第10章 辐射换热
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1.冰雹落地后,即慢慢融化,试分析一下,它融化所需的热量是由哪些途径得到的?答:冰雹融化所需热量主要由三种途径得到:a 、地面向冰雹导热所得热量;b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量;c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。
2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量,温度降低,叶面有露珠生成,请分析这部分热量是通过什么途径放出的?放到哪里去了?到了白天,叶面的露水又会慢慢蒸发掉,试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的?答:通过对流换热,草叶把热量散发到空气中;通过辐射,草叶把热量散发到周围的物体上。
白天,通过辐射,太阳和草叶周围的物体把热量传给露水;通过对流换热,空气把热量传给露水。
4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。
就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么?填写在各箭头上。
答:暖气片内的蒸汽或热水对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体;暖气片外壁辐射墙壁辐射人体电热暖气片:电加热后的油对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体红外电热器:红外电热元件辐射人体;红外电热元件辐射墙壁辐射人体电热暖机:电加热器对流换热和辐射加热风对流换热和辐射人体冷暖两用空调机(供热时):加热风对流换热和辐射人体太阳照射:阳光辐射人体5.自然界和日常生活中存在大量传热现象,如加热、冷却、冷凝、沸腾、升华、凝固、融熔等,试各举一例说明这些现象中热量的传递方式?答:加热:用炭火对锅进行加热——辐射换热冷却:烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热凝固:冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热沸腾:水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热升华:结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热冷凝:制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热融熔:冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热5.夏季在维持20℃的室内,穿单衣感到舒服,而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣,试从传热的观点分析其原因?冬季挂上窗帘布后顿觉暖和,原因又何在?答:夏季室内温度低,室外温度高,室外物体向室内辐射热量,故在20℃的环境中穿单衣感到舒服;而冬季室外温度低于室内,室内向室外辐射散热,所以需要穿绒衣。
第一章水工艺设备常用材料1. 金属材料的基本性能包括哪几个方面的内容?你认为水工艺设备对金属材料的哪些性能要求更高?怎样才能满足这些要求?答:使用性能:1 化学性能:抗氧化性和耐腐蚀性。
2 物理性能:密度,熔点,热膨胀系数,导热性以及弹性模量等。
3 机械性能:弹性,塑性,强度和韧性。
工艺性能:可焊性,可锻性,切削加工性,成型工艺性,热处理性能。
我觉得水工艺设备对金属材料的强度,刚度和抗腐蚀性的性能要求更高。
按照实际的工程需要,通过不同材料间的比较,从中选出较优的材料。
2. 影响钢材性能的因素主要有哪些?答:碳是决定钢材的主要元素,随含碳量增加,钢的强度和硬度将不断提高,而塑性和韧性则会随之下降。
硫是一种有害元素,产生“热脆”现象。
磷也是一种有害元素,产生“冷脆”现象。
锰是一种有益元素,作为脱氧剂和合金元素,减轻硫的有害作用,提高钢的强度和硬度。
硅是一种有益元素,作为脱氧剂和合金元素,提高强度,硬度,弹性,降低塑性和韧性。
氧,氮:未除尽的氧氮大部分以化合物形式存在,降低强度,冷弯性能和焊接性能。
氧增加热脆,氮增加冷脆。
钛,钒,铌:钢的强脱氧剂和合金元素,改善韧性,提高强度。
3. 不锈钢有哪些类型?在酸性介质、碱性介质及中性水溶液中是否可以选用同一种不锈钢?简述理由。
答:按显微组织为马氏体不锈钢,铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢。
按化学成分为铬不锈钢和铬镍不锈钢。
不可以,因为不同介质溶液中PH值不同,对不锈钢的化学反应都不一样,所以不能用同一种不锈钢,应该有所针对的选择。
4、高分子材料主要有哪些类型?耐蚀有机高分子有哪些类型?各有什么特点?答:按照化学组分分:碳链有机聚合物、杂链有机聚合物、元素有机聚合物、无机聚合物。
常用于水工程及水工艺设备中的高分子材料有:塑料、橡胶、纤维和胶粘剂等。
耐蚀有机高分子类型有:热塑性树脂、工程塑料类、热固性树脂等。
热塑性树脂中聚乙烯、聚丙烯的应用占主流。
工程塑料类虽然有优异的耐腐性能,但因其价格的原因,在中等的腐蚀环境中首选的仍是价廉易得、加工容易的材料。
绪论1.冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到:Qλ——与地面的导热量fQ——与空气的对流换热热量注:若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热,否则可忽略不计。
6.夏季:在维持20℃的室内,人体通过与空气的对流换热失去热量,但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量,最终的总失热量减少。
(T T〉外内)冬季:在与夏季相似的条件下,一方面人体通过对流换热失去部分热量,另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分热量,最终的总失热量增加。
(T T〈外内)。
挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热,减少了人体的失热量。
7.热对流不等于对流换热,对流换热 = 热对流 + 热传导热对流为基本传热方式,对流换热为非基本传热方式8.门窗、墙壁、楼板等等。
以热传导和热对流的方式。
9.因内、外两间为真空,故其间无导热和对流传热,热量仅能通过胆壁传到外界,但夹层两侧均镀锌,其间的系统辐射系数降低,故能较长时间地保持热水的温度。
当真空被破坏掉后,1、2两侧将存在对流换热,使其保温性能变得很差。
10.tR R Aλλ=⇒1t R R A λλ==2218.331012m --=⨯ 11.q t λσ=∆const λ=→直线const λ≠ 而为λλ=(t )时→曲线 12. iRα1R λ3R λ0R α1f t −−→ q首先通过对流换热使炉子内壁温度升高,炉子内壁通过热传导,使内壁温度生高,内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量,空气夹层与外壁间再通过热传导,这样使热量通过空气夹层。
(空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响,影响aα的大小。
)13.已知:360mm σ=、0.61()W m K λ=•118f t=℃2187()Wh m K =•210f t =-℃22124()Wh m K =• 墙高2.8m ,宽3m求:q 、1w t 、2w t 、φ解:1211t q h h σλ∆=++=18(10)45.9210.361870.61124--=++2W m111()f w q h t t =-⇒11137.541817.5787w f q t t h =-=-=℃ 222()w f q h t t =-⇒22237.54109.7124w f q t t h =+=-+=-℃ 45.92 2.83385.73q A W φ=⨯=⨯⨯=14.已知:3H m =、0.2m σ=、2L m =、45λ=()W m K •1150w t =℃、2285w t =℃求:tR λ、R λ、q 、φ解:40.27.407104532tK R W A HL λσσλλ-====⨯⨯⨯ 30.2 4.4441045t R λσλ-===⨯2m K W •3232851501030.44.44410t KW q m R λ--∆-==⨯=⨯ 3428515010182.37.40710t t KW R λφ--∆-==⨯=⨯ 15.已知:50idmm =、 2.5l m =、85f t =℃、273()Wh mK =•、25110W q m = 求:iw t 、φ()i w f q h t h t t =∆=-⇒i w f qt t h=+ 51108515573=+=℃ 0.05 2.551102006.7i Aq d lq W φππ===⨯⨯=16.已知:150w t =℃、220w t =℃、241.2 3.96()Wc m K=•、1'200w t =℃ 求: 1.2q 、'1.2q 、 1.2q ∆解:12441.2 1.2()()100100w w t t q c ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦44227350273203.96()()139.2100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦12''441.21.2()()100100w w t t qc ⎡⎤=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦442273200273203.96()()1690.3100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦'21.2 1.2 1.21690.3139.21551.1Wq q q m ∆=-=-=17.已知:224A m =、215000()W h mK =•、2285()Wh m K =•、145t=℃2500t =℃、'2285()Wk h mK ==•、1mm σ=、398λ=()W m K • 求:k 、φ、∆解:由于管壁相对直径而言较小,故可将此圆管壁近似为平壁 即:12111k h h σλ=++=3183.5611101500039085-=⨯++2()W m k • 383.5624(50045)10912.5kA t KWφ-=∆=⨯⨯-⨯=若k ≈2h '100k k k -∆=⨯%8583.56 1.7283.56-==% 因为:1211h h ,21h σλ即:水侧对流换热热阻与管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻,此时前两个热阻均可以忽略不记。