冶金传输原理-热量传输-第8章 试题库
更新时间:2024-01-21 13:30:01 阅读量: 教育文库 文档下载
第8章 辐射换热
题1、试分别计算温度为2000K和5800K的黑体的最大单色辐射力所对应的波长?m。
?3?3解:根据 ?mT?2.8976?10?2.9?10m?K
2.9?10?3?m??1.45?m T?2000K时,20002.9?10?3?m??0.50?m T?5800K时,5800题2、试分别计算30℃和300℃黑体的辐射力。
4?T??273?30?2解:30℃时,Eb1?Cb?1??5.67????478W/m
?100??100? 300℃时,Eb2?T??273?300?2?Cb?2??5.67????6122W/m
?100??100?4题3、人体的皮肤可近似按灰体处理,假定人体皮肤温度为35℃,发射率??0.98求,人体皮肤的辐射力。
解:略(E?500W/m)
题4、液氧储存容器为下图所示的双壁镀银夹层结构。已知镀银夹层外壁温度
2TW1?20?C,内壁温度TW2?-183?C,镀银壁的发射率??0.02试求容器壁每单位面积的,辐射换热量。
题4示意图 液氧储存容器
解:因为容器夹层的间隙很小,本题可认为属于无限大平行平板间的辐射换热问题。先算得两表面的绝对温度
TW1?20?273?293K
TW2?-183?273?90K
容器壁单位面积的辐射换热量可用式(8.16)计算
??TW1?4?TW2?4?5.67???????100100??????5.67?2.934?0.94??q12???4.18W/m2 1111??1??1?1?20.020.02??
题5、在金属铸型中铸造镍铬合金板铸件。由于铸件凝固收缩和铸型受热膨胀,铸件和铸型形成厚1mm的空气隙。已知气隙两侧铸型和铸件的温度分别为300℃和600℃,铸型和铸件的表面发射率分别为0.8和0.67。试求通过气隙的热流密度。已知空气在450℃时的 ??0.0548W/(m??C)。解:由于气隙尺寸很小,对流难以发展而可以忽略,热量通过气隙依靠辐射换热和导
热两种方式。
辐射换热量可用式(8.16)计算
??T1?4?T2?4???600?273?4?300?273?4?5.67???????5.67????????100100100100??????????????????15400W/m2q12?1111??1??1?1?20.670.8 导热换热量可用式(6.12)计算
q??0.0548?T??(600?300)?16400W/m2 ?0.001通过气隙的热流密度=15400+16400=31800 W/m2
题6、为了减少铸件热处理时的氧化和脱碳,采用马弗炉间接加热铸件。这种炉子有马弗罩把罩外的燃气与罩内的物料隔开,马弗罩如下图所示。已知马弗罩的温度T1?800?C,罩内底架上平行放置一块被加热的1m长的金属棒材,棒材截面为50mm×50mm,棒材表面发射率??0.70试求金属棒材温度T2?400?C时马弗罩对棒材的辐射换热量。 。
题6示意图 马弗炉内加热物料示意图
1—马弗罩; 2—被加热物料
解:由于棒材的面积较马弗罩的面积小得多,根据公式(见教材例8.2)
??T2?4?T1?4? QW?5.67??????????A
??100??100????其中 A?3?0.05?1?0.15m
因此,当钢棒温度为400℃时,所接受的辐射热为
2??800?273?4?400?273?4?QW?5.67?0.70?????????0.15?6670W
??100????100??
题7、将一根长1m、直径为2cm经一般研磨的钢棒投入1000℃的加热炉内,试求将钢棒从20℃加热到500℃的温度区间内所接受的平均辐射热为多少?已知钢棒表面发射率
??0.23。解:钢棒由于吸收了热辐射,导致它的温度上升,由于钢棒的面积较炉膛的面积小得多,根据公式
??T2?4?T1?4?QW?5.67??????????A
100100????????2?0.0?其中 A???0.0?21?2???5m2 ??0.063?2?于是钢棒投入炉内时的热辐射量为
44??1000?27320?273????’QW?5.67?0.23?????????0.0635?2153W
100100????????2当温度升至500℃时,钢棒所接受的辐射热为
??1000?273?4?500?273?4?Q?5.67?0.23?????????0.0635?1880W
100??100??????‘’W因此,钢棒吸收的平均辐射热为
QW‘‘’QW?QW??2016W
2题8、某燃烧加热室内的火焰平均温度为1000℃。计算为使火焰的辐射传热增加一倍,应当使火焰燃烧的温度升高到多少?假定被燃烧的物体的平均温度为400℃,火焰及被燃烧物表面的辐射率均为定值。
解:略(?T?226?C)
题9、计算车间内蒸汽管道外表面的辐射散热损失(见下图)已知管道保温层外径
d0?583mm,外壁温度TW?48?C,室温T0?23?C。另外,可取保温材料的表面发射率为
0.9。
题9示意图
2解:略 (QW?275W/m)
题10、一长0.5m、宽0.4m、高0.3m的小炉窑,窑顶和四周壁温度为300℃,发射率为0.8;窑顶温度为150℃,发射率为0.6.试计算窑顶和四周壁面对底面的辐射产热量。(提示:炉窑有6个面,但窑顶及四周壁面的温度和发射率相同,可视为表面1,而把底面作为表面2).
题10示意图
解:本题属于有两个表面组成的封闭系统(见教材图8.6 (c)).可用公式(8.19)求
,?12?A2/A1。解。此情况下角系数?21?1
由题给条件,得
A1?0.4?0.5?0.4?0.3?0.2?0.5?0.3?0.2?0.74m2
?1?0.8
A2?0.4?0.5?0.2m2
?2?0.6
?21?1,?12?A2/A1?0.2/0.74?0.27。
于是,窑顶和四周壁面对底面的辐射传热量为
??T1?4?T2?4?Cb???????A2?2144100100??T1??T2??????????Q12?C导???????A2?21??1??1????100??100????????1??1??1???12????21?1??2?
44??300?273??150?273??5.67?????????0.2?1100100??????????496W11?????1??0.27?1???1??1??0.8??0.6?
题11、某燃气轮机燃烧室壁面保持500℃,燃气温度为1000℃,燃气对包壁辐射的发射率?g?0.119,燃烧室内壁可视为发射率为0.8的灰体,试计算燃气与每单位包壁面积的辐射换热量。
解:本题为气体与固体壁面间的辐射换热,可直接用公式(8.32)求解
44?T??CbQ?TW??g???q?????????11A100??100????1????44??100?5.670273?273??500?????????11100100?????????1?0.1190.8?g?W?1486W8/m2
题12、两块无限大的平行平板,其发射率均为0.6,温度分别为648.9℃和426.6℃,两平板间充满了压力为1.013?10Pa的CO2气体,已知两平板间距为76.2mm时的
5?CO?0.13。试求两个平板间每平方米面积的辐射换热量。
2解:由QW1,g?QW2,g
44?Tg??TW2??TW1??Tg???????有????? ?????100??100??100??100?44K 解得 Tg?833本题为气体与固体壁面间的辐射换热,可直接用公式(8.32)求解
??Tg?4?T?4???Tg?4?T?4?CbQ5.67?1WW????????????????????1111A100??100??100??100????1???1????????g?W?g?W
445.67?1??833??700???42414?163W5??????0.677???7.7?1.67?1?100100???????
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