传热学陶文铨第四版习题解答 - 图文

第1章

1-3 解：电热器的加热功率： P?Q??cm?t?4.18?103?103?1000?10?6?(43?15)??1950.6W?1.95kW

6015分钟可节省的能量：

Q?cm?t?4.18?103?103?1000?10?6?15?(27?15)?752400J?752.4kJ

A(tf1?tw2)3?6[2?(?10)]1-33 解：????45.7W

1?110.21????h1?h260.04460 如果取h2?30W/m2.K，则

A(tf1?tw2)3?6[2?(?10)]????45.52W

1?110.21????h1?h260.04430即随室外风力减弱，散热量减小。但因墙的热阻主要在绝热层上，室外风力变化对散热量的影响不大。

第2章

2-4 解：按热平衡关系有：

tf1?tw21?A?B??h1?A?B?h2(tw2?tf2)，得：

400?50?9.5(50?25)，由此得：?B?0.0397m,?A?0.0794m, ?B12?B??500.10.061(tw1?tw2)?0℃从附录5查得空气层的导热系数为?空气0.0244W/m?K 22-9 解：由tm?双层时：?s?A(tw1?tw2)2?玻璃?空气??玻璃?空气?0.6?0.6?[20?(?20)]?41.95W

0.0060.0082??0.780.0244 单层时：?d?A(tw1?tw2)0.6?0.6?[20?(?20)]??1872W

?玻璃/?玻璃0.006/0.78?d1872??44.6(倍) ?s41.95 两种情况下的热损失之比：

题2-15 解：这是一个通过双层圆筒壁的稳态导热问题。由附录4可查得煤灰泡沫砖的最高允许温度

为300℃。设矿渣棉与媒灰泡沫砖交界面处的温度为tw，则有 ??(t1?t2) （a） d3d211ln?ln2??1ld12??2ld22??1l(t1?tw)2??2l(tw?t2)? （b）

d2d3lnlnd1d2?? 即:0.11?(400?tw)0.12?(tw?50)?由此可解得：tw?167.4℃＜300℃

65110lnln25652

又由式（a）可知，在其他条件均不变的情况下，增加煤灰泡沫砖的厚度δ

使d3增大，从而损失将减小；又由式（b）左边可知tw将会升高。

2-17 解：本题为通过圆筒壁的传热问题

对将

??ltf1?tf2?[R]导热?R对流1?R对流2?tf1?tf2

d111?2??lndi?1?hA?hAii1122(1)换热表面洁净时：

1000?20015211ln??

2??4240??0.052?100??0.04?50008004??1.254?10W/m9.942?10?4?612.135?10?4?15.916?10?4（2）外壁结烟灰时：

??l1000?20015215411ln?ln??

2??42402??0.0852??0.054?100??0.04?5000800??5855.9W/m?4?4?4?49.942?10?750.821?10?589.463?10?15.916?10

??l（3）内壁结水垢时：

1000?20014015211ln?ln??? 2??1362??4240??0.052?100??0.036?5000800??9908W/m167.687?10?4?9.942?10?4?612.135?10?4?17.684?10?4

2-18 解：（1）材料A紧贴壁面时，每米长管道的总热阻为

??l(?R)1?12??Alndd2112501400?ln3?ln?ln?3.053m?K/Wd12??Bd22??0.061002??0.12250 （2）材料B紧贴壁面时，每米长管道的总热阻为

(?R)2?12??Blndd2112501400?ln3?ln?ln?2.462m?K/Wd12??Ad22??0.121002??0.06250 因内、外表面温差不变，故散热损失与热阻成反比：

?2R13.053???1.24(倍) ?1R22.462即：材料A(导热系数较小)紧贴壁面时，散热损失较小。对于平壁，这种影响不存在。

2-22 解：由于储液容器采取了良好的保温措施，保温层的热阻是整个散热过程的主要热阻，

故暂时可忽略两侧的对流热阻，按通过球壁的导热过程估算其散热量：

4??(t0?ti)4??1.8?10?4?[25?(?195.6)]????0.46W

1111??rir00.150.18液氮每天的蒸发量：m?

2-36 解：q???0.459?6??2.30?10kg/s?0.199kg/d r199.6?103?t?，???0(1?bt)

将上面两式应用于x?0～0.01m之间，有

(100?60)100?60]?，即10?40?0(1?80b) 20.01将上面两式应用于x?0～0.02m之间，有

(100?40)100?401000??0[1?b]?，即20?60?0(1?70b)

20.021000??0[1?b由上述两式联立，可解得：?0?0.9166W/m?K,b??0.00909(1/K)

2-63 解

?L??S?t?L2??lln(1.08)d?t?2??1.5?(80?25)?672.8W/m 1.0ln(1.08?)0.5

3-60.解: 炉底为耐火材料, 故可近似地认为炉底外表面是绝热的, 故可看成是厚2??2?0.05m的无限大平板两侧对称受热的非稳态导热问题.

?1?4???2.0，由图3-8查得：w?0.80 Bih?40?0.05?m即：

?w1500?1600??0.80，tm?1600?100/0.80?1475℃ ?mtm?1600??m1475?1600??0.0794。由图3-7查得：Fo?6.10 ?025?1600?20.052?6.10??3050s?0.847h 即：??Fo?6a5?10

第4章

（实际求解时，数值求解过程应列表表示。下面只写出迭代方程，略去求解过程）

4-3(要求ε≤0.1℃）

迭代方程: 或:

1(30?40?t2?t3)41t2?(30?20?t1?t4)41t3?(15?10?t1?t4)41t4?(10?5?t2?t3)4 t1?4-9 (注意：方程应化成最简形式)

1(i)(i)(30?40?t2?t3)41(i?1)(i?1)(i)t2?(30?20?t1?t4)41(i?1)(i?1)(i)t3?(15?10?t1?t4)41(i?1)(i?1)(i?1)t4?(10?5?t2?t3)4(i?0,1,2,3,??) t1(i?1)??t5?t1?xt2?t1?y11节点1:?()??()??x?y???yh(tf?t1)?0?y2?x242?t6?t2t3?t2?y1t1?t2?y节点2:?(?x)??()??()??x?y??0?y?x2?x22?t1?t5?xt9?t5?xt6?t51节点5:?()??()??(?y)??x?y???yh(tf?t5)?0?y2?y2?x2?t2?t6t7?t6t10?t6t5?t6节点6:?(?x)??(?y)??(?x)??(?y)??x?y??0?y?x?y?x?t?t?xt?t?y11节点9:?59()??109()??x?y??(?y??x)h(tf?t9)?0?y2?x242?t9?t10?yt11?t10?yt6?t101节点10:?()??()??(?x)??x?y???xh(tf?t10)?0?x2?x2?y2

化简得：

节点1:(2?h?x?)t1?t2?t5?(h?x?)tf?节点2:4t2?t1?t3?2t6??x2(节点5:2(2?h?x??12??x()2???)h?x)tf??x2(???)t5?t1?t9?2t6??2(????)

节点6:4t6?t2?t5?t7?t10??x2(节点9:2(1?h?x?))tf?12??x()2????)t9?t5?t10?2(h?x?节点10:2(2?

4-10 (要求ε≤0.1℃）

节点离散方程：

h?x)t10?t11?t9?2t6??2(h?x?)tf??x2(???)t?tt1?t2H???32??2h(tf?t2)?0HH333肋端绝热边界条件: t2?t3t4?t3H节点3:??????2h(tf?t3)?0HH333t?tH节点4:?34??h(tf?t4)?0H33节点2:?t?tt1?t2H???32??2h(tf?t2)?0HH333肋端对流边界条件： t2?t3t4?t3H节点3:??????2h(tf?t3)?0HH333t?t4H节点4:?3??h(tf?t4)?h?(tf?t4)?0H33节点2:?将有关数据代入(H?0.045m,??0.01m,h?50W/m2?K,??50W/m?K)化简，得：

t3?2.045t2?100.9?0t2?0.489t3?49.340肋端绝热边界条件: t2?2.045t3?t4?0.9?0 → t3?0.489(t2?t4)?0.441

t3?1.0225t4?0.45?0t4?0.978t3?0.434t3?2.045t2?100.9?0t2?0.489t3?49.340肋端对流边界条件：t2?2.045t3?t4?0.9?0 → t3?0.489(t2?t4)?0.441

t3?1.0375t4?0.75?0t4?0.964t3?0.7234-23 (1)

节点离散方程

t1?t2t3t4t51(30?10?2t2)41?(30?10?t1?t3)41?(30?10?t2?t4) 41?(30?10?t3?t5)41?(30?10?t4?t6)41(30?30?t5?t7)41t7?(30?10?t5?t6)4 1t8?(30?10?t7?t9)41t9?(30?10?2t8)4t6?

求得各节点温度后（温度场求解过程应列表表示，此处略），可得冷量损失：

1?内?4?[(t1?t9)?t2?t3?t4?t5?t7?t8?7?10]

21?外?4?[9?30?(t1?t9)?(t2?t3?t4?t5?2t6?t7?t8)]2

1??(?内??外)?2?(9?30?7?10?2t6)?4?(100?t6)2

第5章

5-8

(1)换热类型：外掠平板强迫对流换热 (2)25℃时的物性参数(运动粘度):

空气：??15.53?10?6m2/s; 水： ??0.9055?10?6m2/s 14号润滑油:：??313.7?10?6m2/s 临界Re数：Rec?u?xc?，所以xc?Rec?? u?Rec??5?105?15.53?10?6空气： xc???7.765m

u?1Rec??5?105?0.9055?10?6 水： xc???0.453m

u?1Rec??5?105?313.7?10?6 14号润滑油:： xc???156.85m

u?1第6章

6-7

4ab2ab?;2(a?b)a?b2ab2ab(2)de???2b;a?ba(1)de?4?(3)de??4(D2?d2)?D?d;nd2)]D2?nd2?D?nd

4?[(4)de??(D?d)?2?4D?4?D?n?d 6-14

(1) 换热类型：管内强迫对流换热

(2) 定性温度：流体平均温度tf =(115+65)/2=90℃ 物性参数(空气):

??0.0313W/(m?K),??0.972kg/m3,?1?1.0045kg/m3cp?1.009kJ/(kg?K),??21.5?10?6kg/(m?s),Pr?0.690 ??22.10?10?6m/s2 特征长度：管子内径d?0.076m (3) 特征流速: u?流态: Re??1Vm1.0045?0.022???5.012m/s ?A??d2/40.972??0.0762/4?5.012?0.076?17236?104(湍流) ?622.1?10??ud? (4) 各种修正系数:

直管， Cr=1；

温差?t?tw?tf=180-90=90℃＞50℃，应进行温差修正； 管长未知，故先假定C1=1

(5) 选用公式:(气体被加热) Nu?0.023Re(6) Nu数与表面传热系数h:

0.8Pr0.4[TfTw]0.5

Nu?0.023?172360.8?0.690.4[h?Nu273?900.5]?43.48W/m2?K

273?180?d?43.48?0.0313?17.91W/(m2?K)

0.076 (7) 由热平衡关系求管长L：

??mcp(t\f?t'f)??1V1cp(t\f?t'f)?0.022099?1.009?(115?65)?1.115kW

热平衡关系：

?????mcp(t\f?t'f)?hA(tw?tf)??dLh(tw?tf)

所以： L??1115??2.897m

h?d(tw?tf)17.91??0.076(180?90)（8）验算管长

L2.897，故应进行入口效应修正 ??38.12?60（不满足假定）

d0.076(9) 假定L重新计算

假定L=2.80m, cl?1?(d/L)0.7?1.080;

h'?1.08h,L'?再假定L=2.67m,

?L??2.682m (与假定值不符)

h'?d(tw?tf)1.08cl?1?(d/L)0.7?1.083；h\?1.083h

L\??L??2.675m, 与假定值基本相符,

h\?d(tw?tf)1.0832h?1.083?17.91?19.40W/m故：L=2.67m；h\?1.083

6-16

(1) 换热类型：管槽内(环形空间)强迫对流换热 (2) 定性温度：流体平均温度tf =(30+50)/2=40℃ 物性参数(水)：

?K

??0.635W/(m?K),??992.2kg/m3,cp?4.174kJ/(kg?K),Pr?4.31,??0.659?10?6m/s,??653.3?10?6kg/(m?s) ?w?282.5?10?6kg/(m?s)2 特征长度：当量直径de?D?d?0.06?0.04?0.02m (3) 特征流速： u?流态：Re?m4m4?0.857???0.55m/s 2222?A??(D?d)992.2??(0.06?0.04)?0.55?0.024?16692?10(湍流) ?60.659?10??ude?(4) 各种修正系数：

管长未知，故先取C1=1；直管，Cr=1

温差?t?tw?tf=100-40=60℃＞30℃，故应进行温差修正

9-42.两种情况下的辐射网络图分别为:

根据已知条件可列出下面两个方程：

Eb1?Eb3Eb3?Eb2Eb1?E'b3E'b3?Eb2??及 1??1??11??3A1??3A1??2111??21??11??3,B113,B?????????1?3AX1,3?3A?2X2,3?3,B?2X2,3?1?3,BX1,3因X1,3?X2,3?1,故上面两式可化为;

T'T'TTTTTTC0[(1)4?(3)4]C0[(3)4?(2)4]C0[(1)4?(3)4]C0[(3)4?(2)4]100100?100100 100100?100100 及

11111111??1??1??1??1?1?3A?3,B?2?1?3,B?3,A?2[5.734?4.4944][4.4944?3.734][5.734?5.2854][5.2854?3.734]??即：及

11111111??1??1??1??10.5?3B?3,A0.80.5?3A?3,B0.8由此两式得：

670.12?3B?214.31?3A?46.78,297.85586.58??512.12

?3A?3B解得：?3A?0.2,?3B?0.6

9-60.设层顶表面温度为T，周围空气温度T??298K，天空温度TS?233K

稳态下层顶所吸收的太阳能等于其向环境的自然对流散热量与辐射散热量之和，即：

?太阳G?h(T?T?)??[Eb?Ebs]

即：0.6?980?25?(T?298)?0.2?5.67[( →25T?8071.4?1.134?(

T4)?2.334] 100T4)，最后解得：T?318.2K?45.2℃ 100第10章

10-8

10-9

(1) 逆流：?tm?

?tmax??tmin(t1\?t2')?(t1'?t2\)?

?tmax(t1\?t2')lnln(t1'?t2\)?tmin(210?100)?(300?200)10??104.9℃

210?100110lnln300?200100?(2) 一次交叉，两种流体不混合，

t2\?t2'200?100t'?t\300?210??0.5,R?11??0.9

t1'?t2'300?100t2\?t2'200?100查线算图10-25，得??0.92 P??tm???tm逆?0.92?104.9?96.5℃

(3) 1-2型壳管式，热流体在壳侧： P?t2\?t2'200t'?t\300?100?210??0.5,R?11??0.9

t1'?t2'300?100t2\?t2'200?100查线算图10-23，得??0.85

?tm???tm逆?0.85?104.9?89.2℃

(4) 2-4型壳管式，热流体在壳侧： P?t2\?t2'200t'?t\300?100?210??0.5,R?11??0.9

t1'?t2'300?100t2\?t2'200?100查线算图10-24，得??0.97

?tm???tm逆?0.97?104.9?101.8℃

?tmax??tmin(t1'?t2')?(t1\?t2\)?t??(5) 顺流：m

?tmax(t1\?t2')lnln(t1'?t2\)?tmin?(300?100)?(210?200)190??63.4℃

300?100200lnln210?2001010-13

本题属于换热器的设计计算，用平均温差法求解。 “1”热流体：润滑油；”2”冷流体：水； c1?2148J/kg?K,c2?4174J/kg?K, (1) 由热平衡方程得润滑油的流量为：

qm2c2?t23?4174?(50?20)??4.372kg/s

c1?t12148?(100?60)(2) 由传热方程得传热量：??qm2c2?t2?3?4174?30?375660W?375.66kW

qm1?(3)

?tm逆?tmax??tmin(t1'?t2\)?(t1\?t2')??

?tmax(t1'?t2\)lnln(t1\?t2')?tmin?(100?50)?(60?20)10??44.8℃

100?5050lnln60?2040换热器为1-2型壳管式，热流体在壳侧： P?t2\?t2'50?20t'?t\100?60??0.375,R?11??1.333

t1'?t2'100?20t2\?t2'50?20查线算图10-23，得??0.89

?tm???tm逆?0.89?44.8?39.9℃

因此，所需的传热面积为：A??375660??26.9m2 k?tm350?39.9

10-21 本题属于换热器的校核计算，用传热单元数法求解

(1) 不考虑比热随水温的变化, 取c1?c2?4.18kJ/kg?K, 则

(qmc)minqm190002????0.6667(qmc)maxqm2135003

kA1740?3.75NTU???0.62443(qc)min9000?4.18?10/3600(注意流量的单位) 由式(10-20)得：

(qmc)min]}(qmc)max??(qc)(qc) 1?mminexp{(?NTU)[1?mmin]}(qmc)max(qmc)max1?exp{(?0.6244}[1?0.6667]}??0.40971?0.6667?exp{(?0.6244)[1?0.6667]}1?exp{(?NTU}[1?{注：?值也可用线算图求得： 根据

(qmc)minkA?0.6667,NTU??0.6244，由图10-31相得：??0.407}

(qmc)max(qc)min???(qmc)min(t1'?t2')?0.4097?9000?4180?(87.5?32)?237616W 3600又由热平衡方程，可求得热水与冷水的出口温度：

??qm1c1(t1'?t1\)?qm2c2(t2\?t2')

?237616?87.5??64.76℃

9000qm1c1?41803600?237616t2\??t2'??32?47.16℃

13500qm2c2?41803600(2) 如考虑比热随水温的变化, 则需先假定t1\，t2\。 如假定t1\?64.5℃，t2\?48℃，

则热水平均温度为t1?(t1'?t2\)/2?76℃，冷水平均温度为t2?(t2'?t2\)/2?40℃， 由此查得c1?4.192kJ/kg?K,c2?4.174kJ/kg, 则

t1\?t1'?(qmc)minqm1c19000?4.192???0.6695(qmc)maxqm2c213500?4.174

kA1740?3.75NTU???0.6226(qc)min9000?4.192?103/3600由式(10-20)得：

(qmc)min]}(qmc)max??(qc)(qc) 1?mminexp{(?NTU)[1?mmin]}(qmc)max(qmc)max1?exp{(?0.6226}[1?0.6695]}??0.40871?0.6695?exp{(?0.6226)[1?0.6695]}9000???(qmc)min(t1'?t2')?0.4087??4192?(87.5?32)?237716W

36001?exp{(?NTU}[1?又由热平衡方程，可求得热水与冷水的出口温度：

??qm1c1(t1'?t1\)?qm2c2(t2\?t2')

?237716?87.5??64.82℃

9000qm1c1?41923600?237716t2\??t2'??32?47.19℃

13500qm2c2?41743600 与原假定值基本相符，所以，t1\?64.5℃，t2\?48℃

（注：如计算值与原假定值相差较大，则应重新假定t1\、t2\后继续计算，直至计算值与

t1\?t1'?假定值相符为止）

6-55：（1）加夹层时：

换热类型：水平空气夹层自然对流换热

定性温度：夹层平均温度tm=（tw1+tw2）/2=（90+30）/2=60℃

物性参数(空气)：??0.029W/m?K,Pr?0.696,??18.97?10?6m2/s

特征长度：夹层厚δ=0.1m

Gr?Pr?g?V?tL3?29.81?(90?30)?0.13?Pr??3.419?106?4.6?105 ?62333?(18.97?10)选用公式：Nu?0.061?(Gr??Pr)1/3 努塞尔数及表面传热系数的计算：

Nu?0.061?(Gr??Pr)1/3?0.061?(3.419?106)1/3?9.189 Nu?9.189?0.029h???2.665W/m2.Kl0.1散热量：??hA(tw?t?)?2.665?1?1?(90?30)?159.9(W) (2) 无夹层时：

换热类型：水平板大空间自然对流换热（热面朝上） 定性温度：平均温度tm=(tw+t∞)/2=（90+20）/2=55℃

物性参数(空气)：??0.02865W/m?K,Pr?0.697,??18.46?10?6m2/s

特征长度：L?AP1?1??0.25m P4?1GrPr?g?V?tL3?29.81?(90?20)?0.253?Pr??0.697?6.691?107?107 ?62328?(18.46?10)1/3选用公式：Nu?0.15?(Gr?Pr) 努塞尔数及表面传热系数的计算：

Nu?0.15?(Gr?Pr)1/3?0.15?(6.691?107)1/3?60.90Nu?60.90?0.02865 h???6.979W/m2.KL0.25散热量：??hA(tw?t?)?6.979?1?1?(90?20)?488.5(W)

第7章

7-6

解：(1)类型：纯净水蒸汽在竖管外的膜状凝结换热 (2)定性温度：tm?11(ts?tw)?[50?(50?11)]?44.5℃ 22物性(水)：?l?990.4kg/m3,?l?0.641W/m?K,?l?606.5?10?6Pa?s 又由ts?50℃，由附录10查得r?2382.7?103J/kg

gr?l2?3l (3)选公式：先假定液膜为层流，故h?1.13[]1/4

?lL(ts?tw) (4)计算凝结换热系数：

gr?l2?39.81?2382.7?103?990.42?0.64131/41/4lh?1.13[]?1.13?[]?lL(ts?tw)606.5?10?6?1.5?11?5600.6W/m2?K

(5)校核Re数：Re?4hL?t4?5600.6?1.5?11??255.8?1600(层流) ?lr606.5?10?6?2382.7?103所以，前述计算成立

(6)整个冷凝器的热负荷：

??hA?t?50?dLh?t?50??0.0254?1.5?5600.6?11?368698.8W?368.7kW7-13

解：(1)类型：纯净水蒸汽在水平管外的膜状凝结换热

(2)根据冷凝压力p?4.5?10Pa?0.045?10Pa，由附录9得ts?30.8℃

又由ts?30.8℃，由附录10查得r?2429.0?10J/kg 定性温度：tm?33511(ts?tw)?[30.8?15]?22.9℃ 22物性(水)：?l?997.5kg/m3,?l?0.605W/m?K,?l?945.3?10?6Pa?s

gr?l2?3l (3)选公式：先假定液膜为层流，故h?0.729[]1/4

?ld(ts?tw) (4)计算凝结换热系数：

gr?l2?39.81?2429.0?103?997.52?0.60531/41/4lh?0.729[]?0.729?[]

?ld(ts?tw)945.3?10?6?0.02?(30.8?15)?8393.8W/m2?K(5)校核Re数：Re?4h?R?t4?8393.8??0.01?15.8??7.26?1600(层流) ?63?lr945.3?10?2429?10所以，前述计算成立

(6)每米长管子的热负荷：

??hA?t??dh?t???0.02?8393.8?15.8?8332.9W/m

(7)每米长管子上的凝结水量：

m?7-17

?8332.9?3??3.43?10kg/s?12.35kg/m?h 3r2429?10(1)设：加排液圈前的平均表面传热系数为h0，加排液圈后的平均表面传热系数为hn，

1]1/4hl/(n?1)?(n?1)1/4 则有：n?1h0[]1/4l[欲使

hn?2，(n?1)1/4?2，解得n?15(个) h0gr?l2?3gr?l2?31/4ll(2) 由hV?1.13[]，hH?0.729[]1/4

?ll(ts?tw)?ld(ts?tw) 在其他条件均相同时，如欲使hV?hH，则应有：

gr?l2?3gr?l2?31/4ll[]?0.729 1.13[]1/4

l?ld(ts?tw)?l(ts?tw)n?1 即0.645[l/(n?1)1/4]?1，由此解得：n?16(个) d7-22

(1)类型：由题意可知为大容器饱和沸腾，因过热度为5℃，因此为核态沸腾。 (2)根据冷凝压力p?3.61?10Pa，由附录9查饱和水的物性参数：

5?l?926.1kg/m3,cpl?4287J/kg.K,?l?0.605W/m?K,

?l?201.1?10?6Pa?s,Prl?1.26,??507.2?10?4N/m,由附录10查得r?2144.1?103J/kg,?v?1.967kg/m3，由表7-1得Cwl?0.013

(3)选择公式并计算热流密度：

cpl?trPrls?Cwl[q?lr?g(?l??v)]0.33

507.2?10?4]0.339.81?(926.1?1.967)4287?5q?0.013?[2144.1?103?1.26201.1?10?6?2144.1?103 由此解得：q?40770W/m

2(4)把90kg饱和水变成饱和蒸汽所需的热量为??mr (5)所需加热棒的长度：

由热平衡关系：???dlq?mr，得：

90?2144.1?103mrl??3600?8.37m

?dq0.05??407707-25

(1)类型：由题意可知为大容器饱和沸腾，因过热度为10℃，因此为核态沸腾。 (2)根据饱和温度ts?100℃，由附录9查饱和水的物性参数：

?l?958.4kg/m3,cpl?4220J/kg.K,?l?0.683W/m?K,

?l?282.5?10?6Pa?s,Prl?1.75,??588.6?10?4N/m,由附录10查得r?2257.1?103J/kg,?v?0.5977kg/m3，由表7-1得Cwl?0.013

(3)选择公式并计算热流密度：

cpl?trPrsl?Cwl[q?lr?g(?l??v)]0.33

588.6?10?4]0.339.81?(958.4?0.5977)4220?10q?0.013?[2257.1?103?1.75282.5?10?6?2257.1?103 由此解得：q?140569W/m

2(4)不锈钢棒表面的温度梯度：

根据热平衡关系，不锈钢棒与水之间沸腾传热量=通过棒表面的导热量 即：q????t?t，所以，?rw?r??wq???140569??3840.7K/m

36.6 其中，??36.6W/m?K为不锈钢棒的导热系数（由附录2查得）。 7-32

解：根据饱和温度ts??20℃，由附录11查饱和液氨的密度为?l?664.9kg/m3 其他参数已知。

由式（7-19）qmax??24r?v[g?(?l??v)?v2]1/4(?l??v1/2) ?v2?

?24?1.336?107W/m2?1329?103?1.604?[9.81?0.031?(664.9?1.604)1/4664.9?1.6041/2]()221.6041.604第8章

8-4 (1)从孔(单位面积)向外辐射的能量即等于1500K下的黑体辐射

Eb??T4?5.67?10?8?15004?287(kW/m2)

(2)该辐射能中波长为2μm的光谱辐射力为:

Eb??c1??5/[ec2/(?T)?1]???9.74?1010(W/m3)

(3)由维恩位移定律, 能量最多的波长为:

?m?2.9?10?3/T?2.9?10?3/1500?1.93?m

8-9 (1)

(2)

T1?973K,Eb1??T14?50820(W/m2);?1T1?369.7,Fb(0??1)?0;?2T1?739.5,Fb(0??2)?0.112?10?4 Eb1(?1??2)?0.112?10?4?50820?0.5692W/m2T2?1173K,Eb2??T24?107343(W/m2);?1T2?445.7,Fb(0??1)?0;?2T2?891.5,Fb(0??2)?1.565?10?4 Eb2(?1??2)?1.565?10?4?107343?16.7992W/m2(3)

T3?1373K,Eb3??T24?201495(W/m2)?1T3?521.7,Fb(0??1)?0;?2T3?1043.5,Fb(0??2)?5.808?10?4 Eb3(?1??2)?5.808?10?4?201495?117.0283W/m2(4)

n1??Eb2(?1??2)16.7992??29.5(倍);

?Eb1(?1??2)0.5692?Eb3(?1??2)117.0283??205.6(倍)

?Eb1(?1??2)0.5692?101520n2?

8-17 (1) 辐射力E??0E?d???50d???150d???50d?

51015?50?(10?5)?150?(15?10)?50?(20?15)?1250W/m2

(2) 定向辐射强度：因是漫射表面，定向辐射强度与方向无关，由兰贝特定律： I?I(60)?

OE??1250??398W/(m2?sr)

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