发布时间 : 星期日 文章传热学第四版课后题答案第九章更新完毕开始阅读
905.16?T??T?q吸??DC0???39.91????100?，?100?4?5.67热平衡式为：4，
2?D244T?100439.91?251.3K（以上计算中认为宇宙空间是0K空间）。
9-52、已知：一正三角形截面的通道垂直于纸面方向为无限长。3个表面中，表面1、2有均匀的辐射换热热流，而表面3有均匀壁温，表面反射率均为?。 求：（1）写出确定3个表面有效辐射J1、J2、J3的方程式； （2）写出确定表面1、2温度的方程式； （3）写出表面3净辐射换热热流的方程式。
解：（1）对已知壁温的表面3，利用习题8-50的结果可得：
J1???0T34??1????x3,1J1?x3,2J2?
?x3,3?0?，
qi?对已知辐射换热热流密度的表面1及2，将
Ebi?Ji?1??i?/?i的关系代入上式，得：
?1??i?Ji??i?Ji?qi???1??i??xi,jJj?ji??，整理之，有
Ji?1??i???1??i?qi??1??i??xi,jJj??1??i?xi,jJij?1?Ji?，
?1?xJ?q??i,jji?1?xi,j?j?i?，
对表面1、2，以上诸式中，
x1,1?x2,2?0，?J1?q1?x1,2J2?x1,3J3，J2?q2?x2,1J1?x2,3J3，
x1,2?x1,3?x3,2?0.5。
（2）由J1、J2、J3的联立方程解得J1、J2、J3后，即可以由以下两式确定T1、T2：
?0T14?J1?1???q1，
?0T24?J2?q3?1???q2。
（3）解出J3后，可确定q3，气体辐射
Eb3?J3?1???/?。
9-53、已知：一炉子的炉膛可近似的看成为高度等于直径的圆柱体壳，直径为1m，其内是由二氧化碳、水蒸气和非吸收性气体组成的1400K的燃气，总压力为105Pa。炉膛四周布置有冷却水管，以保证炉膛四壁温度维持在600K。燃气与炉壁间的对流换热略而不计。 求：冷却水应带走的热量。 解：按表8-1，s?0.6d，
pH2Os??0.1bar??0.6m??0.06?bar?m?，pCO2s??0.2bar??0.6m??0.12?bar?m?，
????0.065??0.10，CCO?1，CHO?1.06， HOCOT?1400K，由图8-39得，
2222由图8-43近似的查得???0.017，
????g??HC??H2OCO2CCO2????0.065?1.06?0.10?1?0.017?0.1519。 2O为计算
?g，按Tw?600K及下列两个p?s之积查曲线：
?Tw?600pH2Os???0.06??0.0257?bar?m???T?1400??0.08， H?g?，2O?Tw?600pCO2s???0.12??0.0514?bar?m???T?1400??0.082。 g??，CO2?Tg???g?CH2O?H2O???Tw?按式（8-32）
0.45?Tg???CCO2?CO2???Tw?0.450.65???，按图8-43查得
?1400??g?1.06?0.08????600????0.004，于是有：?1400??1?0.082????600?0.65?0.004
?0.1242?0.1422?0.004?0.2624。
4??Tg?4?Tw??44q?5.67??g??5.67?0.1519?14?0.2624?6??????g??100100????????按式（8-34）：
?5.67??5835?340??31.16kW/m2。
??Aq???dl?2?r2?q?3.1416??1?1?2?0.52??31.16?4.712?31.16?147kW。
9-54、已知：一燃气轮机的燃烧室可以近似的视为直径为0.4m的一根长管道。燃气压力为105Pa，温度为1100℃；燃烧室壁温为500℃。CO2及水蒸气的摩尔分数各为0.15，燃烧室壁温可近似的作为黑体处理。 求：燃烧室与燃气间的辐射换热量。
ps??0.15bar??0.36m??0.054?bar?m?，
解：s?0.9d?0.9?0.4?0.36m，H2OpCO2s??0.15bar??0.36m??0.054?bar?m?，Tg?1100?273?1373K。
????0.063??0.079，CCO?1.0，CHO?1.1， HOCO查图8-39得，由图8-41得
2222??????C??CCO2????0.063?1.1?0.079?1?0.008?0.1403。gHOHOCO???0.008，222
?T?ps?0.054?bar?m??w??0.0304?bar?m??T??g?按Tw?773K及得：
????H2OT,pwH2OsTw/Tg???0.079，
????CO2T,psT/TwCO2wg???0.08，
0.65????Tw?0.005，
?1373???g?1.1?0.079????773?0.45?1373??1?0.08????773??0.005
?1.1?0.1023?1?0.1162?0.005?0.2237，
故单位面积上辐射换热量
q?5.67??0.1403?13.734?0.2237?7.734??23.7kW/m2。
9-55、已知：平均温度为550℃的燃气在内径为200mm的长圆管中流过，总压力为105Pa，其中含有13％的CO2及11％的水蒸气，其余为非吸收性气体。管子内壁平均温度为150℃，可视为黑体。
求：混合气体与单位长度管壁之间的辐射换热量。设气体的流速为10m/s，确定此时对流换热量与辐射换热量的相对大小。 解：（1）对流计算：
??0.0699W/?m?K?，??84.96?10?6，Pr?0.625，
Re?ud??10?0.2?106?23540Pr?0.6884.96，w，采用式（5-57）：
0.25?0.625?Nu?0.021?235400.8?0.625?0.43????0.68??52.8h?52.8?0.0699?18.45W/?m2?K?0.2,
?l??dh?t?3.1416?0.2?18.45?350?4060W/m
（2）辐射计算：
Tg?823K，Tw?423K，
pH2Os?0.11?0.9?0.2?0.0198?bar?m?，pCO2s?0.13?0.9?0.2?0.0234?bar?m?，
????CCCOHO查图得：=0.057，=0.072，CO=1.0，HO=1.05，??=0.000，
2222????g??HC??CCO2????0.057?1.05?0.072?1?0.000?0.1319。 OHOCO222，
?Tw?423pCO2s???0.0234??0.0120?bar?m??T?823?g?，
T?423K及上述ps之值查得?H2O=0.056，?CO2=0.051，????Tw=0.000， 按w???Tg????g?CH2O?H2O???Tw?0.45?Tg???CCO2?CO2???Tw?0.450.65???，
0.65?823??823??g?1.05?0.056???1?0.051?????423??423??1.05?0.0756?0.0786?0.000?0.158。故
?0.000
?l??d?5.67??0.1319?8.234?0.158?4.234??3.1416?0.2?5.67??605.1?50.58??1976W/m。
4060?2.051976对流换热量是辐射换热量的倍。
9-56、已知：一电站锅炉，炉膛容积V?1200m，炉墙面积A?1264m。燃烧产物中水
蒸气的体积分数（容积分数）为0.121，二氧化碳的体积分数为0.124，燃烧产物的平均温度为1100℃，炉内压力为9.733?10Pa。 求：炉膛内烟气对包壁的平均辐射的发射率。 解：采用第二版式（6-54）来计算：
432s?3.6V1200133.322?730?3.6??3.42mPRO2?(0.121?0.124)??0.238bar3A126410，，
代入第二版式（6-55）得：
?0.78?1.6?0.121??1373??1k???0.1??1?0.37??0.245?0.117(bar?m)????1000??1.02?0.238?3.42??
?0.117?3.42?0.972?0.3893??1?e?1?e?0.322；
如按式（8-31）查图，则??0.317，两者符合较好。
说明：由于黑度图线查取时的误差，习题55-58答案都是近视值，应允许适当范围的波动。 综合分析 9-57、已知：如图，一排平行布置的圆柱状电加热元件用来使炉墙的一个表面维持在500K，
2T?450Kh?200W/(m?K)。炉f该墙的外侧面绝热良好，而内侧受温度的流体冷却，
子的另一侧墙壁维持在温度300K。该加热元件及两个墙表面均可作为黑体。
求：加热元件表面的工作温度。 解：
对外侧绝热的表面作平衡分析，稳态时有：
qch?qhc?qconv，
qch：加热元件与热表面间的换热； qhc：热表面与冷表面间辐射换热；
qconv：对流换热。