而蒸汽在水平管束外凝结传热时，竖直方向上管排数越多，平均凝结传热系数却越低。你如何理解这两种相反的结论？
答： 空气自上向下横掠过管束时随着管排数增加，扰动强度增加，各排管对流传热系数增加。蒸汽在水平管束外凝结时，自上向下随着管排数的增加，凝结液膜越来越厚，凝结传热热阻越来越大，凝结传热系数逐渐减小，平均凝结传热系数越来越小。
7-3 水蒸气在管外凝结传热时，一般将管束水平放置而不竖直放置，为什么？
答：由于管长l?d，而层流时h～l4(l为定型尺寸)，水平放置时l=d0?l，所以h水平>h竖直。在同样情况下，要凝结同样数量蒸汽，管子水平放置所需对流传热面比竖直放置时小，所以蒸汽在管束凝结时管束应尽量水平放置。
7-4 图7-15所示的泄液装置能提高凝结传热系数，原因何在？
答： 洩液盘使竖管高度H下降，液膜厚度变小，热阻变小，凝结传热系数h增加；洩液板使竖直方向上管排数nm减小，h?。
7-5 为什么冷凝器上要装抽气器将其中的不凝结气体抽出？
答： 由于冷凝器处于真空状态，易漏入空气，加上蒸汽中原来带有极少空气，在冷凝器内随着蒸汽凝结，空气浓度增加，使h??。为此，在冷凝器上装上抽气器，及时将空气抽掉，以保证冷凝器维持较高的凝结传热系数。
7-6 在大气压下将同样的两滴水滴在表面温度分别为120℃和400℃的锅上，试问滴在哪种锅上的水先被烧干，为什么？
答： 120℃锅上的水滴先被烧干，大气压下，锅表面的过热度（tw -ts）分别为20℃和300℃，对照图7-10，前者表面发生核态沸腾，后者发生膜态沸腾，虽然后者传热温差比前者大得多，但前者传热系数更比后者大得多，使后者传热量反而低于前者，所以120℃锅上水滴先被烧干。
7-7 使流体振动可提高单相流体对流体传热系数。用此法使水振动，能否提高水在大空间沸腾的传热系数？
答： 太空间水沸腾传热时，汽泡在极短的时间内成千倍的长大，有人称之为“爆炸式”的成长，成长后汽泡脱离加热面，这些都是强烈地扰动着壁面附近的水，使沸腾传热系数较大，这时如再设法使水振动，效果将不会太好，沸腾传热系数增加不明显。
7-8 氟利昂的沸腾和凝结传热系数比水沸腾和凝结的传热系数小得多，你能说明原因吗？ 答：单相介质对流传热靠显热传递热量，相变对流传热靠汽化潜热传递热量，氟利昂和水的汽化潜热之比约为1：10，所以氟利昂沸腾和凝结传热系数比水的相应值要小得多。
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7-9 从大容量饱和沸腾传热曲线（见图7-10）可看出，用电流加热（恒热流）的情况下，水沸腾时沸腾曲线会从C点跃到E点，而常使设备烧毁。用水壶烧开水也可近似视为恒热流加热，但为什么不必担心烧干前水壶会烧毁？
答： 由图7-10可以看出，大气压下大容器沸腾危机时临界热流密度qc=1.1×106 w/m2,而水壶烧开水时的热流密度一般只有2×10～1×10w/m，远小于qc，不可能产生膜状沸腾。所以，只要壶中有水就不必担心它会被烧坏。
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第八章：辐射传热
思考题八
8-1 一个物体，只要温度T>0 K就会不断地向外界辐射能量。试问它的温度为什么不会因其热辐射而降至0 K?
答：T>0K，E>0，它向外界辐射能量，但它也接受外界物体对它辐射能量，而处于辐射热平衡状态，其温度不变。
8-2 什么叫黑体、灰体和白体？它们分别与黑色物体、灰色物体和白色物体有什么区别？
答： 黑体能全部吸收投射辐射，灰体对光谱辐射的辐射能吸收比等于常数，即对投射辐射的吸收比与投射辐射的波长无关。白体对投射辐射起完全反射作用，而且是漫反射。上述定义在工程上应用时一般仅指红外线范围内，而日常指的黑色物体、灰色物体和白色物体都是针对可见光而言的。黑色物体能吸收绝大部分可见光，灰色物体能按比例的吸收部分可见光，白色物体反射绝大部分可见光。黑体不一定是黑色的，雪较接近于黑体，但它在阳光下是白色物体。
8-3 图8-8所示的黑体模型、空腔表面温度为T，直径为D，空腔上小孔直径为d，其小孔具有黑体性质，试写出小孔单位时间内向外界辐射能量的计算式。
答： ?=???bT4=?不可用空腔面积。
8-4 表面发射率是物体表面的特性参数，表面吸收比是否也是物体表面的特性参数？为什么？
答： 表面吸收比不仅取决于该表面本身情况，而且还取决于辐射源的情况（表面温度和表面性质），所以它不能被称为该表面的特性参数。
8-5 从减少冷藏车冷量损失出发，试分析冷藏车外壳上的油漆颜色深一点好还是浅一点好？为什么？
答： 冷藏车一方面与周围物体进行辐射传热，与空气进行对流传热（一般情况下都是冷藏车吸
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?4d2×5.67×10-8W/(m2K4)×T4,式中T为空腔壁温，??1，A为小孔面积，
收热量）；另一方面它常在太阳下走，大量吸收太阳辐射能，前者与颜色关系不大，后者与颜色关系密切。众所周知，浅色物体吸收太阳能少，深色物体吸收太阳能多，所以夏天宜穿浅色衣服。冷藏车也有类似现象，浅色吸收太阳能少，冷损失少。
8-6 一半球形真空辐射炉，球心处有一个尺寸不大的圆盘形黑体辐射加热元件，如图8-46所示。时指出A、B、C三处中何处定向辐射最大？何处辐射热流密度最大？ 答：黑体辐射为漫反射，辐射度与方向无关，所以LA=LB=LC，由L?d?dACos?d?，得
d??LdACos?d?，在ABC三处，d?相同，但Cos?A＞Cos?B＞Cos?C,所以d?A＞d?B＞d?C，即qA＞qB＞qC。
8-7 在辐射传热中假想灰体有何实际意义？
答： 由于实际物体与黑体相差较远（?＜1，?＜1，?(?)≠c），用黑体规律来计算实际物体辐射能量有困难，而灰体（一般?＜1，?(?)=c）与实际物体接近（实际物体与灰体相比，?(?)≠c）。在红外线范围内实际物体?(?)变化不大，可是为常数（近似），即实际物体在红外线范围内可视为灰体（有时称为准灰体）。这对实际物体辐射传热计算带来很大的方便。由此看来，引用灰体概念具有很大的现实意义。
8-8 表8-2（黑体辐射函数）也适用于灰体吗？为什么？
灰体答：F0?????0??(?)Ebλd??(?)Ebλd?=
?(?)?Ebλd?0?0?(?)?Ebλd?0??=
?0Ebλd?4?bT=Fb（0??）
N8-9 有N个表面组成的封闭系统，求证其中某一表面k的投射辐射Gk?1AkN?Ji?1iXk,i。
答：Gk=
?Ji?1iAiXik?1AkNNi?Ji?1AkXki??Ji?1iXki
8-10 何为表面发射率？实际物体的表面发射率与哪些因素有关？粗糙表面的发射率为什么比光滑表面的发射率大？
答：表面发射率为该物体辐射力（发射辐射）与同温下黑体辐射力之比，即?(T)?E(T)Eb(T)。它与
物体的种类、表面温度和表面状况等有关，粗糙面上的突起物有类似于人造空腔的作用，使其有效发射率增加。
8-11 有人说，物体辐射力越大其吸收比也越大，换句话说，善于发射的物体必善于吸收。你的看法如何？
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答： 在本章之前可以这样讲，但学习了基尔霍夫定律以后就不要这么讲了。以下讲法可能更严密：物体辐射力越大，其对同样温度的黑体辐射吸收比越大，善于发射的物体，必善于吸收同温
1物体与辐射源处于辐射热平衡；○2辐射源为黑体，如物体为灰下黑体辐射，以上强调了两点：○
体，这两点就不需要，题中讲法不必修正。
8-12 厚1mm的普通玻璃的光谱投射比如图8-47所示，试据此解释玻璃房的“温度效应”。
答： 由图可见，玻璃对短波部分的热辐射吸收比?(?)较小，即穿透比?(?)较大，而对于长波部分的热辐射吸收比?(?)较大，透射比?(?)较小。太阳辐射能中主要是波长较短的部分（见例题8-2），可以通过玻璃被室内物体吸收。而室内物体温度较低，辐射的能量几乎全在远红外线的波长范围内，这部分能量不能穿透玻璃到室外。这样，太阳的辐射能可以进入室内，而室内物体的辐射能却辐射不出去（玻璃房主要通过玻璃的导热向外散失热量），这就是“温室效应”。
8-13 何谓黑体、灰体、半透明气体和重辐射面的有效辐射？
答： 黑体：Jb=Eb；灰体：J=E+(1+?)G(G为投射辐射)；气体：Jg=Eg+（1-?g）；再辐射面：JR?ER?(1?1)?A?R?R??0ER?R?ER?R?Eb（再辐射面也是灰体）。
8-14 普通玻璃能用来做紫外线和红外线灯的灯泡吗？为什么？（提示：参考图8-47。）
答： 由图-47可见，普通玻璃对于紫外线透射比?(?)很小，它不适用于做紫外线灯炮。普通玻璃对于??3?m的红外线透射比?(?)较高，但对于??3?m的远红外线?(?)也较低。所以它也不宜用来做红外灯泡。
??2，8—15 已知在短波（λ<1цm）范围内，木板和铝板的光谱吸收比分别为??1、且??1
在长波范围内则相反。当木板和铝板同时长时间地放在阳光下时，铝板温度比木板高，试解释这种现象。
答： 在短波(??1?m)范围内，?木板(?)??铝(?)，在阳光下铝吸收的太阳能比木板多。对于长波（红外线）范围内，?木板(?)??铝(?)，?木板(?)??铝(?)，铝与周围物体进行辐射传热时辐射散热比木板少，所以在阳光下铝板温度比木板高。
8-16 如图8-48所示的两组平行表面的大小、形状和相对位置距相同。图a中表面1和2的温度自左向右均呈线性递增；图b中表面1的温度自左向右呈线性递减，而表面2与图a中的表面2相同。显然，图8-48a、b中表面1辐射到表面2的能量不同，即二者角度系数X1，2不同。根据角度系数纯粹是几何因素，上述两种情况的几何因素相同，其角度系数也相同。以上情况如何解
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释？
答： 角系数纯粹是几何因素和结论是在漫射表面和均匀辐射的基础上得到的，离开这两个条件角系数就不纯粹是几何因素。本题两种情况均不是均匀辐射（表面温度不均匀），其角系数不纯粹是几何因素，与温度分布有关，这不属本书研究范畴。
8-17 为了减少热电偶测量烟气温度的误差，采用图8-49所示结构的热电偶。为使遮热效果良好，要不要对s/d加以限制？为什么？
答： 只有遮热罩传热电偶基本上看不到水冷壁，它才起到良好的遮热作用，如仍能看到较大部分的水冷壁，其遮热效果不好。为此，一般要求间的角系数可以小于0.015。
8-18 下列各式中哪些是正确的？ （1）X1?2,3?X1.3?X2.3 （2）X3,1?2?X3.1?X3.2
?A1X3.1?A2X3.2 （3）A1?2X3，1?2SdSd较小，热电偶
?2，这样传热电偶与水冷壁
（4）A1?2X1?2,3?A1X1.3?A2X2.3 （5）A3X1?2,3?A3X1.3?A2X2.3
A3X3.1?2A1?2A3X3.1?A3X3.2A1?2A1X1.3?A2X2.3A1?2答： （1）不正确。X1?2,3???
（2）正确。?J3A3X3,1?2?J3A3X3.1?J3A3X3.2,即X3,1?2?X3.1?X3.2
A1?2X3，?A1?21?2A1?2X1?2，3A3?A1?2A3X3，1?2A3?A1?（X3.1?X3.2）2
（3）不正确。
?（A1?A2）（X3.1?X3.2）?A1X3.1?A1X3.2?A2X3.1?A2X3.2?A（X3.1?X3.2）?A3X3.1?A3X3.2?A1X1.3?A2X2.3 （4）正确。 A1?2X1?2,3?A3X3，1?23（5）不正确。A3X1?2,3?A3A3X3,1?2A1?2?A3A1?2（A3X3.1?A3X3.2）?A3A1?2(A1X1.3?A2X2.3)
8-19 为提高太阳能热水器的效率，其受热面上涂有一层黑色涂料。你认为该涂料光谱吸收比随
波长变化的最佳曲线是什么? 具有黑体性质的是否最好？为什么？辐射采暖器表面是否也需涂上这种涂料？为什么？
答： 理想的涂料在短波部分光谱吸收比?(?)为1，长波部分（??3?m）?(?)为零。这样
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