傳熱學(xué)部分思考題

教材上的思考題第8章??思考題?1．試說明熱傳導(dǎo)（導(dǎo)熱）、熱對(duì)流和熱輻射三種熱量傳遞基本方式之間的聯(lián)系與區(qū)別。?區(qū)別：它們的傳熱機(jī)理不同。導(dǎo)熱是由于分子、原子和電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象，其本質(zhì)是介質(zhì)的微觀粒子行為。熱對(duì)流是由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，致使不同溫度的流體相對(duì)位移而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象，其本質(zhì)是微觀粒子或微團(tuán)的行為。輻射是由于物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而使物體向外發(fā)射輻射能的現(xiàn)象，其本質(zhì)是電磁波，不需要直接接觸并涉及能量形式的轉(zhuǎn)換。?聯(lián)系：經(jīng)常同時(shí)發(fā)生。?2．試說明熱對(duì)流與對(duì)流換熱之間的聯(lián)系與區(qū)別。?熱對(duì)流是由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，致使不同溫度的流體相對(duì)位移而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象。對(duì)流換熱是流體與固體表面之間由熱對(duì)流和導(dǎo)熱兩種傳熱方式共同作用導(dǎo)致的傳熱結(jié)果。3.從傳熱的角度出發(fā)，采暖散熱器和冷風(fēng)機(jī)應(yīng)放在什么高度最合適？??答：采暖器和冷風(fēng)機(jī)主要通過對(duì)流傳熱的方式使周圍空氣變熱和變冷，使人生活在合適的溫度范圍中，空氣對(duì)流實(shí)在密度差的推動(dòng)下流動(dòng)，如采暖器放得太高，房間里上部空氣被加熱，但無法產(chǎn)生自然對(duì)流使下部空氣也變熱，這樣人仍然生活在冷空氣中。為使房間下部空氣變熱，使人感到舒適，應(yīng)將采暖器放在下面，同樣的道理，冷風(fēng)機(jī)應(yīng)放在略比人高的地方，天熱時(shí)，人才能完全生活在冷空氣中4．在晴朗無風(fēng)的夜晚，草地會(huì)披上一身白霜，可是氣象臺(tái)的天氣報(bào)告卻說清晨最低溫度為2℃。試解釋這種現(xiàn)象。但在陰天或有風(fēng)的夜晚（其它條件不變），草地卻不會(huì)披上白霜，為什么？答：深秋草已枯萎，其熱導(dǎo)率很小，草與地面可近似認(rèn)為絕熱。草接受空氣的對(duì)流傳熱量，又以輻射的方式向天空傳遞熱量，其熱阻串聯(lián)情況見右圖。所以，草表面溫度tgr介于大氣溫度tf和天空溫度tsk接近，tgr較低，披上“白霜”。如有風(fēng)，hc增加，對(duì)流傳熱熱阻R1減小，使tgr向tf靠近，即tgr升高，無霜。陰天，天空有云層，由于云層的遮熱作用，使草對(duì)天空的輻射熱阻R2增加，tgr向tf靠近，無霜（或陰天，草直接對(duì)云層輻射，由于天空溫度低可低達(dá)-40℃），而云層溫度較高可達(dá)10℃左右，即tsk在陰天較高，tgr上升，不會(huì)結(jié)霜）。5．在一有空調(diào)的房間內(nèi)，夏天和冬天的室溫均控制在20℃，但冬天得穿毛線衣，而夏天只需穿襯衫。這是為什么？答：人體在房間里以對(duì)流傳熱和輻射傳熱的方式散失熱量，有空調(diào)時(shí)室內(nèi)tfi不變，冬天和夏天人在室內(nèi)對(duì)流散熱不變。由于夏天室外溫度比室內(nèi)溫度高，冬天比低，墻壁內(nèi)溫度分布不同，墻壁內(nèi)表面溫度在夏天和冬天不一樣。顯然，>，這樣人體與墻壁間的輻射傳遞的熱量冬天比夏天多。在室溫20℃的房間內(nèi)，冬天人體向外散熱比夏天多而感到冷，加強(qiáng)保溫可使人體散熱量減少，如夏天只穿襯衫，冬天加毛線衣，人就不會(huì)感到冷。第十一章（基本概念較多，就交給你了！！）第十二章沒找到現(xiàn)成的。。找到的一些其他的思考題第八章1-1試列舉生活中熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱核輻射傳熱的事例。1-2冬天，上午曬被子，晚上睡覺為什么還感到暖和？答：被子散熱可是為無限大平面導(dǎo)熱。曬被子使被子變得蓬松，含有更多的空氣，而空氣熱導(dǎo)率較小，使被子的表現(xiàn)電導(dǎo)率變小。另外，被子曬后厚度增加。總之，被子曬后，其導(dǎo)熱熱阻δ/λA變大，人體熱量不易向外散失，睡在被子里感到暖和（被子蓄熱不必考慮：①被子蓄熱不多；②上午曬被子，晚上蓄熱早已散光）。1-3通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定夾層中流體的熱導(dǎo)率時(shí)，應(yīng)采用圖1-6種哪個(gè)裝置？為什么？答：左邊一種。這種裝置熱面在上，冷面在下，使流體對(duì)流傳熱減少到零，由這種裝置測(cè)得的熱導(dǎo)率不受對(duì)流傳熱的影響。如果采用右邊一種裝置，由于對(duì)流傳熱的影響而測(cè)得的熱導(dǎo)率偏大。1-4在思考題1-3中，流體為空氣時(shí)熱導(dǎo)率可用式（1-1）計(jì)算，式中Δt為熱、冷面的溫度差，δ為空氣夾層的厚度，Φ為通過空氣夾層的熱流量，A為空氣夾層的導(dǎo)熱面積。實(shí)踐證明，Δt不能太大，否則測(cè)得的熱導(dǎo)率比真實(shí)熱導(dǎo)率大。試分析其原因。答：熱面和冷面的傳熱熱流量Φ=Φc+Φd+Φr=λΔtA/δ。由思考題1-3可見，左邊一種裝置雖然減少了對(duì)流傳熱的影響，但如Δt較大，輻射傳熱量Φr對(duì)測(cè)量氣體熱導(dǎo)率的影響卻不能忽略，會(huì)影響熱導(dǎo)率λ測(cè)定的準(zhǔn)確性。這時(shí)，熱傳導(dǎo)率實(shí)質(zhì)上是以導(dǎo)熱和輻射傳熱兩種方式傳遞熱量形式的表現(xiàn)熱導(dǎo)率λe。顯然，λe>λ（其中λ為氣體的真實(shí)熱導(dǎo)率）。由于輻射傳熱量Φr正比于熱面和冷面溫度的四次方之差（T14-T24），只有在熱面和冷面溫度之差（t1-t2）較小時(shí)，輻射傳熱的影響才可忽略，Φ≈Φd=λΔtA/δ。1-5從傳熱的角度出發(fā)，采暖散熱器和冷風(fēng)機(jī)應(yīng)放在什么高度最合適？答：采暖器和冷風(fēng)機(jī)主要通過對(duì)流傳熱的方式使周圍空氣變熱和變冷，使人生活在合適的溫度范圍中，空氣對(duì)流實(shí)在密度差的推動(dòng)下流動(dòng)，如采暖器放得太高，房間里上部空氣被加熱，但無法產(chǎn)生自然對(duì)流使下部空氣也變熱，這樣人仍然生活在冷空氣中。為使房間下部空氣變熱，使人感到舒適，應(yīng)將采暖器放在下面，同樣的道理，冷風(fēng)機(jī)應(yīng)放在略比人高的地方，天熱時(shí)，人才能完全生活在冷空氣中。1-6從表1-1對(duì)流傳熱系數(shù)的大致范圍，你可以得出哪些規(guī)律性的結(jié)論？答：從表1-1可看出如下規(guī)律：①空氣的對(duì)流傳熱系數(shù)小于水的對(duì)流傳熱系數(shù)；②同一種流體，強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)大于自然對(duì)流傳熱系數(shù)；③同一種流體有變相時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大于無變相識(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)；④水變相時(shí)的對(duì)流傳熱系數(shù)大于有機(jī)介質(zhì)相變對(duì)流傳熱系數(shù)。1-7多層熱絕熱有鋁箱和玻璃纖維紙、玻璃布、尼龍網(wǎng)等依次包扎而成，并且整個(gè)系統(tǒng)處在高真空下。在20~300K的溫度下它的熱導(dǎo)率可抵達(dá)（0.1~0.6）×10-4W/(m·K)，試分析其原因。答：由于系統(tǒng)處于高真空，導(dǎo)熱和對(duì)流傳熱的作用減少到很小，多層鋁箱間用熱導(dǎo)率很小的玻璃纖維紙、玻璃布、尼龍網(wǎng)隔開，導(dǎo)熱作用較小；鋁箱的玻璃作用使輻射傳熱也很?。ㄔ斠姷诎苏拢?。這樣，這個(gè)系統(tǒng)使三種傳熱方式傳遞的熱流量都大大減少，所以其表現(xiàn)熱導(dǎo)率就很小。1-8在晴朗無風(fēng)的夜晚，草地會(huì)披上一身白霜，可是氣象臺(tái)的天氣報(bào)告卻說清晨最低溫度為2℃。試解釋這種現(xiàn)象。但在陰天或有風(fēng)的夜晚（其它條件不變），草地卻不會(huì)披上白霜，為什么？答：深秋草已枯萎，其熱導(dǎo)率很小，草與地面可近似認(rèn)為絕熱。草接受空氣的對(duì)流傳熱量，又以輻射的方式向天空傳遞熱量，其熱阻串聯(lián)情況見右圖。所以，草表面溫度tgr介于大氣溫度tf和天空溫度tsk接近，tgr較低，披上“白霜”。如有風(fēng)，hc增加，對(duì)流傳熱熱阻R1減小，使tgr向tf靠近，即tgr升高，無霜。陰天，天空有云層，由于云層的遮熱作用，使草對(duì)天空的輻射熱阻R2增加，tgr向tf靠近，無霜（或陰天，草直接對(duì)云層輻射，由于天空溫度低可低達(dá)-40℃），而云層溫度較高可達(dá)10℃左右，即tsk在陰天較高，tgr上升，不會(huì)結(jié)霜）。1-9在一有空調(diào)的房間內(nèi)，夏天和冬天的室溫均控制在20℃，但冬天得穿毛線衣，而夏天只需穿襯衫。這是為什么？（提示：參考圖1-8，先畫出夏天和冬天墻壁傳熱的溫度分布曲線，在解釋這種現(xiàn)象。）答：人體在房間里以對(duì)流傳熱和輻射傳熱的方式散失熱量，有空調(diào)時(shí)室內(nèi)tfi不變，冬天和夏天人在室內(nèi)對(duì)流散熱不變。由于夏天室外溫度比室內(nèi)溫度高，冬天比低，墻壁內(nèi)溫度分布不同，墻壁內(nèi)表面溫度在夏天和冬天不一樣。顯然，>，這樣人體與墻壁間的輻射傳遞的熱量冬天比夏天多。在室溫20℃的房間內(nèi)，冬天人體向外散熱比夏天多而感到冷，加強(qiáng)保溫可使人體散熱量減少，如夏天只穿襯衫，冬天加毛線衣，人就不會(huì)感到冷。1-10飽和水蒸氣管道外包保溫材料，試分析三種傳熱方式怎樣組成由水蒸氣經(jīng)管道壁和保溫層到空氣的傳遞過程，并畫出熱阻串并聯(lián)圖。答：（凝結(jié)）（凝結(jié)）蒸汽管內(nèi)表面管外表面保溫層外表面空氣對(duì)流導(dǎo)熱導(dǎo)熱對(duì)流輻射R4ct汽或tf1tw1tw2tw3t氣或tf2R1cR2dR3dR4r1-11在思考題1-10中，管道外壁的溫度近似等于飽和水蒸氣的溫度。試用熱阻分析解釋這一現(xiàn)象。答：蒸汽凝結(jié)很大，熱阻很小。金屬管道熱導(dǎo)率較大，而其厚度很小，導(dǎo)熱熱阻也很小。管道保濕時(shí)，管道散熱量很小，管壁外表面。1-12某雙層壁中的溫態(tài)溫度分布如圖1-7所示，問哪一層材料的熱導(dǎo)率大？哪一層材料的導(dǎo)熱熱阻大？答：由，，穩(wěn)態(tài)時(shí)，而，所以。二熱阻串聯(lián)，由，，所以。1-13某傳熱過程的溫度分布如圖1-8所示，是分別畫出其在下列情況下的溫度分布曲線：（1）；（2）；（3）；（4），。1-14一碗稀飯放在盛有自來水的面盆中冷卻。為了使稀飯冷卻得快一些，用湯勺攪動(dòng)。問用湯勺攪動(dòng)稀飯時(shí)稀飯冷卻得快，還是攪動(dòng)自來水時(shí)稀飯冷卻得快？為什么？答：稀飯放在冷水中冷卻時(shí)，熱量由稀飯經(jīng)碗壁傳給碗外盆中水。由經(jīng)驗(yàn)判斷，水側(cè)表面對(duì)流傳熱系數(shù)要大于稀飯側(cè)表面對(duì)流傳熱系數(shù)，即稀飯側(cè)熱阻大于水側(cè)熱阻。用湯勺攪動(dòng)來使表面對(duì)流傳熱系數(shù)增加即減少對(duì)流傳熱熱阻，減少最大熱阻效果最佳，所以用湯勺攪動(dòng)稀飯時(shí)冷卻效果較好。1-15圖1-9為三種太陽能熱水器的元件：圖a為充滿水的金屬管；圖b為在圖a的管外加一玻璃罩，玻璃罩和金屬管間有空氣；圖c為在管外加一玻璃罩，但罩與金屬管間抽真空。試分析用框圖表示三元件的傳熱過程，并論述其效率由圖a向圖c逐步提高的原因。答：a中水管接受太陽能后，直接向周圍物體（天空等）輻射散熱，又向周圍空氣對(duì)流散熱。b中水管接受太陽能后，直接向玻璃管輻射散熱。玻璃管的溫度要比天空溫度高得多，使輻射散熱減少。水管向夾層中空氣對(duì)流散熱，夾層中空氣比外界空氣溫度高，而且封閉的夾層也使對(duì)流傳熱系數(shù)減少，對(duì)流散熱也減少。C中水管接受太陽能后，直接向玻璃管輻射散熱，情況用b，由于夾層中真空，沒有空氣，使對(duì)流散熱為零。所以，由a至c散熱量逐漸減少，效率逐步提高。1-16有兩幢形狀和大小相同的房屋，室內(nèi)保持相同的溫度。早晨發(fā)現(xiàn)一幢房屋屋頂有霜，另一幢屋頂無霜。試分析哪一幢房屋屋頂隔熱性能好。答：屋頂有霜，表示屋頂外表面溫度較低，而屋頂散熱系數(shù)較?。ㄗ兓淮螅?，即屋頂?shù)膶?dǎo)熱量也小，這表明有霜的屋頂保溫性能好。為便于觀察，將屋頂轉(zhuǎn)至垂直位置，其傳熱過程溫度分布曲線畫在右圖，有霜屋頂和都小，表示散熱小，無霜屋頂保溫性能不好有兩種可能性：①屋頂較??；②屋頂材料熱導(dǎo)率較高。這兩種可能性都會(huì)使提高而無霜。1-17由4種材料組成圖1-10所示的復(fù)合壁，界面接觸良好，左面維持均勻恒定的溫度，右面維持均勻恒定的溫度。如比大得多，能否用熱阻并串聯(lián)的方法求復(fù)合壁的總熱阻？為什么？答：利用熱阻并、串聯(lián)規(guī)律求總熱阻，再模仿電路歐姆定律求出熱流量，必須符合下列條件：①穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱；②一維；③無內(nèi)熱源。當(dāng)時(shí)，ABCD中均不是一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，按上法計(jì)算偏差較大。當(dāng)與相差不顯著時(shí)，ABCD中近似一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，按上法計(jì)算偏差不大。1-18某電路板上有4只晶體管，其金屬管殼與支架相連，支架與一隔板相連（如圖1-11所示），晶體管產(chǎn)生的熱量經(jīng)管殼和支架傳給隔板。假設(shè)：4只晶體管溫度均勻且相同，本身熱阻也相同；管殼與支架接觸良好；支架為鋁材，橫斷面足夠大，使支架上幾乎沒有溫度降；支架與隔板間連接處有熱阻；晶體管產(chǎn)生熱量的一部分由管殼和支架散失，一部分由隔板散失。試畫出晶體管熱量散失時(shí)熱阻并串聯(lián)情況。答：由于4R晶體管溫度相同，，右圖中用虛線相連，是各只晶體管功耗產(chǎn)生的熱流量。經(jīng)各自內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻到外殼和支架上。由于支架和外殼熱阻可以忽略，支架溫度相同，即，4個(gè)點(diǎn)用實(shí)線相連。管殼和支架成為一體，部分熱量由它們向外界對(duì)流散熱和輻射散熱，表面熱阻分別為和，還有部分熱量通過支架與隔板連接處的接觸電阻流入隔板，由隔板表面向外界進(jìn)行對(duì)流散熱和輻射散熱，其表面熱阻分別為和。顯然，表面對(duì)流熱阻和表面輻射熱阻均為并聯(lián)。第九章2-1不同溫度的等溫面（線）不能相交，熱流線能相交嗎？熱流線為什么與等溫線垂直？答：熱流線垂直于等溫線，不同溫度的等溫線不能相交，熱流線也不能相交。如熱流線不垂直等溫線，則等溫線上必有一熱流分量。而等溫線上無溫差，q=0，只有熱流線垂直于等溫線才能使等溫線上的分熱流為零。2-2一無內(nèi)熱量平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)的溫度場(chǎng)如圖2-28所示。試說明它的熱導(dǎo)率是隨溫度增加而增加，還是隨溫度增加而減少？答：穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源時(shí)不變，由傅里葉定律，，平壁A為常數(shù)，由圖從左向右變大，這表明熱導(dǎo)率從左到右減小，而溫度自左向右減小，故熱導(dǎo)率隨溫度t的增加而增加。2-3根據(jù)對(duì)熱導(dǎo)率主要影響因素分析，試說明在選擇和安裝保溫隔熱材料時(shí)要注意哪些問題？答：①選擇熱導(dǎo)率小的材料，最好其密度在最佳密度附近，使其具有最佳保溫性能；②進(jìn)行保溫計(jì)算時(shí)必須考慮溫度對(duì)保溫材料熱導(dǎo)率的影響；③保溫材料保溫性能受水分的影響，必須采取防水措施，外加保護(hù)層，如材料中已加憎水劑，不易含水分，不受水的影響，應(yīng)首選該種材料；④為防止保溫材料（或絕熱材料）層結(jié)冰，要采取防凍措施，不讓外界水分滲入，無法防止時(shí)，可適當(dāng)加厚，以彌補(bǔ)結(jié)冰使材料性能下降；⑤采用各向異性材料時(shí)要注意導(dǎo)熱方向?qū)釋?dǎo)率的影響。2-4金屬材料的熱導(dǎo)率很大，而發(fā)泡金屬為什么又能做保溫隔熱材料？答：發(fā)泡材料的熱導(dǎo)率是固體骨架和孔隙中氣體導(dǎo)熱，對(duì)流傳熱和輻射傳熱綜合的當(dāng)量熱導(dǎo)率，發(fā)泡金屬以金屬為骨架，但其橫截面尺寸很小，而孔隙中氣體導(dǎo)熱率較小，各孔隙中氣體被封閉在各個(gè)小孔中，對(duì)流傳熱作用較小。多孔結(jié)構(gòu)對(duì)輻射傳熱起著遮擋作用，使其大大削弱。由此，發(fā)泡金屬的當(dāng)量熱導(dǎo)率較小，比密實(shí)金屬要小得多，可以做保溫材料。2-5冰箱長(zhǎng)期使用后外殼上易結(jié)露，這表明其隔熱材料性能下降。你知道其道理嗎？（提示：冰箱隔熱材料用氟里昂發(fā)泡，長(zhǎng)期使用后氟利昂會(huì)逸出，代之以空氣。）答：冰箱隔熱材料用氟里昂作發(fā)泡劑的聚氨酯泡沫塑料，其熱導(dǎo)率要比一般保溫材料小，這是由于孔中氟里昂氣體熱導(dǎo)率較低，使用時(shí)間較長(zhǎng)，氣孔中氟里昂逐步逸出，環(huán)境中的空氣取而代之，由于空氣的熱導(dǎo)率是氟里昂的2~3倍，進(jìn)入空氣的隔熱材料熱導(dǎo)率大大提高，使其保冷性能下降。2-6冰箱冷凍室內(nèi)結(jié)霜使冰箱耗電量增加，試分析這是什么原因？答：冰箱中的制冷劑在冷凍室隔熱材料內(nèi)側(cè)（見右圖）蒸發(fā)管中蒸發(fā)，吸收冷凍室的熱量，使冷凍室降低到指定的溫度后，壓縮機(jī)停止工作。冷凍室內(nèi)結(jié)霜后，使蒸發(fā)管和冷凍室間增加一層熱阻，而霜有顆粒狀的水組成，中間夾雜著不流動(dòng)的空氣，使其當(dāng)量熱導(dǎo)率比密實(shí)的冰小得多，熱阻較大，要使冷凍室達(dá)到指定溫度必須增加壓縮機(jī)工作時(shí)間，耗電量增加。2-8物體中的溫度分布曲線與絕熱邊界的關(guān)系如何？答：由傅里葉定律，絕熱邊界=0，而和不為零，所以=0，即絕熱邊界溫度變化率為零，溫度分布曲線垂直于絕熱邊界。2-9無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的導(dǎo)熱微分方程式（2-7）變成式中沒有熱導(dǎo)率，所以有人認(rèn)為無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱物體的溫度分布與熱導(dǎo)率無關(guān)。你同意這種看法嗎？答：不同意，因?yàn)闊釋?dǎo)率問題的完整數(shù)學(xué)描述包括導(dǎo)熱微分方程和定解條件。無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，雖然導(dǎo)熱微分方程中不包含有熱導(dǎo)率，但第二類邊界條件和第三類邊界條件中都含有熱導(dǎo)率，即邊界條件為第二類或第三類的無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱與熱導(dǎo)率有關(guān)，只有第一類邊界條件下無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱物體的溫度分布才與熱導(dǎo)率無關(guān)，詳見例題4-1，題中未給出定熱導(dǎo)率，其溫度分布與無關(guān)。2-10在多層壁導(dǎo)熱中，當(dāng)某一層有內(nèi)熱源時(shí)式（2-17）和式（2-21）仍能適用嗎？為什么？答：不能用，因串聯(lián)各環(huán)節(jié)不相同，違背了式（2-17）和式（2-21）推導(dǎo)的條件。2-11說明圓筒壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度分布曲線為什么隨半徑增加而變得平坦？試畫出無內(nèi)熱源的單層圓筒壁在內(nèi)壁面溫度高于或低于外壁面溫度時(shí)的溫度分布曲線。答：由傅里葉定律，，，穩(wěn)態(tài)且無內(nèi)熱源時(shí)（常數(shù)），，，，溫度分布曲線變得平一些，由此得右圖：時(shí)，得上凹的曲線；為上凸的曲線。2-12等截面延伸體穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱和一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱有何區(qū)別？答：一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱只有一個(gè)方向上有熱流，而在其它方向無熱流。等截面延伸體穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱不但沿高度方向上有導(dǎo)熱，而且在垂直于高度方向上也有熱流，所以一般研究（）很小且有一定高度（低肋除外）的延伸體，這時(shí)熱流主要沿高度方向上的熱流密度不大。人們常稱為準(zhǔn)一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)各個(gè)導(dǎo)熱面上熱流量相等，而準(zhǔn)一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱各個(gè)導(dǎo)熱面上熱流量不等，沿著導(dǎo)熱方向逐漸減少。另外，等截面一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱（熱導(dǎo)率為常數(shù)且無內(nèi)熱源）沿導(dǎo)熱方向溫度分布為一直線，而等截面準(zhǔn)一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱在同樣的條件下沿導(dǎo)熱方向溫度分布為一曲線，沿導(dǎo)熱方向曲線變得越來越平。2-13試用微元體熱平衡法建立矩形直肋導(dǎo)熱微分方程（2-27）。答：由書中圖2-18，在處取微元體，能量守恒方程，即（a）（b）（c）（d）（b）~（d）代入（a）化簡(jiǎn)得（e）令，，式（e）變成，即得式（2-27b）。2-14工程上采用加肋片來強(qiáng)化傳熱。何時(shí)一側(cè)加肋？何時(shí)兩側(cè)同時(shí)加肋？答：由例2-13可以得到啟發(fā)，當(dāng)傳熱壁一側(cè)<0.2時(shí)，該側(cè)加肋。當(dāng)傳熱壁兩側(cè)都小于0.2時(shí)，則兩側(cè)都可加肋，加肋時(shí)還應(yīng)遵循這樣的原則，壁面兩側(cè)表面?zhèn)鳠釤嶙钁?yīng)盡量相近，強(qiáng)化效果最佳。當(dāng)壁面兩側(cè)都小于0.2，但一側(cè)表面?zhèn)鳠釤嶙栾@著大于另一側(cè)表面?zhèn)鳠釤嶙钑r(shí)，在熱阻大的一側(cè)加肋效果較好。2-15用帶溫度套管的熱電偶來測(cè)量低溫（低于環(huán)境溫度）流體溫度時(shí)，測(cè)值比實(shí)際值偏高還是偏低？為什么？答：由，，式中為被測(cè)流體溫度，此刻它低于周圍環(huán)境溫度，測(cè)低溫物體時(shí)，>0，即，測(cè)值比流體溫度偏高，這與側(cè)高溫流體（蒸汽、熱水、熱空氣）溫度正好相反。2-16當(dāng)把測(cè)溫套管由鋼材改為紫銅后，材料導(dǎo)熱性能變好，使熱量由流體經(jīng)套管傳給溫度計(jì)的熱阻減少，測(cè)溫誤差應(yīng)減少，但為什么實(shí)踐證明適得其反呢？答：測(cè)溫套管導(dǎo)熱主要延長(zhǎng)度方向，而題中所述熱流量很小，是次要方面。不銹鋼改為紫銅后，大大增加，套管軸向?qū)釤嶙璐蟠鬁p少，其端部溫度與根部溫度差別減少，即更接近于，測(cè)溫誤差將增加。2-17從熱阻角度分析，為什么在表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小的一側(cè)加肋片效果較好？為什么用熱導(dǎo)率大的材料做肋片？答：h小的一側(cè)熱阻大，它在總熱阻中起的作用大，減少這樣的熱阻使熱流量增加的效果好，加肋片使表面熱阻減少，用熱導(dǎo)率大的材料做肋片，使肋片本身的附加熱阻不大，不會(huì)因此而使總熱阻增加?；颍簾釋?dǎo)率增加，參量，肋片效率，使肋壁效率，熱阻。由加肋對(duì)傳熱有利（見例題2-13）也可以看出，肋片應(yīng)裝在h小的一側(cè)，肋片材料熱導(dǎo)率應(yīng)較大，否則會(huì)使，加肋對(duì)傳熱不利。2-18減少接觸熱阻的主要方法有哪些？這些方法為什么能減少接觸熱阻？答：①如有可能的話，降低接觸面的硬度，使加壓后形變?cè)黾?，接觸面增大，且間隙變小，都使接觸部分的熱阻減少；②增加接觸面的壓力，形變?cè)黾?，熱阻減少；③增加接觸面的光潔度和平行度，使接觸面增加，間隙變小，熱阻變??；④間隙處加軟金屬或?qū)嶂?，使間隙的熱導(dǎo)率增加，使接觸熱阻減少。第十章5-1為什么電廠發(fā)電機(jī)用氫氣冷卻比空氣冷卻效果好？為什么用水冷卻比氫氣冷卻效果更好？答：對(duì)流傳熱是貼壁層流體導(dǎo)熱和邊界層流體對(duì)流的綜合影響，流體熱導(dǎo)率和攜帶熱量能力和影響著對(duì)流傳熱系數(shù)?？諝狻錃夂退?、、詳見下表冷卻介質(zhì)空氣氫氣水相對(duì)值空氣氫氣水熱導(dǎo)率/[W/（m2.k）]0.02780.19420.64316.9923.1密度/[kg/m3]1.0930.075598811/14.5904比熱容/[J/kg.k]0.2413.491.161116.54.8/[J/（m3.k）0.2630.301114711.144361由和、都可看出：水優(yōu)于氫氣，更優(yōu)于空氣。電機(jī)冷卻情況證實(shí)了這一點(diǎn)。5-2什么是流動(dòng)邊界層？什么是熱邊界層？為什么它們的厚度之比與普朗特?cái)?shù)Pr有關(guān)？答：流動(dòng)邊界層是由于流體粘度造成速度變化的區(qū)域，熱邊界層是由于流體的熱擴(kuò)散率造成溫度變化的區(qū)域。它們的厚度之比應(yīng)與形成流體邊界層和邊界層的流體黏度和熱擴(kuò)散率a之比有關(guān)，即與普朗特?cái)?shù)Pr有關(guān)。理論上已證明~。5-3粘性油的Pr數(shù)很大，液態(tài)金屬的Pr數(shù)很小。圖5-9為這兩種流體的邊界層過余溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)。試指出哪一幅圖是粘性油的，哪一幅圖是液態(tài)金屬的？為什么？答：圖中a為粘性油的u和分布。因粘性油很大，Pr=較大，而~，所以，即圖a。5-4試根據(jù)圖5-3粗略地畫出局部對(duì)流傳熱系數(shù)hx的沿程變化。答：開始時(shí)，隨著層流邊界層厚度的增加，局部對(duì)流傳熱系數(shù)hx下降。過渡區(qū)，由于層流向湍流邊界層過渡，擾動(dòng)增加，雖然邊界層厚度增加更快，但hx由于流體橫向（垂直于壁面方向）摻合，hx反而增加。以后由于層流底層厚度和湍流邊界厚度的增加，hx稍有下降，并逐步接近于恒定值。5-5邊界層中溫度變化率的絕對(duì)值何處最大？對(duì)于一定表面?zhèn)鳠釡夭畹耐涣黧w，為何能用（）y=0絕對(duì)值得大小來判斷對(duì)流傳熱系數(shù)h的大??？答：邊界層中貼壁層最大。由，得。對(duì)于一定的流體，為常數(shù)，在和不變的情況下，。所以，對(duì)于同一對(duì)熱流傳熱溫差的同一流體，可用的大小來判斷該處對(duì)流傳熱系數(shù)的大小。5-6從對(duì)對(duì)流傳熱過程的了解，解釋物性值對(duì)對(duì)流傳熱系數(shù)h的影響。答：對(duì)流傳熱是先通過貼壁層流體的導(dǎo)熱，以后由流體將熱量攜帶走，所以對(duì)流傳熱與流動(dòng)的熱導(dǎo)率以及流體攜帶熱量的能力、有關(guān)。對(duì)流傳熱與流體流動(dòng)情況有關(guān)，雷諾數(shù)與黏度有關(guān)，所以對(duì)流傳熱與黏度有關(guān)。自然對(duì)流傳熱時(shí)，同一溫差下流體流動(dòng)情況還與體膨脹系數(shù)有關(guān)。5-7試論述固體導(dǎo)熱微分方程與邊界能量微分方程的關(guān)系。

答：它們都是能量微分方程，但邊界層能量微分方程考慮了流體對(duì)流攜帶的熱量，而固體導(dǎo)熱微分方程不考慮對(duì)流攜帶的熱量。如邊界層內(nèi)流體速度均為零，則邊界層能量微分方程變成固體的導(dǎo)熱微分方程。6-1管內(nèi)湍流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱時(shí)，流速增加一倍，其它條件不變，對(duì)流傳熱系數(shù)h如何變化？管徑縮小一半、流速等其他條件不變時(shí)h如何變化答：①流速增加一倍，由得②直徑縮小一半(v不變)，③直徑縮小一半(qv不變)，6-2管內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱時(shí)，短管修正系數(shù)cl≥1，彎管修正系數(shù)cR≥1，流體橫掠管束時(shí)管排修正系數(shù)cZ≤1，為什么？答：短管：入口段邊界層厚度從零開始增加，到很大時(shí)，由于入口段邊界層較薄，hx較大，使彎管：二次環(huán)流使彎管處管排：由于尾流的作用，渦旋強(qiáng)化傳熱，使z≥4時(shí)，hz增加不多，基本上穩(wěn)定達(dá)到最大值hmax,管排修正系數(shù)（注腳為管排數(shù)），6-3湍流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱時(shí)，在其他條件相同的情況下粗糙管的對(duì)流傳熱系數(shù)大于光滑管的對(duì)流傳熱系數(shù)，為什么？答：湍流時(shí)層流底層很薄，粗糙管突起物露出層流底層，使流體流過時(shí)產(chǎn)生擾動(dòng)，強(qiáng)化了傳熱，所以粗糙管湍流強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)與粗糙程度有關(guān)，且比光滑管大。6-4由圖6-8可見，橫掠單管時(shí)φ=0或φ=180°處的局部對(duì)流傳熱系數(shù)hφ可能較大。這在鍋爐對(duì)流傳熱設(shè)計(jì)中有何意義？答：由圖6-8和式（6-22）可見，流體沖刷單管時(shí)Ψ=0o處hΨ最大，鍋爐過熱器第一排管束受沖刷情況與煙氣沖刷單管相仿，所以A點(diǎn)對(duì)流傳熱最強(qiáng)烈，加上過熱器前煙氣空間中煙氣的輻射傳熱，使第一排管A點(diǎn)熱流密度很大而引起超溫，甚至爆管而被迫停爐。最后一排管子的B點(diǎn)對(duì)流傳熱系數(shù)也很大，后面的煙氣空間也很大，雖然煙溫有所下降，最后一排管子的B點(diǎn)也有超溫的可能。所以，鍋爐設(shè)計(jì)中必須對(duì)過熱器第一排管子A點(diǎn)（前駐點(diǎn)）和最后一排管束B點(diǎn)進(jìn)行過熱器壁溫校核，檢查是否超溫，如有超溫的現(xiàn)象，必須采取措施或重新設(shè)計(jì)。6-5管內(nèi)充分發(fā)展段中（tw≠tf）流體的速度和溫度都不沿軸向變化，對(duì)嗎？為什么？答：進(jìn)入流動(dòng)充分發(fā)展段后，速度v(r,x)不沿軸向x變化，但此刻流體一邊流動(dòng)一邊吸熱或放熱，流體溫度t(r,x)不僅沿徑向r變化，而且沿軸向x變化，但由于截面平均溫度tf也在作同樣的變化，所以其相對(duì)過余溫度不沿x方向變化稱為熱定型段或熱充分發(fā)展段。6-6流體斜掠單管時(shí)，hφ隨著φ（φ角為流速與管軸線間的夾角）的減小而降低，為什么？答：流體斜向沖刷（斜掠）單管或管束時(shí)，前半段管子受到流體流體垂直沖擊作用減小，使前半部局部對(duì)流傳熱系數(shù)hΨ減小，斜向沖刷相當(dāng)于垂直沖刷橢圓管，橢圓管曲率變小，圓管后半部流體分離作用減弱，后半部hΨ也減小?？傊?，與垂直沖刷圓管相比，平均對(duì)流傳熱系數(shù)h減小，斜掠時(shí)修正系數(shù)6-7仿照管內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱強(qiáng)化措施的分析，試說明流體橫掠管束對(duì)流傳熱時(shí)應(yīng)采取哪些強(qiáng)化措施。答：橫掠管束：由于所以代入上式改為強(qiáng)化橫掠管束對(duì)流傳熱的措施①；②；③垂直沖刷；④加隔板（如殼管式換熱器），減少流體縱掠，同時(shí)可使；⑤選用大的流體；⑥選用粘度η小的流體（n<m）；⑦增加管排數(shù)；⑧用叉排（一般Re范圍內(nèi)，h叉>h順。）6-8混合對(duì)流傳熱系數(shù)會(huì)小于同樣情況下按純強(qiáng)迫對(duì)流傳熱計(jì)算得到的傳熱系數(shù)，為什么？答：在豎管內(nèi)流體如自上向下流動(dòng)且被加熱時(shí)，壁面附近流體有由于受熱而有上升的趨勢(shì)，使這些流體向下流動(dòng)的速度減慢，如流體自管內(nèi)自下而上流動(dòng)且被管子冷卻，也使壁面附近流體流速減小，這兩種情況都減小了流體的沖刷作用而使混合對(duì)流體自上而下流動(dòng)且被加熱，自然對(duì)流方向與強(qiáng)迫流動(dòng)方向一致，使流體在壁面附近速度增加，混合對(duì)流傳熱時(shí)對(duì)流傳熱系數(shù)大于純強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)，流體在水平管內(nèi)混合對(duì)流傳熱系數(shù)總大于純強(qiáng)迫對(duì)流傳熱系數(shù)，如二者近似相等。6-9管內(nèi)強(qiáng)迫對(duì)流傳熱考慮溫度修正系數(shù)時(shí)，為什么液體用粘度來修正，而氣體用溫度來修正？答：流體邊界層溫度場(chǎng)影響著流體的物性值。對(duì)于液體，主要影響著動(dòng)力粘度η，對(duì)密度影響不大，所以對(duì)于液體進(jìn)行粘度修正，即溫度修正系數(shù)Ct用對(duì)于氣體邊界層溫度場(chǎng)6-10摩托車內(nèi)燃機(jī)氣缸外的肋片有時(shí)被割開，如圖6-15所示，割開后對(duì)散熱有什么影響？答：摩托車開動(dòng)后，空氣縱掠內(nèi)燃車氣缸肋片，這是流體縱掠平壁。由于肋片不大，空氣在肋片上基本上只是形成層流邊界層，沿著空氣流動(dòng)方向上層流邊界層厚度增加，使局部對(duì)流傳熱系數(shù)hλ減小。將肋片割開后，形成幾道裂紋，相當(dāng)于使平壁長(zhǎng)度l減小，邊界層厚度減小，對(duì)流傳熱系數(shù)增加，另裂縫處空氣產(chǎn)生一定的俄程度的擾動(dòng)，也強(qiáng)化了對(duì)流傳熱。6-11對(duì)于有限空間自然對(duì)流傳熱，Nu會(huì)小于1嗎？為什么？答：即使不考慮輻射傳熱，總傳熱量Φ也大于僅靠導(dǎo)熱傳遞的熱流量，如仍用傅里葉定律來計(jì)算Φ，則式中λe為當(dāng)量熱導(dǎo)率，顯然λe>λ（λ為流體真實(shí)熱導(dǎo)率，而有限空間自然對(duì)流傳熱時(shí)，，所以Nu>1。如自然對(duì)流作用小到可以忽略，Nu將等以1，但無論如何不會(huì)小于1。7-1豎壁傾斜后凝結(jié)傳熱系數(shù)減小，如何解釋？答：大豎壁傾斜后，凝結(jié)液向下流動(dòng)變慢，使液膜加厚，液膜熱阻增加，凝結(jié)傳熱系數(shù)減少。7-2空氣從上向下橫掠過管束時(shí)，平均對(duì)流傳熱系數(shù)隨著豎直方向上的管排數(shù)的增加而增加。而蒸汽在水平管束外凝結(jié)傳熱時(shí)，豎直方向上管排數(shù)越多，平均凝結(jié)傳熱系數(shù)卻越低。你如何理解這兩種相反的結(jié)論？答：空氣自上向下橫掠過管束時(shí)隨著管排數(shù)增加，擾動(dòng)強(qiáng)度增加，各排管對(duì)流傳熱系數(shù)增加。蒸汽在水平管束外凝結(jié)時(shí)，自上向下隨著管排數(shù)的增加，凝結(jié)液膜越來越厚，凝結(jié)傳熱熱阻越來越大，凝結(jié)傳熱系數(shù)逐漸減小，平均凝結(jié)傳熱系數(shù)越來越小。7-3水蒸氣在管外凝結(jié)傳熱時(shí)，一般將管束水平放置而不豎直放置，為什么？答：由于管長(zhǎng)l?d，而層流時(shí)h～(l為定型尺寸)，水平放置時(shí)l=d0?l，所以h水平>h豎直。在同樣情況下，要凝結(jié)同樣數(shù)量蒸汽，管子水平放置所需對(duì)流傳熱面比豎直放置時(shí)小，所以蒸汽在管束凝結(jié)時(shí)管束應(yīng)盡量水平放置。7-4圖7-15所示的泄液裝置能提高凝結(jié)傳熱系數(shù)，原因何在？答：泄液盤使豎管高度H下降，液膜厚度變小，熱阻變小，凝結(jié)傳熱系數(shù)h增加；泄液板使豎直方向上管排數(shù)nm減小，h。7-5為什么冷凝器上要裝抽氣器將其中的不凝結(jié)氣體抽出？答：由于冷凝器處于真空狀態(tài)，易漏入空氣，加上蒸汽中原來帶有極少空氣，在冷凝器內(nèi)隨著蒸汽凝結(jié)，空氣濃度增加，使h。為此，在冷凝器上裝上抽氣器，及時(shí)將空氣抽掉，以保證冷凝器維持較高的凝結(jié)傳熱系數(shù)。7-6在大氣壓下將同樣的兩滴水滴在表面溫度分別為120℃和400℃的鍋上，試問滴在哪種鍋上的水先被燒干，為什么？答：120℃鍋上的水滴先被燒干，大氣壓下，鍋表面的過熱度（tw-ts）分別為20℃和300℃，對(duì)照?qǐng)D7-10，前者表面發(fā)生核態(tài)沸騰，后者發(fā)生膜態(tài)沸騰，雖然后者傳熱溫差比前者大得多，但前者傳熱系數(shù)更比后者大得多，使后者傳熱量反而低于前者，所以120℃鍋上水滴先被燒干。7-7使流體振動(dòng)可提高單相流體對(duì)流體傳熱系數(shù)。用此法使水振動(dòng)，能否提高水在大空間沸騰的傳熱系數(shù)？答：太空間水沸騰傳熱時(shí)，汽泡在極短的時(shí)間內(nèi)成千倍的長(zhǎng)大，有人稱之為“爆炸式”的成長(zhǎng)，成長(zhǎng)后汽泡脫離加熱面，這些都是強(qiáng)烈地?cái)_動(dòng)著壁面附近的水，使沸騰傳熱系數(shù)較大，這時(shí)如再設(shè)法使水振動(dòng)，效果將不會(huì)太好，沸騰傳熱系數(shù)增加不明顯。7-8氟利昂的沸騰和凝結(jié)傳熱系數(shù)比水沸騰和凝結(jié)的傳熱系數(shù)小得多，你能說明原因嗎？答：?jiǎn)蜗嘟橘|(zhì)對(duì)流傳熱靠顯熱傳遞熱量，相變對(duì)流傳熱靠汽化潛熱傳遞熱量，氟利昂和水的汽化潛熱之比約為1：10，所以氟利昂沸騰和凝結(jié)傳熱系數(shù)比水的相應(yīng)值要小得多。7-9從大容量飽和沸騰傳熱曲線（見圖7-10）可看出，用電流加熱（恒熱流）的情況下，水沸騰時(shí)沸騰曲線會(huì)從C點(diǎn)躍到E點(diǎn)，而常使設(shè)備燒毀。用水壺?zé)_水也可近似視為恒熱流加熱，但為什么不必?fù)?dān)心燒干前水壺會(huì)燒毀？答：由圖7-10可以看出，大氣壓下大容器沸騰危機(jī)時(shí)臨界熱流密度=1.1×106w/m2,而水壺?zé)_水時(shí)的熱流密度一般只有2×104～1×105w/m2，遠(yuǎn)小于，不可能產(chǎn)生膜狀沸騰。所以，只要壺中有水就不必?fù)?dān)心它會(huì)被燒壞。第十一章8-1一個(gè)物體，只要溫度T>0K就會(huì)不斷地向外界輻射能量。試問它的溫度為什么不會(huì)因其熱輻射而降至0K?答：T>0K，E>0，它向外界輻射能量，但它也接受外界物體對(duì)它輻射能量，而處于輻射熱平衡狀態(tài)，其溫度不變。8-2什么叫黑體、灰體和白體？它們分別與黑色物體、灰色物體和白色物體有什么區(qū)別？答：黑體能全部吸收投射輻射，灰體對(duì)光譜輻射的輻射能吸收比等于常數(shù)，即對(duì)投射輻射的吸收比與投射輻射的波長(zhǎng)無關(guān)。白體對(duì)投射輻射起完全反射作用，而且是漫反射。上述定義在工程上應(yīng)用時(shí)一般僅指紅外線范圍內(nèi)，而日常指的黑色物體、灰色物體和白色物體都是針對(duì)可見光而言的。黑色物體能吸收絕大部分可見光，灰色物體能按比例的吸收部分可見光，白色物體反射絕大部分可見光。黑體不一定是黑色的，雪較接近于黑體，但它在陽光下是白色物體。8-3圖8-8所示的黑體模型、空腔表面溫度為T，直徑為D，空腔上小孔直徑為d，其小孔具有黑體性質(zhì)，試寫出小孔單位時(shí)間內(nèi)向外界輻射能量的計(jì)算式。答：=bT4=d2×5.67×10-8W/(m2K4)×T4,式中T為空腔壁溫，，A為小孔面積，不可用空腔面積。8-4表面發(fā)射率是物體表面的特性參數(shù)，表面吸收比是否也是物體表面的特性參數(shù)？為什么？答：表面吸收比不僅取決于該表面本身情況，而且還取決于輻射源的情況（表面溫度和表面性質(zhì)），所以它不能被稱為該表面的特性參數(shù)。8-5從減少冷藏車?yán)淞繐p失出發(fā)，試分析冷藏車外殼上的油漆顏色深一點(diǎn)好還是淺一點(diǎn)好？為什么？答：冷藏車一方面與周圍物體進(jìn)行輻射傳熱，與空氣進(jìn)行對(duì)流傳熱（一般情況下都是冷藏車吸收熱量）；另一方面它常在太陽下走，大量吸收太陽輻射能，前者與顏色關(guān)系不大，后者與顏色關(guān)系密切。眾所周知，淺色物體吸收太陽能少，深色物體吸收太陽能多，所以夏天宜穿淺色衣服。冷藏車也有類似現(xiàn)象，淺色吸收太陽能少，冷損失少。8-6一半球形真空輻射爐，球心處有一個(gè)尺寸不大的圓盤形黑體輻射加熱元件，如圖8-46所示。時(shí)指出A、B、C三處中何處定向輻射最大？何處輻射熱流密度最大？答：黑體輻射為漫反射，輻射度與方向無關(guān)，所以LA=LB=LC，由，得，在ABC三處，相同，但CosA＞CosB＞CosC,所以A＞B＞C，即qA＞qB＞qC。8-7在輻射傳熱中假想灰體有何實(shí)際意義？答：由于實(shí)際物體與黑體相差較遠(yuǎn)（＜1，＜1，()≠c），用黑體規(guī)律來計(jì)算實(shí)際物體輻射能量有困難，而灰體（一般＜1，()=c）與實(shí)際物體接近（實(shí)際物體與灰體相比，()≠c）。在紅外線范圍內(nèi)實(shí)際物體()變化不大，可是為常數(shù)（近似），即實(shí)際物體在紅外線范圍內(nèi)可視為灰體（有時(shí)稱為準(zhǔn)灰體）。這對(duì)實(shí)際物體輻射傳熱計(jì)算帶來很大的方便。由此看來，引用灰體概念具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。8-8表8-2（黑體輻射函數(shù)）也適用于灰體嗎？為什么？答：===Fb（）8-9有N個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)，求證其中某一表面k的投射輻射。答：Gk=8-10何為表面發(fā)射率？實(shí)際物體的表面發(fā)射率與哪些因素有關(guān)？粗糙表面的發(fā)射率為什么比光滑表面的發(fā)射率大？答：表面發(fā)射率為該物體輻射力（發(fā)射輻射）與同溫下黑體輻射力之比，即。它與物體的種類、表面溫度和表面狀況等有關(guān)，粗糙面上的突起物有類似于人造空腔的作用，使其有效發(fā)射率增加。8-11有人說，物體輻射力越大其吸收比也越大，換句話說，善于發(fā)射的物體必善于吸收。你的看法如何？答：在本章之前可以這樣講，但學(xué)習(xí)了基爾霍夫定律以后就不要這么講了。以下講法可能更嚴(yán)密：物體輻射力越大，其對(duì)同樣溫度的黑體輻射吸收比越大，善于發(fā)射的物體，必善于吸收同溫下黑體輻射，以上強(qiáng)調(diào)了兩點(diǎn)：eq\o\ac(○,1)物體與輻射源處于輻射熱平衡；eq\o\ac(○,2)輻射源為黑體，如物體為灰體，這兩點(diǎn)就不需要，題中講法不必修正。8-12厚1mm的普通玻璃的光譜投射比如圖8-47所示，試據(jù)此解釋玻璃房的“溫度效應(yīng)”。答：由圖可見，玻璃對(duì)短波部分的熱輻射吸收比較小，即穿透比較大，而對(duì)于長(zhǎng)波部分的熱輻射吸收比較大，透射比較小。太陽輻射能中主要是波長(zhǎng)較短的部分（見例題8-2），可以通過玻璃被室內(nèi)物體吸收。而室內(nèi)物體溫度較低，輻射的能量幾乎全在遠(yuǎn)紅外線的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，這部分能量不能穿透玻璃到室外。這樣，太陽的輻射能可以進(jìn)入室內(nèi)，而室內(nèi)物體的輻射能卻輻射不出去（玻璃房主要通過玻璃的導(dǎo)熱向外散失熱量），這就是“溫室效應(yīng)”。8-13何謂黑體、灰體、半透明氣體和重輻射面的有效輻射？答：黑體：Jb=Eb；灰體：J=E+(1+)G(G為投射輻射)；氣體：Jg=Eg+（1-g）；再輻射面：（再輻射面也是灰體）。8-14普通玻璃能用來做紫外線和紅外線燈的燈泡嗎？為什么？（提示：參考圖8-47。）答：由圖-47可見，普通玻璃對(duì)于紫外線透射比很小，它不適用于做紫外線燈炮。普通玻璃對(duì)于的紅外線透射比較高，但對(duì)于的遠(yuǎn)紅外線也較低。所以它也不宜用來做紅外燈泡。8—15已知在短波（λ<1цm）范圍內(nèi)，木板和鋁板的光譜吸收比分別為、，且<。在長(zhǎng)波范圍內(nèi)則相反。當(dāng)木板和鋁板同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間地放在陽光下時(shí)，鋁板溫度比木板高，試解釋這種現(xiàn)象。答：在短波(范圍內(nèi)，，在陽光下鋁吸收的太陽能比木板多。對(duì)于長(zhǎng)波（紅外線）范圍內(nèi)，，，鋁與周圍物體進(jìn)行輻射傳熱時(shí)輻射散熱比木板少，所以在陽光下鋁板溫度比木板高。8-16如圖8-48所示的兩組平行表面的大小、形狀和相對(duì)位置距相同。圖a中表面1和2的溫度自左向右均呈線性遞增；圖b中表面1的溫度自左向右呈線性遞減，而表面2與圖a中的表面2相同。顯然，圖8-48a、b中表面1輻射到表面2的能量不同，即二者角度系數(shù)X1，2不同。根據(jù)角度系數(shù)純粹是幾何因素，上述兩種情況的幾何因素相同，其角度系數(shù)也相同。以上情況如何解釋？答：角系數(shù)純粹是幾何因素和結(jié)論是在漫射表面和均勻輻射的基礎(chǔ)上得到的，離開這兩個(gè)條件角系數(shù)就不