1、教材上的思考題第8章?思考題1 .試說(shuō)明熱傳導(dǎo)導(dǎo)熱、熱對(duì)流和熱輻射三種熱量傳遞根本方式之間的聯(lián)系與區(qū)別.區(qū)別：它們的傳熱機(jī)理不同.導(dǎo)熱是由于分子、原子和電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱 量傳遞現(xiàn)象,其本質(zhì)是介質(zhì)的微觀粒子行為.熱對(duì)流是由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng),致使不同溫度的流體相對(duì)位移而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象,其本質(zhì)是微觀粒子或微團(tuán)的行為.輻射是由于物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而使物體向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象,其本質(zhì)是電磁波,不需要直接接觸并涉及能量形式的轉(zhuǎn)換.聯(lián)系：經(jīng)常同時(shí)發(fā)生.2. 試說(shuō)明熱對(duì)流與對(duì)流換熱之間的聯(lián)系與區(qū)別.熱對(duì)流是由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng),致使不同溫度的流體相對(duì)位移而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象.對(duì)流換熱是

2、流體與固體外表之間由熱對(duì)流和導(dǎo)熱兩種傳熱方式共同作用導(dǎo)致的傳熱結(jié)果.3. 從傳熱的角度出發(fā),采暖散熱器和冷風(fēng)機(jī)應(yīng)放在什么高度最適宜?答：采暖器和冷風(fēng)機(jī)主要通過(guò)對(duì)流傳熱的方式使周?chē)諝庾儫岷妥兝?使人生活在適宜的溫度范圍中,空氣對(duì)流實(shí)在密度差的推動(dòng)下流動(dòng),如采暖器放得太高,房間里上部空氣被加熱,但無(wú)法產(chǎn)生自然對(duì)流使下部空氣也變熱,這樣人仍然生活在冷空氣中. 為使房間下部空氣變熱,使人感到舒適,應(yīng)將采暖器放在下面,同樣的道理,冷風(fēng)機(jī)應(yīng)放在略比人高的地方,天 熱時(shí),人才能完全生活在冷空氣中4. 在晴朗無(wú)風(fēng)的夜晚,草地會(huì)披上一身白霜,可是氣象臺(tái)的天氣報(bào)告卻說(shuō)清晨最低溫度為2C.試解釋這種現(xiàn)象.但在陰天

3、或有風(fēng)的夜晚其它條件不變,草地卻不會(huì)披上白霜,為什么答：深秋草已枯萎,其熱導(dǎo)率很小,草與地面可近似認(rèn)為絕熱.草接受空氣的對(duì)流傳熱量,又以輻射的方式向天空傳遞熱量,其熱阻串聯(lián)情況見(jiàn)右圖.所以,草外表溫度tgr介于大氣溫度tf和天空溫度tsk接近,tgr較低,披上“白霜.如有風(fēng),hc增加,對(duì)流傳熱熱阻 R1減 小,使tgr向tf靠近,即tgr升高,無(wú)霜.陰天,天空有云層,由于云層的遮熱作用,使草對(duì) 天空的輻射熱阻 &增加,tgr向tf靠近,無(wú)霜或陰天,草直接對(duì)云層輻射,由于天空溫度 低可低達(dá)-40C,而云層溫度較高可達(dá) 10C左右,即tsk在陰夭較高,tgr上升,不會(huì)結(jié)霜c5. 在一有空調(diào)的房間內(nèi)

4、,夏天和冬天的室溫均限制在20 C ,但冬天得穿毛線衣,而夏天只 需穿襯衫.這是為什么答：人體在房間里以對(duì)流傳熱和輻射傳熱的方式散失熱量,有空調(diào)時(shí)室內(nèi)tfi不變,冬天和夏天人在室內(nèi)對(duì)流散熱不變.由于夏天室外溫度tf0比室內(nèi)溫度tfi高,冬天tf0比t fi低,墻壁內(nèi)溫度分布不同,墻壁內(nèi)外表溫度twi在夏天和冬天不一樣.顯然,tjf tWi,這樣人體與墻壁間的輻射傳遞的熱量冬天比夏天多.在室溫20C的房間內(nèi),冬天人體向外散熱比夏天多而感到冷,增強(qiáng)保溫可使人體散熱量減少, 如夏天只穿襯衫,冬天加毛線衣,人就不會(huì)感 到冷.第十一章根本概念較多,就交給你了！第十二章沒(méi)找到現(xiàn)成的.找到的一些其他的思考題

5、第八章1-1試列舉生活中熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱核輻射傳熱的事例.1-2 冬天,上午曬被子,晚上睡覺(jué)為什么還感到暖和答：被子散熱可是為無(wú)限大平面導(dǎo)熱.曬被子使被子變得蓬松,含有更多的空氣,而空氣熱導(dǎo)率較小,使被子的表現(xiàn)電導(dǎo)率變小.另外,被子曬后厚度增加.總之,被子曬后,其導(dǎo)熱 熱阻a /入a變大,人體熱量不易向外散失,睡在被子里感到暖和被子蓄熱不必考慮： 被子蓄熱不多；上午曬被子,晚上蓄熱早已散光.1-3 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定夾層中流體的熱導(dǎo)率時(shí),應(yīng)采用圖1-6種哪個(gè)裝置為什么答：左邊一種.這種裝置熱面在上,冷面在下,使流體對(duì)流傳熱減少到零,由這種裝置測(cè)得 的熱導(dǎo)率不受對(duì)流傳熱的影響.如果采用右邊一種裝置,由

6、于對(duì)流傳熱的影響而測(cè)得的熱導(dǎo)率偏大.1-4 在思考題1-3中,流體為空氣時(shí)熱導(dǎo)率可用式1-1計(jì)算,式中 t為熱、冷面的溫 度差,a為空氣夾層的厚度,為通過(guò)空氣夾層的熱流量,a為空氣夾層的導(dǎo)熱面積.實(shí)踐證實(shí),At不能太大,否那么測(cè)得的熱導(dǎo)率比真實(shí)熱導(dǎo)率大.試分析其原因.答：熱面和冷面的傳熱熱流量 = c+d+=入 tA/ a.由思考題1-3可見(jiàn),左邊一種裝置雖然減少了對(duì)流傳熱的影響,但如At較大,輻射傳熱量 r對(duì)測(cè)量氣體熱導(dǎo)率的影響卻不能忽略,會(huì)影響熱導(dǎo)率入測(cè)定的準(zhǔn)確性.這時(shí),熱傳導(dǎo)率實(shí)質(zhì)上是以導(dǎo)熱和輻射傳熱兩種 方式傳遞熱量形式的表現(xiàn)熱導(dǎo)率入e.顯然,入e入其中入為氣體的真實(shí)熱導(dǎo)率.由于輻射傳

7、熱量r正比于熱面和冷面溫度的四次方之差4-丘4,只有在熱面和冷面溫度之差t2較小時(shí),輻射傳熱的影響才可忽略,Qd=入勇A a1-5 從傳熱的角度出發(fā),采暖散熱器和冷風(fēng)機(jī)應(yīng)放在什么高度最適宜答：采暖器和冷風(fēng)機(jī)主要通過(guò)對(duì)流傳熱的方式使周?chē)諝庾儫岷妥兝?使人生活在適宜的溫度范圍中,空氣對(duì)流實(shí)在密度差的推動(dòng)下流動(dòng),如采暖器放得太高,房間里上部空氣被加熱,但無(wú)法產(chǎn)生自然對(duì)流使下部空氣也變熱,這樣人仍然生活在冷空氣中.為使房間下部空氣變熱,使人感到舒適,應(yīng)將采暖器放在下面,同樣的道理,冷風(fēng)機(jī)應(yīng)放在略比人高的地方,天 熱時(shí),人才能完全生活在冷空氣中.1-6 從表1-1對(duì)流傳熱系數(shù)的大致范圍,你可以得出哪些

8、規(guī)律性的結(jié)論答：從表1-1可看出如下規(guī)律：空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)小于水的對(duì)流傳熱系數(shù)；同一種流體,強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)大于自然對(duì)流傳熱系數(shù)；同一種流體有變相時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大于無(wú)變相識(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)；水變相時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大于有機(jī)介質(zhì)相變對(duì)流傳熱系數(shù).1-7 多層熱絕熱有鋁箱和玻璃纖維紙、玻璃布、尼龍網(wǎng)等依次包扎而成,并且整個(gè)系統(tǒng)處在高真空下.在 20300K的溫度下它的熱導(dǎo)率可抵達(dá) 0.10.6 X 10-4W/mK,試分析其 原因.答：由于系統(tǒng)處于高真空, 導(dǎo)熱和對(duì)流傳熱的作用減少到很小,多層鋁箱間用熱導(dǎo)率很小的玻璃纖維紙、玻璃布、尼龍網(wǎng)隔開(kāi),導(dǎo)熱作用較?。讳X箱的玻璃作用使輻射傳熱也很小詳 見(jiàn)第八

9、章.這樣,這個(gè)系統(tǒng)使三種傳熱方式傳遞的熱流量都大大減少,所以其表現(xiàn)熱導(dǎo)率 就很小.1-8 在晴朗無(wú)風(fēng)的夜晚, 草地會(huì)披上一身白霜, 可是氣象臺(tái)的天氣報(bào)告卻說(shuō)清晨最低溫度 為2C.試解釋這種現(xiàn)象.但在陰天或有風(fēng)的夜晚 其它條件不變,草地卻不會(huì)披上白霜, 為什么答：深秋草已枯萎,其熱導(dǎo)率很小,草與地面可近似認(rèn)為絕熱.草接受空氣的對(duì)流傳熱量,又以輻射的方式向天空傳遞熱量,其熱阻串聯(lián)情況見(jiàn)右圖.所以,草外表溫度tgr介于大氣溫度tf和天空溫度tsk接近,tgr較低,披上“白霜.如有風(fēng),hC增加,對(duì)流傳熱熱阻 R減 小,使tgr向tf靠近,即tgr升高,無(wú)霜.陰天,天空有云層,由于云層的遮熱作用,使草對(duì)

10、天空的輻射熱阻 &增加,tgr向tf靠近,無(wú)霜或陰天,草直接對(duì)云層輻射,由于天空溫度 低可低達(dá)-40C,而云層溫度較高可達(dá) 10 C左右,即tsk在陰夭較高,tgr上升,不會(huì)結(jié)霜twi,這樣人體與墻壁間的輻射傳遞的熱量冬天比夏天多.在室溫20C的房間內(nèi),冬天人體向外散熱比夏天多而感到冷,增強(qiáng)保溫可使人體散熱量減少,如夏天只穿襯衫,冬天加毛線衣,人就不會(huì)感到冷.1-10飽和水蒸氣管道外包保溫材料,試分析三種傳熱方式怎樣組成由水蒸氣經(jīng)管道壁和保溫層到空氣的傳遞過(guò)程,并畫(huà)出熱阻串并聯(lián)圖.答：R4r1-11在思考題1-1 0中,管道外壁的溫度近似等于飽和水蒸氣的溫度.試用熱阻分析解釋這一現(xiàn)象.答：蒸汽

11、凝結(jié)hc很大,熱阻Rc很小.金屬管道熱導(dǎo)率較大,而其厚度很小,導(dǎo)熱熱阻R2d也很小.管道保濕時(shí),管道散熱量巾很小,管壁外外表tw2 =tf 1 -ex R1c+R2d由tf1.1-12某雙層壁中的溫態(tài)溫度分布如圖1-7所示,問(wèn)哪一層材料的熱導(dǎo)率大哪一層材料的導(dǎo)熱熱阻大答：由 q1 =-1!1 ,q2=-九2gradt2,穩(wěn)態(tài)時(shí)q1=q2,而 gradt1a gradt2,所以 也九2.二熱阻串聯(lián),由*, Lt_t2,所以 Ri R2.R1-13 某傳熱過(guò)程的溫度分布如圖1-8所示,是分別畫(huà)出其在以下情況下的溫度分布曲線:1* ； 2 h T 8 ； 3 h?T 8 ；48 , h?T 8.1-

12、14 一碗稀飯放在盛有自來(lái)水的面盆中冷卻.為了使稀飯冷卻得快一些,用湯勺攪動(dòng).問(wèn)用湯勺攪動(dòng)稀飯時(shí)稀飯冷卻得快,還是攪動(dòng)自來(lái)水時(shí)稀飯冷卻得快為什么由經(jīng)驗(yàn)判斷,水側(cè)外表對(duì)答：稀飯放在冷水中冷卻時(shí),熱量由稀飯經(jīng)碗壁傳給碗外盆中水.流傳熱系數(shù)要大于稀飯側(cè)外表對(duì)流傳熱系數(shù),即稀飯側(cè)熱阻大于水側(cè)熱阻.用湯勺攪動(dòng)來(lái)使外表對(duì)流傳熱系數(shù) hc增加即減少對(duì)流傳熱熱阻,減少最大熱阻效果最正確,所以用湯勺攪動(dòng)稀飯時(shí)冷卻效果較好.1-15 圖1-9為三種太陽(yáng)能熱水器的元件：圖a為充滿水的金屬管；圖 b為在圖a的管外加一玻璃罩,玻璃罩和金屬管間有空氣； 圖c為在管外加一玻璃罩,但罩與金屬管間抽真空. 試分析用框圖表示三元

13、件的傳熱過(guò)程,并論述其效率由圖a向圖c逐步提升的原因.答：a中水管接受太陽(yáng)能后, 直接向周?chē)矬w天空等輻射散熱,又向周?chē)諝鈱?duì)流散熱.b中水管接受太陽(yáng)能后,直接向玻璃管輻射散熱.玻璃管的溫度要比天空溫度高得多,使輻 射散熱減少.水管向夾層中空氣對(duì)流散熱,夾層中空氣比外界空氣溫度高,而且封閉的夾層也使對(duì)流傳熱系數(shù)減少,對(duì)流散熱也減少.C中水管接受太陽(yáng)能后,直接向玻璃管輻射散熱, 情況用b,由于夾層中真空,沒(méi)有空氣,使對(duì)流散熱為零.所以,由a至c散熱量逐漸減少, 效率逐步提升.1-16 有兩幢形狀和大小相同的房屋,室內(nèi)保持相同的溫度.早晨發(fā)現(xiàn)一幢房屋屋頂有霜,另一幢屋頂無(wú)霜.試分析哪一幢房屋屋頂隔

14、熱性能好.答：屋頂有霜,表示屋頂外外表溫度tW0較低,而屋頂散熱系數(shù)較小ho變化不大,即屋頂?shù)膶?dǎo)熱量也小,這說(shuō)明有霜的屋頂保溫性能好.為便于觀察,將屋頂轉(zhuǎn)至垂直位置, 其傳熱過(guò)程溫度分布曲線畫(huà)在右圖,有霜屋頂tfi -twi和two -tf0都小,表示散熱小,無(wú)霜屋頂保溫性能不好有兩種可能性：屋頂較薄；屋頂材料熱導(dǎo)率較高.這兩種可能性都會(huì)使tw0提升而無(wú)霜.1-17 由4種材料組成圖1-10所示的復(fù)合壁,界面接觸良好,左面維持均勻恒定的溫度 ti ,右面維持均勻恒定的溫度 t2.如、比K大得多,能否用熱阻并串聯(lián)的方法求復(fù)合壁的總熱阻為什么答：利用熱阻并、串聯(lián)規(guī)律求總熱阻,再模仿電路歐姆定律求出

15、熱流量,必須符合以下條件：穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱；一維；無(wú)內(nèi)熱源.當(dāng)ZbL &C時(shí),ABCD中均不是一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱,按上法計(jì)算偏差較大.當(dāng) 加與相差不顯著時(shí),ABCD中近似一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱,按上法計(jì)算偏差不大.1-18 某電路板上有4只晶體管,其金屬管殼與支架相連,支架與一隔板相連如圖 1-11 所示,晶體管產(chǎn)生的熱量經(jīng)管殼和支架傳給隔板.假設(shè)：4只晶體管溫度均勻且相同,本身熱阻Ri也相同；管殼與支架接觸良好；支架為鋁材,橫斷面足夠大,使支架上幾乎沒(méi)有溫度降；支架與隔板間連接處有熱阻R23 ；晶體管產(chǎn)生熱量的一局部由管殼和支架散失,一局部由隔板散失.試畫(huà)出晶體管熱量散失時(shí)熱阻并串聯(lián)情況.答：由于4R晶體官溫度相問(wèn)

16、,til =ti2 = t3 =t4 =ti,右圖中用虛線相連, li是各只晶體管功耗產(chǎn)生的熱流量.饑經(jīng)各自內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻 Rii到外殼和支架上.由于支架和外殼熱阻可R2c和R2r ,還有局部熱以忽略,支架溫度相同,即t21 =t22 =t23 =t24 =t2 , 4個(gè)點(diǎn)用實(shí)線相連.管殼和支架成為一體,局部熱量由它們向外界對(duì)流散熱和輻射散熱,外表熱阻分別為量通過(guò)支架與隔板連接處的接觸電阻R23流入隔板,由隔板外表向外界進(jìn)行對(duì)流散熱和輻射散熱,其外表熱阻分別為 R3C和R3r.顯然,外表對(duì)流熱阻Rc和外表輻射熱阻Rr均為并聯(lián).第九章2-1 不同溫度的等溫面線不能相交,熱流線能相交嗎熱流線為什么與

17、等溫線垂直 答：熱流線垂直于等溫線,不同溫度的等溫線不能相交,熱流線也不能相交.如熱流線不垂直等溫線,那么等溫線上必有一熱流分量.而等溫線上無(wú)溫差,q=0,只有熱流線垂直于等溫線才能使等溫線上的分熱流為零.2-2 一無(wú)內(nèi)熱量平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)的溫度場(chǎng)如圖2-28所示.試說(shuō)明它的熱導(dǎo)率是隨溫度增加而增加,還是隨溫度增加而減少dtdt .答：穩(wěn)態(tài)無(wú)內(nèi)熱源時(shí)巾不變,由傅里葉定律,e =舄a,平壁a為常數(shù),由圖 亍從左 向右變大,這說(shuō)明熱導(dǎo)率兀從左到右減小,而溫度自左向右減小,故熱導(dǎo)率舄隨溫度t的增 加而增加.2-3 根據(jù)對(duì)熱導(dǎo)率主要影響因素分析,試說(shuō)明在選擇和安裝保溫隔熱材料時(shí)要注意哪些問(wèn)題答：選擇熱導(dǎo)

18、率小的材料,最好其密度在最正確密度附近,使其具有最正保證溫性能；進(jìn)行保溫計(jì)算時(shí)必須考慮溫度對(duì)保溫材料熱導(dǎo)率的影響；保溫材料保溫性能受水分的影響,必須采取防水舉措,外加保護(hù)層,如材料中已加憎水劑,不易含水分,不受水的影響,應(yīng)首選 該種材料；為預(yù)防保溫材料或絕熱材料層結(jié)冰,要采取防凍舉措,不讓外界水分滲入, 無(wú)法預(yù)防時(shí),可適當(dāng)加厚,以彌補(bǔ)結(jié)冰使材料性能下降；采用各向異性材料時(shí)要注意導(dǎo)熱 方向?qū)釋?dǎo)率的影響.2-4 金屬材料的熱導(dǎo)率很大,而發(fā)泡金屬為什么又能做保溫隔熱材料答：發(fā)泡材料的熱導(dǎo)率是固體骨架和孔隙中氣體導(dǎo)熱,對(duì)流傳熱和輻射傳熱綜合的當(dāng)量熱導(dǎo)率,發(fā)泡金屬以金屬為骨架,但其橫截面尺寸很小,而孔

19、隙中氣體導(dǎo)熱率較小,各孔隙中氣 體被封閉在各個(gè)小孔中,對(duì)流傳熱作用較小.多孔結(jié)構(gòu)對(duì)輻射傳熱起著遮擋作用,使其大大削弱.由此,發(fā)泡金屬的當(dāng)量熱導(dǎo)率較小,比密實(shí)金屬要小得多,可以做保溫材料.2-5 冰箱長(zhǎng)期使用后外殼上易結(jié)露,這說(shuō)明其隔熱材料性能下降.你知道其道理嗎提 示：冰箱隔熱材料用氟里昂發(fā)泡,長(zhǎng)期使用后氟利昂會(huì)逸出,代之以空氣. 答：冰箱隔熱材料用氟里昂作發(fā)泡劑的聚氨酯泡沫塑料,其熱導(dǎo)率要比一般保溫材料小,這是由于孔中氟里昂氣體熱導(dǎo)率較低,使用時(shí)間較長(zhǎng),氣孔中氟里昂逐步逸出,環(huán)境中的空氣取而代之,由于空氣的熱導(dǎo)率是氟里昂的23倍,進(jìn)入空氣的隔熱材料熱導(dǎo)率大大提升,使其保冷性能下降.2-6冰箱

20、冷凍室內(nèi)結(jié)霜使冰箱耗電量增加,試分析這是什么原因答：冰箱中的制冷劑在冷凍室隔熱材料內(nèi)側(cè)見(jiàn)右圖蒸發(fā)管中蒸發(fā),吸收冷凍室的熱量, 使冷凍室降低到指定的溫度后,壓縮機(jī)停止工作.冷凍室內(nèi)結(jié)霜后,使蒸發(fā)管和冷凍室間增加一層熱阻,而霜有顆粒狀的水組成,中間夾雜著不流動(dòng)的空氣,使其當(dāng)量熱導(dǎo)率比密實(shí)的冰小得多,熱阻較大,要使冷凍室到達(dá)指定溫度必須增加壓縮機(jī)工作時(shí)間,耗電量增加.2-8物體中的溫度分布曲線與絕熱邊界的關(guān)系如何答：由傅里葉定律 e = -&Adt/dx,絕熱邊界0=0,而九和A不為零,所以dt/dx =0,即絕熱邊界溫度變化率為零,溫度分布曲線垂直于絕熱邊界.2-9無(wú)內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的導(dǎo)熱微分方程式

21、2-7變成式中沒(méi)有熱導(dǎo)率,所以有人認(rèn)為無(wú)內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱物體的溫度分布與熱導(dǎo)率無(wú)關(guān).你同意這種看法嗎答：不同意,由于熱導(dǎo)率問(wèn)題的完整數(shù)學(xué)描述包括導(dǎo)熱微分方程和定解條件.無(wú)內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題,雖然導(dǎo)熱微分方程中不包含有熱導(dǎo)率舄,但第二類(lèi)邊界條件和第三類(lèi)邊界條件中都含有熱導(dǎo)率,即邊界條件為第二類(lèi)或第三類(lèi)的無(wú)內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱與熱導(dǎo)率有關(guān),只有第一類(lèi)邊界條件下無(wú)內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱物體的溫度分布才與熱導(dǎo)率九無(wú)關(guān),詳見(jiàn)例題 4-1,題中未給出定熱導(dǎo)率 九,其溫度分布與 九無(wú)關(guān).2-10 在多層壁導(dǎo)熱中,當(dāng)某一層有內(nèi)熱源時(shí)式 2-17和式2-21仍能適用嗎為什么答：不能用,因串聯(lián)各環(huán)節(jié) 巾不相同,違背了式2-17和

22、式2-21推導(dǎo)的條件.2-11 說(shuō)明圓筒壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度分布曲線為什么隨半徑增加而變得平坦試畫(huà)出無(wú) 內(nèi)熱源的單層圓筒壁在內(nèi)壁面溫度高于或低于外壁面溫度時(shí)的溫度分布曲線.dt谷：由傅里葉正律,.=一舄A/-, A =2兀r,穩(wěn)態(tài)且無(wú)內(nèi)熱源時(shí) 巾=c常數(shù),r , A ,dt .,溫度分布曲線變得平一些,由此得右圖：twi Atw0時(shí),得上凹的曲線；twi tw0為dr上凸的曲線.2-12 等截面延伸體穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱和一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱有何區(qū)別答：一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱只有一個(gè)方向上有熱流,而在其它方向無(wú)熱流.等截面延伸體穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱不但沿高度方向上有導(dǎo)熱,而且在垂直于高度方向上也有熱流,所以一般研究Bi =妙很, s小

23、且有一定高度低肋除外的延伸體,這時(shí)熱流主要沿高度方向上的熱流密度不大.人們常稱為準(zhǔn)一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱, 一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)各個(gè)導(dǎo)熱面上熱流量e相等,而準(zhǔn)一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱各個(gè)導(dǎo)熱面上熱流量不等,沿著導(dǎo)熱方向逐漸減少.另外,等截面一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 熱導(dǎo)率丸為常數(shù)且無(wú)內(nèi)熱源沿導(dǎo)熱方向溫度分布為一直線,而等截面準(zhǔn)一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱在同樣的條件下 沿導(dǎo)熱方向溫度分布為一曲線,沿導(dǎo)熱方向曲線變得越來(lái)越平.2-13 試用微元體熱平衡法建立矩形直肋導(dǎo)熱微分方程2-27.答：由書(shū)中圖2-18,在x=x處取微元體 Adx,能量守恒方程 由=*e,即x#xd+c搟aa dtx = -九 A(b)dxx dx = x =dx = x -,A

24、口dx；x(c)(d)c =hUdx(t -t二)b d代入a化簡(jiǎn)得“xAr - hU( =0(e):x令.=(tt*) ,m2, A式e變成駕m2.= 0,即得式2-27b. 2:x2-14工程上采用加肋片來(lái)強(qiáng)化傳熱.何時(shí)一側(cè)加肋何時(shí)兩側(cè)同時(shí)加肋?答：由例2-13可以得到啟發(fā),當(dāng)傳熱壁一側(cè)Bi 0,即n,測(cè)值tH比流體溫度 農(nóng)偏高,這與側(cè)高溫流體蒸汽、熱水、熱空氣溫度正好相反.2-16當(dāng)把測(cè)溫套管由鋼材改為紫銅后,材料導(dǎo)熱性能變好,使熱量由流體經(jīng)套管傳給溫度計(jì)的熱阻減少,測(cè)溫誤差應(yīng)減少,但為什么實(shí)踐證實(shí)適得其反呢答：測(cè)溫套管導(dǎo)熱主要延長(zhǎng)度方向,而題中所述熱流量很小,是次要方面.不銹鋼改為紫銅

25、后,舄大大增加,套管軸向?qū)釤嶙璐蟠鬁p少,其端部溫度tH與根部溫度t0差異減少,即tH 更接近于t0 ,測(cè)溫誤差將增加.2-17從熱阻角度分析,為什么在外表傳熱系數(shù)小的一側(cè)加肋片效果較好為什么用熱導(dǎo)率大的材料做肋片答：h小的一側(cè)熱阻大,它在總熱阻中起的作用大, 減少這樣的熱阻使熱流量增加的效果好,加肋片使外表熱阻減少,用熱導(dǎo)率大的材料做肋片,使肋片本身的附加熱阻不大,不會(huì)因此 而使總熱阻增加.h k k1或：熱導(dǎo)率赤增加,參量2Hc2L,肋片效率nf ,使肋壁效率 駐,熱阻小AzhoA 0工h、由一 0.2,加肋對(duì)傳熱不利.22-18 減少接觸熱阻的主要方法有哪些這些方法為什么能減少接觸熱阻答

26、：如有可能的話,降低接觸面的硬度,使加壓后形變?cè)黾?接觸面增大,且間隙變小,都使接觸局部的熱阻減少；增加接觸面的壓力,形變?cè)黾?熱阻減少；增加接觸面的光潔度和平行度,使接觸面增加,間隙變小,熱阻變??；間隙處加軟金屬或?qū)嶂?使間隙 的熱導(dǎo)率增加,使接觸熱阻減少.第十章5- 1為什么電廠發(fā)電機(jī)用氫氣冷卻比空氣冷卻效果好為什么用水冷卻比氫氣冷卻效果更好答：對(duì)流傳熱是貼壁層流體導(dǎo)熱和邊界層流體對(duì)流的綜合影響,流體熱導(dǎo)率和攜帶熱量能力p和c薩響著對(duì)流傳熱系數(shù).空氣、氫氣和水的島、P、c:詳見(jiàn)下表冷卻介質(zhì)空氣氫氣水相對(duì)值空氣氫氣水熱導(dǎo)率 Z /W/ (m2.k)0.02780.19420.64316.9

27、923.1密度：/kg/m 31.0930.075598811/14.5904比熱容c如/kg.k0.2413.491.161116.54.8P eg/ (m3.k)0.2630.301114711.144361由；K和P、c沸6可看出：水優(yōu)于氫氣,更優(yōu)于空氣.電機(jī)冷卻情況證實(shí)了這一點(diǎn).5- 2什么是流動(dòng)邊界層什么是熱邊界層為什么它們的厚度之比與普朗特?cái)?shù)Pr有關(guān)答：流動(dòng)邊界層是由于流體粘度造成速度變化的區(qū)域,熱邊界層是由于流體的熱擴(kuò)散率造成溫度變化的區(qū)域.它們的厚度之比應(yīng)與形成流體邊界層和邊界層的流體黏度V和熱擴(kuò)散1率a之比有關(guān),即與普朗特?cái)?shù) Pr有關(guān).理論上已證實(shí) . 3 Pr5- 3粘性油

28、的Pr數(shù)很大,液態(tài)金屬的 Pr數(shù)很小.圖5-9為這兩種流體的邊界層過(guò)余溫度場(chǎng)和速度場(chǎng).試指出哪一幅圖是粘性油的,哪一幅圖是液態(tài)金屬的為什么1答：圖中a為粘性油的u和0分布.因粘性油U很大,0=一較大,而 ?孑二,所以5t 5,即圖 a.5-4試根據(jù)圖5-3粗略地畫(huà)出局部對(duì)流傳熱系數(shù)hx的沿程變化.答：開(kāi)始時(shí),隨著層流邊界層厚度 &的增加,局部對(duì)流傳熱系數(shù) hx下降.過(guò)渡區(qū),由于 層流向湍流邊界層過(guò)渡,擾動(dòng)增加,雖然邊界層厚度增加更快,但hx由于流體橫向垂直于壁面方向摻合,hx反而增加.以后由于層流底層厚度和湍流邊界厚度&的增加,hx稍有下降,并逐步接近于恒定值 h .t5- 5邊界層中溫度變化

29、率土的絕對(duì)值何處最大對(duì)于一定外表傳熱溫差的同一流體,為:yh的大小?何能用A y=0絕對(duì)值得大小來(lái)判斷對(duì)流傳熱系數(shù)rtrtZ.r?t答：邊界層中貼壁層已最大.由hx(tw tQx =九劣,得hx=竺xxx國(guó)輸化tw-農(nóng)皆 ,.對(duì)于一定的流體,舄為常數(shù),在twx和tM變的情況下,hxu F.所以,對(duì)于同一對(duì) 、. 目 、一.一一熱流傳熱溫差的同一流體,可用的大小來(lái)判斷該處對(duì)流傳熱系數(shù)hx的大小.5- 6 從對(duì)對(duì)流傳熱過(guò)程的了解,解釋物性值對(duì)對(duì)流傳熱系數(shù)h的影響.答：對(duì)流傳熱是先通過(guò)貼壁層流體的導(dǎo)熱,以后由流體將熱量攜帶走,所以對(duì)流傳熱與流動(dòng)的熱導(dǎo)率 九以及流體攜帶熱量的水平P、Cp有關(guān).對(duì)流傳熱

30、與流體流動(dòng)情況有關(guān),雷諾數(shù)與黏度有關(guān),所以對(duì)流傳熱與黏度有關(guān).自然對(duì)流傳熱時(shí),同一溫差下流體流動(dòng)情況還與體膨脹系數(shù) v有關(guān).5- 7試論述固體導(dǎo)熱微分方程與邊界能量微分方程的關(guān)系.答：它們都是能量微分方程,但邊界層能量微分方程考慮了流體對(duì)流攜帶的熱量,而固體導(dǎo)熱微分方程不考慮對(duì)流攜帶的熱量.如邊界層內(nèi)流體速度均為零,那么邊界層能量微分方程變成固體的導(dǎo)熱微分方程.6- 1管內(nèi)湍流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱時(shí),流速增加一倍,其它條件不變,對(duì)流傳熱系數(shù)h如何變化管徑縮小一半、流速等其他條件不變時(shí)h如何變化答：v8v08 衛(wèi)子產(chǎn)8q0-8n 流他沏由Ay r6 = A-A = A/_.8vIU|=l /JH 0.2

31、 田 .0.2 , . 2 0.IB. 1.8,4, d d 4 d d4 直徑縮小一半v不變,4/ 直徑縮小一半q v不變,6- 2管內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱時(shí),短管修正系數(shù)C A 1,彎管修正系數(shù)crA 1,流體橫掠管束時(shí)管排修正系數(shù)Cz 1 ,為什么_xot答：短管：入口段邊界層厚度從零開(kāi)始增加,到 hx較大,使 h 彎管：一 “_.一管排：由于尾流的作用,渦旋強(qiáng)化傳熱,使達(dá)至U最大值 hmax,官畛止示雙h十h2十in十hz/zI任臚/呂1正雙j ,c Hz?20C6-3湍流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱時(shí)C向他條件棉max勺情況下粗糙管的對(duì)流傳熱系數(shù)大于光宿M勺,z 對(duì)流傳熱系數(shù),為什么答：湍流時(shí)層流底層很薄,

32、粗糙管突起物露出層流底層,使流體流過(guò)時(shí)產(chǎn)生擾動(dòng),強(qiáng)化了 傳熱,所以粗糙管湍流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)與粗糙程度有關(guān),且比光滑管大.很大時(shí),hT h由于入口段邊界層較薄,to二次呢隔e索長(zhǎng)的Cr?1, R很大時(shí)Cr = 1hh2令3川 A 4時(shí),hz增加不多,根本上穩(wěn)定max,管排修數(shù)h1 + h2 + | | + hz / Z注腳為管排數(shù)1)6- 4由圖6-8可見(jiàn),橫掠單管時(shí) 力=0或力=180處的局部對(duì)流傳熱系數(shù) S可能較大.這 在鍋爐對(duì)流傳熱設(shè)計(jì)中有何意義答：由圖6-8和式6-22 可見(jiàn),流體沖刷單管時(shí) W =0o處而最大,鍋爐過(guò)熱器第一排管 束受沖刷情況與煙氣沖刷單管相仿,所以A點(diǎn)對(duì)流傳熱最強(qiáng)烈

33、,加上過(guò)熱器前煙氣空間中煙氣的輻射傳熱,使第一排管A點(diǎn)熱流密度很大而引起超溫,甚至爆管而被迫停爐. 最后一排管子的B點(diǎn)對(duì)流傳熱系數(shù)也很大,后面的煙氣空間也很大,雖然煙溫有所下降,最后一排管 子的B點(diǎn)也有超溫的可能.所以,鍋爐設(shè)計(jì)中必須對(duì)過(guò)熱器第一排管子A點(diǎn)前駐點(diǎn)和最后一排管束B(niǎo)點(diǎn)進(jìn)行過(guò)熱器壁溫校核,檢查是否超溫,如有超溫的現(xiàn)象, 必須采取舉措或重新設(shè)計(jì).6- 5管內(nèi)充分開(kāi)展段中tw乒tf流體的速度和溫度都不沿軸向變化,對(duì)嗎為什么 答：進(jìn)入流動(dòng)充分開(kāi)展段后,速度 vr,x不沿軸向x變化,但此刻流體一邊流動(dòng)一邊吸熱 或放熱,流體溫度tr,x不僅沿徑向r變化,而且沿軸向 x變化,但由于截面平均溫度t

34、 f也在作同樣的變化,所 以其相對(duì)過(guò)余溫度不沿x方向變化稱為熱定型段或熱充分開(kāi)展段.6- 6流體斜掠單管時(shí),hw隨著4 力角為流速與管軸線間的夾角 的減小而降低,為什么? 答：流體斜向沖刷斜掠單管或管束時(shí),前半段管子受到流體流體垂直沖擊作用減小, 使前半部局部對(duì)流傳熱系數(shù) hw減小,斜向沖刷相當(dāng)于垂直沖刷橢圓管,橢圓管曲率變小, 圓管后半部流體別離作用減弱,后半部hw也減小.總之,與垂直沖刷圓管相比,平均對(duì)流傳熱系數(shù)h減小,斜掠時(shí)修正系數(shù)6- 7仿照管內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱強(qiáng)化舉措的分析,試說(shuō)明流體橫掠管束對(duì)流傳熱時(shí)應(yīng)采取哪些 強(qiáng)化舉措.答：橫掠管束：由于所以代入上式改為強(qiáng)化橫掠管束對(duì)流傳熱的舉措；垂

35、直沖刷；加隔板如殼管式換熱器,減少流體縱掠,同時(shí)可使 Cz;選用舄和P、Cp大的流體；選用粘度Y小的流體n h順.6- 8混合對(duì)流傳熱系數(shù)會(huì)小于同樣情況下按純強(qiáng)迫對(duì)流傳熱計(jì)算得到的傳熱系數(shù),為什么答：在豎管內(nèi)流體如自上向下流動(dòng)且被加熱時(shí),壁面附近流體有由于受熱而有上升的趨勢(shì),使這些流體向下流動(dòng)的速度減慢,如流體自管內(nèi)自下而上流動(dòng)且被管子冷卻,也使壁面附近流體流速減小,這兩種情況都減小了流體的沖刷作用而使混合對(duì)流體自上而下流動(dòng)且被加熱, 自然對(duì)流方向與強(qiáng)迫流動(dòng)方向一致,使流體在壁面附近速度增加,混合對(duì)流傳熱時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)大于純強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù),流體在水平管內(nèi)混合對(duì)流傳熱系數(shù)總大于純強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系

36、數(shù),如二者近似相等.6- 9管內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱考慮溫度修正系數(shù)時(shí),為什么液體用粘度來(lái)修正,而氣體用溫度來(lái)修正答：流體邊界層溫度場(chǎng)影響著流體的物性值.對(duì)于液體,主要影響著動(dòng)力粘度Y,對(duì)密度影響不大,所以對(duì)于液體進(jìn)行粘度修正,即溫度修正系數(shù)Ct用對(duì)于氣體邊界層溫度場(chǎng)6- 10 摩托車(chē)內(nèi)燃機(jī)氣缸外的肋片有時(shí)被割開(kāi),如圖6-15所示,割開(kāi)后對(duì)散熱有什么影響答：摩托車(chē)開(kāi)動(dòng)后,空氣縱掠內(nèi)燃車(chē)氣缸肋片,這是流體縱掠平壁.由于肋片不大,空氣在肋片上根本上只是形成層流邊界層,沿著空氣流動(dòng)方向上層流邊界層厚度增加,使局部對(duì)流傳熱系數(shù)h入減小.將肋片割開(kāi)后,形成幾道裂紋,相當(dāng)于使平壁長(zhǎng)度l減小,邊界層厚度減小,對(duì)流傳

37、熱系數(shù)增加,另裂縫處空氣產(chǎn)生一定的俄程度的擾動(dòng),也強(qiáng)化了對(duì)流傳熱.6- 11 對(duì)于有限空間自然對(duì)流傳熱,會(huì)小于1嗎為什么答：中=小+中+即使不考慮輻射傳熱,總傳熱量也大于僅靠導(dǎo)熱傳遞的熱流量,c r如仍用傅里葉定律來(lái)計(jì)算 ,貝U式中入e為當(dāng)量熱導(dǎo)率,顯然 入eq 入為流體真實(shí)熱導(dǎo)率,而有限空間自然對(duì)流傳熱時(shí),所以Nu1.如自然對(duì)流作用小到可以忽略,Nu將等以1,但無(wú)論如何不會(huì)小于 1.7- 1豎壁傾斜后凝結(jié)傳熱系數(shù)減小,如何解釋答：大豎壁傾斜后,凝結(jié)液向下流動(dòng)變慢, 使液膜加厚,液膜熱阻增加,凝結(jié)傳熱系數(shù)減少.7- 2空氣從上向下橫掠過(guò)管束時(shí),平均對(duì)流傳熱系數(shù)隨著豎直方向上的管排數(shù)的增加而增加

38、.而蒸汽在水平管束外凝結(jié)傳熱時(shí),豎直方向上管排數(shù)越多,平均凝結(jié)傳熱系數(shù)卻越低.你如何理解這兩種相反的結(jié)論答：空氣自上向下橫掠過(guò)管束時(shí)隨著管排數(shù)增加,擾動(dòng)強(qiáng)度增加,各排管對(duì)流傳熱系數(shù)增加.蒸汽在水平管束外凝結(jié)時(shí),自上向下隨著管排數(shù)的增加,凝結(jié)液膜越來(lái)越厚, 凝結(jié)傳熱熱阻越來(lái)越大,凝結(jié)傳熱系數(shù)逐漸減小,平均凝結(jié)傳熱系數(shù)越來(lái)越小.7- 3水蒸氣在管外凝結(jié)傳熱時(shí),一般將管束水平放置而不豎直放置,為什么1答：由于管長(zhǎng)l?d,而層流時(shí)h尸1為定型尺寸,水平放置時(shí)l=do?l ,所以h水平h豎直.在同樣情況下,要凝結(jié)同樣數(shù)量蒸汽,管子水平放置所需對(duì)流傳熱面比豎直放置時(shí)小,所以蒸汽在管束凝結(jié)時(shí)管束應(yīng)盡量水平放

39、置.7- 4 圖7-15所示的泄液裝置能提升凝結(jié)傳熱系數(shù),原因何在答：泄液盤(pán)使豎管高度 H下降,液膜厚度變小,熱阻變小,凝結(jié)傳熱系數(shù) h增加；泄液板使豎直方向上管排數(shù) nm減小,h .7- 5為什么冷凝器上要裝抽氣器將其中的不凝結(jié)氣體抽出答：由于冷凝器處于真空狀態(tài),易漏入空氣,加上蒸汽中原來(lái)帶有極少空氣,在冷凝器內(nèi)隨著蒸汽凝結(jié),空氣濃度增加,使hl L.為此,在冷凝器上裝上抽氣器, 及時(shí)將空氣抽掉,以保證冷凝器維持較高的凝結(jié)傳熱系數(shù).7- 6在大氣壓下將同樣的兩滴水滴在外表溫度分別為120 C和400 C的鍋上,試問(wèn)滴在哪種鍋上的水先被燒干,為什么答：120 C鍋上的水滴先被燒干, 大氣壓下,

40、鍋外表的過(guò)熱度tw-ts分別為20C和300 C , 對(duì)照?qǐng)D7-10,前者外表發(fā)生核態(tài)沸騰,后者發(fā)生膜態(tài)沸騰,雖然后者傳熱溫差比前者大得多,但前者傳熱系數(shù)更比后者大得多,使后者傳熱量反而低于前者,所以120C鍋上水滴先被燒干.7- 7使流體振動(dòng)可提升單相流體對(duì)流體傳熱系數(shù).用此法使水振動(dòng),能否提升水在大空間 沸騰的傳熱系數(shù)答：太空間水沸騰傳熱時(shí),汽泡在極短的時(shí)間內(nèi)成千倍的長(zhǎng)大,有人稱之為“爆炸式的 成長(zhǎng),成長(zhǎng)后汽泡脫離加熱面,這些都是強(qiáng)烈地?cái)_動(dòng)著壁面附近的水,使沸騰傳熱系數(shù)較大,這時(shí)如再設(shè)法使水振動(dòng),效果將不會(huì)太好,沸騰傳熱系數(shù)增加不明顯.7- 8 氟利昂的沸騰和凝結(jié)傳熱系數(shù)比水沸騰和凝結(jié)的傳

41、熱系數(shù)小得多,你能說(shuō)明原因嗎答：?jiǎn)蜗嘟橘|(zhì)對(duì)流傳熱靠顯熱傳遞熱量,相變對(duì)流傳熱靠汽化潛熱傳遞熱量,氟利昂和水的汽化潛熱之比約為1: 10,所以氟利昂沸騰和凝結(jié)傳熱系數(shù)比水的相應(yīng)值要小得多.7- 9 從大容量飽和沸騰傳熱曲線見(jiàn)圖 7-10可看出,用電流加熱恒熱流的情況下, 水沸騰時(shí)沸騰曲線會(huì)從 C點(diǎn)躍到E點(diǎn),而常使設(shè)備燒毀.用水壺?zé)_(kāi)水也可近似視為恒熱流 加熱,但為什么不必?fù)?dān)憂燒干前水壺會(huì)燒毀答：由圖7-10可以看出,大氣壓下大容器沸騰危機(jī)時(shí)臨界熱流密度qc=1.1 x 106 w/宿,而水壺?zé)_(kāi)水時(shí)的熱流密度一般只有2X 1041 x 105 w/m2,遠(yuǎn)小于qc,不可能產(chǎn)生膜狀沸騰.所以,只要

42、壺中有水就不必?fù)?dān)憂它會(huì)被燒壞.第十一章8- 1 一個(gè)物體,只要溫度 T0 K就會(huì)不斷地向外界輻射能量.試問(wèn)它的溫度為什么不會(huì)因 其熱輻射而降至0 K?答：T0K, E0,它向外界輻射能量,但它也接受外界物體對(duì)它輻射能量,而處于輻射熱平 衡狀態(tài),其溫度不變.8- 2什么叫黑體、灰體和白體它們分別與黑色物體、灰色物體和白色物體有什么區(qū)別 答：黑體能全部吸收投射輻射,灰體對(duì)光譜輻射的輻射能吸收比等于常數(shù),即對(duì)投射輻射 的吸收比與投射輻射的波長(zhǎng)無(wú)關(guān).白體對(duì)投射輻射起完全反射作用,而且是漫反射.上述定義在工程上應(yīng)用時(shí)一般僅指紅外線范圍內(nèi),而日常指的黑色物體、 灰色物體和白色物體都是針對(duì)可見(jiàn)光而言的.黑色

43、物體能吸收絕大局部可見(jiàn)光,灰色物體能按比例的吸收局部可見(jiàn)光,白色物體反射絕大局部可見(jiàn)光.黑體不一定是黑色的,雪較接近于黑體,但它在陽(yáng)光下是白色物體.8- 3圖8-8所示的黑體模型、空腔外表溫度為T(mén),直徑為D,空腔上小孔直徑為 d,其小孔具有黑體性質(zhì),試寫(xiě)出小孔單位時(shí)間內(nèi)向外界輻射能量的計(jì)算式.TT 山.4. .282 44答：中=蛔打=& d x 5.67 x 10 w/m Kx T ,式中T為空腔壁溫,5 A為小孔面4積,不可用空腔面積.8- 4外表發(fā)射率是物體外表的特性參數(shù),外表吸收比是否也是物體外表的特性參數(shù)為什 么答：外表吸收比不僅取決于該外表本身情況,而且還取決于輻射源的情況外表溫度

44、和表 面性質(zhì),所以它不能被稱為該外表的特性參數(shù).8- 5從減少冷藏車(chē)?yán)淞繐p失出發(fā),試分析冷藏車(chē)外殼上的油漆顏色深一點(diǎn)好還是淺一點(diǎn)好 為什么答：冷藏車(chē)一方面與周?chē)矬w進(jìn)行輻射傳熱,與空氣進(jìn)行對(duì)流傳熱一般情況下都是冷藏車(chē)吸收熱量；另一方面它常在太陽(yáng)下走,大量吸收太陽(yáng)輻射能,前者與顏色關(guān)系不大,后者與顏色關(guān)系密切. 眾所周知,淺色物體吸收太陽(yáng)能少, 深色物體吸收太陽(yáng)能多,所以夏天宜穿淺色衣服.冷藏車(chē)也有類(lèi)似現(xiàn)象,淺色吸收太陽(yáng)能少,冷損失少.8- 6 一半球形真空輻射爐,球心處有一個(gè)尺寸不大的圓盤(pán)形黑體輻射加熱元件,如圖8-46所示.時(shí)指出A、B、C三處中何處定向輻射最大何處輻射熱流密度最大,一,、

45、,一,、,、,一、, ,d*谷：黑體輻射為漫反射,輻射度與方向無(wú)關(guān),所以la=lb=lc,由L=,侍dACos d1 1d = LdACosdQ,在 ABC三處,d.相同,但 Cos中 aCos平 bCos中 c,所以 d* a 曲 b die,即 qAqBqc.8- 7在輻射傳熱中假想灰體有何實(shí)際意義 答：由于實(shí)際物體與黑體相差較遠(yuǎn)& v 1,物體輻射能量有困難,而灰體一般 a v 1, 相比,口九乒c.在紅外線范圍內(nèi)實(shí)際物體物體在紅外線范圍內(nèi)可視為灰體有時(shí)稱為準(zhǔn)灰體 的方便.由此看來(lái),引用灰體概念具有很大的現(xiàn)實(shí)意義.8-8a v 1, a % 豐c,用黑體規(guī)律來(lái)計(jì)算實(shí)際:-=c與實(shí)際物體接

46、近實(shí)際物體與灰體a 人變化不大,可是為常數(shù)近似,即實(shí)際O這對(duì)實(shí)際物體輻射傳熱計(jì)算帶來(lái)很大表8-2 黑體輻射函數(shù)也適用于灰體嗎為什么?答:灰體哄)Eb必 & Eb成 丘嘩F.一 000 ( )EbxdO04=吊(0頃sP-)( Eb.舄心bT8-9有N個(gè)外表組成的封閉系統(tǒng),N求證其中某一外表 k的投射輻射Gk=乂心i d答:1 N1 NGk=J i Ai X ik =-Ak i 1Aki =1NJ i AkX ki = J i X ki i A8-10何為外表發(fā)射率實(shí)際物體的外表發(fā)射率與哪些因素有關(guān)粗糙外表的發(fā)射率為什 么比光滑外表的發(fā)射率大答：外表發(fā)射率為該物體輻射力 發(fā)射輻射與同溫下黑體輻射

47、力之比,即aT=-E皿.EbT它與物體的種類(lèi)、外表溫度和外表狀況等有關(guān),粗糙面上的突起物有類(lèi)似于人造空腔的作用, 使其有效發(fā)射率增加.8-11有人說(shuō),物體輻射力越大其吸收比也越大,換句話說(shuō),善于發(fā)射的物體必善于吸收.你的看法如何答：在本章之前可以這樣講,但學(xué)習(xí)了基爾霍夫定律以后就不要這么講了.以下講法可能更嚴(yán)密：物體輻射力越大,其對(duì)同樣溫度的黑體輻射吸收比越大,善于發(fā)射的物體,必善于吸收同溫下黑體輻射,以上強(qiáng)調(diào)了兩點(diǎn)：物體與輻射源處于輻射熱平衡； 輻射源為黑體, 如物體為灰體,這兩點(diǎn)就不需要,題中講法不必修正.8-12厚1mm的普通玻璃的光譜投射比方圖8-47所示,試據(jù)此解釋玻璃房的“溫度效應(yīng)

48、.答：由圖可見(jiàn),玻璃對(duì)短波局部的熱輻射吸收比aQ較小,即穿透比丁._較大,而對(duì)于長(zhǎng)波局部的熱輻射吸收比 a人較大,透射比tQ較小.太陽(yáng)輻射能中主要是波長(zhǎng)較短的局部見(jiàn)例題8-2,可以通過(guò)玻璃被室內(nèi)物體吸收.而室內(nèi)物體溫度較低,輻射的能量幾乎全在遠(yuǎn)紅外線的波長(zhǎng)范圍內(nèi), 這局部能量不能穿透玻璃到室外. 這樣,太陽(yáng)的輻射能可以 進(jìn)入室內(nèi),而室內(nèi)物體的輻射能卻輻射不出去玻璃房主要通過(guò)玻璃的導(dǎo)熱向外散失熱量 , 這就是“溫室效應(yīng).8- 13 何謂黑體、灰體、半透明氣體和重輻射面的有效輻射答：黑體：Jb=Eb；灰體：J=E+1+&GG為投射輻射；氣體：&=E+1-otg;再輻射面：.Er14 . ErEr

49、- 一一,i ,jr = -i一e=0= = Eb 再輻射面也是灰體.:R : R A=：r :r8- 14 普通玻璃能用來(lái)做紫外線和紅外線燈的燈泡嗎為什么提示：參考圖8-47.答：由圖-47可見(jiàn),普通玻璃對(duì)于紫外線透射比T Q很小,它不適用于做紫外線燈炮.普通玻璃對(duì)于 兀Y 3Hm的紅外線透射比 兀較高,但對(duì)于乳A 3Pm的遠(yuǎn)紅外線 赤也較低. 所以它也不宜用來(lái)做紅外燈泡.815 在短波入1 um范圍內(nèi),木板和鋁板的光譜吸收比分別為 %、口2 ,且力a/.在長(zhǎng)波范圍內(nèi)那么相反.當(dāng)木板和鋁板同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間地放在陽(yáng)光下時(shí),鋁板溫度比木板高,試解釋這種現(xiàn)象.答：在短波九Ypm范圍內(nèi),a木板A Y a鋁

50、赤,在陽(yáng)光下鋁吸收的太陽(yáng)能比木板多.對(duì)于長(zhǎng)波紅外線范圍內(nèi),木板AA a鋁0 , 6木板QA &鋁兀,鋁與周?chē)矬w進(jìn)行輻射傳熱時(shí)輻射散熱比木板少,所以在陽(yáng)光下鋁板溫度比木板高. 8-16 如圖8-48所示的兩組平行外表的大小、形狀和相對(duì)位置距相同.圖 a中外表1和2 的溫度自左向右均呈線性遞增；圖 b中外表1的溫度自左向右呈線性遞減,而外表 2與圖a 中的外表2相同.顯然,圖8-48a、b中外表1輻射到外表2的能量不同,即二者角度系數(shù) X1, 2不同.根據(jù)角度系數(shù)純粹是幾何因素,上述兩種情況的幾何因素相同,其角度系數(shù)也相同.以上情況如何解釋答：角系數(shù)純粹是幾何因素和結(jié)論是在漫射外表和均勻輻射的根

51、底上得到的,離開(kāi)這兩個(gè) 條件角系數(shù)就不純粹是幾何因素.此題兩種情況均不是均勻輻射外表溫度不均勻,其角系數(shù)不純粹是幾何因素,與溫度分布有關(guān),這不屬本書(shū)研究范疇.8-17為了減少熱電偶測(cè)量煙氣溫度的誤差,采用圖8-49所示結(jié)構(gòu)的熱電偶.為使遮熱效果良好,要不要對(duì) s/d加以限制為什么 一 S答：只有遮熱罩傳熱電偶根本上看不到水冷壁,它才起到良好的遮熱作用,如 巴較小,熱dS -電偶仍能看到較大局部的水冷壁,其遮熱效果不好.為此,一般要求三2,這樣傳熱電偶d0.015.卜列各式中哪些是正確的與水冷壁間的角系數(shù)可以小于8-18(1)X1 2,3 = Xi.3 X2.3(2)X3,1 2 = X3.1 X3.2(3)Ai 2X3,1 2 = A1X3.1A2X3.2A .2 X 1 2,3 = A1 X1.3 A2X2.3(5)A3X1 2,3 = A3X1.3A2X2.3答:1不正確.X1毛,3=冬公A1 2A3 X 3.1A3X3.2A1X1.3A2X2.3A1 2A1 2(2)正確