新大《傳熱學(xué)》復(fù)習(xí)題及解答第9章 輻射傳熱的計算

第9章輻射傳熱的計算（復(fù)習(xí)題解答）【復(fù)習(xí)題9-1】試述角系數(shù)的定義：“角系數(shù)是一個純幾何因子”的結(jié)論是在什么前提下得出的？答：表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2的百分比稱為表面1對表面2的角系數(shù)?！敖窍禂?shù)是一個純幾何因子”的結(jié)論成立的前提是（1）所研究的表面是漫射的；（2）在所研究表面的不同地點上向外發(fā)出的輻射熱流密度是均勻的。【復(fù)習(xí)題9-2】角系數(shù)有哪些特性？這些特性的物理背景是什么？答：角系數(shù)具有相對性、完整性和可加性。相對性是在兩物體處于熱平衡時，凈輻射換熱量為零的條件下得出的。完整性反映了一個由多表面組成的封閉系統(tǒng)中，任一表面所發(fā)出的輻射能，必全部落到封閉系統(tǒng)的各個表面上?？杉有员砻鲝谋砻?發(fā)出的輻射，落到表面2的總能量，等于落到表面2上各部分的輻射能之和?！緩?fù)習(xí)題9-3】為什么計算一個表面與外界之間的凈輻射傳熱量時要采用封閉腔的模型？答：因為任一表面與外界的輻射換熱，包括該表面向空間各個方向發(fā)出的輻射，以及從空間各個方向投入到該表面上的輻射能。【復(fù)習(xí)題9-4】實際表面系統(tǒng)與黑體系統(tǒng)相比，輻射傳熱計算增加了哪些復(fù)雜性？答：實際表面系統(tǒng)的輻射換熱存在表面間的多次重復(fù)反射和吸收，光譜輻射力不服從普朗克定律，光譜吸收比與波長有關(guān)，輻射能在空間的分布不服從蘭貝特定律，這都使輻射換熱的計算更加復(fù)雜?！緩?fù)習(xí)題9-5】什么是一個表面的自身輻射、投入輻射及有效輻射？有效輻射的引入對于灰體表面系統(tǒng)輻射傳熱的計算有什么作用？答：由物體的內(nèi)能轉(zhuǎn)變而成的輻射能叫做自身輻射。從外界投入到輻射表面的輻射能叫做投入輻射。從一個輻射表面發(fā)出的輻射能（包括自身輻射和反射）叫做有效輻射。引入有效輻射可避免實際物體輻射中出現(xiàn)的多次吸收和反射，從而簡化計算?！緩?fù)習(xí)題9-6】對于溫度已知的多表面系統(tǒng)，試總結(jié)求解每一表面凈輻射傳熱量的基本步驟。答：（1）畫出等效的網(wǎng)絡(luò)圖；（2）列出節(jié)點的電流方程；（3）求解方程，得到各個節(jié)點電勢；（4）確定每個表面的凈輻射傳熱量。【復(fù)習(xí)題9-7】什么是輻射表面熱阻？什么是輻射空間熱阻？網(wǎng)絡(luò)法的實際作用你是怎樣認識的？答：由輻射表面特性引起的熱阻稱為輻射表面熱阻。由輻射表面形狀和空間位置引起的熱阻稱為輻射空間熱阻。網(wǎng)絡(luò)法為實際物體表面之間的輻射傳熱描述了清晰、形象的物理概念，提供了簡便的解題方法?！緩?fù)習(xí)題9-8】什么是遮熱板？試根據(jù)自己的切身經(jīng)歷舉出幾個應(yīng)用遮熱板的例子。答：遮陽板是指插入兩個輻射表面之間用以削弱換熱的薄板。如屋頂遮熱板、遮陽傘等?！緩?fù)習(xí)題9-9】試述氣體輻射的基本特點。答：（1）氣體輻射對波長有選擇性；（2）氣體的輻射和吸收是在整個容積中進行的?！緩?fù)習(xí)題9-10】什么是氣體輻射的平均射線程長？離開了氣體所處的幾何空間而討論氣體的發(fā)射率與吸收比有沒有實際意義？答：氣體輻射時，射線行程的平均長度叫做平均射線程長。由于氣體容積輻射的特點，平均射線程長與氣體容積的形狀、尺寸及輻射位置有關(guān)，使得輻射能的輻射和吸收都與幾何空間密切相關(guān)，因而離開了氣體所處的幾何空間討論氣體的發(fā)射率和吸收比沒有實際意義?！緩?fù)習(xí)題9-11】按式（9-23）當(dāng)很大時氣體的趨近于。能否認為此時的氣體層具有黑體的性質(zhì)？答：可以，但工程實際上所碰到的氣體輻射達不到這種程度?！緩?fù)習(xí)題9-12】9.5.1節(jié)中關(guān)于控制表面熱阻的討論是對圖9-37所示的同心圓柱面系統(tǒng)進行的，其結(jié)論對于像圖9-15a所示的兩表面封閉系統(tǒng)是否也成立？答：成立。【復(fù)習(xí)題9-13】圖9-39所示的電子器件機箱冷卻系統(tǒng)中，印刷板上大功率元件布置在機箱出口處，試分析其原因。答：