(完整word版)《傳熱學》試題庫

1、傳熱學試題庫四、簡答題1 試述三種熱量傳遞基本方式的差別，并各舉12 個實際例子說明。(提示：從三種熱量傳遞基本方式的定義及特點來區(qū)分這三種熱傳遞方式)2.請說明在傳熱設備中，水垢、灰垢的存在對傳熱過程會產生什么影響？如何防止？(提示： 從傳熱過程各個環(huán)節(jié)的熱阻的角度， 分析水垢、 灰垢對換熱設備傳熱能力與壁面 的影響情況)3試比較導熱系數(shù)、對流傳熱系數(shù)和總傳熱系數(shù)的差別，它們各自的單位是什么？(提示：寫出三個系數(shù)的定義并比較，單位分別為W/(m K), W/(m2 K) , W/(m2 K)4在分析傳熱過程時引入熱阻的概念有何好處？引入熱路歐姆定律有何意義？(提示：分析熱阻與溫壓的關系，熱路

2、圖在傳熱過程分析中的作用。)5.結合你的工作實踐，舉一個傳熱過程的實例， 分析它是由哪些基本熱量傳遞方式組成的。(提示：學會分析實際傳熱問題，如水冷式內燃機等)6在空調房間內，夏季與冬季室內溫度都保持在22C左右，夏季人們可以穿短袖襯衣，而冬季則要穿毛線衣。試用傳熱學知識解釋這一現(xiàn)象。(提示：從分析不同季節(jié)時墻體的傳熱過程和壁溫，以及人體與墻表面的熱交換過程來解 釋這一現(xiàn)象(主要是人體與墻面的輻射傳熱的不同)四、簡答題1.試解釋材料的導熱系數(shù)與導溫系數(shù)之間有什么區(qū)別和聯(lián)系。(提示：從兩者的概念、物理意義、表達式方面加以闡述，如從表達式看，導溫系數(shù)與導 熱系數(shù)成正比關系(a=入/cp)， 但導溫

3、系數(shù)不但與材料的導熱系數(shù)有關， 還與材料的熱容量 (或儲熱能力)也有關；從物理意義看，導熱系數(shù)表征材料導熱能力的強弱，導溫系數(shù)表征材 料傳播溫度變化的能力的大小，兩者都是物性參數(shù)。)2.試用所學的傳熱學知識說明用溫度計套管測量流體溫度時如何提高測溫精度。(提示：溫度計套管可以看作是一根吸熱的管狀肋(等截面直肋)，利用等截面直肋計算肋t一t端溫度 th的結果，可得采用溫度計套管后造成的測量誤差 t 為厶 t=tf-th=-，其中ch(mH )(1)降低壁面與流體的溫差(tf-to)，也就是想辦法使肋基溫度to接近 tf,可以通過對流體通道的外表面采取保溫措施來實現(xiàn)。(2)增大(mH)值，使分母

4、ch(mH)增大。具體可以用以下手段實現(xiàn)：增加H，延長溫度計套管的長度；減小入，采用導熱系數(shù)小的材料做溫度計套管，如采用不銹鋼管，不要用銅管。因為不銹鋼的導熱系數(shù)比銅和碳鋼小。降低S,減小溫度計套管的壁厚， 采用薄壁管。提高 h 增強溫度計套管與流體之間的熱交換。)3.試寫出直角坐標系中，一維非穩(wěn)態(tài)無內熱源常導熱系數(shù)導熱問題的導熱微分方程表達mH t 下降，可以采用以下幾種措施:.hH，欲使測量誤差式；并請說明導熱問題常見的三類邊界條件。（提示：直角坐標系下一維非穩(wěn)態(tài)無內熱源導熱問題的導熱微分方程式第一類邊界條件：TO,tw=fw（X,T）第二類邊界條件：T0, t= fw（X,）迄n丿w第三

5、類邊界條件：T0,-%s = h tw -tf4.在一根蒸汽管道上需要加裝一根測溫套管，有三種材料可選：銅、鋁、不銹鋼。問選用哪種材料所引起的測溫誤差最小，為什么？為減小測量誤差，在套管尺寸的選擇上還應注意哪些問題？（提示：與簡答題 2 的第（2）點類似，套管材料應選用不銹鋼，因給出的三種材料中，不銹 鋼的導熱系數(shù)最小）5.什么是接觸熱阻？減少固體壁面之間的接觸熱阻有哪些方法？（提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接觸的表面之間存在間隙，給導熱過程帶來 額外熱阻稱為接觸熱阻，接觸熱阻的存在使相鄰的兩個表面產生溫降（溫度不連續(xù)）。接觸熱阻主要與表面粗糙度、表面所受壓力、材料硬度、溫度及周圍介質

6、的物性等有關，因此可以從這些方面考慮減少接觸熱阻的方法，此外，也可在固體接觸面之間襯以導熱系數(shù)大的銅箔或鋁箔等以減少接觸熱阻。）6.管外包兩種不同導熱系數(shù)材料以減少熱損失，若1 - 2，試問如何布置合理？7.某一維導熱平板，平板兩側表面溫度分別為Ti和T2,厚度為、：。在這個溫度范圍內導熱系數(shù)與溫度的關系為-1/ -T，求平板內的溫度分布？8.有人認為，傅里葉定律并不顯含時間，因此不能用來計算非穩(wěn)態(tài)導熱的熱量。你認為 對嗎？9.導熱是由于微觀粒子的擴散作用形成的。迄今為止，描述物質內部導熱機理的物理模 型有哪些？用它們可以分別描述哪些物質內部的導熱過程？10.用穩(wěn)定法平板導熱儀對某廠提供的保溫

7、試材的導熱系數(shù)進行測定，試驗時從低溫開始,依次在 6 個不同溫度下測得 6 個導熱系數(shù)值。這些數(shù)據(jù)表明該材料的導熱系數(shù)隨溫度 升高而下降，這一規(guī)律與絕熱保溫材料的導熱機理不符，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)實驗裝置有問題，試分析問題可能出在哪里？11.在超低溫工程中要使用導熱系數(shù)很低的超級保溫材料。如果要你去研制一種這樣的新 保溫材料，試從導熱機理出發(fā)設計一種超級保溫材料，列出你為降低導熱系數(shù)采取了 哪些措施？并解釋其物理原因？12.試對比分析在氣體中由分子熱運動產生的熱量遷移與在金屬中自由電子熱運動產生的 能量遷移這兩個物理模型的共同點和差異之處。13.在任意直角坐標系下，對于以下兩種關于第三類邊界條件的表達

8、形式，你認為哪個對, 哪個不對，或者無法判別？陳述你的判斷和理由。14.一維常物性穩(wěn)態(tài)導熱中，溫度分布與導熱系數(shù)無關的條件有哪些？；:t ?ta 2_xICTtx二h(TfTxQx=0cx=h(Tx -Tf)15.發(fā)生在一個短圓柱中的導熱問題，在哪些情況下可以按一維導熱問題來處理？16.擴展表面中的導熱問題可以按一維處理的條件什么？有人認為，只要擴展表面細長,就可以按一維問題處理，你同意這種觀點嗎？某材料導熱系數(shù)與溫度的關系為 =，0(1 bT2)，式中，o,b為常數(shù)，若用這種材料制成平板，試求其單位面積的熱阻表達式。對于如圖所示的兩種水平夾層，試分析冷、熱表面間熱量交換的方式有何不同？如果要

9、通過實驗來測定夾層中流體的導熱系數(shù)，應采用哪一種布置?熱面 f f f f f嚴、J 亠.J.*二，Iff f f f f f仁(a)夾層冷面在下在測量金屬導熱系數(shù)的實驗中，為什么通常把試件制作成細而長的棒？ 高溫下氣體導熱系數(shù)的測定有何困難？在實際中能否用常溫下的數(shù)據(jù)來替代？ 肋化系數(shù)，肋效率和肋壁效率是如何定義的？在選用和設計肋片時它們有何用途？ 有兩根材料不同，厚度均為2:的等截面直肋 A 和 B，處于相同的換熱環(huán)境中，肋基 溫度均為To，肋端絕熱，它們的表面均被溫度為Tf、對流換熱系數(shù) h為常數(shù)的流體所 冷卻，且二二1 h?，F(xiàn)測得材料 A 和 B 內的溫度分布如圖所示， 試分析材料 A

10、和 B 導熱系數(shù)的大小。為測量管道內流體的溫度，可采用溫度計套管。實用中常常布置成如圖所示的斜插形 式，試從傳熱學的角度解釋其合理性。覆蓋熱絕緣層是否在任何情況下都能減少熱損失？保溫層是否越厚越好？對室內冷凍管道和熱力管道的保溫層設計有何不同？在管道內部貼上一層保溫材料，是否存在某一臨界絕熱直徑？為什么？非穩(wěn)態(tài)導熱的正規(guī)狀況階段或充分發(fā)展階段在物理過程及數(shù)學處理上有什么特點？ 有人認為，當非穩(wěn)態(tài)導熱過程經(jīng)歷時間很長時，采用諾模圖計算所得到的結果是錯誤 的。理由是：這個圖表明，物體中各點的過余溫度與中心截面過余溫度的比值僅與幾 何位置和畢渥數(shù)Bi有關，而與時間無關。但當時間趨于無限大時，物體中各

11、點的溫度 應趨于流體溫度，所以兩者是有矛盾的。你如何17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.冷面f f f f f f、 F f F f f f(b)夾層熱面在下看待這一問題？29.有人這樣分析：在一維無限大平板中心溫度的諾模圖中，當，越小時， /（h）越小，此時其他參數(shù)不變時，飛/詁越小，即表明九越小，平板中心溫度就越接近于流體溫度。這說明物體被流體加熱時，其，越小（；Cp 定）反而溫升越快，與事實不符。請指出上述分析錯誤在什么地方？30.試分析當 Fo0.048m o）2.外徑為 250mm 的鋼管，若在其外表面包以6.5mm 石棉（入1= 0.166W/（

12、m K），再在 其外包以 25mm 的玻璃纖維（入2= 0.043W/（m K），玻璃纖維外表面溫度為 38C，鋼管溫度為 315C，求單位長度鋼管的熱損失和兩保溫層界面的溫度。（提示：這是一個一維通過雙層圓筒壁的導熱問題。答案：qi=399 . 8W/ m ,twm=295 . 6Co由于鋼管的管徑比較大， 保溫層厚度相對較薄， 可忽略管徑曲率的影響， 若用平壁公式計算，則答案為ql= 394. 8W/ m, twm=297 . 5C,熱流密度的誤差為-1 . 25%，壁溫的誤差為+0. 0064%，由此可見，用平壁公式計算圓筒壁的導熱問題， 要求管徑足夠大或 d 外/d 內v2。當然，在一

13、般的工程計算中，該誤差是可以接受的。3.有一厚為 25mm 的平面紅磚墻，導熱系數(shù)為0.5 W/（m.K），在其外表面上覆蓋了一層導熱系數(shù)為 0.2W/ （m K）、厚為 3mm 的抹面材料，為使墻面的散熱損失小于200W/m2,在磚墻內側再加一層導熱系數(shù)為0.l W/（m K）的保溫材料，墻體與環(huán)境接觸的兩個表面溫度分別為 25C和-10C.問：1） 內層所加保溫材料應為多厚才能達到要求？2） 若將外表面的抹面材料厚度從3mm 增加到 5mm ,其他條件不變，則單位面積散熱量為多少？3） 若墻體總面積為 1500m2，通過墻面將損失多少熱量？（提示：這是一個一維穩(wěn)態(tài)通過三層平壁的導熱問題。答

14、案：3 0 . 011m , q =189. 2W/m2；0= 283. 8kW。）4.某熱力管道的外徑（直徑）為 100mm ,壁溫為 350C,在管道外包有一層 50mm 厚、導熱 系數(shù)為 0.05 W/（m K）的微孔硅酸鈣制品作為保溫材料，現(xiàn)測得保溫材料的外表面溫度為 70C,問 1000m 長的管道每小時的熱損失是多少？若折合成標煤（發(fā)熱量 7000kcal/ kg），每年將損失多少標煤？5（提示：這是一個一維穩(wěn)態(tài)通過單層圓筒壁的導熱問題。答案：0= 4. 57X10 kJ/ h,熱損失折合標煤 136. 6 噸/年。）5.外徑（直徑）為 100mm、壁溫為 350C的某熱力管道，為

15、了降低其散熱損失，需要重新進 行保溫設計，設計要求保溫層外表面溫度不超過50C，散熱量按標煤（發(fā)熱量 7000kcal/kg）計算，每公里長管道熱損失不超過每年100 噸標煤的發(fā)熱量，保溫材料采用導熱系數(shù)為 0.048W/（m K）的微孔硅酸鈣制品，問需要保溫層的厚度是多少？(提示：這是一個一維穩(wěn)態(tài)通過單層圓筒壁的導熱問題。答案：保溫層厚度至少 82.4mm。6.對于某一大平壁，有三種保溫方案可以選擇： 采用三層材料保溫：50mm 厚的膨脹珍珠巖，導熱系數(shù)為 0.08 W/(m K), 20mm 厚的粉煤灰磚，導熱系數(shù)0.22 W/(m.K),5mm 厚的水泥，導熱系數(shù)為 0.8W/ (m K

16、);采用兩層材料保溫：60mm 厚的礦渣棉， 導熱系數(shù)為 0.06W/ (m K) , 15mm 厚的混凝土板，導熱系數(shù)為0.79 W/ (m.K);三層材料保溫：25mm 的輕質耐火磚，導熱系數(shù)為0.3 W/(m.K) , 30mm 厚的玻璃棉氈，導熱系數(shù) 0.04W/(m.K) , 20mm 厚的紅磚，導熱系數(shù)為 0.49 W/(m.K)。問單純從減少 熱損失的角度分析，采用哪種方案最好？(提示：這是一個計算多層平壁導熱熱阻的問題，導熱熱阻越大，其熱損失越小。答案：這三種方案中，采用第二種方案的散熱損失最少。)7.一外徑為 25mm 的碳鋼管外裝有高為 12.5mm、厚 1mm 的等厚度環(huán)

17、肋(碳鋼制，導熱系 數(shù)取 45 W/(m K)，肋片間距為 5mm，肋片與管外流體的對流傳熱系數(shù)為55W /2(m .K)，問:1)環(huán)肋的肋效率為多少？2)若管長為 1m,相當于整根管子肋側傳熱面積，其總面積肋效率又為多少？3)加肋前后傳熱面積增大了幾倍？(提示：這是一個計算等厚度環(huán)肋的肋效率的問題，可通過查肋效率圖得到肋片效率，再計算相對于總換熱面積的總面積肋效率(等于肋片換熱面積乘肋片效率加上肋基光壁面積，除以管子的總換熱面積)。答案：(1)nf= 76%, (2)n0= 78. 2%;加肋前后換熱面積增大了& 7 倍。)& 已知外徑為 25mm 的碳鋼管外裝有高為12.5

18、mm、厚 1mm、肋效率為 76%的等厚度環(huán)肋，肋片間距為 5mm，肋片與管外流體的對流傳熱系數(shù)為55W/(m2.C)，管壁溫度為150C，管外流體溫度為 300C,問：1)每米長管子的傳熱量為多少？2)與光管相比傳熱量增大了幾倍？(提示：這是一個計算等厚度環(huán)肋肋管總換熱量的問題，可以將肋片換熱量與肋基光壁的換熱量分別計算相加得到總換熱量，也可通過計算總面積肋效率后得到總換熱量，這兩種方法的結果是一樣的，后者常用于計算通過肋壁的傳熱中。答案：(1)4 . 405kW/ m； (2)換熱量與末加肋前相比增大了6. 8 倍。)9.外直徑為 50mm 的蒸汽管道外表面溫度為 400C,其外包裹有厚度

19、為 40 mm，導熱系數(shù) 為0.11W/(mK)的礦渣棉，礦渣棉外又包有厚為 45mm 的煤灰泡沫磚，其導熱系數(shù)與磚層平均溫度的關系為：，=0.099 - 0.0002 T。煤灰泡沫磚外表面溫度為50C，已知煤灰泡沫磚最高耐溫為 300C，試檢查煤灰泡沫磚的溫度有無超過最高溫度？并求單位管長的 熱損失。10. 輸電的導線可以看作為有內熱源的無限長圓柱體。假設圓柱體壁面有均勻恒定的溫度TW，內熱源qv和導熱系數(shù)為常數(shù)，圓柱體半徑為r0。試求在穩(wěn)態(tài)條件下圓柱體內的溫度分布。11. 一根圓截面的不銹鋼肋片，導熱系數(shù) =20W/(mK)，直徑d為 20mm，長度丨為 100 mm ,肋基溫度為 300

20、C,周圍流體溫度為 50C,對流換熱系數(shù)為h =10w/(m2K),肋尖端面是 絕熱的。試求：肋片的傳熱量，肋端溫度，不用肋片時肋基壁面的傳熱量，用導熱系數(shù)為無限大的假想肋片代替不銹鋼肋片時的傳熱量。12.噴氣渦輪發(fā)動機最后幾個透平級中之一的一個靜止葉片，葉片高75mm，橫截面積 A 為160mm2,周長 P 為 50mm。除葉片的底表面，即葉片和透平連接的葉片根部外，葉片整 個表面上流過 540C的氣體。氣體和葉片表面之間的平均對流換熱系數(shù)約為460W/m2K,葉片材料的導熱系數(shù)為170W/mK。假設允許作準一維分析，要使葉片端部溫度不超過480C，試計算葉片根部必須保持的溫度。13. 外徑

21、 40mm 的管道，壁溫為 120C，外裝縱肋 12 片，肋厚 0.8mm ,高 20mm，肋的導熱系數(shù)為 95W/mK，周圍介質溫度為 20C，對流換熱系數(shù)為20W/m2K，求每米管長散熱量。14. 如圖所示是平板式太陽能熱水器的一種簡單的吸熱板結構，吸熱板面向太陽的一面涂有一層對太陽輻射吸收率很高的材料，吸熱板的背面設置了一組平行的管子，其內通以冷 卻水以吸收太陽輻射，管子之間則充滿絕熱材料。吸熱板的正面在接受太陽輻射的同時受到環(huán)境的冷卻。設凈吸收的太陽輻射為qr，表面對流換熱系數(shù)為 h，空氣溫度為T-,管子與吸熱板結合處的溫度為T0，試寫出確定吸熱板中溫度分布的數(shù)學描寫并求解之。分析：(

22、1)簡化，兩根管子的溫度一致，取s/2吸熱平板作為研究對象(2)吸熱板背面絕熱，相當于對稱面-T0- TTTTTn(3)建立數(shù)學模型 jdx dQ hP(T 比T)dx 十 qfdx15.在模擬渦輪葉片前緣沖擊冷卻試驗中， 用溫度為20C的冷空氣沖擊 300C的鋁制模型試件。試件幾何尺寸如圖所示：沖擊表面積為6 10；m2，體積為30*m3，冷吹風 1 分鐘后，試件溫度為60C，試_問對流換熱系數(shù)為多少：已知鋁的導熱系數(shù) ；二九=200W/(mK);比熱容 c =0.9KJ/(KgK);密度 P=2700Kg/m3。-12沖擊管16. 有一電烙鐵通電之后， 加在電阻絲上的功率為Q0，一方面使烙

23、鐵頭的內能增加，另一方面通過烙鐵頭表面向外對流換熱。如果烙鐵頭可看成是一個集總熱容體，其物 性參數(shù)為已知，環(huán)境溫度及對流換熱系數(shù)為常數(shù)，試分析烙鐵頭的溫度隨時間變化 的函數(shù)關系。17. 直徑 12cm 的鐵球( =52W/(mK);a=1.7 105m2/s)在對流換熱系數(shù)h=75W/(m2K)的油池內冷卻42 分鐘，若對 直徑為 30cm 的不銹鋼球( =14W/(mK);a =3.9 10-6m2/s)實現(xiàn)相似冷卻過程需多少時間？對流換熱系數(shù)為多少：18. 一臺輸出功率為 750W 用于水中工作的電阻加熱器，總的暴露面積為0.1m2，在水中的表面對流換熱系數(shù)為h =200W/(m K)，水

24、溫為 37C。試確定(1)在設計工況下 加熱器的表2dAdxT0s/2面溫度；(2)如果放置在37C的空氣中，表面對流換熱系數(shù)變?yōu)閔 =8W/(m2K)，此時的穩(wěn)態(tài)表面溫度如何變化。解：取整個加熱器作為控制體，由于處于穩(wěn)定狀態(tài)，故控制體內儲存能量的變化為零。i.0 750二hA(TwTf)(1)TW=63.78 C(2)TW=919.35 C討論本例題得到的是一個代數(shù)方程式。運用控制體的概念來進行數(shù)學建模在以后的學習中可以進一步領會19. 一根外徑為 0.3m，壁厚為 3mm，長為 10m 的圓管，入口溫度為 80C的水以 0.1m/s 的平均速度在管內流動，管道外部橫向流過溫度為20C的空氣

25、，實驗測得管道外壁面的平均溫度為 75C，水的出口溫度為 78C。已知水的定壓比熱為4187J/(kgK)，密度為 980kg/m3，試確定空氣與管道之間的對流換熱系數(shù)。解：根據(jù)熱量傳遞過程中能量守恒的定理，管內水的散熱量必然等于管道外壁與空氣之間的對流換熱量管內水的散熱量為Q =:uAccP(Tin-Tout)2222式中Ac為管道流通截面積，Acdi2(d2、J2(0.3 2 0.003)2=0.0679m2444a)Q =980 0.1 0.0679 4187 (80-78)=5572227 W(2)管道外壁與空氣之間的對流換熱量為b)Q二hA(TW-Tf) - ”d0l仃w-Tf)h-

26、二0.3 10 (75 _20) =518.1h(W)(3)管內水的散熱量等于管道外壁與空氣之間的對流換熱量a)518.155722.272b)h =107.55W/(m2K)20. 10cm 厚的平板兩側面分別保持為100C和 0C,導熱系數(shù)按照 怎=爲(1 bT)關系隨溫度變化。在 T=0C時， =50W/(mK)，T=100C時， =100W/(mK)，求熱流密度和 溫度分布。解： 由題意知，T1=0C時，xuSOW/gK);T2=100C時，.2=50W/(mK)可以解出，0=50 W/(mK)，b =0.01/C由導熱微分方程dx i dx :積分兩次,dT卄dT訂1，即試5)=0T

27、丄bT2=C!x -C220引用邊界條件可確定，C1=-75000，C2=150dT2最終解得，q -=75000 W/m2dx_1 . 4 _30 xT，只有取“+”才符合題意。0.01T2討論上述溫度分布結果定性示于圖?？梢姰攲嵯禂?shù)不為常數(shù)時，平壁內的溫度不再呈線性分布。讀者可思考一下，如果b：0時，物體內溫度分布將呈怎樣的定性分布趨勢。21.A ,B 兩種材料組成的復合平壁，材料 A 產生熱量qv=1.5 106W/m3，A=75W/(mK)，對材料A，絕熱面正好相當于對稱發(fā)熱平板的正中面(dTdx)x=0=0。此處溫度值最高,討論：熱阻分析是從A、B材料界面開始的，而不是從A材料外壁

28、面開始。這是因為A材料有 內熱源，不同x處截面的熱流量不相等，因而不能應用熱阻的概念來作定量分析。22.有一外直徑為60mm、壁厚為 3mm 的蒸汽管道，管壁導熱系數(shù)M=54W/(mK);管道外壁上包有厚 50mm 的石棉繩保溫層，導熱系數(shù)-2=0.15W/(mK);管內蒸汽溫度Tf1=150C，對流換熱系數(shù)g =120W/(m2K)； 管外空氣溫度Tf2=20C，對流換熱系數(shù)=10W/(m2K)。試求：通過單位管長的壁的導熱熱流量ql；金屬管道內、外側表面的溫度TW1和TW2；若忽略不計金屬管壁導熱熱阻，ql將發(fā)生多大變化:解：蒸汽管道的長度比其外徑尺寸大得多，可視作無限長圓筒壁。而Tf1、

29、Tf2、h1和 h21通過單位長度管壁的導熱熱流量等于此傳熱過程的傳熱熱流量傳熱過程的熱阻組成為:A=50mm；材料 B 不發(fā)熱，B=150W/(mK),、出=20cm。材料 A 的外表面絕熱， 材料 B 的外表面用溫度為 30C的水冷卻，對流換熱系數(shù)h =1000W/(m2K)。試求穩(wěn)態(tài)下 A、B 復合壁內的溫度分布，絕熱面的溫度，冷卻面溫度，A、B 材料的界面溫度。解：在穩(wěn)態(tài)工況下，A材料所發(fā)生的熱量必須全部散失到流過B材料表面的冷卻水中，而且從A、B材料的界面到冷卻水所傳遞的熱流量均相同，故可定性地畫岀復合壁內的溫度分布及從界面到冷卻水的熱阻圖。圖中R,為導熱熱阻，R2為表面對流換熱熱阻

30、。 根據(jù)熱平衡，材料A產生的熱量為Q二乜”人，則A傳入B的熱流密度qq=qv；!A由牛頓冷卻定律，可確定冷卻面的溫度q = h(T2_Tf)qvV1.5工10匯0.05T2=Tfv v=30105 Ch1000對B材料由傅里葉定律，可確定A、B材料的界面溫度TfxT1=T2q4ZB.05上106空叫15C150復合平壁示意圖To二二1.5 1060.0522X75115 =140 C內表面對流換熱熱阻金屬管壁導熱熱阻 保溫材料導熱熱阻 外表面對流換熱熱阻1R1二10.049121112二(30 -3) 10 120=-In-In 2恥2X54迄711 /In 1 =In2恥農丿2兀X0.151

31、11=5.3736 10=1.04070.1989qlTf 1-Tf2150-20-1.2893= 100.8W/m0q2AR2R32金屬管道內、外側表面的溫度TW1和TW2由傳熱過程環(huán)節(jié)分析可得TW1=Tf1q|R1=150100.8 0.0491 =145 C TW2 =Tfi _qi(RiR2)=150_100.8 (0.0491 5.3736 10)=144.99C3如果不計金屬管壁的導熱熱阻，則討論 在傳熱過程的各個環(huán)節(jié)中，影響熱量傳遞的因素主要體現(xiàn)在熱阻大的環(huán)節(jié)上。在穩(wěn)定的傳熱條件下，傳熱環(huán)節(jié)的熱阻小意味著熱量傳遞所需的動力小。特別是當這一環(huán)節(jié)熱阻可 忽略不計時，引起熱量傳遞的溫度

32、差也將趨于零。23. 耐溫塞子的直徑隨x變化，D =ax(a為常數(shù))，在Xj的小頭處溫度為 刁，在x?的大 頭處溫度為T2，材料導熱系數(shù)為，。假設側表面是理想絕熱的，試求塞子內的溫度 分布，及通過塞子的熱流量。解：穩(wěn)定導熱時，通過不同截面的熱流量是相同的，但熱流密度不相同。 此題導熱截面積有限，且沿熱流矢量方向是變化的，故不能使用面積為無限大的一維平壁導熱方程：d2T dx2=0進行計算。討論利用傅里葉定律積分求解變截面一維導熱問題。24.【例題 6】在用穩(wěn)態(tài)平板法測定非金屬材料導熱系數(shù)的儀器中，試材做成圓形平板,放在冷、熱兩表面之間。已知主電爐的直徑d=120mm，儀器冷、熱兩表面溫度分別由

33、熱電偶測得為 T1=180C, T2=30C，主電爐產生的熱流量為60W。由于安裝不好,試件和冷、熱表面間均存在0.1mm 的空氣縫隙。試確定空氣縫隙給測定導熱系數(shù) 帶來的誤差(假設通過空氣縫隙的輻射換熱可以忽略不計)(1)主電爐試材(3)冷卻器qiTfi Tf2150 _201.2887=100.87與不忽略金屬管壁熱阻時比較熱流量W/mqi變化甚微，不足0.07 .I.Xxxxx1 X -1 X1解得溫度分布為T1-T2)T +T3T5 工(4)底面輔助電爐(5)側面輔助電爐(6) (7)保溫層1.圖2-10穩(wěn)態(tài)平板法測定導熱系數(shù)裝置示意圖TW2 =Tfi _qi(RiR2)=150_10

34、0.8 (0.0491 5.3736 10)=144.99C討論：為了保證主電爐產生的熱量垂直穿過平板試件，分別調整側輔助電爐和底輔助電爐的功率以保證T3= T1，T4= T5。為了使熱面和冷面上所測溫度T1和T2盡可能精確地反應試材熱面和冷面的溫度，必須盡量設法減小熱、冷面與試材表面的接觸熱阻。所測試件在放入之前必須經(jīng)過仔細地烘干，尤其對于保溫材料。28.用熱電偶測量管道內的氣流溫度。 已知熱接點溫度Tj=650C,熱電偶套管根部溫度To=500C,套管長度丨=100 mm，壁厚、.=1mm，外直徑d=10mm，導熱系數(shù) =25W/(mK), 氣流與套管之間的對流換熱系數(shù)h=50w/(m2K

35、)。試求：熱電偶溫度與氣流真實溫度之間的誤差；分析在下列條件改變下測量誤差的大小。(a、改變套管長度1=150 mm ; b、改變套管壁厚.=0.5mm ; c、更換套管材料.=16W/(mK) ; d、若氣流與套管之間的對 流換熱系數(shù)h =l00W/(m2K)； e、若在安裝套管的壁面處包以熱絕緣層，以減小熱量的 導出，此時套管根部溫度 T0=600CO解在進行分析時，注意以下幾點工程分析中的近似處理，以及肋片的概念。由于熱電偶的節(jié)點與套管頂部直接接觸，可以認為熱電偶測得的溫度就是套管頂端的壁面溫度；(2)熱電偶套管可以看成是截面積為的等截面直肋。(3)肋片的周長取與流體接觸部分的長度；(4

36、)所謂測溫誤差，就是套管頂端的過余溫度。故熱電偶的測溫誤差為4Co分析在下列條件改變下測量誤差的大小改變套管長度|=150 mm1ml =44.7 0.15 =6.7，=(654 -500)0.38Cch(ml)改變套管壁厚=0.5mmc.更換套管材料 =16W/(mK)1=(654 -500)1.14Cch(ml)2d.若氣流與套管之間的對流換熱系數(shù)h =100W/(m K)熱電偶溫度與氣流真實溫度之間的誤差當把熱電偶接點處視為絕熱時，由一5044.725 0.0011 1F時或Tj-Tf 0斫Tjch(ml)0650Xch(44.7 X0.1) 500Tfch(ml) 1ch(44.7 0

37、.1) -1= 654V =(654 -500)1ch(ml)= 0.5Tj熱電偶測溫示意圖ml50 -0.1 =6.3 2 3 250.0 0 05ml0.1 =5.59，換熱熱阻將熱量傳給套管頂部；然后通過套管(肋片)傳至根部；再通過一個對流換熱熱阻將熱量傳 給外界流體。顯然，要減小測溫誤差，應使Tj接近于Tf，即應盡量減小R1而增大R2及R329.圍在外徑為 80mm 銅管上的一鋁質環(huán)肋，厚5mm，肋外緣直徑為 160mm，導熱系數(shù)為200W/(mK)，周圍流體溫度為 70C，對流換熱系數(shù)為60W/(m2K)。求肋片的傳熱量。解本題可利用肋片效率進行計算。先計算有關參數(shù)考慮肋端傳熱作用的

38、肋片修正長度，I丄1川2=(2_)込=(80 _40 5?) 10=0.0425 m2縱剖面積，AL=11. =0.0425 0.005 =0.0002125 mr2=r2 =2.062511查圖得，f=0.89故傳熱量為:Q=fQmax=2fh二(r22-)(T0_Tf) =2 0.89 60 3.14 (0.08252_0.042) (250 _70) =314 W27.以等截面直肋為例，試用熱阻的概念簡要說明采用肋化表面是否都可以得到強化傳熱的 效果？如果答案是否定的， 則對敷設矩形剖面的直肋推導一個定量的判據(jù)？解：假設不管是否敷設肋片，肋片基部表面溫度為Tw，基部表面和流體之間的對流換

39、熱系數(shù)與肋片和流體之間的對流換熱系數(shù)值相同。不敷肋片而高為、的基部表面，這部分和流體之間的換熱量為如有肋片敷在基部表面上，則熱量從處于Tw的表面導入肋片，并克服肋片的導熱內熱阻，在到達肋片和流體的界面后，再通過表面對流換熱熱阻散入流體。J b裸露表面RO土TWTf流體Tf, hQ-|-o- -oT wmLTWTf0.04251.5= 0.329Qnf=h、:(Tw-Tf)TwTf1/(h.)f 60 200 0.0002125令肋片導熱的平均內熱阻為R，Twn為肋片表面的平均溫度。在有或沒有肋片時的等效熱阻分別為11丄二匸二農莎Rw在有或沒有肋片時的散熱量分別取決于所表示的等效熱阻的相對大小。

40、雖然有肋時的對流換熱 熱阻遠小于無肋時的對流換熱熱阻，但是如果肋片的平均導熱內熱阻Rw足夠大而可能使4TWRbRa，這樣導致肋片產生絕熱效應而不是增大散熱量的有利作用。例如，敷設由石棉構成的相當厚的肋片就有這樣的作用，因石棉的導熱系數(shù)很小而使Rw足夠大。有肋片時的散熱量為式中，、h(TW_Tf) =Qnf，為未加肋片的基部表面散熱量。1c1心=+th(mL)Qf_BiQnf1Q1th(mL)當=Bi.1時，敷設肋片將起到增加傳熱的有利作用。解不等式，得到Qnf1亠,Bith(mL)Bi：1討論：在有肋片的設計中，當全部因素都加以考慮時，一般只有在下列條件下肋片的應用才是合理的。BPS 0.25

41、28.【例題 10】一無限大平板，熱擴散系數(shù)a=1.8 10-6m1 2/s，厚度為 25mm，具有均勻初始溫度 150C。若突然把表面溫度降到30C，試計算 1 分鐘后平板中間的溫度(假設物體表面對流換熱熱阻與物體內的導熱熱阻相比可以忽略，即解：本問題的完整數(shù)學描寫如下:1 :T _ :2Ta .：X2引入過余溫度V -T -Tf，上式變?yōu)?_込：込：a一X2初始條件和邊界條件：.=0時，在0 :x三2、：內Qf=m(TWhth(mL)巧)匹1 th(mL)mm.1th(mL)Wh(TwTf)一hh1 th(mL)m 2h h2、h;.、.Bi 0時，在x =0處-0得到Bi決1的情形 0時

42、，在x =2：處運用分離變量法，可得到最終的級數(shù)解為對于本例題，將以下數(shù)據(jù)二T -Tf3 _T -Tfn =1, 3,5:二二n=1na =1.8 10-m2/s,2、.=0.025m,. =60sTj=150C,Tf=Tw=30C,x=.=0.0 12m代入上式，若只取前面非零的四項(n =1,3,5, 7)計算，得TTf二上(0.181777.22 10-86.15 10，_5.21 107) =0.2314Ti -Tf二由此求得在1分鐘后，平板中間溫度為T =0.2314( _Tf) HTf=0.2314(150 _30) 30 =57.8C討論：一般以Fo 0.2為界，判斷非穩(wěn)態(tài)導熱過

43、程進入正規(guī)狀況階段。此時無窮級數(shù)的解可以用第一項來近似地代替，所得的物體中心溫度與采用完整級數(shù)計算得到的值的差別基本能控制在1：以內。本例題中Fo =0.69，可以看出，級數(shù)的第一項較后幾項高出多個數(shù)量級。29.兩一塊厚度均為 30 mm 的無限大平板，初始溫度為20C，分別用銅和鋼制成。平板兩側表面的溫度突然上升到60C，試計算使兩板中心溫度均上升到56C時兩板所需的時間比。銅和鋼的熱擴散系數(shù)分別為103 10-6m2/ s和12.9 106m2/s。解：一維非穩(wěn)態(tài)無限大平板的溫度分布有如如下函數(shù)形式xf(Bi,Fo,)兩塊不同材料的無限大平板，均處于第一類邊界條件(BiTo)。由題意，兩種

44、材料達到同樣工況時，Bi數(shù)和x/、相同，要使溫度分布相同，則只需Fo數(shù)相等。(Fo)銅=(Fo)鋼銅/鋼=&鋼/ a銅=0.12530.測量氣流溫度的熱電偶，其結點可視為球體，結點與氣流之間的對流換熱系數(shù)h =400W/(m2K)，結點的熱物性： =20W/(mK);比熱容c=400J/(kgK);密度 ! =8500kg/m，試求:1.時間常數(shù)為 1 秒的熱電偶結點直徑為多大？2.把熱電偶從 25C的環(huán)境放入 200C的氣流中要多長時間才能到達199C?解：首先計算結點直徑，并檢查Bi數(shù)值。對球形結點A二，V二d由fCVfc d*cchAh 6得6hc6 400 14dc7.06 1

45、0=0.71mmft850400驗證Bi=h(r3)=40。7.0610/653 10 50（或 60）時，短管的上述影響可忽略不計，當 I/dv50（或 60）時，則必須考慮入口段的影響。7.層流時的對流傳熱系數(shù)是否總是小于湍流時的對流傳熱系數(shù)？為什么？（提示：該問題同樣可以從入口效應角度加以闡述。在入口段邊界層厚度從零開始增厚， 若采用短管，盡管處于層流工況，由于邊界層較薄，對流換熱系數(shù)可以大于紊流狀況。）& 什么叫臨界熱流密度？為什么當加熱熱流大于臨界熱流密度時會出現(xiàn)沸騰危機？（提示：用大容器飽和沸騰曲線解釋之。以大容器飽和沸騰為例，（1）沸騰過程中，隨著壁面過熱度t 的增大，存

46、在自然對流、核態(tài)沸騰、不穩(wěn)定膜態(tài)沸騰和膜態(tài)沸騰四個階段， 臨界熱流密度是從核態(tài)沸騰向膜態(tài)沸騰轉變過程中所對應的最大熱流密度；（2）當加熱熱流大于臨界熱流密度時， 沸騰工況向膜態(tài)沸騰過渡，加熱面上有汽泡匯集形成汽膜，將壁面與液體隔開，由于汽膜的熱阻比液體大得多，使換熱系數(shù)迅速下降，傳熱惡化；汽膜的存在使壁溫急劇升高， 若為控制熱流加熱設備，如電加熱設備，則一旦加熱熱量大于臨界熱流密度，沸騰工況從核態(tài)沸騰飛躍到穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，壁溫飛升到 1000C以上（水），使設備燒毀。）9.試述不凝性氣體影響膜狀凝結傳熱的原因。（提示：少量不凝性氣體的存在就將使凝結換熱系數(shù)減小，這可以從換熱熱阻增加和蒸 汽飽和溫

47、度下降兩方面加以闡述。（1）含有不凝性氣體的蒸汽凝結時在液膜表面會逐漸積聚起不凝性氣體層，將蒸汽隔開，蒸汽凝結必須穿過氣層，使換熱熱阻大大增加；（2）隨著蒸汽的凝結，液膜表面氣體分壓力增大，使凝結蒸汽的分壓力降低，液膜表面蒸汽的飽和溫度 降低，減少了有效冷凝溫差，削弱了凝結換熱。）五、計算題1.平均溫度為 40C的機油，以 0.7m/s 的流速流經(jīng)一壁溫為80C、內徑為 0.025m、=1長度 1.5m 的圓管。求油的對流傳熱系數(shù)和機油得到的加熱量。（提示：這是一個油在圓管內進行強制對流換熱的問題。答案：hc= 88 . 9W/（m2. K）,二 418. 9W。）2.溫度為 30C的風以 5

48、m/s 的速度吹過一太陽能集熱器表面，該表面可看作為正方 形平面，一條邊與來流方向垂直，表面尺寸為 2.0X2. 0m2,問當表面溫度達到60C時被風帶走的熱量為多少？已知：平均對流傳熱系數(shù)計算式：Nu=0.664Re1/2Pr1/3,（當 Re5X10）,特征尺寸為流體經(jīng)過的板長（順著來流方向的長度）, 定性溫度為 tm= （t- +tw）/ 2。（提示：這是一個流體通過平面的對流換熱問題，可以通過計算雷諾數(shù)Re 來判斷用上述哪一個公式計算。得到努謝爾特數(shù)Nu 后可得到流過平板的對流換熱系數(shù)，再根據(jù)牛頓冷卻公式得到換熱量。答案：選用湍流公式，被風帶走的熱量為2.23kW。）3.一空氣預熱器中

49、，煙氣在直圓管內流過，管內徑 d1= 45mm，管長 1.5m，煙氣流速 12m/s，平均煙氣溫度 300C，管壁溫度 150C，試求單管的對流傳熱量 .（提示：這是一個煙氣在圓管內強制對流換熱問題。 答案：單管的對流換熱量為 2. 21kW。）小衛(wèi).11fc cccr 0.8f 0.4-0. 023RefPrfn w y（提示：這是一個水在環(huán)形通道內流動的強制對流換熱問題，計算公式已知，環(huán)4.有一套管式給水預熱器， 內管的外徑為 為0. 5m。給水在套管的環(huán)形流道內以 加熱，給水進、出預熱器的溫度分別為 求內管外表面對水的對流傳熱系數(shù)。d1= 12mm，外管的內徑 d2= 18mm，管長1.

50、5m/s 的流速流動，給水在預熱器內被25C和 85C，預熱器內管壁溫為 95C.試（提示： 這是一個水在非圓形通道內強制對流換熱問題， 環(huán)形通道的尺寸用當量直徑來計算。答案：對流換熱系數(shù)為11616. 1W（m2. K）。）5.有進口溫度為 80C的熱水流過內徑為 20mm 的螺旋管，螺旋的直徑為 150mm，已知水的流速為 0.5m/s，螺旋管內壁的平均溫度為35C，為了使水的出口溫度低于 40C，問需要多長的管子或螺旋數(shù)至少要幾個？（提示：這是一個流體在彎管內的強制對流換熱問題。答案：至少需要 4. 566m 管子，或螺旋數(shù)至少 10 個。）6.有一空冷器，空氣在其中橫向掠過管束傳熱，管

51、排的橫向間距距 s2= 24mm，管子外徑 d = 16mm，沿空氣流動方向布置了空氣進入管束前的流速為6m/s，空氣進、出口平均溫度為s1= 32mm， 縱向間 6排管子，順排排列。140C，管壁表面溫度為 60C，試計算其平均對流傳熱系數(shù)。（提示：這是一個空氣橫掠順排管束的對流換熱問題，計算雷諾數(shù)時要注意將空氣進口流速轉換為最窄截面流速計算。答案：平均對流換熱系數(shù)為126. 35W /（m2. K） o）7.初溫為 30C的水以 1.0kg/s 的流量流經(jīng)一套管式傳熱器的環(huán)形通道，水蒸氣在內管中凝結，使內管外壁的溫度維持在 100C，傳熱器的散熱損失可忽略不計。 環(huán)形 夾層內管的外徑 d1

52、為 40mm、外管內徑 d2為 60mm，試確定把水加熱到 50C，套管要多長已知水側表面對流傳熱系數(shù)Nuf=1形通道的尺寸用當量直徑來計算。答案：需要套管的長度為 2. 883m。）& 某一矩形煙道，截面積為 800mmx700m m ,煙道長 20m，煙道內恒壁溫，tw=70C,現(xiàn)有 tf（0） = 230C的煙氣流過該煙道，質量流量qm= 1.6kg/s,試計算煙氣的出口溫度。已知通道內傳熱計算式：Nuf= 0.023Ref0.8Prf0.4；|，對于恒壁溫下的管內流流體平均溫度，tf=0. 5tf(x)+tf(0)（提示：這是一個煙氣在矩形通道內流動冷卻的換熱問題，計算公式已知

53、，由于煙氣的出口溫度未知，需要首先假設煙氣出口溫度來得到定性溫度，然后根據(jù)計算結果校核出口溫度，若假設值的偏差大于允許值，則代入重算，直至達到計算精度。答案：煙氣出口溫度為 184. 7C。）9.有一塊長 1m、寬 1m 的平板豎直放置于 20C的空氣中，板的一側絕熱，另一側表 面溫度維持在 60C，試計算該豎板的自然對流散熱量。如果該板未絕熱的一側改為水平朝上或朝下放置，則其自然對流散熱量又各為多少？（提示：這是豎板或水平板在空氣中自然對流散熱的換熱問題。答案：該平板豎直放置，自然對流散熱量為 160W ;未絕熱一側改為水平朝上放置， 自然對流散熱量變?yōu)?40W ;未絕熱一側改為水平朝下放置

54、，自然對流散熱量變?yōu)?0. 49W。由此可見，平板熱面朝上放置時的散熱量最大，熱面向下放置時的散熱量最 小，豎直放置的散熱量介于兩者之間。）10.有一水平放置的的熱水管道，用保溫材料保溫，保溫層外徑200mm，外表面平均 溫度 45C，周圍空氣溫度 15C，管道長度為 1500m，試計算該蒸汽管道上由于自 然對流而引起的散熱量。（提示：這是水平管道外的自然對流換熱問題。答案：自然對流散熱量為135. 9四、簡答題1.試用所學的傳熱學知識說明用熱電偶測量高溫氣體溫度時，產生測量誤差的原因有哪些?可以采取什么措施來減小測量誤差？（提示：用熱電偶測溫時同時存在氣流對熱電偶換熱和熱電偶向四壁的散熱兩種

55、情況， 熱電偶的讀數(shù)小于氣流的實際溫度產生誤差。所以，引起誤差的因素：煙氣與熱電偶間的復合換熱?。粺犭娕寂c爐膛內壁問的輻射換熱大。減小誤差的措施：減小煙氣與熱電偶間的換熱熱阻，如抽氣等；增加熱電偶與爐膛間的輻射熱阻，如加遮熱板；設計出計算 誤差的程序或裝置，進行誤差補償。）2.試用傳熱原理說明冬天可以用玻璃溫室種植熱帶植物的原理。（提示：可以從可見光、紅外線的特性和玻璃的透射比來加以闡述。玻璃在日光（短波輻射）下是一種透明體，透過率在 90%以上，使絕大部分陽光可以透過玻璃將溫室內物體和空 氣升溫。室內物體所發(fā)出的輻射是一種長波輻射一一紅外線，對于長波輻射玻璃的透過串接近于零，幾乎是不透明（透

56、熱）的，因此，室內物體升溫后所發(fā)出的熱輻射被玻璃擋在室內不 能穿過。玻璃的這種輻射特性，使室內溫度不斷升高。）3.試分析遮熱板的原理及其在削弱輻射傳熱中的作用。（提示：可從遮熱板能增加系統(tǒng)熱阻角度加以說明。（1）在輻射換熱表面之間插入金屬動有:tf(x)-tf(O)tf -twhUx，其中U為截面周長,h 為對流傳熱系數(shù),tf為（或固體）薄板，稱為遮熱板。（2）其原理是，遮熱板的存在增大了系統(tǒng)中的輻射換熱熱阻， 使輻射過程的總熱阻增大，系統(tǒng)黑度減少，使輻射換熱量減少。（3）遮熱板對于削弱輻射換熱具有顯著作用，如在兩個平行輻射表面之間插入一塊同黑度的遮熱板，可使輻射換熱量減少為原來的 1 / 2

57、，若采用黑度較小的遮熱板，則效果更為顯著。）4.什么叫黑體、灰體和白體？它們分別與黑色物體、灰色物體、白色物體有什么區(qū)別？在輻射傳熱中，引入黑體與灰體有什么意義？（提示：可以從黑體、白體、灰體的定義和有關輻射定律來闡述。根據(jù)黑體、白體、灰體 的定義可以看出，這些概念都是以熱輻射為前提的?；疑?、黑色、白色是針對可見光而言的。所謂黑體、白體、灰體并不是指可見光下物體的顏色，灰體概念的提出使基爾霍夫定律無條件成立，與波長、溫度無關，使吸收率的確定及輻射換熱計算大為簡化，因此具有重要的作 用；黑體概念的提出使熱輻射的吸收和發(fā)射具有了理想的參照物。）5.玻璃可以透過可見光，為什么在工業(yè)熱輻射范圍內可以作

58、為灰體處理？（提示：可以從灰體的特性和工業(yè)熱輻射的特點來論述。所謂灰體是針對熱輻射而言的， 灰體是指吸收率與波長無關的物體。在紅外區(qū)段，將大多數(shù)實際物體作為灰體處理所引起的誤差并不大，一般工業(yè)熱輻射的溫度范圍大多處于2000K 以下，因此其主要熱輻射的波長位于紅外區(qū)域。許多材料的單色吸收率在可見光范圍內和紅外范圍內有較大的差別，如玻璃在可見光范圍內幾乎是透明的，但在工業(yè)熱輻射范圍內則幾乎是不透明的，并且其光譜吸收比與波長的關系不大，可以作為灰體處理。）6.什么是“溫室效應”？為什么說大氣中的 C02含量增加會導致溫室效應？（提示：可以從氣體輻射的特點和能量平衡來加以說明。CO2氣體具有相當強的

59、輻射和吸收能力，屬于溫室氣體。根據(jù)氣體輻射具有選擇性的特點， CO2氣體的吸收光帶有三段：2.65 2. 8、4. 154. 45、13. 0 17. 0 卩 m,主要分布于紅外區(qū)域。太陽輻射是短波輻射， 波長范圍在 0. 38一 0. 76 卩 m,因此，對于太陽輻射 C02氣體是透明的，能量可以射入大 氣層。地面向空間的輻射是長波輻射，主要分布于紅外區(qū)域，這部分輻射在CO2氣體的吸收光帶區(qū)段 C02氣體會吸收能量，是不透明的。在正常情況下，地球表面對能量的吸收和釋 放處于平衡狀態(tài)，但如果大氣中的CO2含量增加會使大氣對地面輻射的吸收能力增強，導致大氣溫度上升，導致了所謂溫室效應。）五、計算

60、題1.太陽能以 900W/m2的平均輻射強度射到建筑物的房頂上，房頂對太陽輻射的吸收率為0.85，房頂?shù)拿娣e為 100m2,溫度為 37C，發(fā)射率為 0.88.若室外空氣溫度為 7C,自 然對流傳熱系數(shù)為 5W/（m2.K），試計算傳人房內的熱量。（提示：這是一個輻射與自然對流共同作用下的復合換熱問題，太陽輻射以投入輻射的 形式對建筑物進行輻射， 建筑物以自然對流和輻射兩種方式向大氣散熱，傳人房間的熱量為屋頂?shù)奈鼰崃颗c散熱量之差。答案：46. 1kW。）2.一根直徑為60mm 的電纜，被置于橫斷面為 0.1x0.lm2的封閉電纜溝槽內， 若電纜表面 黑度為 0.83、表面溫度為 77C，電纜溝表面溫度為 27C、黑度為 0.92，試問單