輻射換熱思考題答案

1、WOR格式可以任意編輯輻射換熱思考題解答1什么叫黑體？在輻射換熱中為什么要引入這一概念？答：吸收比 _ _1的物體叫做黑體，黑體是一個(gè)理想化的物體，黑體輻射的特性反映了物 體輻射在波長(zhǎng)、溫度和方向上的變化規(guī)律，這為研究實(shí)際物體的輻射提供了理論依據(jù)和簡(jiǎn)化 分析基礎(chǔ)。2. 溫度均勻的空腔壁面上的小孔具有黑體輻射的特性，那么空腔內(nèi)部的輻射是否也是黑體輻射？答：空間內(nèi)壁壁面不一定是黑體輻射，之所以小孔呈現(xiàn)出黑體特性，是因?yàn)檩椛湓诳涨?內(nèi)經(jīng)歷了很多次吸收和反射過程，使離開小孔的能量微乎其微。3. 試說明，為什么在定義輻射力時(shí)要加上“半球空間”和“全波長(zhǎng)”的說明？答：因?yàn)檩椛浔砻姘肭蚩臻g每一立體角都有來自

2、輻射面的輻射能，而輻射能的形式有各 個(gè)不同波長(zhǎng)。全輻射必須包括表面輻射出去的全部能量，所以要加上“半球空間”和“全部 波長(zhǎng)”的說明。4. 黑體的輻射能按波長(zhǎng)是怎樣分布的？光譜輻射力&的單位中“卅”代表什么？答：黑體輻射能按波長(zhǎng)的分布服從普朗克定律，光譜輻射力單位中分母“人m3”代表了單位面積m和單位波長(zhǎng)m的意思。5. 黑體的輻射能按空間方向是怎樣分布？定向輻射強(qiáng)度與空間方向無關(guān)是否意味著黑體 的輻射能在半球空間各方向上是均勻分布的？答：黑體輻射能按空間方向分布服從蘭貝特定律。定向輻射強(qiáng)度與空間方向無關(guān)并不意 味著黑體輻射能在半球空間各方向上是均勻分布的，因?yàn)檩椛鋸?qiáng)度是指單位可見面積的輻射 能，

3、在不同方向，可見面積是不同的，即定向輻射力是不同的。6. 什么叫光譜吸收比？在不同光源的照耀下，物體常呈現(xiàn)不同的顏色，如何解釋？答：所謂光譜吸收比，是指物體對(duì)某一波長(zhǎng)投入輻射的吸收份額，物體的顏色是物體對(duì) 光源某種波長(zhǎng)光波的強(qiáng)烈反射，不同光源的光譜不同，所以物體呈現(xiàn)不同顏色。7. 對(duì)于一般物體，吸收比等于發(fā)射率在什么條件下成立？答：任何物體在與黑體處于熱平衡的條件下，對(duì)來自黑體輻射的吸收比等于同溫度下該物體的發(fā)射率。&說明灰體的定義以及引入灰體的簡(jiǎn)化對(duì)工程輻射換熱計(jì)算的意義。答：光譜吸收比與波長(zhǎng)無關(guān)的物體叫做灰體，灰體的吸收比恒等于同溫度下的發(fā)射率，把實(shí)際物體 當(dāng)做灰體如理，可以不必考慮投入輻

4、射的特性，將大大簡(jiǎn)化輻射換熱的計(jì)算。9 .已知材料A、B的光譜吸收比 （）與波長(zhǎng)的關(guān)系如圖所示，試估計(jì)這兩種材料的發(fā)a X射率 隨溫度變化的特性，并說明理由。答：根據(jù)基爾霍夫定律： ,( ) ()。由維恩位移定律：max1/T。因?yàn)锳的光譜吸收比隨波長(zhǎng)增加而降低，即其善于吸收短波輻射，必善于發(fā)射短波輻射，所以其發(fā)射率 隨溫度升高而升高，可能是金屬材料。B的光譜吸收比是隨波長(zhǎng)的增加而增高，即其善于吸收長(zhǎng)波輻射，必善于發(fā)射長(zhǎng)波輻射，所以其發(fā)射率隨溫度升高而降低，可能是非金屬材料。10、試述角系數(shù)的定義?！敖窍禂?shù)是一個(gè)純幾何因子”的結(jié)論是在什么前提下得出的？答：表面1發(fā)出的輻射能落到表面2上的份額稱

5、為表面1對(duì)表面2的角系數(shù)?！敖窍禂?shù)是一個(gè)純幾何因子”的結(jié)論是在物體表面性質(zhì)及表面溫度均勻、物體輻射服從蘭貝特定律的前提下得出的。11、角系數(shù)有哪些特性？這些特性的物理背景是什么？答：角系數(shù)有相對(duì)性、完整性和可加性。相對(duì)性是在兩個(gè)物體處于熱平衡時(shí)，凈輻射換熱量為零的條件下導(dǎo)得的；完整性反映了一個(gè)由幾個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)中，任一表面所發(fā)生的輻射能必全部落到封閉系統(tǒng)的各個(gè)表面上；可加性是說明從表面1發(fā)出而落到表面的總能量等于落到表面2上各部分輻射能之和。12、為什么計(jì)算一個(gè)表面與外界之間的凈輻射換熱量時(shí)要采用封閉腔的模型？答：因?yàn)槿我槐砻媾c外界的輻射換熱包括了該表面向空間各個(gè)方向發(fā)出的輻射能和從各個(gè)

6、方向投入到該表面上的輻射能。13、實(shí)際表面系統(tǒng)與黑體系統(tǒng)相比，輻射換熱計(jì)算增加了哪些復(fù)雜性？答：實(shí)際表面系統(tǒng)的輻射換熱存在表面間的多次重復(fù)反射和吸收，光譜輻射力不服從普朗克定律，光譜吸收比與波長(zhǎng)有關(guān)，輻射能在空間的分布不服從蘭貝特定律，這都給輻射換 熱計(jì)算帶來了復(fù)雜性。14、什么是一個(gè)表面的自身輻射、投入輻射及有效輻射？有效輻射的引入對(duì)于灰體表面系統(tǒng)輻射換熱的計(jì)算有什么作用？答：由物體的熱力學(xué)能轉(zhuǎn)變成的輻射能叫做自身輻射，投向輻射表面的輻射叫做投入輻射，離開輻射表面的輻射叫做有效輻射，有效輻射概念的引入可以避免計(jì)算輻射換熱計(jì)算時(shí)出現(xiàn)多次吸收和反射的復(fù)雜性。15、對(duì)于溫度已知的多表面系統(tǒng)，試總結(jié)

7、求解每一表面凈輻射換熱量的基本步驟?答：（1）畫出輻射網(wǎng)絡(luò)圖，寫出節(jié)點(diǎn)輻射力、表面熱阻和空間熱阻;（2）寫出由中間節(jié)點(diǎn)方程組成的方程組；（3）解方程組得到各點(diǎn)有效輻射;面熱阻計(jì)算各表面凈輻射換熱量。4）由端點(diǎn)輻射力，有效輻射和表16、什么是輻射表面熱阻？什么是輻射空間熱阻？網(wǎng)絡(luò)法的實(shí)際作用你是怎樣認(rèn)識(shí)的？答：由輻射表面特性引起的熱阻稱為輻射表面熱阻，由輻射表面形狀和空間位置引起的 熱阻稱為輻射空間熱阻，網(wǎng)絡(luò)法的實(shí)際作用是為實(shí)際物體表面之間的輻射換熱描述了清晰的 物理概念和提供了簡(jiǎn)介的解題方法。17、試寫出如下長(zhǎng)通道的角系數(shù)Xi,2。解：X2,11A2X2,1X1,2 AA2RA2R3/418、兩種材料a和b的吸收光譜如圖，如選其中一種材料作太陽能集熱器表面覆蓋層，應(yīng)選用哪一種材料？為什么?答：應(yīng)選用a材料。 太陽輻射的能量中有99%集中在0.2m -:3m的短波區(qū)從圖中可以看出，a材料對(duì)波長(zhǎng)3-m以下的短波吸收率為0.85，而b材料對(duì)波長(zhǎng)3-m以下的短波吸收率為0.05，所以a材料對(duì)太陽輻射的吸收率大，因而應(yīng)該選用a材料作太陽能集熱器表面覆蓋層。19、如圖，在垂直于紙面的方向上均為無限長(zhǎng)。求：導(dǎo)出從溝槽表面發(fā)出的輻射能中落到溝槽外面的部分所占的百分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式。專業(yè)資料整理分享W解：對(duì)三種情形，在