傳輸原理課后習(xí)題答案（精編版）

1、第二章流體靜力學(xué)（吉澤升版）2-1 作用在流體上的力有哪兩類，各有什么特點(diǎn)? 解:作用在流體上的力分為質(zhì)量力和表面力兩種。質(zhì)量力是作用在流體內(nèi)部任何質(zhì)點(diǎn)上的力，大小與質(zhì)量成正比，由加速度產(chǎn)生， 與質(zhì)點(diǎn)外的流體無(wú)關(guān)。而表面力是指作用在流體表面上的力，大小與面積成正比，由與流體接觸的相鄰流體或固體的作用而產(chǎn)生。2-2 什么是流體的靜壓強(qiáng)，靜止流體中壓強(qiáng)的分布規(guī)律如何? 解：流體靜壓強(qiáng)指單位面積上流體的靜壓力。靜止流體中任意一點(diǎn)的靜壓強(qiáng)值只由該店坐標(biāo)位置決定，即作用于一點(diǎn)的各個(gè)方向的靜壓強(qiáng)是等值的。2-3 寫出流體靜力學(xué)基本方程式，并說(shuō)明其能量意義和幾何意義。解:流體靜力學(xué)基本方程為：hphpppz

2、pz002211g或同一靜止液體中單位重量液體的比位能可以不等，比壓強(qiáng)也可以不等，但比位能和比壓強(qiáng)可以互換，比勢(shì)能總是相等的。2-4 如圖 2-22 所示，一圓柱體d 0.1m，質(zhì)量m50kg在外力 f 520n 的作用下壓進(jìn)容器中，當(dāng)h=0.5m 時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)。求測(cè)壓管中水柱高度h? 解：由平衡狀態(tài)可知：)()2/()mg2hhgdf（代入數(shù)據(jù)得h=12.62m 2.5 盛水容器形狀如圖2.23 所示。已知hl0.9m， h20.4m，h31.1m，h40.75m，h51.33m。求各點(diǎn)的表壓強(qiáng)。解：表壓強(qiáng)是指：實(shí)際壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)的差值。)(01pap)(4900)(g2112pahhpp

3、)(1960)(g1313pahhpp)(196034papp)(7644)(g4545pahhpp2-6 兩個(gè)容器a、b 充滿水，高度差為a0為測(cè)量它們之間的壓強(qiáng)差，用頂部充滿油的倒u 形管將兩容器相連，如圖2.24 所示。已知油的密度油=900kgm3，h0.1m，a0.1m。求兩容器中的壓強(qiáng)差。解：記 ab 中心高度差為a，連接器油面高度差為h，b 球中心與油面高度差為b；由流體靜力學(xué)公式知：ghg42油水phpb)ag2（水ppagb4水ppbpagapppppba1.107942水2-8 一水壓機(jī)如圖2.26 所示。已知大活塞直徑d 11.785cm，小活塞直徑d=5cm，杠桿臂長(zhǎng)a

4、15cm，b7.5cm，活塞高度差h1m。當(dāng)施力f198n 時(shí)，求大活塞所能克服的載荷f2。解：由杠桿原理知小活塞上受的力為f3：afbf3由流體靜力學(xué)公式知：2223)2/()2/(dfghdff2=1195.82n 2-10 水池的側(cè)壁上，裝有一根直徑d0.6m 的圓管，圓管內(nèi)口切成a45的傾角，并在這切口上裝了一塊可以繞上端鉸鏈旋轉(zhuǎn)的蓋板，h=2m，如圖 2.28 所示。如果不計(jì)蓋板自重以與蓋板與鉸鏈間的摩擦力，問(wèn)開(kāi)起蓋板的力t為若干 ?(橢圓形面積的jc=a3b/4) 解：建立如圖所示坐標(biāo)系oxy，o 點(diǎn)在自由液面上，y 軸沿著蓋板壁面斜向下，蓋板面為橢圓面，在面上取微元面da,縱坐標(biāo)

5、為y，淹深為 h=y * sin ,微元面受力為agyaghfdsindd板受到的總壓力為ahaygagfccaasinydsindf蓋板中心在液面下的高度為hc=d/2+h0=2.3m,yc=a+h0/sin45蓋板受的靜止液體壓力為f=hca=9810*2.3* ab 壓力中心距鉸鏈軸的距離為：22232df2dfgh44.045sin0445sin1245sinhaj30cabhabadyylccx=d=0.6m, 由理論力學(xué)平衡理論知，當(dāng)閘門剛剛轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 力 f 和 t 對(duì)鉸鏈的力矩代數(shù)和為零，即：0txlfm故 t=6609.5n 2-14 有如圖 2.32 所示的曲管aob 。 o

6、b 段長(zhǎng) l1 0.3m， aob=45 ，ao 垂直放置， b 端封閉，管中盛水， 其液面到o 點(diǎn)的距離l20.23m，此管繞ao 軸旋轉(zhuǎn)。問(wèn)轉(zhuǎn)速為多少時(shí)，b 點(diǎn)的壓強(qiáng)與o 點(diǎn)的壓強(qiáng)相同?ob 段中最低的壓強(qiáng)是多少?位于何處 ? 解：盛有液體的圓筒形容器繞其中心軸以等角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，其管內(nèi)相對(duì)靜止液體壓強(qiáng)分布為：zrpp2220以 a 點(diǎn)為原點(diǎn)， oa 為 z 軸建立坐標(biāo)系o 點(diǎn)處面壓強(qiáng)為20glppab 處的面壓強(qiáng)為gzppab2r22其中： pa為大氣壓。21145cos,45sllzinlr當(dāng) pb=po 時(shí) =9.6rad/s ob 中的任意一點(diǎn)的壓強(qiáng)為)(2r222lrgppa對(duì)上式

7、求 p 對(duì) r 的一階導(dǎo)數(shù)并另其為0 得到，2gr即 ob 中壓強(qiáng)最低點(diǎn)距o 處mrl15.045sin代入數(shù)據(jù)得最低壓強(qiáng)為pmin=103060pa 第三章習(xí)題（吉澤升版）3.1 已知某流場(chǎng)速度分布為，試求過(guò)點(diǎn) (3， 1，4)的流線。解：由此流場(chǎng)速度分布可知該流場(chǎng)為穩(wěn)定流，流線與跡線重合，此流場(chǎng)流線微分方程為：3,3,2zuyuxuzyx即：求解微分方程得過(guò)點(diǎn)(3,1,4)的流線方程為：3.2 試判斷下列平面流場(chǎng)是否連續(xù)? 解 ： 由 不 可 壓 縮 流 體 流 動(dòng) 的 空 間 連 續(xù) 性 方 程 （ 3-19 ， 20 ） 知 ：，當(dāng) x=0，1，或 y=k （k=0，1，2， ）時(shí)連續(xù)

8、。3.4 三段管路串聯(lián)如圖3.27 所示，直徑d1=100 cm，d2=50cm， d325cm，已知斷面平均速度v310m/s，求 v1,v2，和質(zhì)量流量(流體為水 )。解：可壓縮流體穩(wěn)定流時(shí)沿程質(zhì)量流保持不變，故：質(zhì)量流量為：3.5 水從鉛直圓管向下流出，如圖 3.28 所示。已知管直徑d110 cm，管口處的水流速度vi1.8m/s，試求管口下方h2m 處的水流速度v2，和直徑d2。1)3(1)2(33yzyxyxuyxyxcos3,sinu33yxyyyxxxxyxsin13sinsin32323332211qavavavvasmaav/625.0v1331m/s5.22332aavv

9、sa/kg490vqm33?水解：以下出口為基準(zhǔn)面，不計(jì)損失，建立上出口和下出口面伯努利方程：代入數(shù)據(jù)得：v2=6.52m/s 由得:d2=5.3cm 3.6水箱側(cè)壁接出一直徑d0.15m的管路，如圖3.29所示。 已知h12.1m，h2=3.0m,不計(jì)任何損失， 求下列兩種情況下a的壓強(qiáng)。(1)管 路 末 端 安 一 噴 嘴 ， 出 口 直 徑d=0.075m；(2)管路末端沒(méi)有噴嘴。解：以a面為基準(zhǔn)面建立水平面和a面的伯努利方程：以b面為基準(zhǔn)，建立a,b面伯努利方程：（1）當(dāng)下端接噴嘴時(shí)，解得va=2.54m/s,pa=119.4kpa （2）當(dāng)下端不接噴嘴時(shí)，解得pa=71.13kpa

10、3.7如圖3.30所示，用畢托管測(cè)量氣體管道軸線上的流速umax，畢托管與傾斜(酒精)微壓計(jì)相連。已知d=200mm，sin=0.2，l=75mm，酒精密度1=800kgm3， 氣 體 密 度 21.66kg/m3；umax=1.2v(v為平均速度)，求氣體質(zhì)量流量。解：此裝置由畢托管和測(cè)壓管組合而成，沿軸線取兩點(diǎn)，a(總壓測(cè)點(diǎn)），測(cè)靜壓點(diǎn)為b，gvpgvphaa20222212211vavagvpphaaa2002d21abaapgvpgvh2022d222bbaaavavbavv過(guò)ab兩點(diǎn)的斷面建立伯努利方程有：其中za=zb,va=0,此時(shí)a點(diǎn)測(cè)得的是總壓記為pa*，靜壓為pb 不計(jì)水頭

11、損失，化簡(jiǎn)得由測(cè)壓管知：由于氣體密度相對(duì)于酒精很小，可忽略不計(jì)。由此可得氣體質(zhì)量流量: 代入數(shù)據(jù)得m=1.14kg/s 3.9如圖3.32所示，一變直徑的管段ab，直徑da=0.2m，db=0.4m，高差h=1.0m，用壓強(qiáng)表測(cè)得pa7x104pa，pb4x104pa，用流量計(jì)測(cè)得管中流量q=12m3/min，試判斷水在管段中流動(dòng)的方向，并求損失水頭。解:由于水在管道內(nèi)流動(dòng)具有粘性，沿著流向總水頭必然降低，故比較a和b點(diǎn)總水頭可知管內(nèi)水的流動(dòng)方向。即：管內(nèi)水由a向b流動(dòng)。ggv2vpz2pz2aaa2maxbb氣氣2maxb*a21p-pv氣aglcosp-pb*a氣酒精21maxcos2ag

12、lvava2.1vmmax22smvsmvsavvbabbaa/592.1,/366.6)/m(6012qa3mgv2 .92p0h2aaamgvh2 .52ph2bbb以過(guò)a的過(guò)水?dāng)嗝鏋榛鶞?zhǔn)，建立a到b的伯努利方程有：代入數(shù)據(jù)得，水頭損失為hw=4m 第九章導(dǎo) 熱1. 對(duì)正在凝固的鑄件來(lái)說(shuō)，其凝固成固體部分的兩側(cè)分別為砂型（無(wú)氣隙）與固液分界面，試列出兩側(cè)的邊界條件。解：有砂型的一側(cè)熱流密度為常數(shù)，故為第二類邊界條件，即 0 時(shí)),(ntzyxqt固液界面處的邊界溫度為常數(shù)，故為第一類邊界條件，即 0 時(shí)w=f( ) 注：實(shí)際鑄件凝固時(shí)有氣隙形成，邊界條件復(fù)雜，常采用第三類邊界條件3. 用一

13、平底鍋燒開(kāi)水，鍋底已有厚度為3mm 的水垢，其熱導(dǎo)率為 1w/(m )。已知與水相接觸的水垢層表面溫度為111 。通過(guò)鍋底的熱流密度q 為 42400w/m2，試求金屬鍋底的最高溫度。解：熱量從金屬鍋底通過(guò)水垢向水傳導(dǎo)的過(guò)程可看成單層壁導(dǎo)熱，由公式（9-11）知cqt032.127110342400t121ttt111，得1t=238.24. 有一厚度為20mm 的平面墻，其熱導(dǎo)率為 1.3w/(m )。為使墻的每平方米熱損失不超過(guò) 1500w，在外側(cè)表面覆蓋了一層為 0.1 w/(m )的隔熱材料，已知復(fù)合壁兩側(cè)表面溫度分布 750 和 55 ，試確定隔熱層的厚度。解：由多層壁平板導(dǎo)熱熱流密

14、度計(jì)算公式（9-14）知每平方米墻的熱損失為1500221121tt15001.03. 102.0557502得mm8.4426. 沖天爐熱風(fēng)管道的內(nèi)/外直徑分別為160mm 和 170mm，管外覆蓋厚度為80mm 的石棉隔熱層，管壁和石棉的熱導(dǎo)率分別為1=58.2w/(m )，2=0.116w/(m )。已知管道內(nèi)表面溫度為 240，石棉層表面溫度為40，求每米長(zhǎng)管道的熱損失。解：由多層壁圓管道導(dǎo)熱熱流量公式（9-22）知wbahgvhgv2p2p02b2acto2401,2.58,33.0,17.0,16.0,40132103mdmdmdct116.02所以每米長(zhǎng)管道的熱損失為mwlldd

15、lddlttlnnnn/6.219718.5001. 020014.32116.017. 033. 02.5816. 017. 0)40240(14.32)(2223112317解：查表,00019.01 .2t已知ccctmmm000975)3001650(21,37.03702/07.833837.028525.2)3001650(,285525.297500019.01.2mwtq8. 外徑為 100mm 的蒸汽管道覆蓋隔熱層采有密度為20kg/m3的超細(xì)玻璃棉氈， 已知蒸汽管外壁溫度為400，要求隔熱層外壁溫度不超過(guò)50，而每米長(zhǎng)管道散熱量小于163w，試確定隔熱層的厚度。解：已知.1

16、63,50,1 .0,400211wlctmdctoo查附錄 c 知超細(xì)玻璃棉氈熱導(dǎo)率ctto225250400,08475.000023. 0033. 0由圓筒壁熱流量計(jì)算公式（9-20）知：163)1.0()50400(08475.014.32)(2212dlddltlqnn得314.02d而2d21d得出mdd107.0)1.0314.0(21)(21129. 解： uimmmw0375.05 .37275150,845.1123.015356.0)3 .478.52(15.0075.014.30375.0845.121tdd10. 在如圖 9-5 所示的三層平壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，已測(cè)的 t

17、1,t2,t3與 t4分別為 600， 500， 200與 100，試求各層熱阻的比例解：根據(jù)熱阻定義可知,qtrt而穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)各層熱流量相同，由此可得各層熱阻之比為)(:)(:)(:433221321ttttttrrrttt=100：300： 100 =1： 3：1 11題略解： （參考例 9-6）4579.03600*120*10*69.025.026atxn查表46622.0)(nerf，代入式得)()(0nerfttttww46622.0*)1037293(1037k3.709k 12液態(tài)純鋁和純銅分別在熔點(diǎn)（鋁 660，銅 1083）澆鑄入同樣材料構(gòu)成的兩個(gè)砂型中，砂型的密實(shí)度也相同

18、。試問(wèn)兩個(gè)砂型的蓄熱系數(shù)哪個(gè)大？為什么？答：此題為討論題， 砂型的蓄熱系數(shù)反映的是材料的蓄熱能力，綜合反映材料蓄熱和導(dǎo)熱能力的物理量，取決于材料的熱物性cb。兩個(gè)砂型材料相同，它們的熱導(dǎo)率 和比熱容 c 與緊實(shí)度都相同，故兩個(gè)砂型的蓄熱系數(shù)一樣大。注：鑄型的蓄熱系數(shù)與所選造型材料的性質(zhì)、型砂成分的配比、砂型的緊實(shí)度與冷鐵等因素有關(guān)！考慮溫度影響時(shí)，澆注純銅時(shí)由于溫度較純鋁的高，砂型的熱導(dǎo)率會(huì)增大，比熱和密度基本不變，從而使得砂型蓄熱系數(shù)會(huì)有所增大13試求高 0.3m，寬 0.6m 且很長(zhǎng)的矩形截面銅柱體放入加熱爐內(nèi)一小時(shí)后的中心溫度。已知：銅柱體的初始溫度為20，爐溫 1020，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)a

19、=232.6w/（m2 ） ， =34.9w/（m ） ,c=0.198kj/ （kg ） ， =780kg/m3。解：此題為二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題，參考例9.8 ，可看成兩塊無(wú)限大平板導(dǎo)熱求解，銅柱中心溫度最低，以其為原點(diǎn)，以兩塊平板法線方向?yàn)樽鴺?biāo)軸，分別為x，y 軸。則有：熱擴(kuò)散率5310*26.27800*10*198.09 .34ca/s cb999.19.343.0*6.232)(1xbi904.0)3.0(3600*10*26.2)(24210atfx9997.09 .3415.0*6 .232)(2ybi62.3)15.0(3600*10*26.2)(25220atfy查 9-14

20、得，45.0)(0 xm，08.0)(0ym鋼鏡中心的過(guò)余溫度準(zhǔn)則為036.008.0*45.0)()()(000ymxmm中心溫度為fmtt0036.0=0.036* （293-1293）+1293 =1257k=98415一含碳量wc 0.5% 的曲軸，加熱到600后置于20的空氣中回火。曲軸的質(zhì)量為7.84kg， 表面積為 870cm2， 比熱容為 418.7j/(kg ),密度為 7840kg/m3， 熱導(dǎo)率為 42w/(m )，冷卻過(guò)程的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取為29.1w/(m2 )，問(wèn)曲軸中心冷卻到30所經(jīng)歷的時(shí)間。（原題有誤）解：當(dāng)固體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻小于其表面的換熱熱阻時(shí)，固體內(nèi)部的

21、溫度趨于一致，近似認(rèn)為固體內(nèi)部的溫度t 僅是時(shí)間的一元函數(shù)而與空間坐標(biāo)無(wú)關(guān)，這種忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡(jiǎn)化方法稱為集總參數(shù)法。通常，當(dāng)畢奧數(shù)bid 。近似地采用穩(wěn)態(tài)工況下獲得的準(zhǔn)則式來(lái)比較兩種情況下自然對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，則有：(1) 水平放置 . 23231rrgtvtdgtvtlpg）（, nrrpgcnu111)(, 4153.01nc(2) 豎直放置 . 23232)(tvtlgtvtlgpgrr,nrrpgcnu222)(, 4159.02nc43221121)(59.053.0)()(ldpgcpgcnununrrnrr1:6.110)101(59.053.0432121lnudnu

22、由此可知：對(duì)給定情形，水平放置時(shí)冷卻比較快。所以為了加速冷卻，圓柱體應(yīng)水平放置。3. 一熱工件的熱面朝上向空氣散熱。工件長(zhǎng)500mm，寬 200mm，工件表面溫度220，室溫 20，試求工件熱面自然對(duì)流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對(duì)原答案計(jì)算結(jié)果做了修改）解：定性溫度1202202202fwttt定性溫度下空氣的物理參數(shù)：112.1034.3cmw，,.1045.25126smv686.0rp特征尺寸，mmml35.03502200500熱面朝上：,1010267.2686.0)120273()1045.25(35.0)20220(81.96826223rrrptvtlgpg故為湍流。查表得15.0c，3

23、146.91)10267.2(15.0)(3/18nrrpgcnu)(73.835.01034.346.9122cmwlnu4. 上題中若工件熱面朝下散熱，試求工件熱面自然對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)解：熱面朝下：1151010rrpg, 層流，查表得51,58. 0nc197.27)10267.2(58.02. 08nucmwlnu22595.235.01034.3197.295. 有一熱風(fēng)爐外徑d=7m ，高 h=42m ，當(dāng)其外表面溫度為200，與環(huán)境溫度之差為40，求自然對(duì)流散熱量（原答案缺少最后一步，已添加）解：定性溫度ct1802)40200(200定性溫度下空氣的物性參數(shù)為：112.1078

24、.3cmw, ,.1049.32126smv0681rp依題應(yīng)為垂直安裝，則特征尺寸為h = 42 m.4681.0)273180()1049.32(424081.9rrrptvthgpg, 為湍流 . 查表得1.0c31n27.1590)1014. 4(1.0333.013nucmwhnu221 .3421078.327.1590自然對(duì)流散熱量為wttaqfw510145. 1404271.3)(7. 在外掠平板換熱問(wèn)題中，試計(jì)算25的空氣與水達(dá)到臨界雷諾數(shù)各自所需的板長(zhǎng)，取流速v=1m/s 計(jì)算，平板表面溫度100 （原答案計(jì)算有誤，已修改）解：定性溫度為cttf

25、wm5 .622251002t(1).對(duì)于空氣查附錄計(jì)算得smvc/1023.19105.21097.1802.2097.182665.62mvvrlvlvree62.911023.1910565 (2). 對(duì)于水則有：smvc/10462.0105.210415.0478.0478.02665.62mvvlvlv231.0110462.0105rere658. 在穩(wěn)態(tài)工作條件下，20的空氣以10m/s 的速度橫掠外徑為50mm ，管長(zhǎng)為 3m的圓管后， 溫度增至40。已知橫管內(nèi)勻布電熱器消耗的功率為1560w ，試求橫管外側(cè)壁溫（原答案定性溫度計(jì)算有誤，已修改）解：采用試算法假設(shè)管外側(cè)壁溫為

26、60，則定性溫度為ctttfw402)2060(2)(查表得112.1076.2cmwm1261096.16smvm699. 0pr4631095.21096.16105010revvd40000re4000，618. 0171. 0nc985.98)1095.2(171.0re618. 04ncnucmwdnu.975.5510501083.2985.98232)(fwtta即: cttww17.79)20(3105014.3975.5515603與假設(shè)不符， 故重新假設(shè)， 設(shè)壁溫為c80. 則定性溫度ctttfwm502)2080(2)(查表得112.1083.2cmwm126.1095.

27、17smvm，698.0rp4631079.21095.17105010revvd，40000re4000，618. 0171. 0nc49.95)1079.2(171.0re618. 04ncnucmwdnu.38.5510501090.249.95232)(fwtta，即：cttww80.79)20(3105014.338.5515603與假設(shè)溫度誤差小于5%，是可取的。即壁面溫度為79.80.10. 壓力為 1.013*105pa 的空氣在內(nèi)徑為76mm 的直管內(nèi)強(qiáng)制流動(dòng)，入口溫度為65，入口體積流量為0.022m3/s，管壁平均溫度為180，試問(wèn)將空氣加熱到115所需管長(zhǎng)為多少？解：強(qiáng)

28、制對(duì)流定性溫度為流體平均溫度流體平均溫度ctf090211565，查查附錄f得ckgjccmwsmpff0302126./10009.1,./1013.3,.1010.22sppafrf.105.21,69.064462101067.11010.22038.014.3022.0076.0fvfefvaqdvvdr為旺盛湍流。由于流體溫差較大應(yīng)考慮不均勻物性的影響，應(yīng)采用實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則式（10-23 或 24）計(jì)算 nuf 即3.25,618.0,1800wrwwpct610spa.14.0663 .08 . 0414.03. 08. 0)103.25105.21(69.0)1067.1 (027.

29、0)(027.0wfrfefufprn=56.397 cmwdnfu022./23.23076.01013.3397.56質(zhì)量流量skgqqvm/0214.0972.0022.0.散熱量jttcqqpm63.1079)65115(10009.10214.0)(.312)()(fwfwttdlttaq)(14.2076.014.3)90180(23.2363.1079ml因?yàn)?016.28076.014.2dl，所以需要進(jìn)行入口段修正。入口段修正系數(shù)為1 .114.2076.01ld176.07 . 01cm21/w48.2524.231 .1ml97.1076.014.39018048.256

30、3.1079所需管長(zhǎng)：11. 解：4. 08 . 0r0023.0,n701.0p42.5p30reufurfprnlct，時(shí)，空水cwmcwm0120121067.2,108 .61空水25.5)1067.2108.61()701.042.5(pp224.04 . 0r4 .0r空空水水空水12 管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流湍流時(shí)的換熱，若re 相同，在tf=30條件下水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比空氣的高多少倍？解：定性溫度30ft查附錄 d得到 : 42. 5水frpcmw。水12.108 .61查附錄 f 得到：701.0空氣rfpcmw?？諝?2.1067. 2為湍流，故fre相同4 .08 .0prre023

31、. 0水水fffnu4 .08. 0prre023. 0空氣空氣fffnu46.521067.2108.61701.042.5prpr24. 04. 02）（）（空氣水空氣水空氣水ff在該條件下，水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比空氣高52.46 倍。第十一章輻射換熱1 100w 燈泡中鎢絲溫度為2800k ，發(fā)射率為0.30。 （1）若 96%的熱量依靠輻射方式散出，試計(jì)算鎢絲所需要最小面積；（ 2）計(jì)算鎢絲單色輻射率最大時(shí)的波長(zhǎng)解： （1） 鎢絲加熱發(fā)光, 按黑體輻射發(fā)出連續(xù)光譜3 .0，kmwcb2/67.5%96*10010028004112, 1acb將數(shù)據(jù)代入為：9610028005.67a*0.

32、341a1=9.2*10-5（2）由維恩位移定律知，單色輻射力的峰值波長(zhǎng)與熱力學(xué)溫度的關(guān)系310*8976.2tmm.k，當(dāng) t=2800k 時(shí)，m=1.034*10-6m 3. 一電爐的電功率為1kw ，爐絲溫度為847，直徑為1mm，電爐的效率（輻射功率與電功率之比）為0.96，爐絲發(fā)射率為0.95，試確定爐絲應(yīng)多長(zhǎng)？解：由黑度得到實(shí)際物體輻射力的計(jì)算公式知：413411b111)100)(96.0*10)100(tdlctaceaeabb343-10*96.0)100273847(*10*3.14*5.67*0.95lml607. 34. 試確定圖11-28 中兩種幾何結(jié)構(gòu)的角系數(shù)x12

33、 解：由角系數(shù)的分解性得：bbxxx,1)2( ,12, 1由角系數(shù)的相對(duì)性得：1 ,21 ,11 , 1235.1)5 .1(bbbbbxxaaxxababbxxx,)1( ,1,1),2(1),2(121),2()2( , 1255.15. 1*5.2bbbbbxxaaxx)1(),2(),2(1),2(ababbxxx所以ababbxxx),2()1(),2(1),2(對(duì)于表面 b 和（ 1+a） ， x=1.5 、y=1.5 、z=2 時(shí)，333.1,1xzxy,查表得211.0)1( ,abx，對(duì)于表面b 和 a， x=1.5， y=1.5 ，z=1，667.0, 1xzxy, 查

34、表 得172.0,abx， 所 以039.0172.0211.0,)1( ,1,ababbxxx，0585.0039.0*23231 , 1bbxx。對(duì)表面 （ 2+b）和（1+a） ，x=1.5 ，y=2.5 ，z=2，333.1,667.1xzxy,查表得15.0)1(),2(abx。對(duì)于表面(2+b),a,x=1.5,y=2.5,z=1,667.0,667.1xzxy,查表得115.0),2(abx, 所以035.0115.015.0),2()1(),2(1),2(ababbxxx，0875.0035.0*5.2251),2()2( , 1bbxx029.00585.00875.0, 1

35、)2( , 12,1bbxxx由角系數(shù)的分解性1,21 ,2121 ,22, 15 .15 .1xxaaxx,aaxxx,2)1( , 21 ,2，對(duì)表面 2 和 a，x=1.5 ，y=1，z=1，67.0,67.0xzxy,查表得23.0,2 ax。對(duì)面 2 和（1+a） ，x=1.5 ，y=1，z=2，33.1,67.0xzxy，查 表 得27.0)1( , 2axaaxxx,2)1( ,21 ,2， 代 入 數(shù) 據(jù) 得04.01 ,2x， 所 以04.01 ,22, 1xx5兩塊平行放置的大平板的表面發(fā)射率均為0.8，溫度分別為t1=527和 t2=27，板的間距遠(yuǎn)小于板的寬與高。試計(jì)算

36、（1）板 1 的本身輻射（2）對(duì)板 1 的投入輻射（ 3）板 1 的反射輻射（ 4）板 1 的有效輻射（5）板 2 的有效輻射（ 6）板 1 與 2 的輻射換熱量解：由于兩板間距極小，可視為兩無(wú)限大平壁間的輻射換熱，輻射熱阻網(wǎng)絡(luò)如圖，包括空間熱阻和兩個(gè)表面輻射熱阻。=0.8，輻射換熱量計(jì)算公式為（11-29）24421211122,1/7 .1517618.018.0110030010080067.5111)(qmweeabb22222, 11111112,11,1)(qbbejqjea同理其中 j1和 j2為板 1 和板 2 的有效輻射，將上式變換后得24112, 111/1 .194308

37、.08.017 .151710080067.51mwqejb24222, 122/4.42538. 08 .017.151710030067. 51mwqejb故： （1）板 1 的本身輻射為24111/5 .1857910080067.58.0mweeb（2）對(duì)板 1 的投入輻射即為板2 的有效輻射221/4.4253mwjg（3）板 1 的反射輻射為，1=1-=0.2 , 211211/68.8505.185791.19430mwejjgb（4） 板 1的有效輻射為21/1.19430mwj（5） 板 2的有效輻射為22/4 .4253mwj（6）由于板1 與 2 間的輻射換熱量為：22,

38、 1/7 .15176qmw6. 設(shè)保溫瓶的瓶膽可看作直徑為10cm 高為 26cm 的圓柱體，夾層抽真空，夾層兩內(nèi)表面發(fā)射率都為0.05。試計(jì)算沸水剛注入瓶膽后，初始時(shí)刻水溫的平均下降速率。夾層兩壁壁溫可近似取為100與 20解：111100100111100100111)(214241214241121212, 1ttdhcttcaeeabbbb，代入數(shù)據(jù)得42.12,1w，而tcmt*2,1vccmtt2, 12, 1，查附錄知100 水的物性參數(shù)為3/g4.958,.g/22.4mkckkjc代入數(shù)據(jù)得410*72.1tt/s 7. 兩塊寬度為w ，長(zhǎng)度為 l 的矩形平板，面對(duì)面平行放置組成一個(gè)電爐設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的輻射系統(tǒng)，板間間隔為s，長(zhǎng)度 l 比 w和 s都大很多，