传热学作业参考解答.docVIP

第九章 4．一工厂中采用0.1MPa的饱和水蒸气在—金属竖直薄壁上凝结，对置于壁面另一侧的物体进行加热处理。已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均壁温为70 ℃，壁高1.2m，宽300 mm。在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内升高30℃，试确定这一物体的平均热容量(不考虑散热损失)。 解:本题应注意热平衡过程，水蒸气的凝结放热量应等于被加热物体的吸热量。 P=0.1Mpa=105Pa,ts=100℃,r=2257.1kJ/kg, tm=( ts+ tw)= (100+70) ℃=85℃。 查教材附录5，水的物性为：ρ=958.4kg/m3;λ=0.683 W／(m2·℃);μ=282.5×10-6N·s/m2 假设流态为层流： W／(m2·℃) =5677 W／(m2·℃) 流态为层流，假设层流正确 Φ= =5677×（100?70）×1.2×0.3W=61312W 凝结换热量=物体吸热量 Φ?τ=mcp?t J/℃ 16．当液体在一定压力下做大容器饱和沸腾时，欲使表面传热系数增加10倍，沸腾温差应增加几倍?如果同一液体在圆管内充分发展段做单相湍流换热，为使表面传热系数增加10倍，流速应增加多少倍?维持流体流动所消耗的功将增加多少倍?设物性为常数。 解 ①由米洛耶夫公式： { 所以 即当h增大10倍时，沸腾温差是原来的2.69倍。 ②如为单相流体对流换热，由D-B公式可知，即 ， 故 即h2为h1的10倍时，um2是um1的17.8倍。 ③ 由布拉修斯公式， 故 即um2是um1的17.8倍时，压强增大了154倍。耗功量，故 耗功量增大了2741倍。因此，以增大流速来提高表面传热系数将使耗功率增大了若干倍，从而增大了换热器的运行成本。 第十章 11．—种玻璃对0.3~2.7μm波段电磁波的透射比为0.87，对其余波段电磁波的透射比为零，求该玻璃对5800 K和300 K黑体辐射的总透射比。 解:①温度为5800 K时: 0.3×5800＝1740，由教材表(10.1)查得 2.7×5800＝15660，由教材表(10.1)查得 该玻璃对5800K黑体辐射的总投射率为： ②温度为300 K时: 0.3×300＝90，由教材表(10.1)查得 2.7×300＝810，由教材表(10.1)查得 该玻璃对300K黑体辐射的总投射率为： 14．表面的光谱发射率ελ曲线，如教材图10.16所示。求表面温度分别为500℃和1500℃时的总发射率ε。 解:表面温度为500 ℃时的发射率为： = （1）×(500+273)=1546时，由教材表10.1查得=0.0165 当6T=6×(500+273)=4638时，由教材表10.1查得=0.585 代入式（1）得ε=0.569 21．一直径为20 mm热流计探头，用以测定一微小表面积A1的辐射热流。该表面的面积为4×10?4m2，温度T1=1200K。探头与A1的相互位置，如图所示。探头测得的热流为2.14×10?3W。设A1是漫射表面，探头表面的吸收率可取为1。试确定A1的发射率(环境对探头的影响可忽略不计)。 解：由能量平衡得； （因为A1是漫射表面） = 代入求得ε=0.149 第十一章 5．如图所示表面间的角系数可否表示为：,?如有错误，请予更正。 答：分解性原理的基本形式为: 利用互换性原理可改写为： 对于，完整的书写形式为,化简后则为，故正确。 对于，根据分解性原理，正确的书写形式为： ，故不正确。 6．有2块平行放置的平板的表面发射率均为0.8，温度分别为：t1=527℃及t2＝27℃，板间距远小于板的宽度和高度。试计算：①板1的本身辐射；②对板l的投射辐射；③板1的反射辐射；④板1的有效辐射；⑤板2的有效辐射；⑥板1，2间的辐射换热量。 解：①板1的本身辐射： =18579W/m2 ②对板1的投射辐射，即为板2的有效辐射。为此，先求两板 间的辐射换热量： =W/m2 =15177 W/m2 因,则： = = =4253 ③板1的反射辐射： =19430 ④板1的有效辐射:J1＝19430 ⑤板2的有效辐射：J2＝4253 ⑥板1，2间的辐射换热量: 8．有一3m ×4m的矩形房间，高2.5m，地表面温度为27℃，顶表面温度为12℃。房间四周的墙壁均是绝热的，所有表面的发射率均为0.8，试用网络法计算地板和顶棚的净辐射换热量和墙表面的温度。P163 解：设地面为表面1，顶面为表