第11次作业.pdf
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传热学教学辅导资料作业答案2009级热能与动力工程专业适用-1-2011-12-21作业答案(第十一次)P263-2643.在安装有辐射采暖板的室内测量空气温度时,为了消除热辐射带来的误差,用高反射率材料分别作筒状和不开口的球壳状遮热罩在安装有辐射采暖板的室内测量空气温度时,为了消除热辐射带来的误差,用高反射率材料分别作筒状和不开口的球壳状遮热罩(如图如图)。
试分析这两种方法的效果,它们测得的温度是否一样,为什么。
试分析这两种方法的效果,它们测得的温度是否一样,为什么?
如将它们的表面涂黑或者刷白,是否影响测温结果如将它们的表面涂黑或者刷白,是否影响测温结果?
答:
如图所示的两种遮热罩,形式1可以最大程度地减少辐射换热(对减少测温误差有利),但同时也大幅度减少了对流换热(对减少测温误差不利);而形式2只在一定程度上减少辐射换热,但同时也较形式1有利于对流换热(对减少测温误差有利),因此它们测得的温度不相同。
将它们表面涂黑或者刷白不会影响测温效果,因为辐射采暖板发射的辐射能是红外射线,而不是可见光。
6.抽真空的保温瓶胆两壁面均涂银,发射率抽真空的保温瓶胆两壁面均涂银,发射率1=2=0.02,内壁面温度为,内壁面温度为100,外壁面温度为,外壁面温度为20,当表面积为,当表面积为0.25m2时,试计算此保温瓶的辐射热损失。
时,试计算此保温瓶的辐射热损失。
解:
由于夹层很薄,可视为两无限大平壁间的辐射换热()()WEEAbb72.1102.0102.012933731067.525.011144821212,1=+=+=14.两块平行放置的平板的表面发射宰均为两块平行放置的平板的表面发射宰均为0.8,温度分别为,温度分别为t1527及及t227,板间距远小于板的宽度与高度。
试计算:
,板间距远小于板的宽度与高度。
试计算:
(1)板板1的本身辐射;的本身辐射;
(2)对板对板1的投入辐射;的投入辐射;(3)板板1的反射辐射;的反射辐射;(4)板板l的有效辐射;的有效辐射;(5)板板2的有效辐射;的有效辐射;(6)板板1、2间的辐射换热量。
间的辐射换热量。
解:
由于两板间距极小,可视为两无限大平壁间的辐射换热传热学教学辅导资料作业答案2009级热能与动力工程专业适用-2-2011-12-21()()()244821212,17.1517618.02273272735271067.5111mWEEqbb=+=+=根据()11112,11=JEqb,()22222,11=bEJq得:
()248112,1111.194308.08.017.151762735271067.51mWqEJb=+=()248222,1224.42538.08.017.15176273271067.51mWqEJb=+=+=板1的本身辐射()2481115.185792735271067.58.0mWEEb=+=对板1的投入辐射即为板2的有效辐射,224.4253mWJ=板1的反射辐射2112116.8505.185791.19430mWEJJG=板1的有效辐射211.19430mWJ=板2的有效辐射224.4253mWJ=板1、2间的辐射换热量22,17.15176mWq=15.一外径为100mm的钢管横穿过室温为27的大房间,管外壁温度为l00,表面发射宰为0.85。
试确定单位管长的辐射散热损失。
一外径为100mm的钢管横穿过室温为27的大房间,管外壁温度为l00,表面发射宰为0.85。
试确定单位管长的辐射散热损失。
解:
为空腔(房间)与内包壁(管道外表面)间的辐射换热,且21AApp()()mWEEAbb4.1703003731067.511.085.044821112,1=辐射热阻网络图为:
P263-26511.试确定如图所示各种情况下的角系数。
试确定如图所示各种情况下的角系数。
传热学教学辅导资料作业答案2009级热能与动力工程专业适用-3-2011-12-21解:
(1)梯形长通道:
()()()()592.012558822,1=+=+=CDBDACADBCX
(2)半圆12,1=X,根据角系数互换性,得2112222,1211,2=RRXAAX,2111,22,2=XX若为非半球,则:
若为非半球,则:
2111,22,2=XX16.有一有一3m4m的矩形房间,高的矩形房间,高2.5m,地表面温度为,地表面温度为270,顶表面温度为,顶表面温度为12,房间四周的墙壁均是绝热的,所有表面的发射率均为,房间四周的墙壁均是绝热的,所有表面的发射率均为0.8,试用网络法计算地板和顶棚的净辐射换热量和墙表面的温度。
,试用网络法计算地板和顶棚的净辐射换热量和墙表面的温度。
解:
可认为是三个表面间的辐射换热。
辐射换热热阻网络如图所示。
确定各项热阻:
表面热阻1、2为2102083.0438.08.011mA=由5.23,5.24=DYDX查教材P233图9-18,29.02,1=X,由角系数的完整性13,12,1=+XX,得71.03,1=X,同理,71.03,2=X空间热阻3为212,112874.04329.011mAX=传热学教学辅导资料作业答案2009级热能与动力工程专业适用-4-2011-12-21空间热阻4、5为223,213,111174.04371.0111mAXAX=根据辐射换热热阻网络计算地板和顶棚的净辐射换热量为:
()WRRRRREEbb5.4981709.02.851174.0212874.01102083.022853001067.5111448254312112=+=+=由辐射热阻网络的对称性可知:
22137.4162mWEEJbb=+=8.198.2921067.57.416,7.4164/183433=KTTEbb
(2)也可利用网络法求解网络法求解,即:
()01113,11132,111211111=+XAJJXAJJAJEb()01113,22231,222122222=+XAJJXAJJAJEb0112,33321,3331=+XAJJXAJJ(因墙壁表面3为绝热表面,即33JEb=)可解得:
219.448mWJ=,235.384mWJ=,237.416mWJ=其余同前。
18.有一圆柱形一端开口的空腔体,其直径和高度均为有一圆柱形一端开口的空腔体,其直径和高度均为100mm,表面温度,表面温度1t=327,发射率,发射率1=0.75。
此腔体放置在大房间中,房间表面。
此腔体放置在大房间中,房间表面2t=27。
试计算通过腔体开口的辐射热损失并画出辐射网络图。
试计算通过腔体开口的辐射热损失并画出辐射网络图。
解:
可认为是两个表面间的辐射换热,辐射换热热阻网络如图所示。
11,2=X,根据角系数互换性,传热学教学辅导资料作业答案2009级热能与动力工程专业适用-5-2011-12-21得22221,2122,121.01.01.021.0122+=+=DDLDXAAX=0.2()()WXEEAAAXAEEbbbb8.502.0175.075.013006001067.51.01.0411111448222,11121122212,111121=+=+=+=其中01222=A,因为012AA。
27.用热电偶来测量管内流动着的热空气温度,如图。
热电偶读得温度用热电偶来测量管内流动着的热空气温度,如图。
热电偶读得温度1t=400,管壁由于散热测得温度,管壁由于散热测得温度2t=350,热电偶头部和管壁的发射率分别为,热电偶头部和管壁的发射率分别为0.8和和0.7。
从气流到热电偶头部的对流表面传热系数为。
从气流到热电偶头部的对流表面传热系数为35W/m2.。
试计算由于热电偶头部和管壁间的辐射换热而引起的测温误差,此时气流的真实温度应为多少。
试计算由于热电偶头部和管壁间的辐射换热而引起的测温误差,此时气流的真实温度应为多少?
讨论此测温误差和换热系数的关系;此测温误差和热电偶头部发射率的关系。
讨论此测温误差和换热系数的关系;此测温误差和热电偶头部发射率的关系。
解:
建立热电偶头部能量平衡式:
()()111434111ttAhTTAgb=式左边为热电偶头部与管壁的辐射换热,为空腔与内包壁间的辐射换热,式右边为热电偶头部与热空气间的对流换热。
则:
()()400356236731067.58.014481=gtAA代入数据经求解,得tg6.470=。
可以看出,因温度计头部和管壁之间的辐射换热造成的测温误差为:
()ttg6.701=,传热学教学辅导资料作业答案2009级热能与动力工程专业适用-6-2011-12-21它与121ht有关,要减少测温误差,可以提高12ht,减小1,最有效的措施是提高3t和添加遮热罩。
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