硅酸盐工业热工基础作业答案
硅酸盐工业热工基础1.5窑炉系统中气体流动
由于各段气体平均密度不同，因此，hg2与hg22、 hk2与hk22…….不相等。将三方程相加，若干静 压头可消去。
1.5.1.2气体流动形式
气体流动形式 自然流动：由于窑炉的工作空间各点的气体密度 差所产生的力，造成气体的运动，称为自然流动 或自然对流
强制流动：在外力作用下产生的强制运动。 外力可以是：喷嘴喷出流股的摩擦力，窑炉空间
或管道末端的压强差。 在窑炉中，气体的运动在大多数情况下，是由于
气体本身和外力综合作用的结果。其中以外力作 用为主。
❖ 如气体在窑炉内的水平流动、垂直流动、从孔 口和炉门的流出或吸入等均是不可压缩气体的 流动。
1.5.2.1气体从窑炉内的流出和流入
1.气体通过小孔的流出和流入
当窑炉内外存在压差时，气体将从窑炉的孔流出和流入。 小孔的截面积为F ，气流形成的最小截面积为F2 。
ω1
ω1
常用缩流系数 表示缩流程度
当气流流经小孔后， 形成一个最小截面 的现象—缩流现象
ω1
hs1 hk2 hi
ω1
即：
p1
- pa
w
2 2
2
w
2 2
2
w2
1
1
2(p1 - pa )
w2
2( p1 pa )
速度系数 与流体流出时的阻力有关
由实验确定
热工基础习题含参考答案
热工基础习题含参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、朗肯循环中工质在给水泵内发生是(____)过程。
A、等温B、等压C、等焓D、等熵正确答案：D2、提高循环热效率的途径有（）A、降低放热量B、提高散热量C、不要冷源D、提高吸热量正确答案：A3、在水蒸气的焓熵图上，(____)的等压线压力高。
A、左上方B、左下方C、右下方D、右上方正确答案：A4、朗肯循环是（）循环A、双热源B、单热源C、多热源D、无热源正确答案：C5、w是(____)的符号。
A、功B、比热量C、比功D、热量正确答案：C6、循环有(____)为0。
A、内能变化B、热C、功D、焓正确答案：A7、5Kg的蒸汽吸热10KJ，则比热量是(____)kJ/kg。
A、0B、1C、2D、0.5正确答案：C8、比20℃低的温度是(____)K。
A、395B、400C、350D、273正确答案：D9、蒸汽的焓越高，则内能就（）A、以上都不对B、越高C、越低D、不变正确答案：A10、热量的符号是（）A、qB、JC、αD、Q正确答案：D11、以下关于热力学第二定律的论述正确的是（）A、孤立系的熵可以减少B、能量不能凭空创造出来C、孤立系的能量在转换过程中有方向性D、闭口系的能量不变正确答案：C12、朗肯循环中，工质在汽轮机内发生( ）过程。
A、等焓B、等压C、等熵D、升温正确答案：C13、温度升高越大，则(____)越多。
A、功B、热C、显热D、热能正确答案：C14、在水蒸气定压产生过程的温熵图上，有 (____)段曲线。
A、2B、3C、0D、1正确答案：A15、不会提高朗肯循环平均吸热温度的是 (____)。
A、采用回热B、采用再热C、提高初压D、降低背压正确答案：D16、不一定提高朗肯循环热效率的是(____)。
A、降低背压B、提高初温C、热电联产D、采用再热正确答案：D17、下列说法正确的是(____)。
A、温度一定，压力越低，则过热蒸汽的焓越高B、熵一定，压力越低，则水蒸气的温度越低C、温度越高，则过热蒸汽的焓越高D、温度一定的湿饱和蒸汽，压力越高，其干度也越高正确答案：A18、蒸汽的压力越高，则焓就（）A、不变B、越低C、以上都不对D、越高正确答案：C19、在朗肯循环中，等压散热过程的下一过程是在(____)中完成的。
硅酸盐工业热工基础之--4.4(国)辐射传热
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
4.4.2热辐射的基本定律
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
4.4.2.1普朗克辐射定律
（1）辐射能力和辐射强度
物体每单位表面积，在单体时 间内向半球空间辐射出去的波 长从0～∞范围内的总能量 符号：“E”
辐射能力
单位：W/m2
辐射强度
物体每单位表面积，在单体时 间内向半球空间辐射出去的波 长从λ～dλ范围内的辐射能力为 dE，dE与波长间隔的比值
因为管道表面积F1相对于厂房面积F2来说是很小
F1 0 F2
ε
12≈ε 1
12 1
T 4 T T T Qnet ,12 12 C0 [( 1 ) 4 ( 2 ) 4 ] 1 F1C0 [( 1 ) 4 ( ) ]F1 100 100 100 100
T T ql 1C 0 [( 1 ) 4 ( 2 ) 4 ]d 100 100
4.4辐射传热 硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
4.4.1辐射传热的基本概念
4.4.1.1辐射传热的本质和特点
辐射
物体以电磁波的方式向外传递能量的过程
电磁波谱
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
硅 酸 盐 工 业 热 工 基 础
热辐射 热射线 辐射传热
由于热的原因而发生的辐射
取决于温度
能被物体吸收并转变成热能的部分电磁波 物体之间相互辐射和吸收热过程的总效果
空间热阻
1 12 F1
黑休辐射传热 的电热网络图
E01 E02
对流传热
综合传热
课件目录
教案
1
4.4.3.3灰体间的辐射传热
热工基础课后答案超详细版(张学学)
第一章思考题1.平衡状态与稳定状态有何区别热力学中为什幺要引入平衡态的概念答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2.表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
3．当真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈大还是愈小答：真空表指示数值愈大时，表明被测对象的实际压力愈小。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别答：无耗散的准平衡过程才是可逆过程，所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确答：不正确。
不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自动顶开。
而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。
7. 用U形管压力表测定工质的压力时，压力表液柱直径的大小对读数有无影响答：严格说来，是有影响的，因为U 型管越粗，就有越多的被测工质进入U 型管中，这部分工质越多，它对读数的准确性影响越大。
习 题1-1 解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==⨯⨯=-1. kPa p p p g b 6.137********.100=+=+=2. kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==-=-=3. kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==-=-=4. kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==-==-1-2 图1-8表示常用的斜管式微压计的工作原理。
热工基础习题参考答案
11.3 题略解： m 2.127481.92.110)7893(3=´´-=×D =××=D gph h g p r r1.5 题略m1.05.02.030sin m2.0200kg/m800/8.033=´======l h mm l cm g r 已知：烟气的真空度为：Pa8.78430sin 2.081.9800=´´=××=h g p vr∵ 1 mmH 2O = 9.80665 Pa ∴ 1 Pa = 0.10197 mmH 2OOmmH 027.808.7842==Pa p v烟气的绝对压力为：kPa 540.98Pa 388.985408.7843224.133745==-´=-= v b p p p1.10 题略解：锅内表压力g 40.77kg 04077.081.91041010063==´´´=×=×=-gA p m Ag m p g g2.2填空缺数据（兰色）： 过程 Q/kJ W/kJ △U/kJ 1-2 1390 0 1390 2-3395 -395 3-4 -1000 0 -1000 4-1-552.9题略 已知：D 1 = 0.4 m ，p 1 =150 kPa ，且气球内压力正比于气球直径，即p = kD ，太阳辐射加热后D 2 = 0.45 m 求：过程中气体对外作功量解：由D 1=0.4 m ，p 1=150 kPa ，可求得：k =375 kPa/mkJ27.2)(822)6(41423333321=-===×==òD D k dD kD W dDkD D d kD pdV dW D D ppp p答：过程中气体对外作功量为2.27 kJ 2.12 题略解：（1）确定空气的初始状态参数K300)27273(m10101010100kPa1.29310100108.919510213324143111=+==´´´===´´´+=+=+=-----T AH V Ag m p p p p b g b（2）确定拿去重物后，空气的终了状态参数由于活塞无摩擦，又能与外界充分换热，因此终了平衡状态时缸内空气的压力和温度与外界的压力和温度相等。
热工基础习题和答案
一、填空题1．实现热能和机械能相互转化的工作物质就叫做工质。
2．热能动力装置的工作过程，概括起来就是工质从高温热源吸取热能，将其中一部分转化为机械能，并把余下的一部分传给低温热源的过程。
3．热力系统与外界间的相互作用一般说有三种，即系统与外界间的物质交换、热量交换和功交换。
4．按系统与外界进行物质交换的情况，热力系统可分为闭口系统和开口系统两类。
5．状态参数的变化量等于初、终两状态下，该物理量的差值，而与工质的状态变化途径无关。
6．决定简单可压缩系统状态的独立状态参数的数目只需两个。
7．1mmHg=133.3Pa；1mmH2O=9.81Pa。
8．一个可逆过程必须是准平衡过程，而且在过程中没有任何形式的能量耗散。
9．只有平衡状态才能用参数坐标图上的点表示，只有准平衡过程才能用参数坐标图上的连续实线表示。
10．热量和功都是系统与外界能量传递的度量，它们不是状态参数而是过程量。
11．工质作膨胀功时w<0，工质受到压缩时w>0，功的大小决定于工质的初、终状态以及过程的变化途径。
1．系统的总储存能包括内部储存能和外部储存能的总和。
2．热力学能是物体因分子热运动而具有的能量，包括内动能和内位能两部分，前者是温度的函数，后者是比体积的函数，所以热力学能是状态参数。
3．空气经一热力过程后热力学能增加67kJ，并消耗外功1257kJ，则此过程为放热过程。
（填吸热或放热）4．一元稳定流动的能量方程式适用于一元稳定流动的任何过程。
5．焓的定义式物理意义是工质在流动状态下所具有的总能量中与热力过程有关的那部分能量。
6．推动功只有在工质流动时才有意义。
技术功等于膨胀功和推动功的代数和，所以技术功只对开口系统才有意义。
1．对于1kg理想气体其状态方程式为：pv=RgT，对于mkg理想气体其状态方程式为：pV=mRgT。
2．空气的通用气体常数R=8314J/(kmol·K),气体常数Rg=287J/（kg·K），标态下的千摩尔体积Vm0=22.4m3/Kmol。
热工基础习题(含参考答案)
热工基础习题（含参考答案）一、单选题（共55题，每题1分，共55分）1.下列＿组参数都是状态参数。
（）A、热量、比热、温度B、技术功C、膨胀功、内能、压力D、焓、熵、比容正确答案：D2.温度越高，则包含的热量就越（）A、前三说法都不对B、多C、相同D、少正确答案：A3.朗肯循环有汽化过程时，锅炉的工作压力一定（）A、是临界压力B、高于临界压力C、低于临界压力D、以上都不对正确答案：C4.与外界不发生热交换的热力系称为(____)。
A、开口系B、闭口系C、孤立系D、绝热系正确答案：D5.朗肯循环由四大设备：汽轮机、锅炉，凝汽器和（）组成A、风机B、过热器C、给水泵D、出水泵正确答案：C6.朗肯循环的等压散热过程在(____)中完成的。
A、凝汽器B、锅炉C、给水泵D、汽轮机正确答案：A7.内能与(____)的单位是一样的。
A、比功B、比焓C、热D、熵正确答案：C8.热力学第一定律的实质是()A、物质不灭定律B、质量守恒定律C、能量转换与守恒定律D、孤立系熵增原理正确答案：A9.在(____)情况下，功记为正值。
A、热力系对内做功B、外界对热力系做功C、热力系对外做功D、换功正确答案：C10.q是(____)的符号。
A、比热量B、热量C、功D、内能正确答案：A11.热力学第二定律仅适用于(____)。
A、不同过程的任何途径B、同一过程的可逆途径C、同一过程的任何途径D、同一过程的不可逆途径正确答案：A12.在水蒸气的焓熵图上，越往右越平的线是(____)。
A、等温线B、等压线C、等干度线D、等熵线正确答案：A13.根据传热方程式，减小(____)可以增强传热。
A、传热系数B、传热热阻C、传热温差D、传热面积正确答案：B14.干饱和蒸汽经绝热节流后，其状态将变为（）A、湿蒸汽B、饱和水C、干饱和蒸汽D、过热蒸汽正确答案：D15.朗肯循环的蒸汽初压提高，乏汽干度一定（）A、提高B、不确定C、不变D、降低正确答案：D16.水蒸气的温熵图上的两条标志线是(____)。
热工基础练习题(含参考答案)
热工基础练习题（含参考答案）一、单选题（共55题，每题1分，共55分）1.在热力工程力学计算中使用的压力是--（）A、大气压力B、真空压力C、表压力D、绝对压力正确答案：D2.热力系经历一个不可逆过程后，其熵变化（）A、必定增加B、保持不变C、必定减少D、可能增加、减少或不变正确答案：D3.说法正确的是，朗肯循环是(____)。
A、蒸汽动力循环B、乏汽干度最低的循环C、热效率最高的循环D、不可能实现的循环正确答案：A4.由干饱和蒸汽加热成过热蒸汽的过程称为 ( )。
A、过热段B、预热段C、加热段D、汽化段正确答案：A5.在朗肯循环中，绝热升压过程的下一过程是在(____)中完成的。
A、汽轮机B、给水泵C、凝汽器D、锅炉正确答案：D6.(____)是相互作用的物体，由于所处的位置或弹性形变而具有的能。
A、动能B、内能C、位能D、机械能正确答案：C7.蒸汽的焓越高，则压力就（）A、越高B、越低C、不变D、以上都不对正确答案：D8.水的临界温度是(____)℃。
A、237B、323C、273D、374正确答案：D9.在水蒸气定压产生过程中，不可能接着出现在饱和水之后的是(____)。
A、未饱和水B、湿饱和蒸汽C、过热蒸汽D、干饱和蒸汽正确答案：A10.水蒸气的定压产生过程 (____)。
A、温度可以不停地升高B、熵不一定增大C、经历了三个阶段、六种典型状态D、一定经历五种典型状态、三个阶段正确答案：A11.能够输出动能的循环称为动力循环，以水蒸气为工质的动力循环称为 (____)。
A、实用循环B、适用循环C、初始循环D、蒸汽动力循环正确答案：D12.不一定提高朗肯循环热效率的是(____)。
A、采用再热B、提高初温C、热电联产D、降低背压正确答案：A13.流体在喷管内流动时，在流动方向上流体的压力越来越(____)。
A、不稳定B、低C、高正确答案：B14.回热循环与同参数朗肯循环相比，正确的是(____)。
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硅酸盐工业热工基础作业答案 2-1解:胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁 单值条件 tw1=1300C tw2=300C δ=450mm F=10 m 2胸墙的平均温度 Tav ＝（Tw1＋TW2）/2=（1300+300）/2=800C 根据平均温度算出导热系数的平均值 λav ＝＋ x800＝1。
48w/Q=λF(Tw1-Tw2)/δ=（1300－300）/=42－2 解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁由Q=t ∆/R 或q=t ∆/Rt 知，若要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同才行单值条件 δ1＝40mm δ2=250mm λ1= λ2=m. 硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层) Rt1=δ1/λ1+δ2/λ2+ δ3/λ3=++δ3/λ3若仅有红砖（两层） Rt2=δ/λ2+δ3/λ3=δ/+δ3/λ3 Rt1=⇒+=δ/得 δ＝370mm,即仅有红砖时厚度应为370mm 。
2—3 解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁 单值条件 δ＝230mm R1= Tw1=700C Tw2=100C 粘土砖的平均导热系数 λav=3-3- R2=R1+δ=当L=1时,Q=2λ∏( Tw1-Tw2)/4Ln21d d =1.080.85因为R2/R1≤2,可近似把圆筒壁当作平壁处理，厚度δ＝R2－R1，导热面积可以根据平均半径Rav ＝（R1＋R2）/2求出。
做法与2－1同。
2－4解：本题属于稳定无内热源的多层圆筒壁单值条件 λ1＝50W/m 。
C λ2＝ W/m 。
C δ1＝5mm δ2＝95 mm Tw1=300C Tw2=50C d1=175mm d2=185mm d3=375mm 若考虑二者的热阻，每单位长度传热量Q=( Tw1-Tw2)X2π/(12131122d d Ln Ln d d λλ+)=2502222.2711851375501750.1185X WLn Lnπ=+ 若仅考虑石棉的热阻，则 Q ’=(12)22502222.31131375220.1185Tw Tw X X W d Ln Ln d ππλ-==可见Q ≈Q ’，因而在计算中可略去钢管的热阻。
2—5解：本题属于稳定的无内热源的多层圆筒壁若忽略交界面处的接触热阻，每单位长度通过粘土砖的热量Q1与通过红砖热量Q2相同单值条件 d1=2m d2= d3= Tw1=1100C Tw2=80C先假设交界处温度为600C ，则粘土转与红砖的平均导热系数110060010.000580.835 1.328/.2600802X0.000510.470.6434/.221(1100600)2 1.328500114076/20.29641av X W m C av W m Cav X X Q W md Ln d λλλ+=+=-===∏∏＋＝＋＝2av2(60080)20.6434520212802/30.16422X X Q W m d Ln d λ-===∏∏Q1与Q2相差太大，表明假设温度不正确。
重新假设交界处温度620C 则:110062010.8350.0058X1.338W /.26208020.470.0051X 0.6485/.2m C W m C λλ+=＋＝＋＝＝＋21(1620)2X1.338480113614/20.2964122(6202)20.6485540213400/30.16422Tw X Q W md Ln d Tw X X Q W m d Ln d λλ-===-===∏∏∏∏Q1与Q2基本相等，因而交界处温度在620C 附近。
2—6 解：本题为稳定的无内热源的多层平行无限大平壁 根据一维热量方程TQ Rth=∑ 其模拟电路如下12单值条件： 1.2a λ= 0.6b λ= λc ＝ λd= W/ Tw1=370C Tw2=66Cδa=25mm δb=δc=75mm δd=50mm0.0250.2083/1.20.1a Ra C m aFa X δλ=== 0.050.625/0.80.1d Rd C m dFd X δλ=== 2F Fb = 20.075 2.5/0.60.1b X Rb C W bFb X δλ=== 20.0755/0.30.1c X Rc C W cFc X δλ===2.551.667/2.55RbRc X Rbc C WRb Rc ===++ 总热阻 2.5/12304121.62.5R Ra Rbc Rd C WTw Tw Q WR =++=-===∑∑2-7 本题属于稳定的无内热源的单层无限大平壁 单值条件 Tw1=450C Tw2=50C q=340W/2保温层平均导热系数120.0940.0001250.12525/.2Tw Tw av X W m Cλ+=+= q=(12)av Tw Tw λδ- 若要使q<340,那么要求δ(12)0.125254000.147340av Tw Tw X m qλ+≥==保温层厚度不得小于147mm.2-8 本题属于稳定的无内热源的多层无限大平壁 ，做法与2－6同。
根据一维热量方程 Q ＝TR ∑，把砌块分为三部分如图，其热阻分别为R1，R2，R3 模拟电路如下132气实单值条件：Tw1=100C Tw2=20C λ1= λ2= δ1= δ2=50mm δ3= F1=F3==2 F 气＝ m 2 F 实＝ m 2 R1＝R3＝10.03250.1055/10.790.39C W F X δλ== R 气＝20.0500.6386C /20.27X0.29W F δλ＝＝气R 实＝20.050.5276/20.79X0.12C W F δλ=＝实R2＝R 0.2889/R R C W R 气实＝气＋实总热阻1230.50C/W R R R R =++=∑12801600.5Tw Tw Q W R-===∑ 2－9 本题属于稳定的有内热源球体的导热因为球内外表面温度保持不变，因而内热源散发的热量与球体传热量Q 相同qv=Q 单值条件 d1=150mm d2=300mm λ=73W/ tw1=248C tw2=38C 根据公式2－31 3(12)1273210150300102889675t t d d X X X X Q X W λδ--===∏∏球壁内外表面中心球面半径r=112150300112.5224d d Xmm ++== 根据公式2-29 1111210()(12)()0.0750.1125112481081111()()120.0750.15X t t r r t t C r r ---=-=-=--2-10 本题属于稳定的有内热源单层平壁的导热 。
如图，以混凝土块中间层为Y 轴所在平面建立坐标系，其中间层Ｘ坐标为０，温度为Ｔ１，外壁温度为Ｔ２，Ｔ３，且Ｔ２＝Ｔ３312单值条件t1=50C t2=20C λ= qv=100W/3m根据公式２－４０ 得到平壁内的温度分布方程221()12q v tt t x x xt δλδ-=-++为求平壁内最高温度位置，对其求导，并使之为０得212t t x qvδλδ-=+显然，在图中当x=0时，温度最高，因而有122t t qv δλδ-=得0.95m δ===因为只取了混凝土厚度的一半，因而总厚度为１.９m 2-11 解：本题属于具有稳定内热源的长圆柱体的导热 单值条件 d= L=300mm U=10V tw=93C ρ=μΩ λ=1)钢丝电阻 R=8320.370100.0261(1.610)LX X FX ρ--==Ω∏ 2) 钢丝电功率为 210038300.0261U P W R === 3)钢丝内热源为8332383015.8710/(1.610)0.3qv X W m X X -==∏ 4)求钢丝中心温度，根据式２－４３832215.8710(1.610)0093138.24422.5qv X X X t tw r C X λ-=+=+=２－１２ 解：本题属于稳定的无内热源形状不规则物体的导热F1为物体内侧表面积，若内壁尺度分别用y1,y2,y3表示，且所有y>δ时，则整个中空长方体的核算面积为 Fx=F1+δ(y1+y2+y3)+2δ=F1+δ(y1+y2+y3)+2δ 单值条件： y1=250mm y2=150mm y3=100mm δ=230mm t1=900C t2=80C 3312900800.260.23100.260.23100.3727/.22t t X X W m C λ--++=+=+= Fx=2X(y1y1+y2y3+y1y3)+δ(y1+y2+y3)+2δ=[2X(250X150+150X100+250X100)+(250+150+100)+]X106-=(155000+248400+65480)X106- =2m根据公式２－３２ Q=0.3727(12)0.466888206200.23Fx t t X X W λδ-==2-13 解： 不相同，直径大的管道热损失大 本题属于稳定的无内热源的单层圆筒壁的导热设两管子的内直径分别为d1,d2，其厚度为δ ，内外表面温度为t1,t2，导热系数为λ，已知d1<d2则单位长度管的传热量2(12)211(1)11t t tQ d Ln Ln d d λλδδ-==++∏∏管２的传热量2(12)222(1)22t t tQ d Ln Ln d d λλδδ-==++∏∏因为(1)(1)121212Ln Ln Q Q d d d d δδδδ>⇒+>+⇒< 因而直径大的管道热损失大．2-14 设d1=10d2 则Gr1=222221000210002g d tg d tGr ββνν∆∆==因为其他各要素同，仅考虑两直径不同的影响 Nu1=0.25=0.250.25(10002)0.53 5.622 5.622Gr X Gr Nu ==adNu λ= a=Nu dλ1 5.02210.56221102()Nu Nu a a d d Q a Tw Tf Fλλ====- 1110.562102 5.622Q a tF t F tF =∆=∆=∆因而两管子对流换热系数之比为0。
562 热损失比值5。
62 2-15 解：本题属于无限空间中自然对流换热单值条件 d= L=10m Tw=68C Tf=22C 先判断Gr 以判断流态，定性温度Tb=68224522Tw Tf C ++== 查得6217.4510/X m S ν-= Pr 0.6985= 22.810/.X W mC λ-= 另外111(1/)273.1545318.45K Tb β===+ 46T Tb Tf C ∆=-= 2－16 解：本题属于无限空间中的自然对流换热 单值条件 d= Tw=450C Tf=50C 先计算Gr 以判断流态，定性温度Tw Tf 45050Tb 250C 22++=== 查表得 V ＝6210m /S - Pr ＝ 24.27X10W /m.C -λ= 另外111(1/K)Tb 273500523β===+ t Tw Tf 400C ∆=-= 于是有b3379b 26219.8XX(0.3)X400g L t523(Gr Pr)[()Pr]X0.6778.3X1010V(40.61X10)-β∆===< 故处于层流状态查表得C ＝ n ＝1/4 定型尺寸 d=12n 724b 4.27X10X0.53a C(Gr Pr)(8.3X10)7.2(W /m )d 0.3-λ=== 每米管道上的对流散热量为ql a(Tw Tf )Fl 7.2X(45050)XX0.32714W/m =-=-=∏2－17 解：本题属于有效空间中的自然对流换热热面在上面与下面时，其当量导热系数不同，要分别考虑 单值条件 δ＝20mm Tw1=130C Tw2=30C 1) 夹层中空气的平均温度 Tf ＝Tw1Tw280C 2+= 111/K 27380353β===+t 13030Tw1Tw2100C ∆=-=-=2）按80C 查得空气的物性参数23.05X10W /m.C -λ= 621.09X10-ν=Pr 0.692=3）计算Grf ＝34262g t 9.81X(0.02)X1001X 4.9984X10(21.09X10)353-σβ∆==ν 属于层流，且热平面在下面4）求 e λ 140.25422e0.195Gr 0.195X(4.9984X10) 2.916e 2.916 2.916X3.05X108.89X10W /m.C--λ===λλ=λ==5）计算对流换热量2e 0.089q t X100445W /m 0.02λ=∆==σ 热面在上边与上同2－18 解：本题属于流体在管内流动时的换热 单值条件 t=20C W=s d=查表得 22.59X10W /m.C -λ= 6215.06X10m /S -ν= 计算 6wd 1.28X0.118Ref 1002915.06X10-===ν 得 0.850.85Nuf 0.0146Ref 0.0146X(10029)34.76===2Nuf 34.76X2.59X108.07W /m.C d 0.118-λα=== 2－20 解：本体属于流体强制在管内流动时的换热 单值条件 w=10m/s d= L= Tw=150C Tf=100C 查表得 6223.13X10m /S -ν= 23.21X10N /m.C -λ= Pr ＝ Ref ＝6wd 10X0.052161723.13X10-==ν 根据2－66 式0.80.430.25Pr f Nuf 0.021Ref Pr f ()Pr w=计算0.80.430.250.688Nuf 0.021X21617X0.688X()0.683==＝ X ＝因为L/d=35<50 因而查表得修正系数l 1.03ε= 得2Nuf 0.0321X52.5a L X1.0334.7W /m .C d 0.05λ=ε== 于是有33101026219.8346318.15(Pr)[()Pr]0.69858.771010(17.4510)b b X X X g L t Gr X X X βν-∆===> 故处于湍流状态 查表得c= n=1/3 定性尺寸 d=3m a=1210232.810(Pr)0.12(8.7710) 4.98/3-=⨯⨯⨯=℃nbX c Gr W m d λ 2－27 1）解：根据斯蒂芬—波尔茨曼定律可求得σ=×10-8W/2m K T 1= T 2= 0.8ε=484211,01E E T 0.8 5.6710293.15335W/m -=ε=εσ=⨯⨯⨯=4844222,02E E T 0.8 5.6710873.15 2.63610W/m -=ε=εσ=⨯⨯⨯=⨯2)由于11220,0ϕ=ϕ=，平面1所辐射出的总能量全部投射在2上，反之亦然 因而J 1＝G 2，J 2＝G 1 可看作A ≈ε，因而R 10.2=-ε=列方程组 11,0122,02J E RG J E RG =ε+=ε+ 即 11,0222,01J E RJ J E RJ =ε+=ε+化简得()11,02,01J E R E RJ =ε+ε+G2＝J1＝1,02,032212E R E 3350.226360G =J = 5.8410W /m 1R 0.96ε+ε+⨯==⨯- 同理得 4222,01J =E RJ 263600.25840 2.7510W/m ε+=+⨯=⨯3）净辐射热量42net11242net221E J J 584027500 2.1710W /m E J J 275005840 2.1710W /m =-=-=-⨯=-=-=⨯2－28 1）当在两平面间放置一块黑度为得蔗热板时，其净辐射热量为原来的一半 421.08X10W /m442442T1273.1520E10C0 5.669X 418W /m 100100T2600273.15E20C0 5.669X 32950W /m100100+⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭+⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭其辐射网络见课本Qnet1,2=()12E10E20ε-131ϑ= ϑ31=1 ϑ32=1 ϑ23=11112112111121111111231332ε==⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫++-+-+-++-+- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪εεεεεεε⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭1130.81213X420.8ε=ε时＝＝－()()321Qnet1,2=12E10-E20X 41832950 1.08X10W /m 3ε=-=1130.05122240.520.80.05ε=ε+当时＝＝－()21Qnet1,212E10E20X(41832950)803W /m 40.5=ε=-=－2－29 解：裸气管放在空气中，由于所辐射的能量全部为空气吸收，因而空气可以近似看作黑体 1ε= 121ϑ= 2F 0.3m =π4444444T1T2Qnet1212C012F11001001T1T2C0F111100100112121112T1T21C0F1100100440273.1510273.0.8X5.669X 100⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=ε-ϑ⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎛⎫⎛⎫⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦+ϑ-+ϑ- ⎪ ⎪εε⎝⎭⎝⎭⎡⎤⎛⎫⎛⎫=ε-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦++⎛⎫=- ⎪⎝⎭4215X0.31000.8X5.669X2522.3X0.310780W /m ⎡⎤⎛⎫π⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦=π= 2－30 1) 解：在周围安装遮热管，起到了防止热量散失的功能，其中 10.8ε= 21ε= 30.82ε= 131ϑ=321ϑ= F20.4=π其热阻网络结构见课本 4242T1E10C014663W /m 100T2E20C0365W /m 100⎛⎫== ⎪⎝⎭⎛⎫== ⎪⎝⎭()()()E10E20Qnet1,211113121F113F13F332F3E10E20F1213111X 3131113314663365X0.35783W /m 10.80.1810.750.75X20.80.82-=-ε-ε+++εϑεϑ-=-ε-ε++ϑ+ϑεϑε-π==-+++ 解：太阳光射到平板上，平板吸收并向空气中辐射，由于平板温度恒定，因而吸收的能量与平板与空气之间的辐射换热量同T1 为平板温度2－31解：太阳光射到平板上，平板吸收并向空气中辐射，由于平板温度恒定，因而吸收的能量与平板与空气之间的辐射换热量同T1 为平板温度1）当 10.14ε= 00.90ε=时 T2＝25C44T1T21E00C0100100⎡⎤⎛⎫⎛⎫ε=ε-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦ 44T1298.150.14X7000.9X5.669100100T242C⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦=解得 2）当0.96ε=444400.95T1T22E00C0100100T1298.150.96X7000.95X5.669X 100100T1105C ε=⎡⎤⎛⎫⎛⎫εε⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦时＝－＝－得＝3）此时白板吸收率与其黑度相同 ，二者ε值相同，计算方法同上2－32 解：热电偶处于热平衡状态，温度恒定，它对钢管得辐射换热量与它与空气的对流换热量同单值条件 T1＝110C T2＝220C 0.8ε＝ 2a 52.4W /m C = Tg －空气的真实温度C热电偶与管道的辐射换热 ()Qnet12a Tg T2-=-依题意得 Qnet12Qnet2g -=- 因而有()()4444T2T1a Tg T2C010*******.15383.1552.4Tg 2200.8X5.669100100⎡⎤⎛⎫⎛⎫ε⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦－＝－－＝－解得Tg ＝253C25322013253－误差＝＝％。