期末試題輻射期末試題+答案于晶.doc

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1、1、（5分）漫灰表面間的輻射換熱計(jì)算中采用了有效輻射J，試闡述有效輻射J及投入輻射G的概念；并結(jié)合投入輻射G說明有效輻射包含哪幾部分輻射，寫出有效輻射J的表達(dá)式。答：（1）單位時(shí)間投入到單位表面上的總輻射能稱為該表面的投入輻射G（1分），單位時(shí)間內(nèi)離開表面單位面積的總輻射能稱為有效輻射J（1分）；（2）有效輻射不僅包括表面的自身輻射E（1分），而且還包括投入輻射G中被表面反射的部分ρG（1分），其中ρ為表面的反射比；（3）對(duì)于表面溫度均勻、表面輻射特性為常數(shù)的表面。有效輻射的表達(dá)式為：（1分）2、（5分）如圖所示為真空輻射爐，球心處有一黑體加熱元件，試指出，黑體對(duì)A、B、C三處中何處定向輻

2、射強(qiáng)度最大？何處輻射熱流最大？假設(shè)A、B、C三處對(duì)球心所張的立體角相同。答：（1）由黑體輻射的蘭貝特定律知，黑體的定向輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)，故（2分）（2）由已知條件A、B、C三處立體角相同，且由于，（1分）由蘭貝特定律知，（1分）A處輻射力最大，即A處輻射熱流最大；C處輻射力最小，即C處輻射熱流最小。（1分）3、（5分）在一個(gè)球形腔上開一個(gè)小孔，并設(shè)法使空腔壁面保持均勻的溫度，這時(shí)空腔上的小孔就具有黑體輻射的特性。小孔的黑度與哪些因素有關(guān)，這些因素是如何影響小孔黑度的？哪些為主要因素，哪些為次要因素？答：小孔的黑度主要與空腔材料本身的吸收比的大小以及小孔面積與腔體總面積之比有關(guān)。（2分）腔

3、體本身的吸收比越大，小孔的黑度越大；空腔表面積與小孔的面積比越大，小孔的黑度越大。（2分）其中空腔與小孔的面積比可以顯著影響小孔的黑度；空腔本身的吸收比原則上對(duì)小孔的黑度沒有影響或影響很小。（1分）一、（10分）如圖所示，半球表面是絕熱的，底面一直徑d=0.3m的圓盤被分為1、2兩部分。表面1為灰體，T1＝550K，發(fā)射率ε1=0.6，表面2為溫度T2＝333K的黑體。（1）計(jì)算角系數(shù)，，，（2）畫出熱網(wǎng)絡(luò)圖并計(jì)算表面1和表面2之間的換熱量以及絕熱面3的溫度。解：,根據(jù)角系數(shù)相對(duì)性，可得（1分）根據(jù)對(duì)稱性，根據(jù)角系數(shù)的可加性，，所以可得根據(jù)角系數(shù)的相對(duì)性可得：，可得，同理，（1分）根據(jù)角系

4、數(shù)的完整性，可得（1分）（2）熱網(wǎng)絡(luò)圖為；Eb1R1J1R12R2J2R13R23J3Eb2（2分）,（1分）（2分）（1分）∴（1分）二、（10分）已知如圖所示微元面積與球缺。求：從角系數(shù)的積分定義出發(fā)，計(jì)算到球缺內(nèi)表面的角系數(shù)，并用兩種極限情形來(lái)檢查你所得到的公式的正確性。解：（3分），（2分）代入上式得：（2分）==（1分）當(dāng)時(shí)，應(yīng)有，由上式確實(shí)得出此值；（1分）當(dāng)時(shí)，應(yīng)有，由上式亦確實(shí)得出此值。（1分）1、（5分）如圖兩漫灰同心球殼之間插入一輻射遮熱球殼，試問遮熱球殼靠近外球殼還是靠近內(nèi)球殼時(shí)，球殼1和球殼2表面之間的輻射散熱量越大？并畫出該輻射換熱系統(tǒng)的輻射網(wǎng)絡(luò)圖。123o3i圖

5、（a）圖（b）答：插入輻射遮熱球殼后，該輻射換熱系統(tǒng)的輻射網(wǎng)絡(luò)圖如圖所示（2分）。顯然圖中熱阻R1，R2，R5，R6在遮熱球殼直徑發(fā)生變化時(shí)保持不變（1分），但隨遮熱球殼半徑的增加而減?。?分）。因此，遮熱球殼靠近外球殼即半徑越大時(shí)輻射散熱量越大（1分）。2、（5分）傳熱學(xué)中角系數(shù)是如何定義的？其基本屬性是什么？輻射換熱中為何要引入這一參數(shù)？答：我們把從表面1發(fā)出的輻射能落到表面2上的百分比，稱為表面1對(duì)表面2的角系數(shù)（2分）；其基本屬性為角系數(shù)與表面溫度和發(fā)射率無(wú)關(guān)，是一純幾何因子（1分）。引入角系數(shù)的原因在于，即使其他所有條件均相同，若表面間得的相對(duì)位置不同時(shí)，物體間的輻射換熱量有較大

6、差別（2分）。3、（5分）有人說；“常溫下呈紅色的物體表示該物體在常溫下紅色光光譜發(fā)射率較其他單色光（黃、綠、藍(lán)）的光譜發(fā)射率高”。你認(rèn)為這種說法正確么？為什么？答：不正確（1分），因?yàn)槌叵挛矬w呈現(xiàn)的顏色是由于物體對(duì)可見光中某種單色光反射造成的（1分）。紅色物體正是由于物體對(duì)可見光中的黃、綠、藍(lán)等色光的吸收比較大、反射比較小，而對(duì)紅色光的吸收比較小、反射比較大所致（2分）。根據(jù)基爾霍夫定律，，可見光的光譜發(fā)射率較其他單色光的光譜發(fā)射率低而不是高（1分）。4、（5分）在兩個(gè)非常大的平行平板1、2之間進(jìn)行輻射換熱，平板1、2的輻射率分別為0.3和0.8。在兩個(gè)平板之間放置一個(gè)拋光的鋁制輻射遮

7、熱板（其兩面的輻射率都為0.05）之后，試求其輻射換熱量減少的百分?jǐn)?shù)。解：（2分）加了遮熱板后，換熱量為：（2分）（1分）故換熱量減少了91.58%一、（10分）兩個(gè)相互平行的漫灰大表面，相距很近，兩表面的發(fā)射率均為0.85。要使它們之間的輻射換熱量減少為原來(lái)的1/10，在中間插入一塊遮熱板，該板的表面發(fā)射率必須不高于多少？在兩表面溫度分別為200℃和400℃的情況下，若用λ=0.05W/(m·K)的保溫材料達(dá)到相同的目