传热7章后.docVIP

7-4、当把一杯水倒在一块赤热的铁板上时．板面立即会产生许多跳动着的小水滴，而且可以维持相当一段时间而不被汽化掉。试从传热学的观点来解释这一现象[常称为莱登佛罗斯特(Leidenfrost)现象]，并从沸腾换热曲线上找出开始形成这一状态的点。 解：此时在炽热的表面上形成了稳定的膜态沸腾，小水滴在气膜上蒸发，被上升的蒸汽带动，形成跳动，在沸腾曲线上相应于qmin(见图6-11)的点即为开始形成现象的点。 7-7、立式氨冷凝器由外径为50mm的钢管制成。钢管外表面温度为25℃，冷凝温度为30℃。要求每根管子的氨凝结量为0.009kg/s，试确定每根管子的长度。 解：tm=℃，，， ，r＝， 由，得： 。设流动为层流，则有： ｈ＝ ＝， 代入L的计算式，得：L= 所以 L=，h==3986.6W/(m2.k)， Re=，故为层流。 7-12、 压力为1.013x105Pa的饱和水蒸汽，用水平放置的壁温为90℃的铜管来凝结。有下列两种选择：用—根直径为10cm的铜管或用10根直径为1cm的铜管。试问： (1)这两种选择所产生的凝结水量是否相同?最多可以相差多少？ (2)要使凝结水量的差别最大，小管径系统应如何布置(不考虑容积的因素)。 (3)上述结论与蒸汽压力、铜管壁温是否有关(保证两种布置的其他条件相同)? 解 ：水平管的凝结换热公式 两种方案的换热表面积相同，温差相等，由牛顿冷却公式 ，故凝液量 因此，两种方案的凝液量之比 故小管径系统的凝液量是大管径系统的1.778倍。只要保证蒸气压力和管壁温度在两种情况下相同，上述结论与蒸气压力和铜管壁温无关。 7-17为了强化竖管外的蒸汽凝结换热，有时可采用如附图所示的凝结液泄出罩。设在高l的竖管外，等间距地布置n个泄出罩，且加罩前与加罩后管壁温度及其他条件都保持不变。试导出加罩后全管的平均表面传热系数与未加罩时的平均表面传热系数间的关系式。 如果希望把表面传热系数提高2倍，应加多少个罩？如果l／d＝100，为使竖管的平均表面传热系数与水平管一样，需加多少个罩？ 解：设加罩前平均表面传热系数为，加罩后为，则有： ～，～， 则， 与欲使，应有， 设需把直管等分为几段才能使全管平均换热系数与水平管一样，则有： ＝，即：， 段，即共需17-1＝16各泄出罩。 7-32、在一氨蒸发器中，氨液在—组水平管外沸腾，沸腾温度为-20℃。假设可以把这—沸腾过程近似地作为大容器沸腾看待，试估计每平方米蒸发器外表面所能承担的最大制冷量。-20℃时氨从液体变成气体的相变热(潜热)，表面张力密度。 解：℃时，。 由式（6-20）得： 。 8-6、人工黑体腔上的辐射小孔是一个直径为20mm的圆，辐射力。一个辐射热流计置于该黑体小孔的正前方l=0.5m，处，该热流计吸收热量的面积为1.6。问该热流计所得到的黑体投入辐射是多少？ 解： 所得投入辐射能量为37.2×6.4×＝W 8-7、用特定的仪器测得，一黑体炉发出的波长为0.7的辐射能（在半球范围内）为，试问该黑体炉工作在多高的温度下？该工况下辐射黑体炉的加热功率为多大？辐射小孔的面积为。 解：代入数据得：T=1214.9K 8-15、已知材料AB的光谱发射率与波长的关系如附图所示，试估计这两种材料的发射率随温度变化的特性，并说明理由。 解：A随稳定的降低而降低；B随温度的降低而升高。 理由：温度升高，热辐射中的短波比例增加。 8-18、暖房的升温作用可以从玻璃的光谱透比变化特性解释。有一块厚为3mm的玻璃，经测定，其对波长为0.3～2.5的辐射能的穿透比为0.9，而对其他波长的辐射能可以完全不穿透。试据此计算温度为5800K的黑体辐射及温度为300K的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的总穿透比。 解：T=5800K, 由表查得 同理 9-6、 试用简捷方法确定本题附图中的角系数X1,2。 9-14、已知：如图，在垂直于纸面的方向上均为无限长。 求：导出从沟槽表面发出的辐射能中落到沟槽外面的部分所占的百分数的计算公式。 解：对三种情形，在开口处做一假想表面，设表面积为，而其余沟槽表面为，则有，，，于是有： （a）； （b）； （c）。 9-21、已知：两个面积相等的黑体被置于一绝热的包壳中。温度分别为与，且相对位置是任意的。 求：画出该辐射换热系统的网络图，并导出绝热包壳表面温度的表达式。 解：如图所示，只考虑两黑体相互可见部分的辐射换热。 则表面1、2、3组成三表面的换热系统。由网络图可知：， 即。及，； 又，，。这样上述平衡式转化为： ，或，即。 9-23、两块平行放置的平板表面发射率均为0.8，温度t1=5270C及t2=2