传热学题 - 图文

解：由图8－14所示，按交叉线法

XAB,?O而

?)?2BC2(AD?CD ?2ABAD?BC

所以

XAB,?O??2CDCD ??2AB2t由图中几何关系

??2??2arctan(而 故

t) H??d??d2arctan(t) CD22Ht XAB,?O?darctan()2t

H

35、在太阳系中地球和火星距太阳的距离相差不大，但为什么火星表面温度昼夜变化却比地球要大得多？

解：由于火星附近没有大气层，因而在白天，太阳辐射时火星表面温度很高，而在夜间，没有大气层的火星与温度接近于绝对零度的太空进行辐射换热，因而表面温度很低。而地球附近由于大气层（主要成分是CO2和水蒸气）的辐射作用，夜间天空温度比太空高，白天大气层又会吸收一部分来自太阳的辐射能量，因而昼夜温差较小。

36、一直径为0.8m的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2m的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为0.05，两容器表面之间是真空的，如果外表面的温度为300K，内表面温度为95K，试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热为2.13?10/解：本题属两表面组成封闭系的辐射换热问题，

5J/kg。

21

求得 E

b1??T14?5.67?10?8?(300)4?459.27 W/m2

b2E??T24?5.67?10?8?954?4.62 W/m2

X2,1?1

A1??d12???0.82?2.01 m2

2A2??d2???1.22?4.524 m2

故

?1,2?Eb1?Eb21??11??21???1A1A2X21?2A2

459.27?4.621?0.0511?0.05??0.05?2.014.5240.05?4.524?32.77 W ?

故由于蒸发而导致液氧损失的质量流量

qm??1,2r?32.77?1.54?10?4 kg/s 52.13?10/h

?0.554 kg37、一平板表面接受到的太阳辐射为1262W/m2，该表面对太阳能的吸收比为α，自身辐射的发射率为ε。平板的另一侧绝热。平板的向阳面对环境的散热相当于对-50℃的表面进行辐射换热。试对ε=0.5、α=0.9；ε=0.1、α=0.15两种情况，确定平板表面处于稳定工况下的温度。 解：稳态时，

??T?4?T??4??G??C0???????100100???????? （4分）

（1）ε=0.5、α=0.9，G=1262，T∝=223K， 代入公式，T=454.1K （3分） （2）ε=0.1、α=0.15，G=1262，T∝ =223K， 代入公式，T=435.2K （3分）

38、在一厚金属板上钻了一个直径为d=2cm的不穿透小孔，孔深H=4cm，锥顶角为90°，如附图所示。设孔的表面是发射率为0.6的漫射体，整个金属块处于500℃的温度下，试确定从孔口向外界辐射的能量。

解：设孔口的面积为A1，内腔总表面积为A2，则从内腔通过孔口而向外界辐射的总热量相当于A2与A1之间辐射换热量。其中A1的温度为0K，黑度为1。 由式（8-13b）知：

22

Q2,1?A1X1,2(Eb1?Eb2)?1??1????1???1?X1,2???1??X2,1???1??2? (5分)

X1,2=1,

X2,1A1??0.012???0.1062

2A2??0.02?0.04?2??0.02/4代入上式：Q2,1=5.939W （5分）

39、两个直径为0.4m，相距0.1m的平行同轴圆盘，放在环境温度保持为300K的大房间内。两圆盘背面不参与换热。其中一个圆盘绝热，另一个保持均匀温度500K，发射率为0.6。且两圆盘均为漫射灰体。试确定绝热圆盘的表面温度及等温圆盘表面的辐射热流密度。

解：这是三个表面组成封闭系的辐射换热问题，表面1为漫灰表面，表面2为绝热表面，表面3相当于黑体。如图（a）所示。辐射网络图见图（b）。

计算角系数

X1,2?0.62

X1,3?X2,3?1?0.62?0.38

A1?A2??4d2??4?0.42?0.1257 m2

A3??dl???0.4?0.1?0.1257 m2

对J1,J2列节点方程

J1节点

Eb1?J1J3?J1J2?J1???0

1??111A1X1,3A1X1,2?1A1

(1)

23

J2节点

J3?J2J1?J2??0 11A2X2,3A1X1,2

(2)

其中

J3?Eb3??T34?5.67?10?8?3004?459.27 W/m2 Eb1??T14?5.67?10?8?5004?3543.75 W/m2

1??11?0.6??5.3 ?1A10.6?0.1257

111???20.9354

A1X1,3A2X2,30.1257?0.3811??12.8314

A1X1,20.1257?0.62

因而(1),(2)式成为

?3543.75?J1459.27?J1J2?J1???0??5.320.935412.8314 ?459.27?J2J1?J2???0?20.935412.8314?解得：

?J1?2646.65W/m2 ?2J?1815.4W/m?24因此

T2?Eb24??J24??1815.4?423 K

5.67?10?8等温圆盘1的表面辐射热流

q1?Eb1?J13543.75?2646.65??1345.65 W/m2

1??11?0.60.6?1240、一顶部面积为400m，顶面涂有白漆（白漆对太阳的吸收比为0.15）的冷藏船在阳光照射的海面上行驶。海风温度为25℃，海风吹过顶面时的表面传热系数为20?W/(m2?K).太空有效温度为?30℃，顶面平均温度为15℃，太阳光

/m2。试求该冷藏船每小时的冷损量。（白漆的

与冷藏面顶面法线夹角为30。太阳对冷藏库顶面的投入辐射为1000W 24