传热学_第八章

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0.96。试确定所需炉丝的最短长度。

解：5.67×341096.0100847273dL

得L=3.61m

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0.38～0.76m

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？

传热学第七版知识点总结

● 绪论

● 热传递的基本方式

● 导热（热传导）

● 产生条件

● 有温差

● 有接触

● 导热量计算式

● 重要的物理量Rt—热阻

● 热对流

● 牛顿冷却公式

● h—表面传热系数

● Rh—既1➗h—单位表面积上的对流传热热阻

● 热辐射

● 斯蒂芬—玻尔茨曼定律

● 黑体辐射力Eb

● 斯蒂芬—玻尔茨曼常量（5678）

● 实际物体表面发射率（黑度）

● 传热过程

● k为传热系数p5

● 第一章：导热理论基础

● 基本概念

● 温度场

● t=f（x，y，z，t）

● 稳态导热与非稳态导热

● 等温面与等温线（类比等高线）

● 温度梯度

● 方向为法线

● gradt

● 指向温度增加的方向

● 热流（密度）矢量

● 直角坐标系

● 圆柱坐标系

● 圆球坐标系

● 傅里叶定律

● 适用条件：各向同性物体

● 公式见p12

● 热导率

● 注意多孔材料的导温系数

● 导热微分方程式

● 微元体的热平衡

● 热扩散率

● 方程简化问题p19

● 有无穷多个解

● 导热过程的单值性条件

● 几何条件

● 物理条件

● 导热过程的热物性参数

● 时间条件

● 也叫初始条件

● 边界条件

● 第一类边界条件

● 已知温度分布

● 第二类边界条件

● 已知热分布

● 第三类边界条件

● 已知tf和h

● 第二章：稳态导热

● 通过平壁的导热

● 第一类边界条件

● 温度只沿厚度发生变化，H和W远大于壁厚

● 第三类边界条件

● 已知tf1和2，h1和2

● 通过复合平壁的导热

● 具有内热源的平壁导热

● 通过圆筒壁的导热

● 公式见p37

● 掌握计算公式及传热过程

● 掌握临界热绝缘直径dc

● 通过肋壁的导热

● 直肋

● 牛顿冷却公式

● 环肋

● 肋片效率

● 通过接触面的导热

● 了解接触热阻Rc

● 二维稳态导热

● 了解简化计算方法

● 形状因子S

第八章 热量传递的基本概念

2．当铸件在砂型中冷却凝固时，由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙，气隙中的空气是停滞的，试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式？

答：热传导、辐射。

注：无对流换热

3．在你所了解的导热现象中，试列举一维、多维温度场实例。

答：工程上许多的导热现象，可以归结为温度仅沿一个方向变化，而且与时间无关的一维稳态导热现象。

例，大平板、长圆筒和球壁。此外还有半无限大物体，如铸造时砂型的受热升温（砂型外侧未被升温波及）

多维温度场：有限长度的圆柱体、平行六面体等，如钢锭加热，焊接厚平板时热源传热过程。

4．假设在两小时内，通过152mm×152mm×13mm（厚度）实验板传导的热量为 837J，实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃，求实验板热导率。

解：由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm2的平面的热量为

txTAtdxdTAQ

873=-36002101326191015210152333

得 CmW03/1034.9

第九章 导 热

1. 对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型（无气隙）及固液分界面，试列出两侧的边界条件。

解：有砂型的一侧热流密度为

常数，故为第二类边界条件，

即τ＞0时),,,(ntzyxqT

固液界面处的边界温度为常数， 故为第一类边界条件，即

τ＞0时Τw=f(τ)

注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第三类边界条件

3. 用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为3mm的水垢，其热导率λ为1W/(m · ℃)。已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。通过锅底的热流密度q为42400W/m2，试求金属锅底的最高温度。

解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，由公式（9-11）知

CqT032.127110342400

BActt

R1211

kRhh

传热学与工程热力学的关系：a工程热力学研究平衡态下热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律，传热学研究过程和非平衡态热量传递规律。b热力不考虑热量传递过程的时间，而传热学时间是重要参数。

c传热学以热力学第一定律和第二定律为基础。

传热学研究内容传热学是研究温差引起的热量传递规律的学科，研究热量传递的机理、规律、计算和测试方

法。

热传导a必须有温差b直接接触c依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量，不发生宏观的相对位移d没有能量形式的转化

热对流a必须有流体的宏观运动，必须有温差；

b对流换热既有对流，也有导热；

c流体与壁面必须直接接触；

d没有热量形式之间的转化。

热辐射：a不需要物体直接接触，且在真空中辐射能的传递最有效。

b在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。

c．只要温度大于零就有．．．．．．．．．能量．．辐射。．．．d．物体的．．．辐射能力与其温度性质．．．．．．．．．．有关。．．．

传热热阻与欧姆定律

在一个串联的热量传递的过程中，如果通过各个环节的热流量相同，则各串联环节的的总热

阻等于各串联环节热阻之和（I总=I1+I2，则R总=R1+R2）

第二章

温度场：描述了各个时刻．．．．物体内所有各点．．．．的温度分布。

稳态温度场：：稳态工作条件下的温度场，此时物体中个点的温度不随时间而变

非稳态温度场：工作条件变动的温度场，温度分布随时间而变。

等温面：温度场中同一瞬间相同各点连成的面

等温线：在任何一个二维的截面上等温面表现为

肋效率：肋片的实际散热量ф与假设整个肋表面．．．处于肋基温度．．．．时的理想散热量ф0之比

接触热阻Rc:壁与壁之间真正完全接触，增加了附加的传递阻力

三类边界条件

第一类：规定了边界上的温度值第二类：规定了边界上的热流密度值

第三类：规定了边界上物体与周围流体间的表面．．传热系数．．．．h及周围．．流体的温度．．．．．。