传热学第八章答案解析
传热学课后答案(完结版)

2
tw2
3
tw1 tw 2 q2 1 2 3 1 2 3
再由:
tw1
λ
λ 3
tw2
q1
q2 0.2q1 ,有
tw1 tw 2 t t 0.2 w1 w 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3
得:
3 43 (
'2 3 2 5 6 2 R 0.265m k / W 2 3 0.65 0.024
"
由计算可知,双 Low-e 膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃,也就是说双 Low-e 膜双真 空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。 3. 4.略 5 .
m2
(m 2 K )
、 h2 85W
(m 2 K )
、 t1 45 ℃
t2 500 ℃、 k ' h2 85W
求: k 、 、
(m 2 K )
、 1mm 、 398 W
(m K )
解:由于管壁相对直径而言较小,故可将此圆管壁近似为平壁 即: k
tw1 t w 2 x
(设 tw1 tw 2 ) , 否则 t 与平壁 coust (即常物性假设)
其与平壁的材料无关的根本原因在 的材料有关 (2)由 4.略
q
dt dx
知,q 与平壁的材料即物性有关
5.解:
d 2 dt (r )0 dr dr r r1 , t tw1 (设tw1 t w 2 ) r r2 , t tw 2
绪论
思考题与习题( P89 )答案: 1. 冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到:
《传热学》杨世铭-陶文铨-第八章热辐射汇编

1 透明体:
黑体概念
黑体:是指能吸收投入到其面
上的所有热辐射能的物体,是 一种科学假想的物体,现实生 活中是不存在的。但却可以人 工制造出近似的人工黑体。
图8-5
黑体模型
12
§8-2
黑体辐射的基本定律
1.热辐射能量的表示方法
辐射力E:
单位时间内,物体的单位表面积向半球空间发射的所有 波长的能量总和。 (W/m2); 光谱辐射力Eλ : 单位时间内,单位波长范围内(包含某一给定波长),物 体的单位表面积向半球空间发射的能量。 (W/m3);
6
二 从电磁波的角度描述热辐射的特性
1.传播速率与波长、频率间的关系 热辐射具有一般辐射现象的共性,以光速在空间传播。 电磁波的速率与波长、频率间的关系
c f
式中:f — 频率,s-1; λ— 波长,μm
7
2. 电磁波谱
物体辐射的电磁波波长可以包括整个波谱,如图8-1所示,而 我们所感兴趣的,即工业上有实际意义的热辐射区域一般为 0.1~100μ m。 注1:红外线区段:0.76~20μm 可见光区段:0.38~0.76μm 太阳辐射: 0.2~2μm 注2:波长在1mm~1m之间的电磁波称为微波。
13
E、Eλ关系:
显然, E和Eλ之间具有如下关系:
E
0
E d
黑体一般采用下标b表示,如黑体的辐射力为Eb, 黑体的光谱辐射力为Ebλ
14
2.黑体辐射的三个基本定律及相关性质 (1)Planck定律(第 T )
1
式中,λ— 波长,m ; T — 黑体温度,K ; c1 — 第一辐射常数,3.742×10-16 Wm2; c2 — 第二辐射常数,1.4388×10-2 WK;
北京科技大学传热学第8章习题答案

8-9 A horizontal hot water pipe passes through a large room. The rate of heat loss from the pipe by natural convection and radiation is to be determined.Assumptions 1 Steady operating conditions exist. 2 Air is an ideal gas with constant properties. 3 The local atmospheric pressure is I atm. 4 The temperature of the outer surface of the pipe is constant. Properties The properties of air at 1 atm and the film temperature of (T S +T ∞)/2 = (65+22)/2 = 43.5°C = 316.5 K are (Table A-15)k = 0.0272 C m W D ⋅/ 521.7210/m s ν−=× Pr=0.710 100316.0316511−===K KT f β Analysis (a) The characteristic length in this case is the outer diameter of the pipe, δ= D = 0.06 m. Then,32132522()(9.8/)(0.00316)(6522)(0.06)Pr (0.710)690,298(1.7210/)s g T T m s K K m Ra m s βδν−∞−−−===×1.13}])710.0/559.0([!)298,690(387.06.0{}]Pr)/559.0([!387.06.0{227816961227816961=++=++=Ra NuC m W m C m W Nu kh D D ⋅=⋅==2/94.5)1.13(06.0/0272.0δ 251.1)8)(06.0(m m m DL A ===ππW C m C m W T T hA Q s 7.385)2265)(51.1)(/94.5()(22=−⋅=−=∞⋅D D(b) The radiation heat loss from the pipe is44282444()(0.8)(1.51)(5.6710/)[(65273)(22273)]375s surr Q A T T m W m k K K Wεσ⋅−=−=×⋅+−+= 8-108-17 A circuit board is cooled by a fan that blows air upwards. The average temperature on the surface of the circuit board is to be determined for two cases.Assumptions 1 Steady operating conditions exist. 2 Air is an ideal gaswith constant properties. 3 The atmospheric pressure at that location is 1atm.Properties The properties of air at 1 atm and 1 atm and the anticipatedfilm temperature of K C T T s 5.3205.472/)3560(2/)(==+=+∞Dare (Table A-15)k = 0.0275C m W D ⋅/ 521.7710/m s ν−=× Pr = 0.710 100312.05.32011−===K KT f β AnalysisWe assume the surface temperature to be 60°C. We will check this assumption later on andrepeat calculations with a better assumption, if necessary. The characteristic length in this case is the length of the board in the flow (vertical) direction, δ = 0.12 m. Then the Reynolds number becomes 52(0.5/)(0.12)Re 33901.7710/V m s m m sδν∞−===× which is less than critical Reynolds number (5x]05 ). Therefore the flow is laminar and the forced convection Nusselt number and h are determined from5.34)710.0()3390(664.0Pr Re 664.0315.0315.0====L khl Nu C m W m C m W Nu kh D D ⋅=⋅==2/9.7)5.34(12.0/0275.0δ 2024.0)2.0)(12.0(m m m A == Then622103)710.0()024.0)(/9.7()05.0)(100(35)(×=⋅+=+=→−=⋅∞∞⋅m C m W W C hA Q T T T T hA Q s s D D which is sufficiently close to the assumed value in the evaluation of properties. Therefore, there is no need to repeat calculations.(b) The Rayleigh number is321362522()(9.8/)(0.00312)(6035)(0.12)Pr (0.710)310(1.7710/)s g T T m s K K m Ra m s βδν−−∞−−−===×× 5.24)103(59.059.041641=×==−Ra NuThis is an assisting flow and the combined Nusselt number is determined from 2.38)5.245.34()(3133=+=+=n natural n forced combined Nu NuNu Then C m W mC m W Nu kh combined D D ⋅=⋅==2/8.8)2.38(12.0/0275.0δ And C m C m W W C hA Q T T T T hA Q s s D D D 8.58)024.0)(/8.8()05.0)(100(35)(22=⋅+=+=→−=⋅∞∞⋅Therefore, natural convection lowers the surface temperature in this case by about 2°C.。
传热学第八章

华北电力大学
刘彦丰
Lλ , 0
体层的单色穿透比,所以
τ (λ, s) = Lλ,s / Lλ,0 = e−kλs
Lλ , x
Lλ ,s
x dx
s
α (λ, s) = 1−τ (λ, s) = 1− e−kλs
根据基尔霍夫定律,还可以得到光谱发射率等于
光谱吸收比
ε (λ, s) = α (λ, s) = 1− e−kλs
传热学 Heat Transfer
§8-1 角系数的定义、性质和计算
一、角系数的定义
两个表面的辐射换热
量与两个表面之间的相
对位置有很大关系。如 图所示:
我们把从表面1发出
表面1
表面2
的辐射能中落到表面2上
的百分数,称为表面1对 表面2的角系数,记为X1,2
华北电力大学
刘彦丰
传热学 Heat Transfer
华北电力大学
刘彦丰
3、代数法
传热学 Heat Transfer
利用角系数的相对性、完整性及可加性来获得 角系数的方法。
1 2
表面2
华北电力大学
表面1
刘彦丰
传热学 Heat Transfer
X1,2 X 2,1
+ +
X1,3 X 2,3
=1 =1
完整性
X 3,1
+
X3,2
=1
A1 X 1,2 A1 X 1,3
=
A1 X1,2 (Eb1
−
Eb2 )
=
Eb1
− Eb2 1
A1 X1,2
工程传热学-第八章 压气机的压气过程讲解

p2 p1 p3 0.1106 1.6106 0.4106 Pa
v
V 1 3
V h
p2 p1
1
n
1
1
1 0.05 (41.25
1)
0.898
两级:(ws )c
2
n n1
RgT1
1
p2 p1
525 290 0.8
584K
作业
8-1 8-4 8-5
8-2
8-3
8-6
8-7
p1 p4 p2 p3 p1(V1 V4 ) p1Ve mRgT1
(Ws )c
n
n
1
mRgT1
1
p2 p1
n1 n
(ws )c
n n1
RgT1
1
p2 p1
n1 n
设单级活塞压气机中压缩过程与膨胀过程的多 变指数n相同。
12 pdv 43 pdv
(Ws )c (m1 m3 )(12 pdv p1v1 p2v2 )
(ws )c 12 pdv ( p2v2 p1v1 ) 12 pdv 12 d ( pv)
2
1
12 pdV p2 (V3 V2 ) 34 pdV p1(V1 V4 )
p1 p4 p2 p3 v2 v3 v1 v4
m1 m2
m3 m4
(Ws )c m1(12 pdv p1v1 p2v2 )
传热学第八章答案

第八章1.什么叫黑体在热辐射理论中为什么要引入这一概念2.温度均匀得空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性,那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射3.试说明,为什么在定义物体的辐射力时要加上"半球空间"及"全部波长"的说明 4.黑体的辐射能按波长是怎样分布的光谱吸收力λb E 的单位中分母的"3m "代表什么意义5.黑体的辐射按空间方向是怎样分布的定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的6.什么叫光谱吸收比在不同光源的照耀下,物体常呈现不同的颜色,如何解释 7.对于一般物体,吸收比等于发射率在什么条件下才成立8,说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射传热计算的意义.9.黑体的辐射具有漫射特性.如何理解从黑体模型(温度均匀的空腔器壁上的小孔)发出的辐射能也具有漫射特性呢 黑体辐射基本定律8-1、一电炉的电功率为1KW ,炉丝温度为847℃,直径为1mm 。
电炉的效率为。
试确定所需炉丝的最短长度。
解:×341096.010*******⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+dL π得L=8-2、直径为1m 的铝制球壳内表面维持在均匀的温度500K ,试计算置于该球壳内的一个实验表面所得到的投入辐射。
内表面发射率的大小对这一数值有否影响解:由40100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b =35438 W/2m 8-3、把太阳表面近似地看成是T=5800K 的黑体,试确定太阳发出的辐射能中可光所占的百分数。
解:可见光波长范围是~m μ40100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b =64200 W/2m可见光所占份额()()()%87.44001212=---=-λλλλb b b F F F8-4、一炉膛内火焰的平均温度为1500K ,炉墙上有一着火孔。
试计算当着火孔打开时从孔向外辐射的功率。
该辐射能中波长为2m μ的光谱辐射力是多少哪种波长下的能量最多解:40100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b =287W/2m ()310/51/1074.912m W e c E T c b ⨯=-=-λλλT =1500K 时,m m 121093.1-⨯=λ8-5、在一空间飞行物的外壳上有一块向阳的漫射面板。
传热几传质学答案

第八章 热量传递的基本概念2.当铸件在砂型中冷却凝固时,由于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙,气隙中的空气是停滞的,试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式?答:热传导、辐射。
注:无对流换热3.在你所了解的导热现象中,试列举一维、多维温度场实例。
答:工程上许多的导热现象,可以归结为温度仅沿一个方向变化,而且与时间无关的一维稳态导热现象。
例,大平板、长圆筒和球壁。
此外还有半无限大物体,如铸造时砂型的受热升温(砂型外侧未被升温波及)多维温度场:有限长度的圆柱体、平行六面体等,如钢锭加热,焊接厚平板时热源传热过程。
4.假设在两小时内,通过152mm ×152mm ×13mm (厚度)实验板传导的热量为 837J ,实验板两个平面的温度分别为19℃和26℃,求实验板热导率。
解:由傅里叶定律可知两小时内通过面积为152×152mm 2的平面的热量为873=-36002101326191015210152333⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯---λ 得 C m W 03/1034.9*⨯=-λ 第九章 导 热1. 对正在凝固的铸件来说,其凝固成固体部分的两侧分别为砂型(无气隙)及固液分界面,试列出两侧的边界条件。
解:有砂型的一侧热流密度为常数,故为第二类边界条件,即τ>0时),,,(nt z y x q T =∂∂λ 固液界面处的边界温度为常数, 故为第一类边界条件,即τ>0时Τw =f(τ)注:实际铸件凝固时有气隙形成,边界条件复杂,常采用第三类边界条件3. 用一平底锅烧开水,锅底已有厚度为3mm 的水垢,其热导率λ为1W/(m · ℃)。
已知与水相接触的水垢层表面温度为111 ℃。
通过锅底的热流密度q 为42400W/m 2,试求金属锅底的最高温度。
解:热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热,由公式(9-11)知 =∆T -=-121t t t 111℃, 得 1t =238.2℃4. 有一厚度为20mm 的平面墙,其热导率λ为1.3W/(m·℃)。
传热学第八章答案解析

第八章1.什么叫黑体?在热辐射理论中为什么要引入这一概念?2.温度均匀得空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性,那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射?3.试说明,为什么在定义物体的辐射力时要加上"半球空间"及"全部波长"的说明? 4.黑体的辐射能按波长是怎样分布的?光谱吸收力λb E 的单位中分母的"3m "代表什么意义?5.黑体的辐射按空间方向是怎样分布的?定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的?6.什么叫光谱吸收比?在不同光源的照耀下,物体常呈现不同的颜色,如何解释? 7.对于一般物体,吸收比等于发射率在什么条件下才成立? 8,说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射传热计算的意义.9.黑体的辐射具有漫射特性.如何理解从黑体模型(温度均匀的空腔器壁上的小孔)发出的辐射能也具有漫射特性呢? 黑体辐射基本定律8-1、一电炉的电功率为1KW ,炉丝温度为847℃,直径为1mm 。
电炉的效率为0.96。
试确定所需炉丝的最短长度。
解:5.67×341096.010*******⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+dL π得L=3.61m8-2、直径为1m 的铝制球壳内表面维持在均匀的温度500K ,试计算置于该球壳内的一个实验表面所得到的投入辐射。
内表面发射率的大小对这一数值有否影响?解:由40100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b =35438 W/2m 8-3、把太阳表面近似地看成是T=5800K 的黑体,试确定太阳发出的辐射能中可光所占的百分数。
解:可见光波长范围是0.38~0.76m μ40100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b =64200 W/2m可见光所占份额()()()%87.44001212=---=-λλλλb b b F F F8-4、一炉膛内火焰的平均温度为1500K ,炉墙上有一着火孔。
试计算当着火孔打开时从孔向外辐射的功率。
该辐射能中波长为2m μ的光谱辐射力是多少?哪种波长下的能量最多?解:40100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b =287W/2m ()310/51/1074.912m W e c E T c b ⨯=-=-λλλT =1500K 时,m m 121093.1-⨯=λ 8-5、在一空间飞行物的外壳上有一块向阳的漫射面板。
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第八章1.什么叫黑体?在热辐射理论中为什么要引入这一概念?2.温度均匀得空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性,那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射?3.试说明,为什么在定义物体的辐射力时要加上"半球空间"及"全部波长"的说明? 4.黑体的辐射能按波长是怎样分布的?光谱吸收力λb E 的单位中分母的"3m "代表什么意义?5.黑体的辐射按空间方向是怎样分布的?定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的?6.什么叫光谱吸收比?在不同光源的照耀下,物体常呈现不同的颜色,如何解释? 7.对于一般物体,吸收比等于发射率在什么条件下才成立? 8,说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射传热计算的意义.9.黑体的辐射具有漫射特性.如何理解从黑体模型(温度均匀的空腔器壁上的小孔)发出的辐射能也具有漫射特性呢? 黑体辐射基本定律8-1、一电炉的电功率为1KW ,炉丝温度为847℃,直径为1mm 。
电炉的效率为0.96。
试确定所需炉丝的最短长度。
解:5.67×341096.010*******⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+dL π得L=3.61m8-2、直径为1m 的铝制球壳内表面维持在均匀的温度500K ,试计算置于该球壳内的一个实验表面所得到的投入辐射。
内表面发射率的大小对这一数值有否影响?解:由40100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b =35438 W/2m 8-3、把太阳表面近似地看成是T=5800K 的黑体,试确定太阳发出的辐射能中可光所占的百分数。
解:可见光波长范围是0.38~0.76m μ40100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b =64200 W/2m可见光所占份额()()()%87.44001212=---=-λλλλb b b F F F8-4、一炉膛内火焰的平均温度为1500K ,炉墙上有一着火孔。
试计算当着火孔打开时从孔向外辐射的功率。
该辐射能中波长为2m μ的光谱辐射力是多少?哪种波长下的能量最多?解:40100⎪⎭⎫⎝⎛=T C E b =287W/2m ()310/51/1074.912m W e c E T c b ⨯=-=-λλλT =1500K 时,m m 121093.1-⨯=λ 8-5、在一空间飞行物的外壳上有一块向阳的漫射面板。
板背面可以认为是绝热的,向阳面得到的太阳投入辐射G=1300W/2m 。
该表面的光谱发射率为:m μλ20≤≤时();5.0=λε m μλ2>时()2.0=λε。
试确定当该板表面温度处于稳态时的温度值。
为简化计算,设太阳的辐射能均集中在0~2m μ之内。
解:由4100⎪⎭⎫ ⎝⎛=T C G ε 得T=463K8-6、人工黑体腔上的辐射小孔是一个直径为20mm 的圆,辐射力25/1072.3m W E b ⨯=。
一个辐射热流计置于该黑体小孔的正前方l=0.5m ,处,该热流计吸收热量的面积为1.6510-⨯2m 。
问该热流计所得到的黑体投入辐射是多少?解:25/10185.1m W E L bb ⨯==λWA L rA b c2.37.104.652=⨯==Ω-所得投入辐射能量为37.2×6.4×510-=31038.2-⨯W8-7、用特定的仪器测得,一黑体炉发出的波长为0.7m μ的辐射能(在半球范围内)为38/10m W ,试问该黑体炉工作在多高的温度下?该工况下辐射黑体炉的加热功率为多大?辐射小孔的面积为24104m -⨯。
解:()1/512-=-T c b e c E λλλ代入数据得:T=1214.9KWT AC 4.4910040=⎪⎭⎫⎝⎛=Φ8-8、试确定一个电功率为100W 的电灯泡发光效率。
假设该灯泡的钨丝可看成是2900K 的黑体,其几何形状为mm mm 52⨯的矩形薄片。
解:40100⎪⎭⎫ ⎝⎛=T C E b 可见光的波长范围0.38~0.76m μ 则K m T K m T .2204;.110221μλμλ== 由表可近似取()()19.10;092.076.0038.00==--b b F F在可见光范围内的能量为()%094.019.1010040-⨯⎪⎭⎫⎝⎛=∆E T C发光效率%09.10=E ∆E=η8-9、钢制工件在炉内加热时,随着工件温度的升高,其颜色会逐渐由暗红变成白亮。
假设钢件表面可以看成黑体,试计算在工件温度为900℃及1100℃时,工件所发出的辐射能中的可见光是温度为700℃的多少倍?K m T .600μλ≤时()Km T F b .800;00μλλ==-时()401016.0--⨯=λb F 。
解:解:(1)()00.0,7.36997338.0,973700101==⨯===-λμλb F mK T K T t ℃时,,()λμλμλμλ-=≤=⨯=01800600,5.73997376.0b F mK T mK T mK T 之及由值线性插值得:()()%001116.010116.1,10116.1550121=⨯=⨯=----λλλb b F F . 可见光的能量为:2455672.073.967.510116.1m W =⨯⨯⨯-.(2)()00.0,7.445117338.0,1173900101==⨯===-λμλb F mK T K T t ℃时,,()()%01565.010565.1,10565.1,5.891117376.04402211=⨯=⨯==⨯=----λλλμλb b F F mK T ,此时可见光的能量2448.1673.1167.510565.1m W =⨯⨯⨯-.所以℃900时是700℃时的16.3/0.5672=29.6倍. (3)()00.0,74.521137338.0,137********==⨯===-λμλb F mK T K T t ℃时,,()()%05808.010808.5,10808.5,48.1043137376.04402212=⨯=⨯==⨯=----λλλμλb b F F mK T ,此时可见光的能量为24403.11773.1367.510808.5m W =⨯⨯⨯-.所以1100℃时是700℃时的117.03/0.5672=206.3倍.8-10、一等温空腔的内表面为漫射体,并维持在均匀的温度。
其上有一个面积为0.022m 的小孔,小孔面积相对于空腔内表面积可以忽略。
今测得小孔向外界辐射的能量为70W ,试确定空腔内表面的温度。
如果把空腔内表面全部抛光,而温度保持不变,问这一小孔向外的辐射有何影响?解:40100⎪⎭⎫⎝⎛=ΦT AC 代入数据T=498.4K8-11、把地球作为黑体表面,把太阳看成是T=5800℃的黑体,试估算地球表面温度。
已知地球直径为,1029.17m ⨯太阳直径为1.39910⨯m,两者相距m 11105.1⨯。
地球对太空的辐射可视为0K 黑体空间的辐射。
解:如图所示。
地球投影面积对太阳球心的张角为:()()822142117105806.01025.2106641.1785.0105.11029.14-⨯=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=∆Ωπ(球面角)108106226.414.34105806.04--⨯=⨯⨯=∆Ωπ。
地球表面的空间辐射热平衡为: 102.10623.44-⨯⨯⨯=Φo sum C S R σπ,⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯===Φ-21029.114.344,022.ee C S be e R A E A π,10474410623.4421029.114.34,-⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=sum o sum e o e o be T R T T E σπσσ,()()106292710623.41039.11029.1-⨯⨯⨯=⨯sumrT T ,[]412141018229.11010623.41039.1--⨯⨯⨯⨯⨯=sumcT T[]()416416103675.55800106641.1623.49321.15800--⨯⨯=⨯⨯⨯=K 2.27962.315221.15800=⨯=。
8-12、如附图所示,用一个运动的传感器来测定传送带上一个热试件的辐射具有黑体的特性,文传感器与热试件之间的距离1x 多大时,传感器接受到的辐射能是传感器与试件位于同一数值线上时的75%?解:按题意,当工件位于x 1处时,工件对传感器的角系数为工件在正下方时的75%,当工件在正下方时,222,1,2H A H A x π=是A 对传感器的张角:当工件在x 1处时,(),221221222,1πx H x H H A x +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=故有:()ππ2275.021221222x H x H H A H A +⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⨯,即()[]()212111175.0H x H x +=+⨯,由试凑法解得395.0,395.011=∴=x H x 。
8-13、从太阳投射到地球大气层外表面的辐射能经准确测定为1353W/2m 。
太阳直径为,1039.19m ⨯两者相距11105.1⨯m 。
若认为太阳是黑体,试估计其表面温度。
解:太阳看成一个点热源,太阳投射在地球上的辐射总量为sun Qsun Q =()211105.141353⨯⨯⨯π又()491001039.167.5⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯⨯⨯=T Q sunπ所以T=5774K8-14、试证明下列论述:对于腔壁的吸收比为0.6的一等球壳,当其上的小孔面积小于球的总表面面积的0.6%时,该小孔的吸收比可大于99.6%。
球壳腔壁为漫射体。
解:设射进小孔的投入辐射为0E ,经空腔内表面第一次反射的投入辐射为0E ρ,经第二次反射为02E ρ,经第n 次反射为0E nρ.空腔共吸收()()[]nnE E 6.011100--=-ρ 设n=1所以()%36.0%6.04.010=⨯-E则小孔吸收比为1-0.36%=99.6%又因为n 越大,则小孔的吸收比越大,证明完毕。
实际物体的辐射特性8-15、已知材料AB 的光谱发射率()λε与波长的关系如附图所示,试估计这两种材料的发射率ε随温度变化的特性,并说明理由。
解:A 随稳定的降低而降低;B 随温度的降低而升高。
理由:温度升高,热辐射中的短波比例增加。
8-16、一选择性吸收表面的光谱吸收比随λ变化的特性如附图所示,试计算当太阳投入辐射为G=800W/2m 时,该表面单位面积上所吸收的太阳能量及对太阳辐射的总吸收比。
解:()()∞∞∞∞+=+=⎰⎰⎰⎰~4.14.1~002012.09.011b b b bb bF F d E d E d E d E λλαλλααλλλλλλ查表代入数据得8026.0%0792.867.0=⨯=α8-17一漫射表面在某一温度下的光谱辐射强度与波长的关系可以近似地用附图表示,试: (1) 计算此时的辐射力;(2) 计算此时法线方向的定向辐射强度,及与法线成600角处的定向辐射强度。