已知：一种测定高温下固体材料导热系数的示意性装置如图所示，厚为δ...

问答题 已知：一种测定高温下固体材料导热系数的示意性装置如图所示，厚为δ的方形试件（边长为b）被置于一大加热炉的炉底，其侧边绝热良好，顶面受高温炉的辐射加热，底面被温度为T_c的冷却水冷却，且冷却水与地面间的换热相当强烈。试件顶面的发射率为ε，表面温度T_s用光学高温测定。炉壁温度均匀，且为T_w。测定在稳态下进行。
求：（1）导出试件平均导热系数计算式（设导热系数与温度呈线性关系）；（2）对于T_w=1400k、T_s=1000k、T_c=300k，ε_s=0.85，δ=0.015m的情形，计算导热系数的值。

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1.问答题 已知：煤粉炉炉膛中的水冷壁管常因其表面结渣儿使传热过程受到消弱。为估计结渣、结灰的影响采用以下简化的模型：外径为d₁=50mm的水冷壁管内部发生流动沸腾过程，饱和水温为600k。管外受T_∞=1500K的烟气对流换热，h=100w/(m².k)。火焰对水冷壁管的辐射可以等效的看成为来自T_∞=1500K的大空间的辐射。水冷壁管发射率ε_r=0.8。（1）管外干净无灰渣；（2）管外结了一层均匀灰渣，厚δ=5mm，其导热系数为1w/（m.k），灰渣表面发射率ε_d=0.9，其余条件不变。
求：上表面两种情况下单位管子上水冷壁管从炉膛得到的热量。

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2.问答题已知：在一个刮风的日子里，太阳投射到一幢大楼的平屋顶上的辐射能为980w/m²，屋顶与温度为25℃的气流间的对流换热的表面传热系数为25w/(m².k)。天空可以看着为-10℃的黑体。屋顶材料对太阳能的吸收比为0.6，自身发射率为0.2。求：屋顶表面在稳态下的温度。

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3.问答题已知：一燃烧试验设备的壁面上安置了一块圆形的耐热玻璃，直径为5cm，穿透比r=0.9，发射率ε=0.3，反射比ρ=0。环境温度为20℃。玻璃温度是均匀的，其表面与壁面齐平，外表面的对流换热表面传热系数为9.6w/（m².k）。燃烧温度为1000k。求：玻璃的温度及散失到环境中的热量。

参考答案：

当玻璃处于稳态换热时，可以认为玻璃与炉膛间辐射换热中玻璃吸收的部分能量=外表面的自然对流换热+与环境间的辐射换热。

4.问答题 已知：如图，一排平行布置的圆柱状电加热元件用来使炉墙的一个表面维持在500K，该墙的外侧面绝热良好，而内侧受温度T_f=450K的流体冷却，h=200w/(m².k)。炉子的另一侧墙壁维持在温度300K。该加热元件及两个墙表面均可作为黑体。
求：加热元件表面的工作温度。

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5.问答题 已知：如图，在直径为D的人造卫星外壳上涂了一层具有漫射性质的涂料，其光谱吸收特性为α（λ）=0.6m（λ≦3m）及α（λ）=0.3（λ>3m）。它位于地球的阴面一侧时，仅可得到来自地球的投入辐射G_ε=340W/m^{2/sup>，且可以视为是平行入射线。而位于地球的亮面一侧时，可同时收到来自太阳与地球的投入辐射，且太阳的投入辐射353W/m^{2/sup>。地球辐射可视为280K下的黑体辐射，人造卫星表面的温度总在500K以下。
求：位于阴面与亮面时，在稳态情形下的表面平均温度}}

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6.问答题 已知：如图示为一箱式炉，炉顶为加热面，底面为冷面，四侧为绝热面。
求：
（1）把四周绝热面作为一个表面处理，计算加热面的净辐射换热量及绝热面的温度；
（2）把侧面沿高度三等分，假设每一分区中的温度均匀，采用数值计算方法计算热表面的净辐射换热量及三区中的温度；
（3）把侧面沿高度五等分，重复上述计算，并把侧面作为单区、三区及五区的三种计算结果作一比较。

参考答案：

（1）把四周绝热面作为一个表面来处理时，辐射网络图如图所示：

7.问答题 已知：如图，两薄平板A、B被置于一绝热的空间内，并位于同一平面上，面积分别为A_A、A_B，其4个表面的发射率分别为ε₁、ε₂、ε₃、ε₄。板A、B分别维持在恒定温度T_A及T_B。
求：画出这一辐射换热系统的网络图，并列出计算板A、B间净辐射换热量的表达式。

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8.问答题 已知：如图，一个双槽形大电流母线，H=100mm，S=30mm，W=40mm。求：从一个槽体的内表面发出的辐射能穿过槽间间隙落到环境中的百分数。

参考答案：只要研究其中半个图形发出的辐射能穿过上、下开孔处的百分数即可。由于上下的对称性，只需研究穿过一个开孔处的百分数。作辅助线...

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9.问答题已知：一热电偶被置于外径为5mm的不锈钢套管中（ε=0.7），且热节点与套管底紧密的接触。该套管被水平地置于一电加热炉中，以测定炉内热空气的温度。炉壁的平均温度为510℃，热电偶读数为500℃。空气与套管间的换热为自然对流换热。求：空气的真实温度。

参考答案：

稳态时，炉壁与热电偶间的净辐射换热量等于热电偶与气体之间的自然对流换热，即

10.问答题已知：用裸露的热电偶测定圆管气流的温度，热电偶的指示值为t₁＝170℃。管壁温度t_w＝90℃，气流对热节点的对流换热系数为h＝50W/（m²·K），热节点表面发射率为ε＝0.6。求：气流的真实温度及测温误差。

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