发布时间 : 星期一 文章传热学第四版课后题答案第九章更新完毕开始阅读
9-46、已知：一热电偶被置于外径为5mm的不锈钢套管中（?=0.7）,且热节点与套管底紧密的接触。该套管被水平地置于一电加热炉中，以测定炉内热空气的温度。炉壁的平均温度为510℃，热电偶读数为500℃。空气与套管间的换热为自然对流换热。 求：空气的真实温度。
解：稳态时，炉壁与热电偶间的净辐射换热量等于热电偶与气体之间的自然对流换热，即
??Tw1?4?Tw2?4??C0????????h?tw2?tf?t???100??100???。为确定f，需要知道h。
1?tw2?tf?t2自然对流换热本应以为定性温度，因f未知，姑且以tw2为定性温度计算之，
??0.0574，??79.38?10?6，Pr?0.687
10.0574?0.6871/4??t????h?0.53?9.8???????61/2?273?500?79.38?10???d?44141/41/4??t??1.043???d?1/41/4?3.923?t14
代入热平衡方程式得：
0.7?5.67??7.83?7.73??3.923?tw2?tf?4/5，
?747.6?tf?500???3.923??由此解得：
?433.3℃，
进一步的计算应以此值与tw2组成定性温度，重新计算h，此处从略。
9-47、已知：如上题，如果把装有热电偶的套管置于管道中，用来测定作强制对流的气流温度。气流方向与套管轴线垂直，流速为10m/s，其他条件不变。 求：气流的真实温度。 解：仍以tw2为定性温度，
Re?ud??10?0.005?106?629.979.38，按表5-5，
Nu?0.683?0.6871/3?Re1/3?0.603?629.91/3?12.15，
h?Nu?/d?12.15?0.0574/0.005?139.5W/?m2?K??tf?500?747.6?500?5.36?495℃139.5。
，
9-48、已知：如图，一个双槽形大电流母线，H=100mm，S=30mm，W=40mm。 求：从一个槽体的内表面发出的辐射能穿过槽间间隙落到环境中的百分数。
解：只要研究其中半个图形发出的辐射能穿过上、下开孔处的百分数即可。由于上下的对称性，只需研究穿过一个开孔处的百分数。作辅助线如图，辅助线的
尺寸都注于其旁，显然：
xa,d?122.07?100??104.4?107.7??0.1662?30，
100??30?40??122.07100?30?104.4?0.2397xb,c??0.128200200，，
，
xb,c?d??xb,d?xb,c?d?xb,c?0.2397?0.128?0.1117Aa?b?cxa?b?c,d?Aaxa,d?Abxb,d?Acxc,d，
xc,d?0，
xa?b?c,d?即
Aaxa,d?Abxb,dAa?b?c?30?0.166?100?0.1117?10.1％30?100?30。
故向上、下开孔处辐射出去的百分数为20.2％，由于左右对称，整个内表面发出而落到环境中的百分数即为20.2％。
9-49、已知：如图，两薄平板A、B被置于一绝热的空间内，并位于同一平面上，面积分别为
AA、AB，其4个表面的发射率分别为?1、?2、?3、?4。板A、B分别维持在恒定温度TA及TB。
求：画出这一辐射换热系统的网络图，并列出 计算板A、B间净辐射换热量的表达式。 解：这一换热系统的网络图如下图：
1111??11??2R?R?R?R1?R2?345AxAxABxB3,5， ?A?AAA1,5AA2,51A2A其中：，，，，R6?11??31??4R7?R8?ABxB4,5，?3AB，?4AB。
??A、B两板之间总的辐射换热量为
EbA?EbB?R，
111111????????R?R?RRR?RR?RRR5?R7R6?R8， ?AB1324，B其中，A因平板A、B位于同一平面上，故以上诸表达式中的角系数均为1。
9-50、已知：如图示为一箱式炉，炉顶为加热面，底面为冷面，四侧为绝热面。
求：（1）把四周绝热面作为一个表面处理，计算加热面的净辐射换热量及绝热面的温度；（2）
把侧面沿高度三等分，假设每一分区中的温度均匀，采用数值计算方法计算热表面的净辐射换热量及三区中的温度；（3）把侧面沿高度五等分，重复上述计算，并把侧面作为单区、三区及五区的三种计算结果作一比较。
解：（1）把四周绝热面作为一个表面来处理时，辐射网络图如图所示：
R1?1??11??21?0.81?0.7??2.778R???4.762222?1A10.8?0.3?2A20.7?0.3，，
R3?11??55.56A1x1,20.32?0.2R5?R4?，
11??13.89A2x2,30.32??1?0.2?，
11111?????0.018?0.036?0.054??RR32R455.562?13.89，R?18.52，
1、2表面间的净辐射换热量：
5.67??64?44?Eb1?Eb27348.3?1451.5?????226.3WR1?R??R22.778?18.52?4.76226.06。 Eb1?J1J2?Eb2??226.322RRJ?6719.6W/mJ?2529.4W/m12由，得1，2，
J3??x1,3J1A1?x2,3J2A2?/A3?x3,1J1?x3,2J2?0.2?6719.6?2529.4??1849.8W/m2Eb3?J3?5.67?10?6T34，T3?425K?152℃。
（2）如图所示：
，
对顶面1、底面2及侧面3、4、5分别列出有效辐射方程，据第二版习题73的结果有：
?5??5?4J1??1?T??1??1???x1,jJj?J2??2?0T2??1??2???x2,jJj??j?1?，?j?1?，
401表面3、4、5为重辐射面，即
Eb1?Jj。对于重辐射角，其有效辐射等于投入辐射，则
xl,3Al/A3?x3,l，故有：
J3???xl,3AlJl?/A3，利用角系数的相对性，
5J3??x3,lJlj?15，
J4??x4,jJjj?1，
J5??x5,jJjj?15。
以上诸式的角系数均可采用代数方法算出，然后用计算机求解。
9-51、已知：如图，在直径为D的人造卫星外壳上涂了一层具有漫射性质的涂料，其光谱吸
收特性为?(?)=0.6(??3m)及?(?)=0.3(??3m)。当它位于地球的阴面一侧时，仅可得到来自地球的投入辐射Ge=340W/m2，且可以视为是平行入射线。而位于地球的亮面一侧时，可同时收到来自太阳与地球的投入辐射，且太阳的投入辐射Gt=1353 W/m2。地球辐射可视为280K下的黑体辐射，人造卫星表面的温度总在500K以下。 求：位于阴面与亮面时，在稳态情形下的表面平均温度。
解：（1）位于阴面时，0~3?m的辐射能占280K黑体辐射能份额：
280?3?840?m?K
Fb?0~3??0.00774％，故
Fb?3~???99.9923％h??0.00774?0.6?99.9923?0.3?％?30.00％，
?T?2q??DC0???q吸?0.30?340?102.00W/m2，热平衡式为：4吸?100?， 102.00?T???4.4974??4?100?4?5.67，T?1004.4974?145.6K。
（2）位于阳面时，0~3?m的辐射能占5800K黑体辐射能的份额：
4?D245800?3?17400?m?K，Fb?0~3??97.87％，
2q?102.01?0.6?0.9787?0.30?0.0213?1353?102.01?803.15?905.16W/m??吸故，