熱工基礎(chǔ)課后答案超詳細(xì)版(張學(xué)學(xué))

所以預(yù)脹比為:所以熱效率為:P4P37.275MPaV4V3V4T4TT4233213641.71k 1463.90%1 11.51.71. 163.90%1kT161.411.51 1.41.51.711(2)=1.75由1到2的壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有:k1T21vL T1k1300161.41909KV2kP2Pl工 Pik0.1161.44.85MPaV2由2到3的過程為定容加熱過程，所以:V3 V2P3T3T2,T2 9091.751591KPPmax P3 P2 1.754.858.4875MPa由于循環(huán)的加熱量已知，所以有:q1 cvT3Tq1 cvT3T2CpT4 T3T4 T3q cvT3 T2Cp159112980.71715919091.0042397K由3到4為定壓過程，所以有:P4 P38.4875MPa所以預(yù)脹比為:V4v3所以熱效率為:T4v4 v3可T4T3239715911.5071 —14116.141.751.507. 11.751 1.41.751.507165.10%⑶=2.25由1到2的壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有：k1T271vL T1k1300161.41909Kv2kP2 Pl工Rk0.1161.44.85MPaV2由2到3的過程為定容加熱過程，所以：V3V2T2 9092.252045KPmax Pmax P3 P22.254.8510.9125MPa由于循環(huán)的加熱量已知，所以有:q CvT3 T由于循環(huán)的加熱量已知，所以有:q CvT3 T2 CpT4T3204512980.7172045909 2527KCp1.004由3到4為定壓過程，所以有:所以預(yù)脹比為:P4P3所以預(yù)脹比為:P4P3V48.4875MPa所以熱效率為:v4T4 2527V3T3 20451.23566.46%所以熱效率為:v4T4 2527V3T3 20451.23566.46%6-11某柴油機(jī)壓縮前的空氣溫度為90°C,柴油的著火溫度為400°C,試問,為了引燃柴油，最低壓縮比為多少？已知空氣的加熱指數(shù)k=1.40。2.251.2351.41161.412.251 1.42.25~~1.2351解:壓縮過程可看作可逆絕熱壓縮過程，所以有:6-12某燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣狀態(tài)為T1k1T16736-12某燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣狀態(tài)為T1k1T167336311.414.68P1=0.1MPa、t1=22°C,循環(huán)增壓比=8,工質(zhì)為空氣，比熱容是常數(shù)，定壓吸熱后的溫度為600°Co計算壓氣機(jī)所消耗的軸功、燃?xì)廨啓C(jī)所作的軸功、是常數(shù)，定壓吸熱后的溫度為600°Co計算壓氣機(jī)所消耗的軸功、燃?xì)廨啓C(jī)所作的軸功、燃?xì)廨啓C(jī)裝置輸出的凈功及循環(huán)熱效率。解：根據(jù)理想絕熱過程得過程方程，可得:T22951.418卞T22951.418卞534.38KT48731.4187T481.94K所以壓氣機(jī)所耗軸功:W1 hW1 h2h1CpT2 T11004.5534.38295 240.46kJ/kg燃?xì)廨啓C(jī)所作軸功:W2 h3W2 h3h4CpT3 T41004.5873481.94 392.82kJ/kg輸出凈功:wnetw2 wwnetw2 w1392.82240.46152.36kJ/kg熱效率:11.41熱效率:11.4181444.8%6-13某燃?xì)廨啓C(jī)裝置的進(jìn)氣狀態(tài)為P6-13某燃?xì)廨啓C(jī)裝置的進(jìn)氣狀態(tài)為P1=O1MPa、t1=27C,循環(huán)增壓比 =4,在燃燒室中的加熱量為333kJ/kg,經(jīng)絕熱膨脹到0.1MPa。設(shè)比熱容為定值，試求循環(huán)的最高溫度和循環(huán)的熱效率。解：根據(jù)理想絕熱過程得過程方程，可得:k1 1.41T2T1- 3004T4 445.8K所以有:-q445.8 333 777.3KCp 1.0045熱效率為:1 1 ?1 F 1 FT 32.7%- 4二第七章思考題.什么情況下必須采用多級壓縮？多級活塞式壓縮機(jī)為什么必須采用級間冷卻？答：為進(jìn)一步提高終壓和限制終溫 ，必須采用多級壓縮。和絕熱壓縮及多變壓縮相比，定溫壓縮過程，壓氣機(jī)的耗功最小，壓縮終了的氣體溫度最低， 所以趨近定溫壓縮是改善壓縮過程的主要方向，而采用分級壓縮、中間冷卻是其中一種有效的措施。采用此方法， 同樣的壓縮比，耗功量比單級壓縮少，且壓縮終溫低，溫度過高會使氣缸里面的潤滑油升溫過高而碳化變質(zhì)。理論上，分級越多，就越趨向于定溫壓縮，但是無限分級會使系統(tǒng)太復(fù)雜，實際上通常采用2-4級。同時至于使氣缸里面的潤滑油升溫過高而碳化變質(zhì) ，必須采用級間冷卻。.從示功圖上看，單純的定溫壓縮過程比多變或絕熱壓縮過程要多消耗功， 為什么還說壓氣機(jī)采用定溫壓縮最省功？答：這里說的功是技術(shù)功，而不是體積功，因為壓縮過程是可看作穩(wěn)定流動過程， 不是閉口系統(tǒng)，在p-v圖上要看吸氣、壓縮和排氣過程和 p軸圍成的面積，不是和v軸圍成的面積。.既然余隙不增加壓氣機(jī)的耗功量，為什么還要設(shè)法減小它呢？答：有余隙容積時，雖然理論壓氣功不變，但是進(jìn)氣量減少，氣缸容積不能充分利用，當(dāng)壓縮同量的氣體時，必須采用氣缸較大的機(jī)器，而且這一有害的余隙影響還隨著增壓比的增大而增加，所以應(yīng)該盡量減小余隙容積。.空氣壓縮制冷循環(huán)能否用節(jié)流閥代替膨脹機(jī)，為什么？答：蒸汽制冷循環(huán)所以采用節(jié)流閥代替膨脹機(jī)， 是因為液體的膨脹功很小，也就是說液體的節(jié)流損失是很小的，而采用節(jié)流閥代替膨脹機(jī)，成本節(jié)省很多，但是對于空氣來說，膨脹功比液體大的多，同時用節(jié)流閥使空氣的熵值增加很大，從 T-s圖上可以看出，這樣使吸熱量減少，制冷系數(shù)減少。.絕熱節(jié)流過程有什么特點？答：縮口附近流動情況復(fù)雜且不穩(wěn)定， 但在縮口前后一定距離的截面處， 流體的流態(tài)保持不變，兩個截面的焓相等。對于理想氣體，絕熱節(jié)流前后溫度不變。.如圖7-15(b)所示，若蒸汽壓縮制冷循環(huán)按 122351運(yùn)行，循環(huán)耗功量沒有變化，仍為h2hi,而制冷量則由hih4增大為hih5,這顯然是有利的，但為什么沒有被采用？答：如果按 122351運(yùn)行，很難控制工質(zhì)狀態(tài)，因此采用節(jié)流閥，經(jīng)濟(jì)實用。.熱泵與制冷裝置有何區(qū)別？答：熱泵和制冷裝置都是從低溫?zé)嵩次鼰幔蚋邷責(zé)嵩捶艧帷?但熱泵為供熱，而制冷裝置是為制冷。.使用制冷裝置可以獲得低溫， 有人試圖以制冷裝置得到的低溫物質(zhì)作為熱機(jī)循環(huán)中的低溫?zé)嵩?，達(dá)到擴(kuò)大溫差，提高熱機(jī)循環(huán)熱效率的目的，這種做法是否有利？答：沒有利處。 這是因為在這種情況之下， 總的循環(huán)熱效率是由熱機(jī)循環(huán)效率和制冷裝置效率相乘得到的，雖然熱機(jī)效率增加，但總的循環(huán)效率是降低的。.在圖7-15(b)中，有人企圖不用冷凝器，而使?fàn)顟B(tài) 2的工質(zhì)直接進(jìn)行絕熱膨脹降溫，然后去冷庫吸熱制冷，這是否可行？為什么？答：不可行，直接進(jìn)行絕熱膨脹降溫，如果是定熵過程，那么回到了初態(tài)，當(dāng)然不可能去冷庫吸熱制冷了。習(xí)題7-1已知壓氣機(jī)入口處空氣的狀態(tài)為 Pi=0.1MPa,ti=27C,壓氣機(jī)出口的壓力P2=0.5MPa,若壓縮過程為：(1)絕熱壓縮；(2)定溫壓縮；(3)n=1.25的多變過程，試求壓縮 1kg空氣壓氣機(jī)所消耗的理想軸功。設(shè)比熱容為定值。解：(1)絕熱壓縮：Wt,sk1RgT1陪產(chǎn)1P11.41.40.28713001.410.514T(——)10.11 175.93kJ/kg(2)定溫壓縮:Wt,TRgTP2ln—0.287P300ln”

0.1138.57kJ/kg(3)多變壓縮:Wt,nRgTin1(-p2)- 1Pi1.25 0.2871.2513001.25

0.5-125

(——)15

0.1163.47kJ/kg7-2若習(xí)題7-1所述的為活塞式壓氣機(jī)，其余隙容積百分比為0.05,試求以上三種不同壓縮情況下壓氣機(jī)的容積效率。設(shè)膨脹過程和壓縮過程的多變指數(shù)相同。解：(1)絕熱壓縮:1P2kPiccl 0.50.05 —0.11140.8922(2)等溫壓縮:V1P2Pi0.050.50.10.8⑶多變壓縮:V1 V3P2Pi0.050.50.111.250.86887-3具有水套冷卻的活塞式壓氣機(jī),每分鐘將2kg空氣從0.1MPa、15C壓縮至U1MPa、155C,當(dāng)壓氣機(jī)的輸入功率為6kW時，每秒鐘由水套中的冷卻水帶走了多少熱量?解：首先求多變指數(shù)P1n1TnP2n1T2n0.1n1 1n1288n 428nn1.208nRWt,n T1 T2n11.2080.28715155233.35kJ/kg1.2081每秒鐘帶走的熱量=2233.3561.778kJ607-4實驗室需要壓力為6MPa的壓縮空氣，應(yīng)采用幾級壓縮？若采用兩級壓縮，最佳中間壓C,n=1.25，若采用級間冷卻器能將壓縮空氣力等于多少？設(shè)大氣壓力為 0.1MPa,溫度為C,n=1.25，若采用級間冷卻器能將壓縮空氣冷卻到初溫，試計算壓縮終了時空氣的溫度及壓縮1kg冷卻到初溫，試計算壓縮終了時空氣的溫度及壓縮1kg空氣壓氣機(jī)所消耗的總功。解：如果采用一級壓縮，則壓氣機(jī)的排氣溫度為:n1 解：如果采用一級壓縮，則壓氣機(jī)的排氣溫度為:n1 1.251P n 6 1.25T Ti 293P 0.1664.5K391.5C180C所以必須采用多級壓縮，中間冷卻的方法。如果采用二級壓縮,最佳壓縮比為:P3 如果采用二級壓縮,最佳壓縮比為:P3 67.746所以中間壓力為:P2PP2Pi7.7460.10.7746MPa各級排氣溫度相同,2981.2512981.2517.746育449K175C二級壓縮所需的技術(shù)功為:wt 2wt12—n.wt 2wt12—n.RgT1P2Pi21.25八… 0.2871.25129311.2517.7461.25425.47kJ/kg7-5空氣在壓氣機(jī)中被壓縮，壓縮前空氣的狀態(tài)參數(shù) P1=0.1MPa、v1=0.85m3/kg,壓縮后空氣的狀態(tài)參數(shù)P2=0.8MPa、v2=0.17m3/kg,若該壓氣機(jī)每分鐘吸入空氣80標(biāo)準(zhǔn)立方米，試求壓氣機(jī)所需的功率及每分鐘所放出的熱量。解：求多變指數(shù)n：nP1V11P1

ln—P2苕V1,0.1In1.292,0.17In0.85wt,n yRgT1n1n1(也產(chǎn)P1PlVln1(凡嚴(yán)P11.2921.2921000001.29210.85 (竺)^29r 10.1225.64kJ/kg所以功率為:wwtVM,n6022.4148028.97225.64-6022.414388.85kWQ mCn(T2T1)77Cv(T2T1)磊28.974879.11kJ/min7-6某氨蒸汽壓縮機(jī)制冷循環(huán),已知蒸發(fā)溫度為-100,冷凝溫度為30C,壓縮機(jī)吸入的是干飽和蒸氣，制冷量為2105kJ/h,求該制冷循環(huán)制冷劑的質(zhì)量流量及壓縮機(jī)所需的理論功率。解：查表得到:h1=1670kJ/kgP1=0.29MPah2=1789kJ/kgP2=1.5MPah4=h3=489kJ/kg吸熱量:q2=h1h4=1181kJ/kg流量:2105

m 169kg/h1181耗功:wh2h1J/kg功率:mw1691193600 36005.6kW7-7一臺葉輪式壓氣機(jī)，每分鐘產(chǎn)生20kg壓力為0.6MPa的壓縮空氣，壓氣機(jī)入口空氣的壓力為0.1MPa,溫度為17C,若（1）可逆絕熱壓縮；（2）壓氣機(jī)的絕熱效率為0.85（絕熱效率=理論壓縮消耗的功/實際壓縮消耗的功），按定值比熱容計算以上兩種情況下壓氣機(jī)出口處空氣的溫度及帶動壓氣機(jī)所需的功率。解：（1）可逆絕熱壓縮壓氣機(jī)所需的技術(shù)功為:Wt.s-4^—0.287290[1（06嚴(yán)]1.41 0.1194.74kJ/kg功率:20wmwts60194.74 64.91kW壓氣機(jī)出口溫度:k1F2-T2T1— 290F1.410.6十0.1484K（2）壓氣機(jī)的絕熱效率為 0.8564.910.8564.910.8576.36kW功率：W

w 0.857-8一空氣壓縮制冷裝置，冷藏室的溫度為-10C,環(huán)境溫度為15C,空氣的最高壓力為1kg空氣的制冷量及制冷裝置所消耗的功。0.5MPa,最低壓力為0.1MPa,1kg空氣的制冷量及制冷裝置所消耗的功。解：制冷系數(shù):-q2- 1 17k1 .wnet （生產(chǎn)1P1膨脹機(jī)出口溫度:k1PkT4T34 182KF3制冷量:q2h1h41.005 263182 81.4kJ/kg放熱量:

q1 h2 h3 1.005417 288 129.6kJ/kg耗功：wnetq1q2 129.6 81.4 48.2kJ/kg7-9一可逆卡諾制冷循環(huán)，制冷系數(shù) =4,問高溫?zé)嵩磁c低溫?zé)嵩吹臏囟戎仁嵌嗌?？如果輸入功率?kW,問制冷量為多少？如果將其用作熱泵，求供熱系數(shù)以及所提供的熱量為多少？解：因為制冷系數(shù)為：T2 T1 1州1.25T1T2T2制冷量：q2w4624kW供熱系數(shù)：wnet供熱量：q1 Wnet 5630kW7-10某采用節(jié)流閥的氨壓縮制冷裝置，其中壓縮機(jī)的理論功率為 50kW,氨的蒸發(fā)溫度為一15C,流出壓縮機(jī)時為干飽和氨蒸氣，飽和溫度為 25C,問此裝置的制冷量為多少 kJ/h?解：查表得到：h3=h4=536kJ/kgh1=1532kJ/kg h2=1703kJ/kg流量：wnet3600wnet3600

h2 %503600170315321053kg/h制冷量:q2mh1 制冷量:q2mh1 h41053 1532536 1.05106kJ/kg7-11冬天，可利用7-10題所述的氨壓縮制冷裝置改裝成熱泵，用于室內(nèi)取暖。此時，蒸發(fā)器放在室外，氨從室外冷空氣吸收熱量Q2器放在室外，氨從室外冷空氣吸收熱量Q2;同時將冷凝器放在室內(nèi)，讓氨蒸氣凝結(jié)放出熱量Qi,以加熱室內(nèi)空氣，設(shè)室外大氣平均溫度為一 10C,室內(nèi)溫度為 20C,當(dāng)向室內(nèi)供熱Qi=8104kJ/h時，這個裝置所消耗的功率和響應(yīng)的供熱系數(shù)為多少？如果直接用電爐發(fā)出相同的熱量供暖，電爐的功率應(yīng)是多少 kW?解：查表得到:h1=1670kJ/kg h2=1820kJ/kgh3=h4=512kJ/kg由Q由Q1mh2h3得流量為:m=mQm=mQ1h2 h3810—61kg/h1820512耗功:mh2h1 2.5kW供熱系數(shù):-8.7h2h1電爐功率:Q1--22.2kW36007-12一空氣壓縮式熱泵，從室外大氣吸收熱量向室內(nèi)供熱，以保證冬季室內(nèi)維持大氣平均溫度為-5C,供熱量為106kJ/h,空氣的Cp=1.02kJ/(kg.K)、k=1.40,壓縮機(jī)的增壓比為10,求熱泵消耗的功率及供熱系數(shù)。解：供熱系數(shù):qwnetPqwnetP2P11k1k12.1耗功率:q1106q110636002.1132.28kW20C,壓縮機(jī)入口為干飽和蒸氣，冷7-13某制冷機(jī)，以HFC134a20C,壓縮機(jī)入口為干飽和蒸氣，冷凝器內(nèi)的冷凝溫度為30C,工質(zhì)被冷凝為飽和液體后進(jìn)入節(jié)流閥，若制冷量為 1kW,求此制冷循環(huán)的制冷系數(shù)、壓縮機(jī)的功率及制冷劑流量。解：查表得到：hi=495kJ/kgh2=540kJ/kgh3=h4=240kJ/kghih4 495240 …5.67h2hi 540495流量：1 1 _ 3m 3.9210kg/sh1h4 495240功率：3

wmh2h1 3.9210 540495 0.176kW7-14冬季取暖所用的某熱泵，以 HFC134a為工質(zhì)。壓縮機(jī)入口為干飽和蒸氣，工質(zhì)在冷凝器內(nèi)被冷凝為飽和液體后進(jìn)入節(jié)流閥。設(shè)室外溫度為- 10C,如欲維持室內(nèi)溫度為 20C,熱泵的供熱系數(shù)為多少？如果維持室內(nèi)溫度為 30C,供熱系數(shù)為多少？從舒適與經(jīng)濟(jì)兩方面，室內(nèi)溫度以多少為宜。解：(1)室內(nèi)溫度20C查表得到：h1=500kJ/kgh2=525kJ/kgh3=h4=225kJ/kgh1h4 500225// 11h2h1 525500(2)室內(nèi)溫度為30C:查表得到：h2=550kJ/kgh3=h4=240kJ/kgh1 h4 500240 6.2h2h1 550500所以，應(yīng)該保持室內(nèi)溫度為 20Co

第八章習(xí)題8-1.大平板，高3m,寬2m,厚0.02m,導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m?K),兩側(cè)表面8-1.溫度分別為t溫度分別為t1100C、t250C,試求該板的熱阻、熱流量、熱流密度。解：解：由傅立葉導(dǎo)熱定律：熱阻R—= 0.02 7.407K/WmA3245….曰 twitw2 100—50 …熱流量QA」——2=3245 675000W0.02Q675000 2熱流管度q- = 112500W/mS328-2.空氣在一根內(nèi)徑50mm,長2.5m8-2.空氣在一根內(nèi)徑為80為80C,管內(nèi)對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h70W/(m2?K),熱流密度為q5000W/m2,試求管壁溫度及熱流量。解：由牛頓冷卻公式：qhtwtf得到q, 5000 0ctwqtf 80151.420Ch70Qqs=50002.5—0.052 24.53W48-3.一單層玻璃窗，高1.2m,寬1m,玻璃厚0.3mm,玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為 1.05W/(m?K),室內(nèi)外的空氣溫度分別為 20c和5C,室內(nèi)外空氣與玻璃窗之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為 h15W/(m2-9和卜220W/(m2?K),試求玻璃窗的散熱損失及玻璃的導(dǎo)熱熱阻、兩側(cè)的對流換熱熱阻。解：對流換熱計算公式：71.9Wtftf2 20—571.9W——1——2—=1.21 1 1 1,0.00031— — 1 % h2 5 1.05 20導(dǎo)熱熱阻為：Ri導(dǎo)熱熱阻為：Ri0.00031.050.000286K/W 1, 1 1內(nèi)側(cè)對流換熱熱阻為： R2-10.2K/Wh1 5外側(cè)對流換熱熱阻為:R3h2外側(cè)對流換熱熱阻為:R3h2200.05K/W8-4.如果采用雙層玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室內(nèi)外的對流換熱條件與1-3題相同，雙層玻璃間的空氣夾層厚度為 5mm,夾層中的空氣完全靜止，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.025W/(m?K)。試求玻璃窗的散熱損失及空氣夾層的導(dǎo)熱熱阻。解：對流換熱計算公式： tfl tfl tf212」+二hl 1 2—=1.2120-51十20.0003+0.005~~15 1.05 0.0252039.95W-0.005空氣夾層的導(dǎo)熱熱阻為： R 0.2K/W0.0258-5.有一厚度為400mm8-5.有一厚度為400mm的房屋外墻，熱導(dǎo)率為0.5W/(m-K)。冬季室內(nèi)空氣溫度為t1 20C,和墻內(nèi)壁面之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為“ 4h2 6W/(m2-K)。室外空氣溫度為t2 h2 6W/(m2?K)。如果不考慮熱輻射，試求通過墻壁的傳熱系數(shù)、單位面積的傳熱量和內(nèi)、外壁面溫度。解：傳熱系數(shù)hh1h2110.440.50.822K/W16熱流通量為:htf1 tf解：傳熱系數(shù)hh1h2110.440.50.822K/W16熱流通量為:htf1 tf20.822220+10=24.66W/m2由q htf1twtw1tf1tw2tf2qhqh2010246613.840C42466 5.890C68-6.如果冬季室外為大風(fēng)天氣，室外空氣和外墻之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h210W/(m2?K),其它條件和題1-5相同，并假設(shè)室內(nèi)空氣只通過外墻與室外有熱量交換，試問：要保持室內(nèi)空氣溫度不變，需要多大功率的電暖氣 ？解：傳熱系數(shù)h 1_1h1 h2110.4 140.5100.8696K/W熱流通量為：qhtfitf2 0.869620+10=26.087W/m2為了維持室內(nèi)溫度不變。必須保證電暖氣的散熱量等于通過墻壁的換熱量，所以電暖氣的功率為Wqs26.087sW第九章9-1一冷庫的墻由內(nèi)向外由鋼板、礦渣綿和石棉板三層材料構(gòu)成，各層的厚度分別為0.8mm、150mm和10mm,熱導(dǎo)率分別為45W/(mK)、0.07W/(mK)和0.1W/(mK)。冷庫內(nèi)、外氣溫分別為-2C和30C,冷庫內(nèi)、外壁面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為 2W/(m2K)和3W/(m2K)o為了維持冷庫內(nèi)溫度恒定，試確定制冷設(shè)備每小時需要從冷庫內(nèi)取走的熱量。解:根據(jù)多層復(fù)壁及對流換熱計算公式 ：tf1tf2 30(2) 1 1,2 3~~1-1,0.0008,0.150.01~~1——+———-H 1 h11 23h22 45 0.070.13210.2W/m2所以為了維持冷庫內(nèi)溫度恒定，需要從冷庫內(nèi)每小時取走的熱量為:Qqst10.23600s37448.7sJ9-2爐墻由一層耐火磚和一層紅磚構(gòu)成， 厚度都為250mm,熱導(dǎo)率分別為0.6W/(mK)和0.4W/(mK),爐墻內(nèi)外壁面溫度分別維持 700C和80C不變。(1)試求通過爐墻的熱流密度；(2)如果用熱導(dǎo)率為0.076W/(mK)的珍珠巖混凝土保溫層代替紅磚層并保持通過爐墻的熱流密度及其它條件不變，試確定該保溫層的厚度。解：根據(jù)多層復(fù)壁導(dǎo)熱計算公式 ：tw1tw2 70080 = 1,2 0.250,0.250 十 十 1 2 0.6 0.4595.2W/m2tw1tw2 70080 = 1I2 0.250. 2 1 1 1 2 0.6 0.076595.2得到:247.5mm9-3有一爐墻，厚度為20cm,墻體材料的熱導(dǎo)率為 1.3W/(mK),為使散熱損失不超過1500W/m2,緊貼墻外壁面加一層熱導(dǎo)率為 0.1W/(mK)的保溫層。已知復(fù)合墻壁內(nèi)外兩側(cè)壁面溫度分別為800C和50C,試確定保溫層的厚度。解：根據(jù)多層復(fù)壁導(dǎo)熱計算公式tw1 tw2 800 50 = 1, 2 0.20 , 2二 ~ 彳3 011500W/m2得到：234.6mm9-4圖2-43為比較法測量材料熱導(dǎo)率的裝置小意圖。標(biāo)準(zhǔn)試件的厚度 115mm,熱導(dǎo)率10.15W/(mK);待測試件的厚度 216mm。試件邊緣絕熱良好。穩(wěn)態(tài)時測得壁面溫度tw145C、tw2 23C、tw318Co忽略試件邊緣的散熱損失。試求待測試件的熱導(dǎo)率解：根據(jù)題意：tw1tw2tw2tw31 21 2得至1J：4523 2318 = \o"CurrentDocument"0.015 0.016\o"CurrentDocument"0.15 220.704W/mK9-5有一3層平壁，各層材料熱導(dǎo)率分別為常數(shù)。已測得壁面溫度 tw1600C、tw2500C、tw3 250C及tw450C。試比較各層導(dǎo)熱熱阻的大小并繪出壁內(nèi)溫度分布示意圖。解：根據(jù)題意:得至1J：200R3100 250200R3 = R1 R2即Ri:R2:R32:5:49-6熱電廠有一外徑為100mm的過熱蒸汽管道(鋼管)，用熱導(dǎo)率為 0.04W/(mK)的玻璃綿保溫。已知鋼管外壁面溫度為 400C,要求保溫層外壁面溫度不超過 50C,并且每米長管道的散熱損失要小于 160W,試確定保溫層的厚度。解：根據(jù)圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計算公式：tw1 twtw1 tw21Id2=一 ln- -2dl2400T-50ln50.040.1160解得d2173.3mm所以保溫層厚度為l(d2d1)36.65mm29-7某過熱蒸汽管道的內(nèi)、外直徑分別為 150mm和160mm,管壁材料的熱導(dǎo)率為45W/(mK)。管道外包兩層保溫材料：第一層厚度為 40mm,熱導(dǎo)率為0.1W/(mK);第二層厚度為50mm,熱導(dǎo)率為0.16W/(mK)。蒸汽管道內(nèi)壁面溫度為400C,保溫層外壁面溫度為50C。試求：(1)各層導(dǎo)熱熱阻；(2)每米長蒸汽管道的散熱損失；(3)各層間的接觸面溫度。解:R1Ind2-1-In—0.000228Km/WR121dl2 45150R21d3——In—2 2d2TOC\o"1-5"\h\zR21d3——In—2 2d2 In0.645Km/W\o"CurrentDocument"2 0.1 1601,d4 1 ,340R3 In—— In0.346Km/W23d3 2 0.16240根據(jù)圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計算公式:353.1W/mtw1tw4 40050353.1W/m = R1R2R30.0002280.6450.346tw1 tw4 =R1 tw1 tw4 =R1 R2 R3tw1 tw2Rtw2 tw3R2tW3tw4得至1J：tw2tw1 1tw2tw1 1R1400401.270.000228399.9°Ctw3tw1 i(RiR2)400401.27(0.0002280.645)141.10C9-8有一直徑為d、長度為l的細(xì)長金屬圓桿，其材料熱導(dǎo)率 為常數(shù)，圓桿兩端分別與溫度為3和t2的表面緊密接觸，如圖2-44所示。桿的側(cè)面與周圍流體進(jìn)行對流換熱， 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h,流體的溫度為tf,且tf<t1及t2。試寫出圓桿內(nèi)溫度場的數(shù)學(xué)描述。解:邊界條件:x0,t t1Xl,t t2換熱方程:9-9dxh(ttf)4h(ttf)d9-9dxh(ttf)4h(ttf)d2t

dx24h(ttf)已知9-8題中的d20mm、l300mm、398W/(mK)、t1200C、t2 100C、tf 20C、h20W/(m2K)。試求每小時金屬桿與周圍流體間的對流換熱量。解：對上題的計算公式進(jìn)行積分計算，可以得到:m(lx)m(lx) mxm\1(ee) 2(ee)mlemlmlemle2) 2h2d3(1 22) 2h2d3(1 2)dxlx0dxxi代入計算即可得解。

9-10測量儲氣罐內(nèi)空氣溫度的溫度計套管用鋼材制成，熱導(dǎo)率為 45W/(mK)套管壁厚 1.5mm,長H120mm。溫度計指示套管的端部溫度為 80C,套管另一端與儲氣罐連接處的溫度為 40Co已知套管與罐內(nèi)空氣間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為W/(m2K)o試求由于套管導(dǎo)熱引起的測溫誤差。解：忽略測溫套管橫截面上的溫度變化，并認(rèn)為套管端部絕熱，則套管可以看成是等截面直肋，測溫誤差為tltf根據(jù)(2—47)tltltft°tfch(ml)套管截面面積Ad,套管換熱周長Ud,ml\限卡l 1.033查附錄13得到：ch(ml)ch(1.033)1.582tf(chml)tltf(chml)tlt0

(chml)11.58280401.5821148.7tltf(80148.7)C68.7C9-11同上題，若改用熱導(dǎo)率 15W/(mK)、厚度為0.8mm的不銹鋼套管，其它條件不變，試求其測溫誤差。解：解：忽略測溫套管橫截面上的溫度變化，并認(rèn)為套管端部絕熱，則套管可以看成是等截面直肋，測溫誤差為tltf根據(jù)(2—47)tltltft0tfch(ml)套管截面面積Ad,套管換熱周長Ud,mlhUlmlhUlAl2.449查附錄13得到：ch(ml)ch(1.033)5.834方法如上。9-12熱電偶的熱接點可以近似地看作球形，已知其直徑d0.5mm、材料的密度8500kg/m3、方法如上。9-12熱電偶的熱接點可以近似地看作球形，已知其直徑d0.5mm、材料的密度8500kg/m3、比熱容C400J/(kgK)。熱電偶的初始溫度為25C,突然將其放入120C的氣流中，熱電偶表面與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為間常數(shù)；(2)熱電偶的過余溫度達(dá)到初始過余溫度的90W/(m2K),試求：(1)熱電偶的時1%時所需的時間。解:先判斷能否用集總參數(shù)法：hR900.0005Bi看是否小于0.1Vc—得到:hAVcchA8500903— 40022VcchA8500903— 4002249212.6secondshAVchA"Vc得到:0.01計算得到ln0.01

hAVc4.6185003—ln0.01

hAVc4.6185003—40022d904-258.0seconds9-13將初始溫度為808950C、直徑為20mm的紫銅棒突然橫置于溫度位 20C9-13將初始溫度為80895012m/s的風(fēng)道中冷卻，5分鐘后紫銅棒的表面溫度降為 34C。已知紫銅棒的密度kg/m3、比熱容c380J/(kgK)、熱導(dǎo)率390W/(mK),試求紫銅棒表面與氣體間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：由Bi見得到:Bihr解：由Bi見得到:Bihr00皿0.1,可以用集總參數(shù)法計算。39014600.233hA得到:Vc得到:e0hA—eVc0.0230計算得到：hma.023 3.778950d380 82.49Wm20cA 3004-Vc9-14將一塊厚度為5cm、初始溫度為250C的大鋼板突然放置于溫度為20C的氣流中，鋼板壁面與氣流間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 100W/(m2K),已知鋼板的熱導(dǎo)率47W/(mK)、熱擴(kuò)散率a1.47105m2/s,試求：(1)5分鐘后鋼板的中心溫度和距壁面1.5cm處的溫度；(2)鋼板表面溫度達(dá)到150C時所需的時間。hr解：這是一個一維平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的問題，由 Bi-hr得到：Bi ”0.025100 0.0530.1,可以用集總參數(shù)法計算。47hA~Vc-由 e得到：0hA 1003001.47105—eVce—470.025 0.6870計算得到：twt1.5 202300.687 1780ChAVc由 e 得到：0hA100 1.47hA100 1.4710470.025130230計算得到：130ln470.025456sec7.6min一 一51001.47456sec7.6min一 一51001.47109-15一直徑為50mm的細(xì)長鋼棒，在加熱爐中均勻加熱到溫度為 400C后取出，突然放入溫度為30C的油浴中，鋼棒表面與油之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 500W/(m2K)o

已知鋼棒材料的密度8000kg/m3、比熱容c450J/(kgK)、熱導(dǎo)率45W/(mK)。已知鋼棒材料的密度180C時所需的時間。試求：（1）10分鐘后鋼棒的中心和表面溫度； （2）180C時所需的時間。hr解：（1）由Bi——得至hBihr0.0255004500.278FBihr0.0255004500.278F。45800045020.025260012查圖表得到:0.0016即tmtf(40030)0.001630.6°Cm0.875m0.00160.0014即twtf(40030)0.001430.50.0016即tmtf(40030)0.001630.6°Cm0.875m0.00160.0014即twtf(40030)0.001430.50C(2)由」m1500.405查表得到：F03.40 37045由F0當(dāng)80004503.4計算得至" 170se8ndsr2 0.02529-16如圖2-45所示，一個橫截面尺寸為200300mm的二維導(dǎo)熱物體，邊界條件分別為：左邊絕熱；右邊與接觸的流體對流換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為50W/（m2K）,流體溫度為20C;上邊維持均勻的溫度400C;下邊被常熱流加熱，熱流密度為1500W/m2。已知該物體的熱導(dǎo)率為y50mm,布。5C的規(guī)律加熱，另一側(cè)9-17一塊厚度為C,突然一側(cè)壁面以每小時溫升壁面絕熱。已知平壁的熱擴(kuò)散率為1.2105m2/s,試計算平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱進(jìn)入正規(guī)狀況階段時平壁內(nèi)的溫度分布。解：此題用數(shù)值計算方法進(jìn)行計算。第十章10-1水和空氣都以速度u1m/s分別平行流過平板，邊界層的平均溫度都為50C,試求距平板前沿100mm處流動邊界層及熱邊界層的厚度解：對水：由tm500C查附錄3水的物性表得到：64.8102W/K， 0.556106m%,Pr3.54uxRe10.10.556106uxRe10.10.55610615.0Re2x51.81.8105110520.10.001179m1.179mm1tPr1tPr310.001793.5430.00077m0.77mm對空氣：由tm500C查附錄2空氣的物性表得到:2.83102W/K， 17.95106嗔，Pr0.698Re10.117.951060.0557110515.0Re2x50.05571105120.10.006699m6.699mm1tRe10.117.951060.0557110515.0Re2x50.05571105120.10.006699m6.699mm1tPr30.0066990.69830.007552m7.552mm10-2試求水平行流過長度為0.4m的平板時沿程x0.1、0.2、0.3、0.4m處的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。己知水的來流溫度為t20C,速度為u1m/s,平板的壁面溫度tw60C解：由tm3f^0-^0400C查附錄3水的物性表得到:2 2能5102WmK，0.659106m/s,Pr4.31Re1x

0.659106當(dāng)x=0.4時，為旺盛湍流，不應(yīng)再用那個公式1 1x0.332-Re2Pr3

x1 1x0.332-Re2Pr3

x0.6350.332 x1x0.6591061 14.313422.63x2當(dāng)x0.1m時,x422.630.11336.447W2o-mC當(dāng)x0.2m時,當(dāng)x0.3m時,當(dāng)x0.4m當(dāng)x0.2m時,當(dāng)x0.3m時,當(dāng)x0.4m時,422.630.21422.630.32i422.630.4210-3如果將上題中的水改為空氣,945.032%2771.615Wm20c668.239W20-mC其它參數(shù)保持不變，試計算整個平板的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)以及單位寬度平板的換熱量，并對比這兩種情況的計算結(jié)果解：由tm解：由tm60202400C查附錄2空氣的物性表得到:Re2.76Re2.76102WmK, 16.96106m力，Pr0.699ux1x—0.6591061

1 1 1 10.0276 1x20.332—Re2Pr30.332 0.69931.975x2x x16.96106當(dāng)x0.4m時,x當(dāng)x0.4m時,x1.9750.4平均表面換熱系數(shù)為 23.12叫2℃3.1226.244Wm20c單位平板寬度的換熱量為:Q twtA6.244400.499叫(10-4如果用特征長度為原型1/5的模型來模擬原型中速度為6m/s、溫度為200C的空氣強(qiáng)迫對流換熱，模型中空氣的溫度為 20Co試問模型中空氣的速度應(yīng)為多少？如果測得模型中對流換熱的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為200W/(m2K),求原型中的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)值。解：由附錄2得到:當(dāng)空氣溫度為200C時,2.59102.59102W/15.06106m/S當(dāng)空氣溫度為2000c時,3.93103.93102W/)34.85106m/S由相似原理：ReRe',uLu'L'所以有u6515.06uLu'L'所以有u6515.06""34.8512.964m/s由相似原理：NuNu',L'L''L' 2003,93所以有 60.695m/s'L52.5910-5水在換熱器管內(nèi)被加熱，管內(nèi)徑為14mm,管長為2.5m,管壁溫度保持為110C,水的進(jìn)口溫度為50C,流速為1.3m/s,試求水通過換熱器后的溫度。解：假定出口溫度為700G則有：t'11050600C, t''11070400CtmTOC\o"1-5"\h\zt''t'4060 °ctm49.33C,t'' ,40In—— In-t'60tf tw tm11049.3360.670C0.659W 00.659W 0八mC983.1kgm3，CP4.179kJkg°C，0.4781060.478106mzf469.9106Ns2m259.0106Ns2,Pr2.99Reumd 1.30.014Reumd 1.30.0140.47810638075.3校核：校核：Q1 Ftm9192采用紊流換熱關(guān)系式:0.14Nuf0.027Ref0.8Prf13— 195.3w所以，Nu9192dQ2GcptQ2Gcptf''tfd2cptf''tf' 12642.3Wp重新假定出口溫度為1000C,則有:t'11050600C, t''110100100Ctmt''t'1060tmt''t'106027.90Ct'60t'tftw tm11027.982.10C查附錄水的物性表有：970.4kg3,Cp4.197J0? 0.675W 0cmp kgC .mC0.357106m2/,f347106N^m2,w259.0106Ns2,Pr2.155mReumd 1.3S01.50980.40.357106采用紊流換熱關(guān)系式：0.14Nuf0.027Ref0.8Prf13— 211.94w所以，Nu-10218.7d校核：Q1Ftm31338.9Wd2 .. …Q2Gcptf''tf' -cptf''tf'31331.8Wp p p4可見Q和Q相差很小，所以tf''1000C10-6用內(nèi)徑為0.016m、長為2.5m的不銹鋼管進(jìn)行管內(nèi)對流換熱實驗，實驗時直接對不銹鋼管通以直流電加熱，電壓為5V,電流為900A,水的進(jìn)口溫度為20C,流速為0.5m/s,管外用保溫材料保溫，忽略熱損失。試求管內(nèi)對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及換熱溫差。解：假定出口溫度為400G則有：t'11050600C,

tmt''t'1060lnt''~V27.90C60tftw tm11027.982.10C查附錄水的物性表有970.4kgm3,ctmt''t'1060lnt''~V27.90C60tftw tm11027.982.10C查附錄水的物性表有970.4kgm3,cp4.197kJkg0c，0.357106m2/,f347106N0.675Wm0csm2，w259.0106Ns2,Pr2.155mReumd 1.30.01450980.40.357106采用紊流換熱關(guān)系式:0.14Nuf0.027Ref0.8Prf13— 211.94w所以，Nu-10218.7

d校核：Qi Ftm31338.9WQ2Gcptf''tf'd2—cDtf''tf' 31331.8W4p可見Q和Q相差很小，所以tf''1000C10-7空氣以1.3m/s速度在內(nèi)徑為22mm、長為2.25m的管內(nèi)流動，空氣的平均溫度為38.5C,管壁溫度為58C,試求管內(nèi)對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：tf38.50C查附錄空氣的物性表有16.816106m2/,1.005kJkg0C,0.027465Wm0Cf19.025106N2,Pr0.6993tw580C,w20106Nsm2,c Umd 1.30.022Re 61700.72300為層流,16.816106

采用常壁溫層流換熱關(guān)系式:Nuf3.66所以，Nu-4.569%20c10-8如果上題中空氣的流速增加到3.5m/s,空氣的平均溫度為58C,管壁溫度為90C,試求管內(nèi)對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：tf580C查附錄空氣的物性表有cpcp1.005kJkg0c0.02886Wm0C0.45TfTw0.02144103.2080.45TfTw0.02144103.2081000.40.69640.0222.250.4533136318.766106m/s,f20106N%2,Pr0.6964tw900C,w21.5106Nsm2,Reumd 3.50.02264103.22300為過渡流，18.766106采用過渡流換熱關(guān)系式：Nuf0.0214Ref0.8100Prf0.4112.578所以,所以,10-9水以2m/s的速度流過長度為5m、內(nèi)徑為20mm、壁面溫度均勻的直管，水溫從25C被加熱到35C,試求管內(nèi)對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：tf25-^5300C（精確的可用對數(shù)平均溫差）查附錄水的物性表有：cp995.7kJkg℃, 0.618Wm0c0.805106m/S,f801.5106N^sm2,Pr5.42

tw900C,w21.5106Ns/m2,Reumd 20.026 49689為紊流,0.805106采用紊流換熱關(guān)系式：Nuf0.023Ref0.8Prf0.4258.43所以,Nud所以,Nud7985.4Wm20c10-10一套管式換熱器，內(nèi)管外徑di12mm,外管內(nèi)徑d216mm,管長為400mm,在內(nèi)外管之間的環(huán)形通道內(nèi)水的流速 u2.4m/s、平均溫度tf73C,內(nèi)管壁溫tw96C,試求內(nèi)管外表面處對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：10-11有一外徑為25mm、長為200mm的水平圓管橫置在風(fēng)洞之中進(jìn)行空氣橫掠的對流換熱實驗，管內(nèi)用電加熱器加熱。已測得圓管外壁面的平均溫度為100C,來流空氣溫度為20C、流速為5m/so試計算圓管外壁面對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和電加熱器的功率。解：本題采用試算法進(jìn)行，具體計算過程如下表：（本題缺少條件，需要知道空氣的流量，才可以進(jìn)行計算）（定性溫度為主流溫度，不用進(jìn)行試算；但不可求電加熱器功率）計算項目tf''40tJt''空氣平均溫度tf -f―-230空氣物性數(shù)據(jù)Wm0CmZPrfPrw0.0267161060.7010.688_udRe7812.5

0.25NufCRenPrf0.37^fPrw49.612Nud%20C52.99校核計算換熱量Q1 Ftm58.23校核計算獲得熱量Q2Gcptf''tf'52.9910-12在一鍋爐煙道中有一6排管順排構(gòu)成的換熱器。已知管外徑d60mm,管間距\/dS2/d2,管壁平均溫度tw100C,煙氣平均溫度tf500C,管間最窄通道處的煙氣流速u8m/s。試求管束外壁面和煙氣間對流換熱的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解：tf5000C查附錄空氣的物性表有cp"kc，0.057cp"kc，0.0574Wm0C79,38106f36.2106N%2,Prf0.687tw1000C,w21,9106N叉2,Prw0.688Umd 80.06Re 66064.979.3810采用管束換熱關(guān)系式：0.250.63 0.36P「f —crNUf0.27RefPn- 56.87Prw所以，Nud54,4Wm20c10-13室內(nèi)有一外徑為76mm的水平暖氣管道，壁面溫度為80C,室內(nèi)空氣溫度為20C,試求暖氣管外壁面處自然對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及單位管長的散熱量。解：特征溫度為:解：特征溫度為:由tm"J28020 0c—__-500C查附錄2空氣的物性表得到:L00叫g(shù)°C,17.95106m/S0L00叫g(shù)°C,17.95106m/S0.0283Wm0Cf19.6106Ns2,Prf 0.698m1Tm273500.003096KGrPrgFPr1.731179106NufNufCGrPrn0.481.7311791106417.4112所以,Nu-6.483352Wm20c所以,Nu-6.483352Wm20c單位管長的換熱量：qAtwtfd6092.88Wm10-14室內(nèi)火爐上煙囪的外徑為15cm,垂直段高度為1.6m,壁面平均溫度為150C,水平段長度為5m,壁面平均溫度為100Co室內(nèi)空氣溫度為18C。試求每小時煙囪與室內(nèi)空氣間的對流換熱量。解：垂直段換熱量為:特征溫度為：由加t特征溫度為：由加tw2查附錄2空氣的物性表得到:1.1.009kJkg0C，0.031Wm0c21.59106f21.310621.59106f21.3106N2,Prf 0.691m1Tm1 10.002801K27384GrPr…Pr2.2GrPr…Pr2.210101NufCGrPrn0.1 2.210103280.21所以,Nuh5-所以,Nuh5-43Wm20C垂直管段一小時的換熱量:Qi AtwQi Atwtfdl13236001945214J水平段換熱量為:特征溫度為：由tmtw特征溫度為：由tmtwt210018590C查附錄2空氣的物性表得到:cP1.005k%℃,18.97106mz0.029Wm0cfcP1.005k%℃,18.97106mz0.029Wm0cf20.1106N%2,Prf0.6961Tm27359- _ 10.003012K1GrPrg—2^Pr1.58107NufCGrPrn0.1251.581107331.37所以,Nu-6.06%20c水平管段一小時的換熱量:Q2 Atw Q2 Atw tftdl8236004217881J6163095J6163095JQtotQ1Q21945214421788110-15一塊面積為0.20.2m2的正方形薄板垂直置于室內(nèi)空氣溫度為20C的大房間中，薄板內(nèi)鑲嵌一塊大小與薄板一樣、功率為120W的電加熱片，對薄板均勻加熱（即熱流密度均勻分布），試確定薄板的最高溫度。（提示：在常熱流條件下壁面溫度是不均勻的，首先應(yīng)判斷何處溫度最高；由于壁面溫度未知，定性溫度無法確定，可采用試算法，首先假設(shè)一定性溫度。）解：顯然，薄板頂端處的溫度為最高。假定特征溫度為tm2100C,則tw4000C:查附錄2空氣的物性表得到:cp1.026kJkg0ccp1.026kJkg0c0.0393W 0.mC34.85106m^/f26.0106N%2,Prf0.6801Tm 0.002114K2732004*gqwx 9GrxPr”[wPr1.42109nNuxnNuxCGrPr10.601.42109s40.59所以，Nut7.98Wm20c由熱平衡計算得到實際的壁面溫度為:120qw tw'tf 士030000.04計算得到：tw'3960c所以原假設(shè)正確,最高壁溫為tw'3960c第十一章11-1某種玻璃對波長0.4~2.5m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,試計算此玻璃對溫度為1500K、2000K和6000K的黑體輻射的透射比。解：由題意：當(dāng)溫度為1500K時，1T15000.4600mK2T 15002.53750mK查黑體輻射函數(shù)表，有Fb（0"）0%,Fb（02T）43.385%此玻璃的透射比為：0.95（Fb（021）%01T））41.216%當(dāng)溫度為2000K時，1T20000.4800mK2T20002.55000mK查黑體輻射函數(shù)表，有Fb（0IT）0%,Fb（02T）63.41%此玻璃的透射比為：0.95（Fb（o2t）Fb（o1T））60.2395%當(dāng)溫度為6000K時，1T60000.42400mK2T 60002.515000mK查黑體輻射函數(shù)表，有％。1T）14.05%,%02T）96.885%此玻璃的透射比為：0.95（Fb（021）%0Q）78.693%當(dāng)溫度為6000K時，1T60000.42400mK2T 60002.515000mK查黑體輻射函數(shù)表，有%01T）14.05%,Fb“打）96.885%此玻璃的透射比為：0.95（Fb（02T）Fb（0Q）78.693%11-2某黑體輻射最大光譜輻射力的波長 max5.8m,試計算該黑體輻射在波長1~5m范圍內(nèi)的輻射能份額。解：由維恩位移定律，可以計算得到該黑體溫度T』組也3500Kmax5.81031T5001500mK2T50052500mK查黑體輻射函數(shù)表，有％01T） 0%,F80/）16.195%此波長范圍所占份額為：Fb（1T2T）Fb（02T）Fb（01T）16.195%11-3碘鴇燈的燈絲溫度約為2000C,燈絲可看作黑體，試計算它所發(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0.38~0.76m,

1T 0.382273863.74mK2T 0.7622731727.5mK查黑體輻射函數(shù)表，有 Fb(01T)0%,Fb(02T) 3.16%所以可見光所占總輻射能的份額為：Fb(Fb(1T2T)Fb(02T) Fb(01T) 3.16%11-4鋼塊在爐內(nèi)加熱時，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，試分別計算其溫度為 700C、900C和1100C時所發(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 0.38~0.76m，當(dāng)溫度為 700C時，T973K，1T 0.38973369.7mK2T0.76973739.5mK查黑體輻射函數(shù)表，有 Fb(01T) 0%,Fb(02T) 0%所以可見光所占總輻射能的份額為：Fb(1T2T)Fb(02T)Fb(01T)0%當(dāng)溫度為 900C時，T1173K，1T 0.381173445.7mK2T0.761173891.5mK查黑體輻射函數(shù)表，有 Fb(01T) 0%,Fb(02T) 0%所以可見光所占總輻射能的份額為：Fb(1T2T)Fb(02T)Fb(01T)0%當(dāng)溫度為 1100C時，T1373K，1T 0.381373521.7mK2T0.7613731043.5mK查黑體輻射函數(shù)表，有 Fb(01T) 0%,Fb(02T) 0.035%所以可見光所占總輻射能的份額為：

Fb(Fb(iT2T)Fb(02T) Fb(0iT) 0.035%11-5某溫室的窗玻璃對波長0.4~2.5m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5800K的黑體，溫室內(nèi)的物體可看作溫度為30C的黑體，試分別計算太陽輻射和室內(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，iT58000.42320mK2T 58002.5145000mK查黑體輻射函數(shù)表，有Fb（0iT） 12.486%,Fb（02T）96.563%此時，玻璃的透射比為：0.95（Fb（02T） Fb（0iT）） 79.9%室內(nèi)溫度為303K,iT3030.4i2i.2mK2T3032.5757.5mK查黑體輻射函數(shù)表，有Fb（0iT） 0%,Fb（02T） 0%此玻璃的透射比為：0.95（Fb（021） 5it）） 0%ii-6有一漫射物體表面溫度為 i2000 ? ?I !瓦工 ? 10 ? ?I !瓦工 ? 1O.b一； I !° 1 3 §乂 /fim解：由題意：溫度為i2000C時，1Ti473ii473mK2T147334419mK3T147357365mK查黑體輻射函數(shù)表，有F查黑體輻射函數(shù)表，有Fb（0iT）1.15%,%02T) 55.22%Fb(03T) 82.75%0 Ebd0Ebd0 Ebd0 EbdEb Eb Eb Eb發(fā)射率 1Fb(0 1T)2(Fb(0 2T) Fb(0 1T)) 3(Fb(0 3T) Fb(0 2T))0.272511-7秋天的夜晚，天空晴朗，室外空氣溫度為2C,太空背景輻射溫度約為3Ko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10W/(m2K),試計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單位面積鋼板和空氣的對流換熱量為：TOC\o"1-5"\h\zq1=httf10 2t單位面積鋼板和太空的輻射換熱量為：_4 _4 _ _8 __4_4q2= (T4 T0) 15.67 108 t273 34當(dāng)平衡時，q1q2 0計算得到t-20.9C11-8一爐膛內(nèi)的火焰的平均溫度為1400K,爐墻上有一看火孔。試計算當(dāng)看火孔打開時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：*I據(jù)Eb bT4得：Eb bT45.6710814004217819W/m2由維恩位移定律得到maxT 2897.6max3 2.07mT140011-9試確定附圖4-34中的角系數(shù)Xi,2(心半球向表面與底面山〕半球內(nèi)表正尋U4底面球與無眼太平面位〕正萬言向表面與肅切球面解：(a)、由互換性原理得到：1,2F1 2,1F22,1 12,1 1,所以，1,2F2

F?(b)、由互換性原理得到：1才1 2,正22,1 1,所以，1,2(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1,211,211,31,21,31,21,3所以:12 所以:12 0.5,,4(d)、由互換性原理得到：1肝1 2,尸22,1 12,1 1，所以，1,2F2F111-10有一直徑和高度都為20cm的圓桶，如圖4-3511-10有一直徑和高度都