熱工基礎(chǔ)課后答案

1、第十一章11-1 某種玻璃對波長0.42.5 mm范圍內(nèi)的射線的透射比近似為0.95，而對其它波長射線的透射比近似為0，試計(jì)算此玻璃對溫度為1500 K、2000 K和6000 K的黑體輻射的透射比。解：由題意： 當(dāng)溫度為1500K時(shí)， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 此玻璃的透射比為： 當(dāng)溫度為2000K時(shí)， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 此玻璃的透射比為： 當(dāng)溫度為6000K時(shí)， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 此玻璃的透射比為： 當(dāng)溫度為6000K時(shí)， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 此玻璃的透射比為：11-2 某黑體輻射最大光譜輻射力的波長mm，試計(jì)算該黑體輻射在波長15 mm范圍內(nèi)的輻射能份額。解：由維恩位移定律

2、，可以計(jì)算得到該黑體溫度 查黑體輻射函數(shù)表，有, 此波長范圍所占份額為：11-3 碘鎢燈的燈絲溫度約為2000 °C，燈絲可看作黑體，試計(jì)算它所發(fā)射的可見光所占其總輻射能的份額。解：可見光的波長范圍為0.380.76mm， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 所以可見光所占總輻射能的份額為：11-4 鋼塊在爐內(nèi)加熱時(shí)，隨著溫度的升高，其顏色逐漸由暗變亮，由暗紅變成亮白。假設(shè)鋼塊表面可看作黑體，試分別計(jì)算其溫度為700 °C、900 °C和1100 °C時(shí)所發(fā)射的可見光占其全波長輻射能的份額。 解：可見光的波長范圍為0.380.76mm， 當(dāng)溫度為700 °

3、C 時(shí)， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 所以可見光所占總輻射能的份額為： 當(dāng)溫度為900 °C 時(shí)， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 所以可見光所占總輻射能的份額為： 當(dāng)溫度為1100 °C 時(shí)， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 所以可見光所占總輻射能的份額為：11-5 某溫室的窗玻璃對波長0.42.5 mm范圍內(nèi)的輻射線的透射比約為0.95，而對其它波長射線的透射比近似為0。太陽可近似成溫度為5800 K的黑體，溫室內(nèi)的物體可看作溫度為30 °C的黑體，試分別計(jì)算太陽輻射和室內(nèi)物體輻射透過窗玻璃的部分所占其總輻射的份額。解：由題意： 太陽溫度為5800K時(shí)， 查黑體輻射函數(shù)表，有,

4、此時(shí)，玻璃的透射比為： 室內(nèi)溫度為303K， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 此玻璃的透射比為：圖4-33 習(xí)題4-5附圖11-6 有一漫射物體表面溫度為1200 °C，其光譜發(fā)射率隨波長的變化如圖4-33所示，試計(jì)算該物體表面在全波長范圍的發(fā)射率和輻射力E。解：由題意： 溫度為12000C時(shí)， 查黑體輻射函數(shù)表，有, 發(fā)射率11-7 秋天的夜晚，天空晴朗，室外空氣溫度為2 °C，太空背景輻射溫度約為3 K。有一塊鋼板面向太空，下面絕熱。如果板面和空氣之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為10 W/(m2×K)，試計(jì)算鋼板的熱平衡溫度。解：根據(jù)題意，假定鋼板的黑度為1，平衡溫度為t

5、 單位面積鋼板和空氣的對流換熱量為： 單位面積鋼板和太空的輻射換熱量為： 當(dāng)平衡時(shí)， 計(jì)算得到-20.9°C11-8 一爐膛內(nèi)的火焰的平均溫度為1400 K，爐墻上有一看火孔。試計(jì)算當(dāng)看火孔打開時(shí)由看火孔向外的輻射力及光譜輻射力取得最大值的波長。解：根據(jù)得： 由維恩位移定律得到:圖4-34 習(xí)題4-9附圖11-9 試確定附圖4-34中的角系數(shù) 。解: (a)、由互換性原理得到: ,所以, (b)、由互換性原理得到: ,所以, (c)、在球上方對稱放置與無限大平板2同樣的無限大平板3，則有 所以： (d)、由互換性原理得到: ,所以, 11-10 有一直徑和高度都為20 cm的圓桶，如

6、圖4-35所示，試求桶底和側(cè)壁之間的角系數(shù)。解： 查線算圖得： 所以：圖4-35習(xí)題4-10附圖圖4-36 習(xí)題4-11附圖11-11 有兩塊相互垂直的正方形表面，位置分別如圖4-36a、b所示，試求角系數(shù)。解：(a)、 查線算圖得： ， 所以： (b)、 查線算圖得： ， 所以： 11-12 有兩塊平行放置的大平板，板間距遠(yuǎn)小于板的長度和寬度，溫度分別為400 °C和50 °C，表面發(fā)射率均為0.8，試計(jì)算兩塊平板間單位面積的輻射換熱量。解：根據(jù)題意： 所以11-13 如果在上題中的兩塊平板之間放一塊表面發(fā)射率為0.1的遮熱板，而兩塊平板的溫度維持不變，試計(jì)算加遮熱板后這

7、兩塊平板之間的輻射換熱量。解：加入遮熱板后，相當(dāng)與整個(gè)輻射網(wǎng)絡(luò)由四個(gè)表面熱阻和兩個(gè)空間熱阻組成。 單位面積的輻射熱阻分別為： ， 空間熱阻為 總熱阻為： 總輻射換熱量為：圖4-37 習(xí)題4-14附圖11-14 有兩塊面積均為1 m2、表面發(fā)射率均為0.9的正方形平板，平行對應(yīng)放置在一大房間之中，兩板之間的距離為1 m，兩板背面絕熱。兩塊平板的溫度分別為500 °C和200 °C，房間的表面溫度為20 °C，試計(jì)算每塊平板的凈輻射換熱量。解：查線算圖得： , 所以，板1的凈輻射換熱量 板2的凈輻射換熱量圖4-38 習(xí)題4-15附圖圖4-39 習(xí)題4-16附圖 11-

8、15 用裸露熱電偶測量管道內(nèi)高溫?zé)煔獾臏囟龋鐖D4-38所示。熱電偶的指示溫度700 °C，煙道內(nèi)壁面溫度 °C，熱電偶端點(diǎn)和煙道壁面的發(fā)射率均為0.8，煙氣和熱電偶端點(diǎn)之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/(m2×K)。忽略熱電偶線的導(dǎo)熱，試確定由于熱電偶端點(diǎn)和煙道壁面之間的輻射換熱所引起的測溫誤差及煙氣的真實(shí)溫度。解：熱電偶與管道壁面的輻射換熱可以視為內(nèi)包壁面和大空腔之間的輻射換熱，所以熱電偶與氣體之間的對流換熱量為：由熱平衡可以得到：由此可以解得：由于輻射帶來的誤差為11-16 為了減小上題中的測溫誤差，給熱電偶加裝遮熱罩，同時(shí)安裝抽氣裝置，強(qiáng)化煙氣和熱電偶端點(diǎn)之

9、間的對流換熱，如圖4-39所示。如果遮熱罩內(nèi)外壁面的發(fā)射率均為0.2，煙氣和熱電偶端點(diǎn)間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)加大為80 W/(m2×K)，其它參數(shù)如上題，試確定測溫誤差。解：解：熱電偶與遮熱罩的輻射換熱可以視為內(nèi)包壁面和大空腔之間的輻射換熱，所以熱電偶與氣體之間的對流換熱量為：由熱平衡可以得到：熱電偶遮熱罩與墻壁之間的輻射換熱可以視為內(nèi)包壁面和大空腔之間的輻射換熱熱電偶遮熱罩與氣體之間的對流換熱量為：由熱平衡可以得到：由此可以解得：由于輻射帶來的誤差為11-17 一建筑物的屋頂覆蓋一層鍍鋅鐵皮，其表面對太陽投入輻射的吸收比為0.5，自身發(fā)射率0.2 。如果夏天中午太陽的投入輻射為1000 W/m2，室外空氣溫度為35