其边界层为层流,脱体发生在82
处。
其局部换热系数到达最低值。
为什么电厂凝汽器中,水蒸气与管壁之间的传热可以不考虑辐射传热?
(1)在电厂凝汽器中,水蒸气在管壁上凝结,凝结换热系数约为4500—18000W/(m2.K),对流换热量很大;
(2)水蒸气与壁面之间的温差较小,因而辐射换热量较小;(3)与对流换热相比,辐射换热所占的份额可以忽略不计。
)
用准则方程式计算管内湍流对流传热系数时,对短管为什么要进行修正?
(热边界层厚度
(1)在入口段,边界层的形成过程一般由薄变厚;
(2)边界层的变化引起换热系数由大到小变化,考虑到流型的变化,局部长度上可有波动,但总体上在入口段的换热较强(管长修正系数大于1);(3)当l/d>50(或60)时,短管的上述影响可忽略不计,当l/d<50(或60)时,则必须考虑入口段的影响。
层流时的对流传热系数是否总是小于湍流时的对流传热系数?
为什么?
(入口效应角度加以阐述。
在入口段边界层厚度从零开始增厚,若采用短管,尽管处于层流工况,由于边界层较薄,对流换热系数可以大于紊流状况。
)
什么叫临界热流密度?
为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机?
(以大容器饱和沸腾为例,
(1)沸腾过程中,随着壁面过热度Δt的增大,存在自然对流、核态沸腾、不稳定膜态沸腾和膜态沸腾四个阶段,临界热流密度是从核态沸腾向膜态沸腾转变过程中所对应的最大热流密度;
(2)当加热热流大于临界热流密度时,沸腾工况向膜态沸腾过渡,加热面上有汽泡汇集形成汽膜,将壁面与液体隔开,由于汽膜的热阻比液体大得多,使换热系数迅速下降,传热恶化;(3)汽膜的存在使壁温急剧升高,若为控制热流加热设备,如电加热设备,则一旦加热热量大于临界热流密度,沸腾工况从核态沸腾飞跃到稳定膜态沸腾,壁温飞升到1000℃以上(水),使设备烧毁。
)
辐射传热
热辐射;吸收比;反射比;穿透比;黑体;白体;透明体;灰体;黑度;辐射力;漫反射表面;角系数;有效辐射;投入辐射;定向辐射度;漫射表面;定向辐射力;表面辐射热阻;遮热板;重辐射面。
基尔霍夫定律表明,善于辐射的物体也善于吸收,在同温度下,黑体具有最大的辐射力,实际物体的吸收率永远小于1。
在热平衡条件下,任何物体对黑体辐射的吸收比恒等于同温度下该物体的黑度。
角系数的性质
气体辐射具有2个特点:
气体的辐射和吸收对波长具有明显的选择性,气体的辐射和吸收在整个容积中进行
辐射传热的空间热阻
辐射传热的表面热阻
普朗克定律揭示了黑体光谱辐射力按波长与热力学温度变化的分布规律。
增强或削弱辐射传热的原则是改变系统黑度和温度条件。
影响物体表面黑度的主要因素是:
物质种类、表面温度、表面状况
有一个由两个圆筒表面组成的环形长通道,其外筒的内径是d1,内筒的外径是d2,且d1/d2=2,问角系数X1,2与X2,1,分别为多少?
X1,2=0.5,X2,1=l
烟道中有一支热电偶,热电偶(黑度ε1)与烟道内壁面(黑度ε2)辐射传热的系统黑度εs表达式应为下述哪一个?
ε1
黑度分别为0.3和0.8相距甚近的两块大平行平板之间进行辐射传热,试问当其间设置黑度为0.04的磨光铝制遮热板后,传热量减小为原来传热量的百分比
玻璃可以透过可见光,为什么在工业热辐射范围内可以作为灰体处理?
(灰体的特性和工业热辐射的特点来论述。
所谓灰体是针对热辐射而言的,灰体是指吸收率与波长无关的物体。
在红外区段,将大多数实际物体作为灰体处理所引起的误差并不大,一般工业热辐射的温度范围大多处于2000K以下,因此其主要热辐射的波长位于红外区域。
许多材料的单色吸收率在可见光范围内和红外范围内有较大的差别,如玻璃在可见光范围内几乎是透明的,但在工业热辐射范围内则几乎是不透明的,并且其光谱吸收比与波长的关系不大,可以作为灰体处理。
)
什么是“温室效应”?
为什么说大气中的C02含量增加会导致温室效应?
(提示:
可以从气体辐射的特点和能量平衡来加以说明。
CO2气体具有相当强的辐射和吸收能力,属于温室气体。
根据气体辐射具有选择性的特点,CO2气体的吸收光带有三段:
2.65—2.8、4.15—4.45、13.0—17.0μm,主要分布于红外区域。
太阳辐射是短波辐射,波长范围在0.38一0.76μm,因此,对于太阳辐射C02气体是透明的,能量可以射入大气层。
地面向空间的辐射是长波辐射,主要分布于红外区域,这部分辐射在CO2气体的吸收光带区段C02气体会吸收能量,是不透明的。
在正常情况下,地球表面对能量的吸收和释放处于平衡状态,但如果大气中的CO2含量增加会使大气对地面辐射的吸收能力增强,导致大气温度上升,导致了所谓温室效应。
)
北方深秋季节的清晨,树叶叶面上常常结霜。
试问树叶上、下两面的哪一面结箱?
为什么?
答:
霜会结在树叶的上表面。
因为清晨,上表面朝向太空,下表面朝向地面。
而太空表回的温度低于摄氏零度,而地球表面温度一般在零度以上。
由于相对树叶下表面来说,其上表面需要向太空辐射更多的能量,所以树叶下表面温度较高,而上表面温度较低且可能低于零度,因而容易结霜。
有—台放置于室外的冷库,从减小冷库冷量损失的角度出发,冷库外壳颜色应涂成深色还是浅色?
答:
要减少冷库冷损,须尽可能少地吸收外界热量,而尽可能多地向外释放热量。
因此冷库败取较浅的颜色,从而使吸收的可见光能量较少,而向外发射的红外线较多。
你以为下述说法:
“常温下呈红色的物体表示此物体在常温下红色光的单色发射率较其它色光(黄、绿、兰)的单色发射率为高。
”对吗?
为什么?
(注:
指无加热源条件下)
答:
这一说法不对。
因为常温下我们所见到的物体的颜色,是由于物体对可见光的反射造成的.红色物体正是由于它对可见光中的黄、绿、蓝等色光的吸收率较大,对红光的吸收率较小,反射率较大形成的.根据基而霍夫定律ελ=αλ,故常温下呈红色的物体,其常温下的红色光单色发射率较其他色光的单色光发射率要小。
某楼房室内是用白灰粉刷的,但即使在晴朗的白天,远眺该楼房的窗口时,总觉得里面黑洞洞的,这是为什么?
答:
窗口相对于室内面积来说较小,当射线(可见光射线等)从窗口进入室内时在室内经过多次反复吸收、反射,只有极少的可见光射线从窗口反射出来,由于观察点距离窗口很远,故从窗口反射出来的可见光到达观察点的份额很小,因而就很难反射到远眺人的眼里,所以我们就觉得窗口里面黑洞洞的.
辐射换热封闭空腔网络法。
黑体表面与重辐射面相比,均有J=Eb。
这是否意味着黑体表面与重辐射面具有相同的性质?
答:
虽然黑体表面与重辐射面均具有J=Eb的特点,但二者具有不同的性质。
黑体表面的温度不依赖于其他参与辐射的表面,相当于源热势。
而重辐射面的温度则是浮动的,取决于参与辐射的其他表面。
要增强物体间的辐射换热,有人提出用发射率ε大的材料。
而根据基尔霍夫定律,对漫灰表面ε=α,即发射率大的物体同时其吸收率也大。
有人因此得出结论:
用增大发射率ε的方法无法增强辐射换热。
请判断这种说法的正确性,并说明理由。
答:
在其他条件不变时,由物体的表面热阻
可知,当ε越大时,物体的表面辐射热阻越小,因而可以增强辐射换热。
因此,上述说法不正确。
如图所示,两漫灰同心圆球壳之间插入一同心辐射遮热球壳,试问遮热球壳靠近外球壳还是靠近内球壳时,球壳1和球壳2表面
之间的辐射散热量越大?
答:
插入辐射遮热球壳后,该辐射换热系统的辐射网络图如图所示。
显然,图中热阻R1,R2,R5,R6在遮热球壳直径发生变化时保持不变,但R3=R4=
随遮热球壳半径的增加而减小。
因此,遮热球壳靠近外球壳即半径越大时辐射散热量越大。
气体辐射有什么特点?
答:
1)不同气体有着不同的辐射及吸收特性,即只有部分气体具有辐射及吸收能力;2)具有辐射及吸收性气体对波长具有选择性,如CO2、H2O都各有三个光带─光谱不连续。
3)辐射与吸收在整个容积中进行。
太阳能集热器吸热表面选用具有什么性质的材料为宜?
为什么?
答:
太阳能集热器是用来吸收太阳辐射能的,因而其表面应能最大限度地吸收投射来的太阳辐射能,同时又保证得到的热量尽少地散失,即表面尽可能少的向外辐射能。
但太阳辐射是高温辐射,辐射能量主要集中于短波光谱(如可见光),集热器本身是低温辐射,辐射能量主要集中于长波光谱范围(如红外线)。
所以集热器表面应选择具备对短波吸收率很高,而对长波发射(吸收)率极低这样性质的材料。
4、用热电偶来测量管内流动着的热空气温度,如图。
热电偶测得温度t1=400℃,管壁由于散热测得温度t2=350℃,热电偶头部和管壁的发射率分别为0.8和0.7