冶金传输原理-热量传输-第8章 试题库

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???????

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/hyro.html