发布时间 : 星期日 文章《传热学》考试试题库汇总#更新完毕开始阅读
是 浅色 ?
答:要减少冷库冷损,须尽可能少地吸收外界热量,而尽可能多地向外释放热量。因此冷库败 取较浅的颜色,从而使吸收的可见光能量较少,而向外发射的红外线较多。 4、何谓 “ 漫 ─ 灰表面 ”? 有何实际意义 ?
答:“ 漫 ─ 灰表面 ” 是研究实际物体表面时建立的理想体模型 . 漫辐射、漫反射指物体表面在辐射、 反射时各方向相同 . 灰表面是指在同一温度下表面的辐射光谱与黑体辐射光谱相似 , 吸收率也取定 值 .“ 漫 ─ 灰表面 ” 的实际意义在于将物体的辐射、反射、吸收等性质理想化 , 可应用热辐射的基本定律 了。大部分工程材料可作为漫辐射表面 , 并在红外线波长围近似看作灰体 . 从而可将基尔霍夫定律 应用于辐射换热计算中。
5、 你以为下述说法:“ 常温下呈红色的物体表示此物体在常温下红色光的单色发射率较其它色光 (黄、绿、兰 ) 的单色发射率为高。 ” 对吗 ? 为什么 ?(注:指无加热源条件下 )
答:这一说法不对。因为常温下我们所见到的物体的颜色,是由于物体对可见光的反射造成的 . 红色物体正是由于它对可见光中的黄、绿、蓝等色光的吸收率较大 , 对红光的吸收率较小 , 反射率较大 形成的 . 根据基而霍夫定律 ελ=αλ,故常温下呈红色的物体 , 其常温下的红色光单色发射率较其他色光 的单色光发射率要小。
6、 某楼房室是用白灰粉刷的 , 但即使在晴朗的白天 , 远眺该楼房的窗口时 , 总觉得里面黑洞洞 的 , 这是为什么 ?
答:窗口相对于室面积来说较小 , 当射线 (可见光射线等 ) 从窗口进入室时在室经过多次反 复吸收、反射 , 只有极少的可见光射线从窗口反射出来 , 由于观察点距离窗口很远 , 故从窗口反射出 来的可见光到达观察点的份额很小 , 因而就很难反射到远眺人的眼里 , 所以我们就觉得窗口里面黑 洞洞的 .
7、实际物体表面在某一温度 T 下的单色辐射力随波长的变化曲线与它的单色吸收率的变化曲线 有何联系 ? 如巳知其单色辐射力变化曲线如图所示,试定性地画出它的单色吸收率变化曲线。
答:从图中可以分析出,该物体表面为非灰体, 根据基尔霍夫定律,
αλ=ελ,即为同一波长线②与线①之比。 该物体单色吸收率变化曲线如图所示。 二、定量计算
包括建立辐射换热的能量守恒关系式,兰贝特定律的应用,利用物体的光辐(即单色)射特性 计算辐射换热,等等。
1、白天,投射到 — 大的水平屋顶上的太阳照度 G x =1100W/m2
,室外空气温反 t 1=27℃,有风吹 过时空气与屋顶的表面传热系数为 h =25W/(m2·K) ,屋顶下表面绝热,上表面发射率 =0.2,且对太 阳辐射的吸收比 =0.6。求稳定状态下屋顶的温度。设太空温度为绝对零度。 解:如图所示, 稳态时屋顶的热平衡: 对流散热量 辐射散热量 太阳辐射热量 代入 (1) 中得
采用试凑法,解得 ℃ 2、已知太阳可视为温度 T s =5800 K 的黑体。某选择性表面的光谱吸收比随波长 A 变化的特性如 图所示。当太阳的投入辐射 G s =800 W/m2 时,试计算该表面对太阳辐射的总吸收比及单位面积上所 吸收的太阳能量。
解:先计算总吸收比。
单位面积上所吸收的太阳能:
3、有一漫射表面温度 T=1500K,已知其单色发射率随波长的变化如图所示,试计算表面的全波 长总发射率和辐射力。 解 :, 即 :
查教材 P208表 8-1得, 所以
辐射换热计算部分 一、基本概念
主要包括:角系数的定义及性质;漫灰表面辐射换热特点;遮热板原理及其应用;气体辐射及 太阳辐射特点等。
1、简述辐射换热封闭空腔网络法。
答:求解辐射换热问题时与电学中的欧姆定律相比拟, 得出一个封闭空腔网络法。 由任意放置的两黑体表面间的辐射换热计算公式:, 式中 (E b1 -E b2 )
相当于电位差, 相当于电阻,叫空间热阻; 又由灰表面间的某表面净辐射换热公式:, 式中 (E b1 -E b2 )
相当于电位差, 相当于电阻,叫表面热阻。
具体步骤为:首先所有表面必须形成封闭系统,再绘制热阻网络图,其具体方法为:
⑴每一个物体表面为 1个节点(该物体表面应具有相同的温度和表面辐射吸收特性) ,其热势为 有效辐射 J i
;⑵每两个表面间连接一个相应的空间热阻;
⑶每个表面与接地间连接一个表面热阻和 “ 电池 ” (黑体辐射力 E b ) ;
⑷若某角系数为 0,即空间热阻 →∞ ,则相应两个表面间可以断开,不连接空间热阻; ⑸若某表面绝热,则其为浮动热势,不与接地相连。 2、黑体表面与重辐射面相比,均有 J=E b
。这是否意味着黑体表面与重辐射面具有相同的性质? 答:虽然黑体表面与重辐射面均具有 J=E b
的特点, 但二者具有不同的性质。 黑体表面的温度不依 赖于其他参与辐射的表面,相当于源热势。而重辐射面的温度则是浮动的,取决于参与辐射的其他 表面。
3、要增强物体间的辐射换热, 有人提出用发射率 ε大的材料。 而根据基尔霍夫定律,对漫灰表面 ε=α,即发射率大的物体同时其吸收率也大。有人因此得出结论:用增大发射率 ε的方法
无法增强辐 射换热。请判断这种说法的正确性,并说明理由。
答:在其他条件不变时,由物体的表面热阻 可知,当 ε越大时,物体的表面辐射热阻越小, 因而可以增强辐射换热。因此,上述说法不正确。
4、如图所示,两漫灰同心圆球壳之间插入一同心辐射遮热球壳,试问遮热球壳靠近外球壳还是 靠近球壳时,球壳 1和球壳 2表面之间的辐射散热量越大 ?
答:插入辐射遮热球壳后,该辐射换热系统的辐射网络图如图所示。 显然,图中热阻 R 1 , R 2 , R 5 , R 6
在遮热球壳直径发生变化时保持不变,但 R 3 =R 4
=随遮热
球壳半径的增加而减小。因此,遮热球壳靠近外球壳即半径越大时辐射散热量越大。 5、气体辐射有什么特点 ?
答:1)不同气体有着不同的辐射及吸收特性,即只有部分气体具有辐射及吸收能力; 2)具有 辐射及吸收性气体对波长具有选择性, 如 CO 2 、 H 2
O 都各有三个光带 ─ 光谱不连续。 3)辐射与吸收 在整个容积中进行。
6、太阳能集热器吸热表面选用具有什么性质的材料为宜 ? 为什么 ?
答:太阳能集热器是用来吸收太阳辐射能的,因而其表面应能最大限度地吸收投射来的太阳辐 射能,同时又保证得到的热量尽少地散失,即表面尽可能少的向外辐射能。但太阳辐射是高温辐射, 辐射能量主要集中于短波光谱 (如可见光 ) ,集热器本身是低温辐射,辐射能量主要集中于长波光谱 围 (如红外线 ) 。所以集热器表面应选择具备对短波吸收率很高,而对长波发射 (吸收 ) 率极低这样性质 的材料。 二、定量计算
包括:角系数的计算;漫灰表面封闭辐射系统的换热计算;多漫灰表面 (主要是三表面 ) 封闭辐射 系统的换热计算等。
1、求如图所示空腔壁面 2对开口 1的角系数。 解:利用角系数的互换性和完整性即可求出。 由于壁面 2为凹表面, ,所以 ,但 , 由角系数的互换性 得:。
2、两块平行放置的平板的表面发射宰均为 0.8,温度分别为 t 1 =527℃及 t 2
=27℃,板间距远小于
板的宽度与高度。试计算:(1)板 1的本身辐射; (2)对板 1的投入辐射; (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:由于两板间距极小,可视为两无限大平壁间的辐射换热,辐射热阻网络如图。
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