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传热学第八章答案

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第八章

1. 什么叫黑体？在热辐射理论中为什么要引入这一概念？

2. 温度均匀得空腔壁面上得小孔具有黑体辐射得特性 ,那么空腔内部壁面得辐射就是否也就

是黑体辐射？

3. 试说明 ,为什么在定义物体得辐射力时要加上＂半球空间＂及＂全部波长＂得说明？

4. 黑体得辐射能按波长就是怎样分布得？光谱吸收力得单位中分母得＂＂代表什么意义？

5. 黑体得辐射按空间方向就是怎样分布得？定向辐射强度与空间方向无关就是否意味着黑 体得辐射能在半球空间各方向上就是均匀分布得？

6. 什么叫光谱吸收比？在不同光源得照耀下 ,物体常呈现不同得颜色 ,如何解释？

7. 对于一般物体 ,吸收比等于发射率在什么条件下才成立？ 8,说明灰体得定义以及引入灰体得简化对工程辐射传热计算得意义 .

9.黑体得辐射具有漫射特性 .如何理解从黑体模型 （温度均匀得空腔器壁上得小孔 ）发出得辐

射能也具有漫射特性呢？ 黑体辐射基本定律

81、 一电炉得电功率为 1KW,炉丝温度为847C，直径为1mm。电炉得效率为 0、96。试确定 所需炉丝得最短长度。

解:5、67 X

得 L=3 、 61m

82、 直径为1m得铝制球壳内表面维持在均匀得温度 500K,试计算置于该球壳内得一个实验 表面所得到得投入辐射。内表面发射率得大小对这一数值有否影响？

解：由=35438 W/

83、 把太阳表面近似地瞧成就是 T=5800K 得黑体 ,试确定太阳发出得辐射能中可光所占得百 分数。

解:可见光波长范围就是 0、38〜0、76

=64200W/

可见光所占份额

84、 一炉膛内火焰得平均温度为 1500K,炉墙上有一着火孔。试计算当着火孔打开时从孔向 外辐射得功率。该辐射能中波长为 2 得光谱辐射力就是多少？哪种波长下得能量最多？ 解:=287W/

T = 1500K 时,

85、 在一空间飞行物得外壳上有一块向阳得漫射面板。板背面可以认为就是绝热得 ,向阳面 得到得太阳投入辐射 G=1300W/。该表面得光谱发射率为：时 时。试确定当该板表面温度处于稳态时得温度值。

为简化计算 ,设太阳得辐射能均集中在 0〜 2 之内。

解: 由

得 T=463K

86、 人工黑体腔上得辐射小孔就是一个直径为 20mm 得圆,辐射力。一个辐射热流计置于该 黑体小孔得正前方1=0、5m,处,该热流计吸收热量得面积为 1、6。问该热流计所得到得黑体 投入辐射就是多少？

解:

所得投入辐射能量为 37、2 X 6、4X = W

87、 用特定得仪器测得 ,一黑体炉发出得波长为 0、 7 得辐射能 （在半球范围内 ）为,试问该黑体 炉工作在多高得温度下？该工况下辐射黑体炉得加热功率为多大？辐射小孔得面积为。

解:代入数据得 :T=1214、 9K

88、 试确定一个电功率为 100W 得电灯泡发光效率。假设该灯泡得钨丝可瞧成就是 2900K 得黑体 ,其几何形状为得矩形薄片。

解: 可见光得波长范围 0、38〜0、76

则

由表可近似取 在可见光范围内得能量为 发光效率

89、钢制工件在炉内加热时，随着工件温度得升高，其颜色会逐渐由暗红变成白亮。假设钢件 表面可以瞧成黑体，试计算在工件温度为 900 C及1100C时,工件所发出得辐射能中得可见光 就是温度为700 C得多少倍？时时。

解

得:-

可见光得能量为

⑵ t 900C

时，T 1173K, 1T 0.38 1173 445.7 mK,Fb0 1 0.00

5

2T 0.76 1173 891.5 mK,Fb • 0 1 1.565 4 10 ,Fb 1 2 1.565 4 10 0.01565，此时可见光得能量.

所以时就是700 C时得 16、3/0、5672=29、 6倍.

」1100C 时，T 1373K, 1T 0.38 1373 521.74 mK,Fb0 1 0.00

2T 0.76 1373 1043.48 mK, Fb。2 5.808 10 4,Fb 1 2 5.808 10 4 0.05808%

，此时可见光得能量为.

所以 1100C时就是 700 C时得 117、03/0、5672=206、3 倍.

810、一等温空腔得内表面为漫射体，并维持在均匀得温度。其上有一个面积为 0、02得小孔， 小孔面积相对于空腔内表面积可以忽略。今测得小孔向外界辐射得能量为 70W,试确定空腔

内表面得温度。如果把空腔内表面全部抛光 ，而温度保持不变，问这一小孔向外得辐射有何影

响？

解：

代入数据 T=498、4K

811、把地球作为黑体表面，把太阳瞧成就是 T=5800 C得黑体,试估算地球表面温度。已知地 球直径为太阳直径为 1、39m,两者相距。地球对太空得辐射可视为 0K黑体空间得辐射。

解:如图所示。地球投影面积对太阳球心得张角为

4 1.29 107 0.785

1.6641 1014

1.5 1 011 2 2.25 1 022

。地球表面得空间辐射热平衡为 ：

Ebe 4 4 1.29 107

T T A Q 4 /I 4 10

oTe , o T e 4 3.14

2 sum o sum

解

iT :⑴ t 700 C 时,

0.76 973 739.5 T 973K, 1T 0.38 973

mK,由 T 600 mK及 T 369.7 mK,Fb0 1 0.00

5

800 mK之Fb0值线性插值

0.5806 10

（球面角） 8 5800 1.9321 4.6231.6641 10 6

O

812、如附图所示，用一个运动得传感器来测定传送带上一个热试件得辐射具有黑体得特性 文传感器与热试件之间得距离多大时 ，传感器接受到得辐射能就是传感器与试件位于同一数

值线上时得75%?

按题意，当工件位于xi处时，工件对传感器得角系数为工件在正下方时得 75%,当工件在正下

方时，就是A对传感器得张角： 当工件在xi处时，故有:,即, 由试凑法解得。

813、从太阳投射到地球大气层外表面得辐射能经准确测定为 m。若认为太阳就是黑体，试估计其表面温度。

解:太阳瞧成一个点热源，太阳投射在地球上得辐射总量为 又

所以 T=5774K 814、试证明下列论述：对于腔壁得吸收比为 0、6得一等球壳，当其上得小孔面积小于球得总 表面面积得0、6%时，该小孔得吸收比可大于 99、6%。球壳腔壁为漫射体。

解:设射进小孔得投入辐射为，经空腔内表面第一次反射得投入辐射为 ，经第二次反射为，经第

n次反射为、

空腔共吸收 设n=1

所以 则小孔吸收比为10、36%= 99、6%

又因为n越大,则小孔得吸收比越大，证明完毕。 实际物体得辐射特性

815、已知材料 AB得光

谱发射率与波长得关系 如附图所示，试估计这两 种材料得发射率随温度 变化得特性,并说明理 由。

解:A随稳定得降低而降

低;B随温度得降低而升

理由：温度升高，热辐射中得短波比例增加。

816、一选择性吸收表面得光谱吸收比随变化得特性如附图所示

G=800W/时，该表面单位面积上所吸收得太阳能量及对太阳辐射得总吸收比。 解： 6 1-4 5800 5.3675 10 6

1353W/。太阳直径为两者相距

，试计算当太阳投入辐射为 解: 查表代入数据

得

817 一漫射表面在某一温度下得光谱辐射强度与波长得关系可以近似地用附图表示

(1) 计算此时得辐射力；

(2) 计算此时法线方向得定向辐射强度，及与法线成60角处得定向辐射 强度。

解:⑴

⑵

818、暖房得升温作用可以从玻璃得光谱穿透比变化特性解释。有一块厚为

3mm得玻璃,经测定，其对波长为0、3〜2、5得辐射能得穿透比为 0、9,而对 其她波长得辐射能可以完全不穿透。试据此计算温度为 5800K得黑体辐射及 温度为300K得黑体辐射投射到该玻璃上时各自得总穿透比。

解:T=5800K,

由表查得 同理

819、 一表面得定向发射率随角得变化如附图所示 ，试确定该表面得发射率与法向发射率得比

值。

解:法向发射率即就是图中所示

又

所以

820、 一小块温度得漫射表面悬挂在温度得炉子中。 炉子表面就是漫灰得，且发射率为0、25。

悬挂表面得光谱发射率如附图所示。试确定该表面得发射率及对炉墙表面发出得辐射能得吸 收比。

又因为

821、温度为310K得4个表面置于太 阳光得照射下，设此时各表面得光谱吸 收比随波长得变化如附图所示。试分 析，在计算与太阳能得交换时 ，哪些表

面可以作为灰体处理？为什么？ 解:太阳辐射能得绝大部分集中在 2um

以下得区域，温度为310K得物体辐射 能则绝大部分在6um以上得红外辐射， 由图可见，第一种情形与第三种情形 ， 上述波段范围内单色吸收率相同 ，因而

可以作为灰色处理。

822、一直径为20mm得热流计探头， 用以测定一微小表面积得辐射热流，该 表面温度为=1000K。环境温度很低， 因而对探头得影响可以忽略不计。因

成45°处，距离1=0、5m。探头测得得热量为 W。表

得，而探头表面得吸收比可近似地取为 1。试确定得 积为。

解:对探头：

823、已知一表面得光谱吸收比与波长关系如附图所 间，测得表面温度为1000K。投入辐射按波长分布得 某些原因，探头只能安置在与表面法线

面就是漫射 发射率。得面

示，在某一瞬

情形示于附 Ti

•

s'fcH,2xtl 图b。试：

(1) 计算单位表面积所吸收得辐射能 ；

(2) 计算该表面得发射率及辐射力 ；

(3) 确定在此条件下物体表面得温度随时间如何变化 ，设物体无内热源，没有其她形式得

o

所以,发射率,吸收比。

825、用一探头来测定从黑体模型中发出得辐射能 ，探头设置位置如附图所示。试对下列两种

情况计算从黑体模型到达探头得辐射能 :(1)黑体模型得小孔处未放置任何东西 ;(2)在小孔处

放置了一半透明材料，其穿透比为时=0。

解：(1)L=

(2),查表得 所以

所以 3

4 6

GXSH G d

G d

解:⑴ 0 3 4

G d G d 1100W/m2

6

综合分析

824、一测定物体表面辐射特性得装置示于附图中。空腔 内维持在均匀温度；腔壁就是漫灰体。腔内 1000K得热空

气与试样表面间得对流换热表面传热系数。试样得表面温 度用冷却水维持，恒为300 C ,试样表面得光谱反射比示于 附图。试：(1)计算试样得吸收比；(2)确定其发射率;(3)计算冷 却水带走得热量。试样表面 A=5cm。

解:冷却水带走得热量为:,

4 4

con 5 10 10 1000 600 5 10 10 400 2W

5 10 1 5.67 10 8 10004

，吸收比=0、7138,反射比=0、2862、 反射率应以600K来计算。

1 1 0.2 Eb d 1 0.8 Eb d

___________ 0 b ______________________ 1 b 0.7138 5 10 4 5.67 1040.7138

2400K0.8 14.05 0.2 1 14.05

100 100 热量传⑵

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传热学-第一章习题答案

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第一章

蓝色字体为注释部分

1-4、对于附图中所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间的热量交换方式有什么不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪种布置？

答：图（a）的热量交换方式为导热（热传导），图（b）的热量交换方式为导热（热传导）及自然对流。应采用图(a)的方式来测定流体的导热系数。

解释：因为图(a)热面在上，由于密度不同，热流体朝上，冷流体朝下，冷热流体通过直接接触来交换热量，即导热；而图（b）热面在下，热流体密度小，朝上运动，与冷流体进行自然对流，当然也有导热。

因为图（a）中只有导热，测定的传热系数即为导热系数；而图（b）有导热和自然对流方式，测定的传热系数为复合传热系数。

1-6、一宇宙飞船的外形如附图所示，其中外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表面温度与遮光罩的表面温度不同。试分析：飞船在太空中飞行时与外遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？

答：可能与外遮光罩表面发生热交换的对象有两个：一个是外遮光罩表面与外太空进行辐射换热，另一个是外遮光罩表面与船体表面进行辐射换热。

解释：在太空中，只有可能发生热辐射，只要温度大于0K，两个物体就会发生辐射换热。

1-9、一砖墙的表面积为12m2, 厚260mm，平均导热系数为1.5W/(m.K)，设面向室内的表面温度为25℃，外表面温度为-5℃，试确定此砖墙向外界散失的热量。

解：12=1.5122550.262076.92WwwAtt

此砖墙向外界散失的热量为2076.92W。

1-12、在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度tw=69℃，空气温度tf=20℃，管子外径d=14mm，加热段长80mm，输入加热段的功率为8.5W。如果全部热量通过对流传热传给空气，试问此时的对流传热表面传热系数多大？

传热学简答题

传热学简答题

1、冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后，效果更明显。解释其原因。

答：棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里进入更多的空气。而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小（20℃，1.01325×10^5Pa时，空气导热系数为0.0259W/(m.k)),具有良好的保温性能，而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。

2、夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣会感到很舒适，而冬季在保持22℃的室内工作时，却必须穿羽绒衣才觉得舒服。从传热学分析原因。

答：首先，冬季和夏季最大的区别就是室外温度不同，夏季室外温度高于室内温度，因此通过墙壁的热量的传递方式是由室外传向室内，而冬季则相反，因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。因此尽管冬季室内温度略高于夏季，但是人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多，由于人体对于冷感的感受主要是散热量，所以在冬季要传一些后的衣服。

3、冬天，在相同的室外条件下，为什么有风比无风时感觉更冷一些？

答：假定人体表面温度相同时，人体的散热在有风时相当于强制对流换热，而在无风时属于自然对流换热。而空气的强制对流换热比自然对流强烈，因而在有风时人体带走的热量更多，所以感到更冷一些。

4、利用同一台冰箱储存相同的物质时，试问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大？

答：当其他条件相同时，冰箱的结霜相当于在冰箱蒸发器和冰箱冷冻室之间增加了一个附加热阻，因此，要达到相同的制冷温度，必然要求蒸发器处于更低的温度，所以结霜的冰箱耗电量更大。

5、试分析室内暖气片的散热过程，各环节都有哪些热量传递方式？

答：有以下换热环节和热传递方式：（1）由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热（强制对流）；（2）由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；（3）由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。

传热学第八章答案

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第八章

1．什么叫黑体在热辐射理论中为什么要引入这一概念

2．温度均匀得空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射

3．试说明，为什么在定义物体的辐射力时要加上＂半球空间＂及＂全部波长＂的说明

4．黑体的辐射能按波长是怎样分布的光谱吸收力bE的单位中分母的＂3m＂代表什么意义

5．黑体的辐射按空间方向是怎样分布的定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的

6．什么叫光谱吸收比在不同光源的照耀下，物体常呈现不同的颜色，如何解释

7．对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下才成立

8，说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射传热计算的意义．

9．黑体的辐射具有漫射特性．如何理解从黑体模型（温度均匀的空腔器壁上的小孔）发出的辐射能也具有漫射特性呢

黑体辐射基本定律

8-1、一电炉的电功率为1KW，炉丝温度为847℃，直径为1mm。电炉的效率为。试确定所需炉丝的最短长度。

解：×341096.0100847273dL

得L=

8-2、直径为1m的铝制球壳内表面维持在均匀的温度500K，试计算置于该球壳内的一个实验表面所得到的投入辐射。内表面发射率的大小对这一数值有否影响

解：由40100TCEb＝35438 W/2m

8-3、把太阳表面近似地看成是T=5800K的黑体，试确定太阳发出的辐射能中可光所占的百分数。

解：可见光波长范围是～m

40100TCEb＝64200 W/2m

可见光所占份额

%87.44001212bbbFFF 8-4、一炉膛内火焰的平均温度为1500K，炉墙上有一着火孔。试计算当着火孔打开时从孔向外辐射的功率。该辐射能中波长为2m的光谱辐射力是多少哪种波长下的能量最多

解：40100TCEb＝287W/2m

310/51/1074.912mWecETcb

传热学课后答案(完整版)

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绪论

思考题与习题（89P）答案：

1．冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到：

Q—— 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。

2．略 3．略 4．略 5．略

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。（TT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。（TT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．tRRA  1tRRA 2218.331012m

11．qt const直线

const 而为（t）时曲线

12、略

13．解：1211tqhh＝18(10)45.9210.361870.611242Wm

111()fwqhtt 11137.541817.5787wfqtth℃ 222()wfqhtt 22237.54109.7124wfqtth℃