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=21( ts+ tw)= 21(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：

4132)(13.1wsttlrg

h



416332)70100(2.1105.282102257683.081.94.95813.1 W／(m2·℃)

=5677 W／(m2·℃)

36102257105.2822.13056774)(4Rer

tthlwsc

=1282<1800

流态为层流，假设层流正确 Φ=ltth

ws)(

=5677×（100−70）×1.2×0.3W=61312W 凝结换热量=物体吸热量 Φ∆τ=mcp∆t

61068.330603061312tmc

p

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：

{5.033.222

5.033.211

122.0122.0pthpth



10)(33.21212tth

h

所以 69.21033.2112tt 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8.0muh，即 8.011mcuh，8.022mcuh 10)(8.01212mm

uuh

h

故 8.17108.0112mmuu

即h2为h1的10倍时，um2是um1的17.8倍。 ③2mudlfp

由布拉修斯公式，4141)(3164.0Re3164.0dufm 故 常数）ccuuddlpmm(2))((3164.04747 154)8.17()(47471212mmuup

p

即um2是um1的17.8倍时，压强增大了154倍。耗功量mPAuN，故 27418.1715412N

N

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0361.0)3.00(TbF

2.7×5800＝15660，由教材表(10.1)查得971.0)7.20(TbF 该玻璃对5800K黑体辐射的总投射率为： 813.0)0361.0971.0(87.087.0)7.23.0(TTbF

②温度为300 K时: 0.3×300＝90，由教材表(10.1)查得0)3.00(TbF

2.7×300＝810，由教材表(10.1)查得5)7.20(105.1TbF 该玻璃对300K黑体辐射的总投射率为：55)7.23.0(10305.1105.187.087.0TTbF 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： 





dEdEdEdEdEdEbbbbbb,0,6,62,20,0,04.07.03.0



=)1(4.0)(7.03.0)60()20()60()20(TbTbTbTbFFFF （1） 当2T=2×(500+273)=1546时，由教材表10.1查得)20(TbF=0.0165 当6T=6×(500+273)=4638时，由教材表10.1查得)60(TbF=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； ddAIdcos

bE

I

4812001067.5 （因为A1是漫射表面）

24104mdA

45coscos 22245cos41rdrAdd

=2245.045cos100020(41） Wd31014.2 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：2,31,3)21,(3XXX,3,23,13),21(XXX?如有错误，请予更正。

答：分解性原理的基本形式为: kiijiikjiiXAXAXA,,),( 利用互换性原理可改写为：ikkijjkjiiXAXAXA,,),(

对于2,31,3)21,(3XXX，完整的书写形式为2,331,33)21,(33XAXAXA,化简后则为2,31,3)21,(3XXX，故2,31,3)21,(3XXX正确。 对于3,23,13),21(XXX，根据分解性原理，正确的书写形式为： 3,223,113),21(3),21(XAXAXA，故3,23,13),21(XXX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：

24811/)273527(1067.58.0mWEEb

=18579W/m2 ②对板1的投射辐射，即为板2的有效辐射2J。为此，先求两板 间的辐射换热量：

111)(11121424421212,11TTEEqbb

=18.018.01)300800(1067.5448W/m2 =15177 W/m2 因22222,11bEJq,则：

2,12212)11(qEGJbb

= 248/15177)18.01(3001067.5mW = 22/3794/459mWmW =4253 2/mW ③板1的反射辐射：

111EJG

2,1111)11(qEJb

248/15177)18.01(8001067.5mW =194302/mW 221/18579/19430mWmWG

2/851mW ④板1的有效辐射:J1＝19430 2/mW ⑤板2的有效辐射：J2＝42532/mW ⑥板1，2间的辐射换热量: 22,1/15177mWq 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，顶面为表面2，四周为表面3，则： 辐射网络图如图所示：

由6.15.24DX,2.15.23DY,查教材图11.26得，291.01,22,1XX 由角系数的完整性 709.0291.0112,13,13,2XXX 求个辐射热阻

211

11

10208.0438.08.011mAR





22,112,1

1286.0291.01211mXAR

212

22

10208.0438.08.011mAR





23,113,1

1117.0709.01211mXAR

23,223,2

1117.0709.01211mXAR

由于3面为绝热面，由 01133333AJEb 知 33JEb 网络图如下图所示：