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一、计算题

1． 如图1所示，有两个同心球壳，半径分别为和球壳2内表面温度为

发射率为

。球壳1外表面温度为，发射率为；

内、外表面黑度均为

时，

如果在两个同心球壳中插入半径为

的球壳并与球壳1和2同心，忽略球壳3的导热热阻和厚度。（1）求当改变球壳3的半径球壳1和2之间的辐射换热热流随取哪些措施？

的变化关系；（2）为了减小两球壳间的辐射换热，你应该采

图1

【答案】（1）画出辐射换热网络图，如图2所示。

图2

可得:因此有:

整理得:

（2）如果减小球壳1和球壳2之间的辐射热流，应增加辐射热阻:①从以上结果可以看出，减小球壳3的半径

②减小各面的发射率

2． 一根横穿某大车间的水平蒸汽输送管，外径75mm 的保温材料，其导热系数

车间空气温度

热系数。

车间壁面温度

发射率

表面温度管外包有一层厚

现已测得保温层外表面温度

试求:（1）蒸汽输送管单位管长的热损失

（2）保温层外表面的辐射换热表面传热系数；（3）保温层外表面与空气间的自然对流表面传【答案】本题属于复合换热问题，保温层外表面以辐射换热和对流换热方式传递热量。注意，辐射换热是在保温层外表面与车间壁面之间进行的，空气可作为透热介质，仅当未给出壁面温度时，才可近似以空气温度代替车间壁面温度。

（1）求

（2）求

故

（3）求

:

3． 截面积1m ×1m 的矩形地下管沟中敷设了一根外径

质量流量

保温层，

其导热系数

管沟内空气温度

数

试求:（1）每米长蒸汽输送管道的热损失

表面发射率

管沟壁面温度

=150mm

的水平蒸汽输送管道。温度

己测得保温层外表面温度发射率

如忽略管壁导热热阻，

）

，的饱和水蒸气从管道的一端送入蒸汽管外包有一层厚50mm 的

（2）保温层外表面与空气间的自然对流表面传热系

每米长管道的热损失为:

（3）入口饱和水蒸汽完全变成饱和水时需经过的管长度L? （水蒸汽的汽化潜热【答案】（1）忽略管壁导热热阻，管内、外壁温

（2）每米长管道的辐射热损失为:

每米长管道的对流热损失为:

（3）

4． 温度为0.1mm 的电阻丝被置于空气流中，并与来流方向垂直。来流温度为20℃，电阻丝的加热功率为17.8W/m。试确定使电阻丝稳定在40℃的空气流速。空气在一个大气压下的物性如表1所示。

表

1

空气外绕圆柱体的对流换热准则关系式为：

表

2

其中

和如表2所示。

【答案】定性温度为以此温度查物性得：