第七章 辐射传热与管式加热炉
q32?E03?E02E03?E02E?E02 ??03111120.25??1??1?3?20.80.05达到热平衡时：q13?q32，即解得：E03?E01?E03E03?E02 ?20.2520.251(E01?E02) 21E01?(E01?E02)E?E03E?E022 q13?01??0120.2520.2540.5E?EE?Eq12/q13=0102/0102=27 1.540.5所以板l和板2之间无遮热板的辐射换热量为有遮热板时的27倍。 7.有一储存液氮的保温瓶，由同心圆筒构成，内层长0.5m，直径为0.2m；而外层长0.52m，直径为0.22m。瓶的颈部非常狭窄，同时中间真空层的表面用黑度为O.04的铝膜覆盖。己知液氮的沸点为126K，室内空气为294K，试计算传给氮的净辐射热。 解：一物包一物：Q12?A1(E01?E02) 1A11?(?1)?1A2?2A1??d1L1?2?(d120.222)???0.22?0.52?2??()?0.1386? 22d220.2)???0.2?0.5?2??()2?0.12? 224A2??d2L2?2?(Eo1??oT14?5.67?10?8??294??423.6 Wm2 E02??oT24?5.67?10?8??126??14.3 Wm2
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第七章 辐射传热与管式加热炉
A1(E01?E02)0.1386?(423.6?14.3)Q12???3.38W
10.1386?11A11?(?1)?(?1)0.040.12?0.04?1A2?28.有一个4× 4× 4m的空腔，其中一个侧壁温度恒为523K，底面温度维持在303K，其它壁面均绝热。假定所有壁面都是黑表面，并已知垂直面间的角系数为0.2，试计算热的侧壁和底面之间的辐射换热量。
解：设侧壁温度恒为523K的表面为表面1，底面为表面2，其它壁面为表面3
?12?0.2?21?0.2， ?13?1??12?1?0.2?0.8?23?1??21?1?0.2?0.8?31??32?A1?134?4?0.8??0.2A34?4?4A2?234?4?0.8??0.2A34?4?4 ?33?1??31??32?1?0.2?0.2?0.6Eo1??oT14?5.67?10?8??523??4242.2 Wm2 4E02??oT24?5.67?10?8??303??477.9Wm2 4表面1和表面2的直接辐射换热量： Q12?A1?12(E01?E02)?4?4?0.2?(4242.2?477.9)?12045.8W
表面3反射的热量：（?31= ?32）
'Q12?11A1?12(E01?E02)??4?4?(1?0.2)?(4242.2?477.9)?24091.6W22' Q12?Q12?12045.8?24091.6?36137.4W
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第七章 辐射传热与管式加热炉
9.对流室的烟气中含H2015％(体)，CO27.5％(体)，试求烟气的黑度和吸收率。假定对流室管束为等边三角形排列，炉管为Ф89× 6，管心距S1＝2dc。排间距S2＝0.866S1。烟气的平均温度为848K，管壁温度为558K。 解：由P337表7-3查得，对流室中烟气平均辐射长度为
L?2.8D?2.8?0.089?0.249m
设烟气总压为1atm，pH2O?0.15atm ，pCO2?0.075atm
pH2O?L?0.15?0.249?0.0374atm?m pCO2?L?0.075?0.249?0.0187atm?m
烟气温度为848K，查P338-339图7-8，7-10，7-11，7-12，得
?CO?0.066 ?HO?0.082 ??g?0.045 CHO?1.07
222?g?(?CO??HO)(1???g)?(0.066?0.082?1.07)(1?0.045)?0.147
22管壁温度TW=558K，pH2O?L?(TW558)?0.15?0.249??0.0246atm?m Tg848TW558)?0.075?0.249??0.0123atm?m Tg848pCO2?L?(管壁温度TW=558K，查P338-339图7-8，7-10，7-11，7-12，得
?CO*?0.05 ?HO?0.082 ??g?0.045 CHO?1.07
222*?CO??CO?(22TgTWTgTW2)0.65?0.05?(8480.65)?0.0656558
8480.65)?0.115558
?HO??2*H2O?()0.65?0.082?1.07?(?g?(?CO??HO)(1???g)?(0.0656?0.115)(1?0.045)?0.172
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10.温度为823K的混合气体，在直径为200mm的圆管中流过。混合气体中含有CO2l3％(体)、和H2011％(体)。若管内壁温度恒为423K，黑度等于l。试计算混合气体与单位管长的辐射换热量。可认为气体总压力1.013×l05Pa。 解: 设烟气总压为1atm，pH2O?0.11atm，pCO2?0.13atm
V??4di2l??4?0.22?1?0.01?
A??dil?2?L?3.6?4di2???0.2?1?2??4?0.22?0.22?
V0.01?3.6?0.1636 A0.22pH2O?L?0.11?0.1636?0.02127atm?m pCO2?L?0.13?0.1636?0.018atm?m 烟气温度为823K，查P338-339图7-8，7-10，7-11，7-12，得
?CO?0.069 ?HO?0.05 ??g?0.048 CHO?1.07
222?g?(?CO??HO)(1???g)?(0.069?0.05?1.07)(1?0.048)?0.1166
22管壁温度TW=558K，pH2O?L?(TW423)?0.11?0.1636??0.01093atm?m Tg823pCO2?L?(TW423)?0.069?0.1636??0.009252atm?m Tg823管壁温度TW=558K，查P338-339图7-8，7-10，7-11，7-12，得
?CO*?0.049 ?HO*?0.051 ??g?0.048 CHO?1.07
222?CO??2*CO2?(TgTW)0.65?0.049?(8230.65)?0.07552423
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*?HO??HO?(22TgTW2)0.65?0.051?1.07?(8230.65)?0.075423
?g?(?CO??HO)(1???g)?(0.07552?0.075)(1?0.048)?0.1433
2qgW?5.67?Tg41??WT[?g()??g(W)4] 2100100?5.67?1?182344234[0.1166()?0.1443()]?2771(W/m2)2100100
Q?2771???0.2?1?1741(W/m)
11.一个外径为100mm的钢管，通过室温为300K的大房间，已知管子外壁温度为373K，其表面黑度为0.85，空气与管壁间的自然对流放热系数为8.55W/(m2.K)、试确定辐射换热系数及单位管长的热损失。 解:本题目中的辐射换热可看作是一物包一物的情况 房间中空气的A2>>管子的A1, A1/ A2=0 4qR??1?o?TW?Tg4??0.85?5.67?10?8?(3734?3004)?542.5(W/m2)
辐射换热系数?R?qR542.5??7.43(W/m2?K)
TW?Tg373?300单位管长的热损失： qL?(?R??c)?dl(TW?Tg)?(7.43?8.55)??0.1?1?(373?300)?366.5(W/m)12.用热电偶测量管道中热空气流的温度，热偶读数为200℃, 管道内壁温度为l00℃，热电偶热端的黑度为0.8，由空气流至热端的对流传热膜系数为46.52W/(m2·K)，试求空气的真实温度和以热偶读数为空气温度的测量误差。 解：热电偶的热端既与热空气进行对流传热，又与管内壁进行辐射换热，当热电偶的读数稳定时，上述两个热量达到平衡，即
qA?qB
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