传热作业题

13-3用平底锅烧开水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，试计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1W/(m·K)。解：根据题意，可以作为单层平壁导热问题处理，即12wwttqk13111424003101wt3142400310111238.2wt℃23-6一烘箱的炉门由两种保温材料A及B做成，且δA=2δB。已知kA=0.1W／(m·K)，kB=0.06W／(m·K)，烘箱内空气温度tf1=400℃，内壁面的总表面传热系数h1=50W／(m2·K)。为安全起见，希望烘箱炉门的外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度tf2=25℃，外表面总表面传热系数h2=9.5W／(m2·K)。解：根据题意，炉门作为双层平壁考虑，则热流体经多层平壁传热给冷流体的传热过程的热流密度可直接写出为：1211211ffniiittqhkh222wfqhtt外222wfqtth22250wfqtth4002550259.511500.10.069.5ABq0.055B20.11AB33-18某物体表面在427℃时的辐射能力与黑体在327℃时的辐射能力相同，求该物体的辐射率。解：根据斯蒂芬-波尔茨曼定律44427273bEET44327273bET0.543-19两无限大平行平面，其表面温度分别为20℃及600℃，辐射率均为0.8。在这两平面中安放一块辐射率为0.8或0.05的遮热板，试求这两块无限大平行平面间的净辐射热量。解：两无限大平行平面种间有遮热板的辐射网络图由四个表面热组和两个空间热组串联而成，其净辐射量为：21,2131211332324421123123111112600273202731111112121bbnetbbEEqFFEE1230.8120.830.052,2111824/netqWm2,21803/netqWm43-20两无限大平行平板Ⅰ和Ⅱ，平板Ⅰ为黑体，温度t1=827℃，平板Ⅱ为辐射率等于0.8的灰体，温度t2=627℃。试求：(1)平板Ⅰ在此情况下的最大辐射强度的波长；(2)两平板的有效辐射；(3)两平板间的净辐射热量；(4)绘出系统的辐射网络图。解：(1)根据普朗克定律—黑体最大光谱辐射强度的波长与温度有如下数学关系2896mT289628962.631100mmT(2)如图可知，物体的有效辐射是本射辐射与反射辐射之和。对于黑体，其有效辐射就是本身辐射。4111JET422222222JEGTG(a)(b)5对两个无限大平行平板，一板有效辐射必然全部投射到二板上。即：21GJ22211(c)(d)同时联立方程（a）（b）（c）（d）得：442118.3010/JTWm44422222114.6410/JTTWm(3)两平板间的净辐射热量4442,12128.30104.64103.6610/netqJJWm44121242,12221223.6610/11111bbnetTTEEqWmF(4)绘出系统的辐射网络图3-21试求直径为0.3m、辐射率为0.8的裸气管的辐射散热损失。已知裸气管的表面温度为440℃，周围环境温度为10℃。如果在裸气管周围安置遮热管（辐射率为0.82，直径为0.4m），试求：（1）重算裸气管的辐射算热损失；（2）若同时考虑对流换热损失，裸气管的散热损失又为多少？已知遮热管对流换热系数为35W/(m2·K)。解：根据两灰体间辐射换热计算：（1）若安置遮热管则绘制辐射网络图：)m/w(1008.1dπ)TT(σεdπ)EE(εlQqldπ)EE(εA)EE(εQ414241142b41b1142b41b1142b41b1则安置遮热管辐射换热：22232333333313111142b41bAεε1FA1Aεε1Aεε1FA1Aεε1EEQA2=∞根据角系数定义F13=1F32=13333333111142b41bA1Aεε1Aεε1A1Aεε1EEQ13331142b41bAεε2AAε1EEQlrπ2εε2rrε1EElrπ2εε2lrπ2lrπ2ε1EEQ13331142b41b13331142b41bA1=2πr1lA3=2πr3l（2）若考虑遮热管对流换热损失)m/w(1079.5dπεε2ddε1EElQq313331142b41b)m/w(1037.2dπTThdπεε2rrε1EEqqq422113331142b41b）（对流辐射总