，圓管內(nèi)口切成 a= 45。的傾角，并在這 h=2m ,如圖2.28所示。問開起蓋板的力T為y,淹深rdF ghdA gysin dA板受到的總壓力為F dFgsin ydAgsin ycAhcAAA蓋板中心在液面下的高度為 蓋板受的靜止液體壓力為 壓力中心距鉸鏈軸的距離為hc=d/2+h 0=2.3m,y c=a+h 0/sin45F=YhA=9810*2.3* n abh、 : fFlycJchoycA sin 452 sin 453. a b 4 0.44h0Xa absin 45X=d=0.6m,由理論力學平衡理論知，當閘門

6、剛剛轉(zhuǎn)動時，力F和T對鉸鏈的力矩代數(shù)和為零,即：M Fl Tx 0故 T=6609.5N2-14 有如圖 2.32 所示的曲管 AOB。OB 段長 L1 = 0.3m, / AOB=45 ,AO垂直放置，B端封閉，管中盛水，其液面到O點的距離L2 = 0.23m , 此管繞AO軸旋轉(zhuǎn)。問轉(zhuǎn)速為多少時，B點的壓強與 O點的壓強相同?OB段中最低的壓強是多少 ？位于何處？ 解：盛有液體的圓筒形容器繞其中心軸以等角速度 相對靜止液體壓強分布為：P P)3旋轉(zhuǎn)時，其管內(nèi)以A點為原點,0A為Z軸建立坐標系0點處面壓強為P0Pagi2B處的面壓強為PbPa2r2廠gZ其中：Pa為大氣壓。LiSin 45

7、, Z Licos45L2當 PB=PO 時3 =9.6rad/sOB中的任意一點的壓強為P Pa2 2六g(rL2)即OB中壓強最低點距 O處L對上式求P對r的一階導數(shù)并另其為 0得到，r450-15m代入數(shù)據(jù)得最低壓強為P min=103060Pa第三章習題(吉澤升版)3.1已知某流場速度分布為比 X 2,uy 3y,uz z 3，試求過點(3, 1, 4)的流線。解：由此流場速度分布可知該流場為穩(wěn)定流，流線與跡線重合，此流場流線微分方程為:dzdxdydzx-2-3y即：求解微分方程得過點（3,1,4）的流線方程為:(x 2)3y3(z 3) y3.2試判斷下列平面流場是否連續(xù)Ux3 -

8、x sin y,Uy3x3cosy解：由不可壓縮流體流空間連續(xù)性方程 （3-19，20） 知：當 x=0.1,或的-3 sin y2 一3x sin y 3* sin y 3sin yy=kn (k=0 , 1, 2,）時連續(xù)。3.4三段管路串聯(lián)如圖d2=50cm , d3 = 25cm,求V1,V2,和質(zhì)量流量（流體為水）。3.27 所示，直徑 d1=100 cm,已知斷面平均速度V3= 10m/s,解：可壓縮流體穩(wěn)定流時沿程質(zhì)量流保持不變,存4Q vA故: V1V1AV3A3V2A2V3A3V2A1V3 A3A20.625m/ s2.5m/s質(zhì)量流量為：M?Q水 V3A3490 Kg /

9、s如圖3.28所示。已知管直徑d1= 10 cm , h = 2m處的水流速度3.5水從鉛直圓管向下流出，管口處的水流速度 VI = 1.8m/s，試求管口下方 V2,和直徑d2。解：以下出口為基準面，不計損失，建立上出口和下出口面伯努利方程:代入數(shù)據(jù)吟沁嚼由 viAi V2A2 得:d2=5.3cm3.6水箱側(cè)壁接出一直徑 D = 0.15m的管路,如圖 3.29 所示。已知 h1 = 2.1m,h2=3.0m.不計任何損失，求下列兩種情況下A的壓強。(1)管路末端安一噴嘴，出口直徑d=0.075m ； (2)管路末端沒有噴嘴。S 3.29解：以A面為基準面建立水平面和 A面的伯努利方程:以

10、B面為基準，建立 A,B面伯努利方程:h2(1)當下端接噴嘴時,VaAaVbAbD2 2gVa2Pa解得 va=2.54m/s, PA=119.4KPa(2)當下端不接噴嘴時，va vbUmax=1.2v(v為平均速度)，求氣體質(zhì)量流量。解：此裝置由畢托管和測壓管組合而成，沿軸線取兩點，A(總壓測點)，測靜壓點為B,過AB兩點的斷面建立伯努利方程有:ZPb v maxB 氣2g其中ZA=ZB, vA=0,此時A點測得ZaPa氣2Va2?的是總壓記為PA*,靜壓為PB*1不計水頭損失，化簡得PA - PB氣Vmax2由測壓管知：P - P酒精 氣gLcosa由于氣體密度相對于酒精很小，可忽略不計

11、。2gL 1cosa由此可得VmaxV氣體質(zhì)量流量:M2VAVmax 八2 A1.2代入數(shù)據(jù)得M=1.14Kg/s3.9如圖3.32所示，一變直徑的管段AB，直徑dA=0.2m，dB=0.4m，高差 h=1.0m，用壓強表測得 PA= 7x104Pa, PB = 4x104Pa,用流量計測3得管中流量 Q=12m /min，試判斷水在管段中流動團 3.32的方向，并求損失水頭。解：由于水在管道內(nèi)流動具有粘性，沿著流向總水頭必然降低，故比較A和B點總水頭可知管內(nèi)水的流動方向。Va12 3VbAb Q (m /s)606.366m/s,vb 1.592m/sHa 0Hb h9.2m 2g 世 V

12、5.2m2g即：管內(nèi)水由A向B流動。2Vb .7 hw2ghw=4m代入數(shù)據(jù)得，水頭損失為1.對正在凝固的鑄件來說， 試列出兩側(cè)的邊界條件。 解：有砂型的一側(cè)熱流密度為 常數(shù)，故為第二類邊界條件，T q(x,y, z,t)n即工 0時其凝固成固體部分的兩側(cè)分別為砂型(無氣隙)及固液分界面,固液界面處的邊界溫度為常數(shù)，T 0 時 T w=f( T )注：實際鑄件凝固時有氣隙形成，邊界條件復雜，常采用第 三類邊界條件故為第一類邊界條件，即以過A的過水斷面為基準，建立 A到B的伯努利方程有:20 PL a_ h PB2g第九章3.用一平底鍋燒開水，鍋底已有厚度為 3mm的水垢，其熱導率 入為1W/(

13、m C )。已知 與水相接觸的水垢層表面溫度為 111 C。通過鍋底的熱流密度 q為42400W/m2，試求金屬 鍋底的最高溫度。9-11 ）知解：熱量從金屬鍋底通過水垢向水傳導的過程可看成單層壁導熱，由公式(T L 42400 3 10 3127.20cTt1 t2 t1 111C, 得 t1 =238.2C 4.有一厚度為20mm的平面墻，其熱導率 入為1.3W/(m C)。為使墻的每平方米熱損失不超 過1500W，在外側(cè)表面覆蓋了一層 入為0.1 W/(m- C )的隔熱材料，已知復合壁兩側(cè)表面溫 度分布750 C和55 C,試確定隔熱層的厚度。解：由多層壁平板導熱熱流密度計算公式(9-

14、14)知每平方米墻的熱損失為TiT215002750 550.021.3150020.1244.8mm6.沖天爐熱風管道的內(nèi)/外直徑分別為160mm和170mm，管外覆蓋厚度為 80mm的石棉隔 熱層，管壁和石棉的熱導率分別為入 1=58.2W/(m C ), ?2=0.116W/(m C )。已知管道內(nèi)表面溫度為240 C，石棉層表面溫度為 40 C，求每米長管道的熱損失。解：由多層壁圓管道導熱熱流量公式(9-22 )知Ti240oC ,T3400C,d10.16m,d20.17m,d30.33m,158.2 20.1167.執(zhí)八、2 (Ti T3)lnd2lnd解:查表 2.12 3.14

15、 (240 40)2 3.14200l 0.1758.2l 0.330.1160.001 5.718219.6w/m0.000191,已知370mm10.37m,t-(16500C 3OO0C)9750C2.1 0.00019 975 2.285525 qT-(1650 300)竽筍8338.07w/m28.外徑為100mm的蒸汽管道覆蓋隔熱層采有密度為 20Kg/m3的超細玻璃棉氈， 外壁溫度為400 C,要求隔熱層外壁溫度不超過 50C，而每米長管道散熱量小于 確定隔熱層的厚度。已知蒸汽管163W，試解：已知 t1400oC,d10.1m,t2 50oC, 163w.查附錄C知超細玻璃棉氈

16、熱導率0.033 0.00023t0.08475,1400 50225oC2由圓筒壁熱流量計算公式（9-20）知:Q 2 T 2 3.14 0.08475 (40050)ld2ln(Td1d2ln(07)1639.得 d20.314而d2d12 得出1(d2dj1(0.314 0.1) 0.107m解：UI15 0.1231.845W,1507537.5mm 0.0375m21.845 0.0375d1d2 T 3.14 0.075 0.15 (52.847.3)0.35610.在如圖9-5所示的三層平壁的穩(wěn)態(tài)導熱中，已測的t1,t2,t3及t4分別為600 C, 500 C, 200 C及1

17、00C，試求各層熱阻的比例解：根據(jù)熱阻定義可知RtT,而穩(wěn)態(tài)導熱時各層熱流量相同，由此可得各層熱阻之比為b J:Rt3(t1 t2):(t2 t3):(t3Rt1 : Rt2t4)=100 :=1 : 3： 1300: 10011.題略解：(參考例X9-6) N嚴2jat0.52丿0.69* 10 6 *120* 36000.4579查表erf (N)0.46622，代入式得 T Tw (T。Tw)erf(N)1037(293 1037)* 0.46622 k 709.3k12.液態(tài)純鋁和純銅分別在熔點(鋁660C,銅1083C)澆鑄入同樣材料構(gòu)成的兩個砂型中,砂型的密實度也相同。試問兩個砂型

18、的蓄熱系數(shù)哪個大？為什么？答：此題為討論題，砂型的蓄熱系數(shù)反映的是材料的蓄熱能力,綜合反映材料蓄熱和導熱能力的物理量，取決于材料的熱物性 b J C 。兩個砂型材料相同， 它們的熱導率 入和比熱容C及緊實度都相同， 樣大。注：鑄型的蓄熱系數(shù)與所選 造型材料的性質(zhì)、 型砂成分的配比、有關！考慮溫度影響時，澆注純銅時由于溫度較純鋁的高，砂型的熱導率會增大， 比熱和密度基本不變，從而使得砂型蓄熱系數(shù)會有所增大故兩個砂型的蓄熱系數(shù)一砂型的緊實度及冷鐵等因素13.試求高0.3m，寬0.6m且很長的矩形截面銅柱體放入加熱爐內(nèi)一小時后的中心溫度。已 知：銅柱體的初始溫度為 20C,爐溫1020C,表面?zhèn)鳠嵯?/p>

19、數(shù)a=232.6W/ (m2 C),入 =34.9W/(m- C) ,c=0.198KJ/ (KgC), p=780Kg/m3。解：此題為二維非穩(wěn)態(tài)導熱問題，參考例 兩塊無限大平板導熱求解，銅柱中心溫度最低, 原點，以兩塊平板法線方向為坐標軸，分別為 則有：熱擴散率a C34.930.198* 10 * 7800itf/s(Bi)x232.6* 0.334.91.999(Fo)xat212.26*10 4：3600 0.904(0.3)2(Bi)y232.6*0.1534.90.9997(Fo)yat222.26*10 5 *3600(0.15)23.62查9-14得，(-)x0.45 ,0T

20、y00.08鋼鏡中心的過余溫度準則為-)(0巴)x()y 0.45* 0.080.0360 0中心溫度為Tm 0.036 0Tf =0.036* (293-1293) +1293=1257k=98 4 C15. 一含碳量 Wc 0.5%勺曲軸，加熱到 600C后置于20C的空氣中回火。曲軸的質(zhì)量為 7.84Kg，表面積為870cm2，比熱容為418.7J/(Kg C ),密度為7840Kg/m 3,熱導率為42W/(mC ), 冷卻過程的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取為29.1W/(m2 C )，問曲軸中心冷卻到30C所經(jīng)歷的時間。(原題有誤)解：當固體內(nèi)部的導熱熱阻小于其表面的換熱熱阻時，固體內(nèi)部的溫度

21、趨于一致，近似認為固體內(nèi)部的溫度t僅是時間T的一元函數(shù)而與空間坐標無關，這種忽略物體內(nèi)部導熱熱阻的簡化方法稱為集總參數(shù)法。通常，當畢奧數(shù)板M=1，無限長圓柱BivBid。近似地采用穩(wěn)態(tài)工豎直放置.（GrPr）2 g T|3/TVg Td3/Tv2, Nu1 G(GPr)1nC10.53n 14g TL3/tv2 , Nu2C2(GrP)2n,c2 0.59n 140.53 / d 34 ()0.59 L)34 10 1.6:12Nu c (GrP)n 0.1 (1.28 1011)% 504Nu /H 504 3.21 10 %5.392 CA (tw tf) 5.39 3 12 (170 3

22、0) 2.72*104w2. 一根L/d=10的金屬柱體，從加熱爐中取出置于靜止的空氣中冷卻。試問：從加速冷卻的目的出發(fā)，柱體應水平還是豎直放置（輻射散熱相同）？試估算開始冷卻的瞬間兩種情況 下自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)之比（均為層流） 解：在開始冷卻的瞬間， 可以設初始溫度為壁溫， 時，特征尺寸為柱體外徑；豎直放置時，特征尺寸為圓柱長度， 況下獲得的準則式來比較兩種情況下自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，則有：(1)水平放置.(GrPr)1g T|3/Tv2NU1/NU2 G(GrPr)1n/c2(GrP)2n/0.53/11Q 2 L 0.59 10由此可知：對給定情形，水平放置時冷卻比較快。所以為了加速冷

23、卻，圓柱體應水平放置。3. 一熱工件的熱面朝上向空氣散熱。工件長 500mm，寬200mm，工件表面溫度 220C, 室 溫20C，試求工件熱面自然對流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對原答案計算結(jié)果做了修改） 解：定性溫度t 丁篤竺120 C定性溫度下空氣的物理參數(shù):3.342 1 110 w.m C6 2v 25.45 10 m .s1, Pr 0.686特征尺寸,500 2002350mm 0.35m熱面朝上:GrPr9.81 (22020)0.352 0.6862.267 108106,(25.45 10 )(273 120)3故為湍流。查表得c0.15V3Nu C(GrPr)n0.15 (2.267

24、 108)1/391.462NuL 91.468.73W(m2 C)4.上題中若工件熱面朝下散熱,試求工件熱面自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)解：熱面朝下：105GrPr1110,層流，查表得 c0.58,n1/5Nu 0.58 (2.267108)0.227.197Nu29.197L3.340.3510 2.595w/m2 C5.有一熱風爐外徑 求自然對流散熱量解：定性溫度 t2定性溫度下空氣的物性參數(shù)為：D=7m ,高H=42m ,當其外表面溫度為 （原答案缺少最后一步，已添加）200（200 40）180C200C,與環(huán)境溫度之差為 40 C,-_211，小6213.78 10 w.m C , v

25、32.49 10 m .s ,Pr 0681依題應為垂直安裝,則特征尺寸為 H = 42 m.g TH3GrPrv2T39.81 40 423(32.49 10 6)2(180273)0.6814.14 10 ，為湍流查表得 c 0.1Nu 0.1 (4.14 1013)0.3331590.27Nu /h 1590.27 3.78 10 2 3.1w/m2c42自然對流散熱量為QA(TwTf) 3.17 42 40 1.145 105W7.在外掠平板換熱問題中，試計算25C的空氣及水達到臨界雷諾數(shù)各自所需的板長，取流速v=1m/s計算，平板表面溫度 100C (原答案計算有誤，已修改)解：定性

26、溫度為tmt-tf2100 2562.5(1).對于空氣查附錄計算得v62.5 C18.9720.02 18.97102.510 619.2310 6m2 /sRe vl/v丨Re v/v510519.23106/19.62m(2).對于水則有V62.5 C0.4780.478 0.415102.510 60.46210 6m2/sRe v 丨 /vRe v/v51050.46210 710.231m8.在穩(wěn)態(tài)工作條件下,10m/s的速度橫掠外徑為 50mm管長為3m的圓管后，溫 度增至40C。已知橫管內(nèi)勻布電熱器消耗的功率為 性溫度計算有誤，已修改) 解：采用試算法20 c的空氣以1560W

27、試求橫管外側(cè)壁溫(原答案定假設管外側(cè)壁溫為60 C，則定性溫度為(tw tf)/2(6020)/240 C查表得2.76 10 2w.m 1. C 1Vm16.96 10 6m2s 1Pr0.699Re Vd/v310 5016.9642.95 104000 Re 40000,0.1710.618Nu cRen0.171(2.95104)061898.985NUd98.98510 250 1?55.975Wm2. C2.83A(Tw Tf)即:31560 55.975 3.14 50 10 3 3 (Tw 20)Tw 79.17 C與假設不符，故重新假設，設壁溫為80 C.則定性溫度tm(tw

28、 tf)2(80 20)50 C查表得2.83 10 2w.m1. C 1vm 17.95 10 6m2 1.s0.698Re Vd/v310 50 106-17.95 102.79410 ,4000 Re 40000,0.1710.618Nu cRen0.171(2.79104)0.61895.49NUd95.49 2.90 10355.38wm2. C50 10 3A(TwTf),即：156055.38 3.14 50 10 3 3 (Tw 20)Tw 79.80 C與假設溫度誤差小于5%，是可取的。即壁面溫度為79.80 C .10.的空氣在內(nèi)徑為 76mm的直管內(nèi)強制流動，入口溫度為6

29、5C，入口體壓力為 1.013*105 Pa積流量為0.022m3/s，管壁平均溫度為180C，試問將空氣加熱到115C所需管長為多少?解：強制對流定性溫度為流體平均溫度流體平均溫度Tf亜嚴90C，查查附錄Ff 22.10 10 6m2.s3.13 1O2w/m0C,C p1.0091O3J/Kg.0CPrf0.69,f 21.5 10 6Pa.SRefVdVfdqvAVf0.076 0.022261.673.14 0.03822.10 10441010為旺盛湍流。由于流體溫差較大應考慮不均勻物性的影響，應采用實驗準則式（10-23 或 24)計算 Nuf即 Tw 1800C,Prw 0.61

30、8, w25.3 10 6 Pa.SNufO.O27Ref08Pf0.3(T0.140.027 (1.67 104)0.8w0肋(*4=56.397Nu256.397 3.13 1023.23w/m2.0C0.076質(zhì)量流量qmqv.0.0220.9720.0214Kg/s散熱量qm-C p (T2T1)0.0214 1.009 103 (115 65)1079.63JA(Tw Tf)dl(Tw Tf)1079.632.14(m)23.23 (180 90) 3.14 0.076因為d28.16 60，所以需要進行入口段修正。0.076入口段修正系數(shù)為10.7dL0.760.076, 1.1

31、2.1411.1 23.2425.48W /m21079.63L 25.48180 903.14 0.0761.97m（方法二）定性溫度為流味平均溫度IF廠曽叱 查附錄F得，U 3 川卩=21 5 W 匕、 I二 n (iLMj =3 13切中C = 1 01)9 10/ Kg C p =().972畑；n/在入口溫度卞/= 1 ()045frg pjF故進口質(zhì)卡流瑩：內(nèi)=山）22 .V X肘=2.29Xxl 曠強 *月嚴旦二4上灑0嚴宀M仙丿叭 3 14 H）76 21 5 ICrA；, = 0X)23x (179-10 x 0.69 = 50.0850 08 3 3 10 f ,0、 a二

32、 2Cr62vt Jtr C空氣在 11 ? r 時，C： = I X)9k/ . (Aj 人”)65 rat. c； = l 007L/ UgT；)故加熱空氣斫需熱量為:(? = ni(C7，C/J=0.02298 11 009 ICP 115-i ()07 iW 6勺= 1162.3/r由大溫差修正關系式得:.幾/ 0 U273+90 273+ISO= 0.885所需管長:11623-20.62 a.8K5 (180 90) ?34 =296/0.()76= 3 C 6()cy =l + (tZjf=L0775.a a Cd 0.8 0.4Nu Y , Nuf0.023Re Pr所常管悅為

33、2. 9t/b 0775=2. 75iii11.解：tf 300C時，P冰 5.42, Pr空 0.701,水 61.8102 wm10 C,空 2.67 102wm0C0.4 水P r水04空P r空空5.42 )0.461.8 10 2(0.701)(2.67 10 2 )5.2512.管內(nèi)強制對流湍流時的換熱, 的高多少倍？若 Re相同，在tf=30C條件下水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比空氣解：定性溫度tf30 C查附錄D得到：Prf 水5.4261.8 10 2w.m 1C 查附錄F得到:Pf 空氣0.701空氣2.6710 w.m叱 為湍流，故Ref相同._ _ _0.8 f 0.4Nuf水 0

34、.023 Ref P水、.-_0.8 0.4NUf空氣0.023 Ref Prf空氣(Ps/Prf 空氣)0.4 水空氣號)4 SHF 52.46在該條件下，水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比空氣高52.46 倍。第十一章輻射換熱1. 100W燈泡中鎢絲溫度為 2800K，發(fā)射率為0.30。(1)若96%的熱量依靠輻射方式 散出，試計算鎢絲所需要最小面積；(2)計算鎢絲單色輻射率最大時的波長解：(1)鎢絲加熱發(fā)光，按黑體輻射發(fā)出連續(xù)光譜0.3，Cb 5.67W/ m2 K1,2 QbA42800100*96%100將數(shù)據(jù)代入為:428000.3*5.67A1 96A 1=9.2*10-5 怦100(2)由維恩

35、位移定律知，單色輻射力的峰值波長與熱力學溫度的關系3mT 2.8976*10 m.k，當 T=2800k 時，m =1.034*10 %3. 一電爐的電功率為1KW，爐絲溫度為847 C，直徑為1mm，電爐的效率(輻射功率 與電功率之比)為 0.96，爐絲發(fā)射率為0.95，試確定爐絲應多長？ 解：由黑度得到實際物體輻射力的計算公式知：QbA(工)4 103* 0.961Cb(100847273AE A iEb0.95* 5.67* 3.14*1O-3*I *( )41000.96*103l 3.607m4.試確定圖11-28中兩種幾何結(jié)構(gòu)的角系數(shù)X12解：由角系數(shù)的分解性得：X1,2 X1,(

36、2B) X 1,B由角系數(shù)的相對性得:X1,B Xb,1abA1|XB，1X B,1 X B,(1 A)X B,AX1,(2 B)X(2A2B Y 2.5* 1.5B),1 X(2 B),1A1.5|x(2 B),1X (2 B),1X(2B),A X(2 B),(1 A)所以 X (2B),1X (2 B),(1 A) X(2 B),A對于表面X B,(1A)1,1.333,查表得X XYZ0.211，對于表面 B 和 A, X=1.5 , Y=1.5 , Z=1 , 1,0.667 ,XX(1+A ), X=1.5、Y=1.5、Z=2時,X B,A0.172 ,所以 Xb,1 X B,(1

37、 A) Xb,a 0.2110.1720.039 ,3X2Xb,1Y ZY 1.667,XXY 1.667,XXX1,B3-* 0.0390.0585。對表面(2+B)和(1+A)，X=1.5，Y=2.5，Z=2，21.333查表得 X(2 B),(1 A) 0.15。對于表面(2+B),A,X=1.5,Y=2.5,Z=1,0.667,查表得 X(2 b),a 0.115,所以 X(2 B),1 X(2 B),(1 A) X (2 B),A0.15 0.1150.035X1,(2 B) 2 X(2 B),12.5*0.0350.0875X1,2 X1,(2 B)X 1,B0.08750.058

38、50.029由角系數(shù)的分解性X1,2 X2,1A2A11.52,1TX2,1, X2,1對表面2和A , X=1.5 , Y=1，Z=1，7查表得X2,A0.23。對面 2 和（1+A）,0.67,X=1.5 ,X2,(1查表得 X2,(1 A) O.27 X2,1 X2,(1A)X2,A，代入數(shù)據(jù)得X2,10.04 ,所以X1,2X2,10.040.8，溫度分別為 的本身輻射（2） 板2的有效輻射（5. 兩塊平行放置的大平板的表面發(fā)射率均為 的間距遠小于板的寬與高。試計算（1 ）板板1的反射輻射（4）板1的有效輻射（5） 量解：由于兩板間距極小，可視為兩無限大平壁間的輻射換熱，輻射熱阻網(wǎng)絡如

39、圖，包t1=527 C和 t2=27C,板對板1的投入輻射（3）6）板1與2的輻射換熱括空間熱阻和兩個表 面輻射熱阻。 = a =0.8，輻射換熱量計算公式為 （11-29）2，人 Pl1 i1 一 5丄Vi1.744qi,212AT(Eb1 Eb2)丄丄11 25.67 80010030010015176.7W/mqi,2(E：1 JJ,同理 q1,211J 2 Eb21 2其中J1和J2為板1和板2的有效輻射,4 800 5.67100將上式變換后得J1 Eb1 q1,2119430.1W/m21517.7 罟J2 Eb2 q1,2-242534W/m25.67 竺1001517.7 罟故

40、：(1)板1的本身輻射為巳1 Eb10.845.67 空18579.5W/m2100(2)對板1的投入輻射即為板2的有效輻射G1 J24253.4W/m24441001001002850.68W/m2(3)板1的反射輻射為，P 1=1- a =0.2 ,G11J2 J1 Eb1 19430.1 18579.5(4)板1的有效輻射為 J119430.1W/m2(5)板2的有效輻射為 J24253.4W/m2(6)由于板1與2間的輻射換熱量為:q1,215176.7W/m26. 設保溫瓶的瓶膽可看作直徑為10cm高為26cm的圓柱體，夾層抽真空，夾層兩內(nèi)表初始時刻水溫的平均下降速率。夾層兩面發(fā)射率都為0.05。試計算沸水剛注入瓶膽后，壁壁溫可近似取為 100 C及20 C 解A(EbEb2)1,2丄丄11 2AQbT1T2T14DhCb 100T2，代入數(shù)據(jù)得1,21.42 w，而1,2* t cmT丄亠t cm,查附錄知100 Cc V水的物性參數(shù)為 C 4.22KJ / Kg. C ,3958.4Kg/m3代入