新大《传热学》复习题及解答第9章 辐射传热的计算

第9章辐射传热的计算（复习题解答）【复习题9-1】试述角系数的定义：“角系数是一个纯几何因子”的结论是在什么前提下得出的？答：表面1发出的辐射能中落到表面2的百分比称为表面1对表面2的角系数。“角系数是一个纯几何因子”的结论成立的前提是（1）所研究的表面是漫射的；（2）在所研究表面的不同地点上向外发出的辐射热流密度是均匀的。【复习题9-2】角系数有哪些特性？这些特性的物理背景是什么？答：角系数具有相对性、完整性和可加性。相对性是在两物体处于热平衡时，净辐射换热量为零的条件下得出的。完整性反映了一个由多表面组成的封闭系统中，任一表面所发出的辐射能，必全部落到封闭系统的各个表面上。可加性表明从表面1发出的辐射，落到表面2的总能量，等于落到表面2上各部分的辐射能之和。【复习题9-3】为什么计算一个表面与外界之间的净辐射传热量时要采用封闭腔的模型？答：因为任一表面与外界的辐射换热，包括该表面向空间各个方向发出的辐射，以及从空间各个方向投入到该表面上的辐射能。【复习题9-4】实际表面系统与黑体系统相比，辐射传热计算增加了哪些复杂性？答：实际表面系统的辐射换热存在表面间的多次重复反射和吸收，光谱辐射力不服从普朗克定律，光谱吸收比与波长有关，辐射能在空间的分布不服从兰贝特定律，这都使辐射换热的计算更加复杂。【复习题9-5】什么是一个表面的自身辐射、投入辐射及有效辐射？有效辐射的引入对于灰体表面系统辐射传热的计算有什么作用？答：由物体的内能转变而成的辐射能叫做自身辐射。从外界投入到辐射表面的辐射能叫做投入辐射。从一个辐射表面发出的辐射能（包括自身辐射和反射）叫做有效辐射。引入有效辐射可避免实际物体辐射中出现的多次吸收和反射，从而简化计算。【复习题9-6】对于温度已知的多表面系统，试总结求解每一表面净辐射传热量的基本步骤。答：（1）画出等效的网络图；（2）列出节点的电流方程；（3）求解方程，得到各个节点电势；（4）确定每个表面的净辐射传热量。【复习题9-7】什么是辐射表面热阻？什么是辐射空间热阻？网络法的实际作用你是怎样认识的？答：由辐射表面特性引起的热阻称为辐射表面热阻。由辐射表面形状和空间位置引起的热阻称为辐射空间热阻。网络法为实际物体表面之间的辐射传热描述了清晰、形象的物理概念，提供了简便的解题方法。【复习题9-8】什么是遮热板？试根据自己的切身经历举出几个应用遮热板的例子。答：遮阳板是指插入两个辐射表面之间用以削弱换热的薄板。如屋顶遮热板、遮阳伞等。【复习题9-9】试述气体辐射的基本特点。答：（1）气体辐射对波长有选择性；（2）气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的。【复习题9-10】什么是气体辐射的平均射线程长？离开了气体所处的几何空间而讨论气体的发射率与吸收比有没有实际意义？答：气体辐射时，射线行程的平均长度叫做平均射线程长。由于气体容积辐射的特点，平均射线程长与气体容积的形状、尺寸及辐射位置有关，使得辐射能的辐射和吸收都与几何空间密切相关，因而离开了气体所处的几何空间讨论气体的发射率和吸收比没有实际意义。【复习题9-11】按式（9-23）当很大时气体的趋近于。能否认为此时的气体层具有黑体的性质？答：可以，但工程实际上所碰到的气体辐射达不到这种程度。【复习题9-12】9.5.1节中关于控制表面热阻的讨论是对图9-37所示的同心圆柱面系统进行的，其结论对于像图9-15a所示的两表面封闭系统是否也成立？答：成立。【复习题9-13】图9-39所示的电子器件机箱冷却系统中，印刷板上大功率元件布置在机箱出口处，试分析其原因。答：