使辐射过程的总热阻增大，系统黑度减少，使辐射换热量减少。(3)遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的1／2，若采用黑度较小的遮热板，则效果更为显著。）

4． 什么叫黑体、灰体和白体?它们分别与黑色物体、灰色物体、白色物体有什么区别?在辐

射传热中，引入黑体与灰体有什么意义?

（提示：可以从黑体、白体、灰体的定义和有关辐射定律来阐述。根据黑体、白体、灰体的定义可以看出，这些概念都是以热辐射为前提的。灰色、黑色、白色是针对可见光而言的。所谓黑体、白体、灰体并不是指可见光下物体的颜色，灰体概念的提出使基尔霍夫定律无条件成立，与波长、温度无关，使吸收率的确定及辐射换热计算大为简化，因此具有重要的作用；黑体概念的提出使热辐射的吸收和发射具有了理想的参照物。）

5． 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?

（提示：可以从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。）

6． 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。）

五、 计算题

1． 太阳能以900W/m2的平均辐射强度射到建筑物的房顶上，房顶对太阳辐射的吸收率为

0.85，房顶的面积为100m2，温度为37℃，发射率为0.88. 若室外空气温度为7℃，自然对流传热系数为5W/(m2.K)，试计算传人房内的热量。

（提示：这是一个辐射与自然对流共同作用下的复合换热问题，太阳辐射以投入辐射的 形式对建筑物进行辐射，建筑物以自然对流和辐射两种方式向大气散热，传人房间的热量为屋顶的吸热量与散热量之差。 答案：46．1kW。） 2． 一根直径为60mm的电缆，被置于横断面为0.1×0.lm2的封闭电缆沟槽内，若电缆表面

黑度为0.83、表面温度为77℃，电缆沟表面温度为27℃、黑度为0.92，试问单位长度电缆的辐射散热量为多少?为了加强电缆的散热能力，还可以采取哪些措施?

（提示：这是一个求解两表面之间辐射换热的辐射问题，可以设电缆表面与沟槽表面分 别为1、2表面。 答案：59．22W／m，为了加强电缆的散热能力，还可以来取提高电线及沟槽表面的黑度、增大沟槽的截面积、采用导热性良好的支架、增加沟槽内的通风等措施。） 3． 有一直径分别为120mm、150mm的长圆管组成的同心套管，内管中通过低温流体，其

外表面温度T1＝77K，黑度ε1＝0.02，外管内表面温度T2＝300K，黑度ε2＝0.05，两表面间抽真空。已知σ0＝5.67×10-8W／(m2.K4)，试计算单位管长上低温流体获得的热流量。

（提示：这是一个求解内、外管两表面之间辐射换热的问题，二表面间抽真空说明不存在气体的导热和对流换热。 答案：2．603W／m。） 4． 对于第三题所示的同心套管，如果用一薄遮热罩(直径135mm，两面黑度均为ε3＝0.02)

插在两表面之间，这时单位管长上低温流体获得的热流量为多少?

(提示：这是一个两表面之间插人遮热板的辐射换热问题，可以通过画出热阻图，然后列出热流方程来计算。 答案：1．117W／m。)

5． 有一台用于确定气体导热系数的装置：一圆管，加热导线沿轴线穿过。现测得通过导

线的电流为0.5A，导线两端的电压3.6V，管长300mm，导线直径0.05mm，导线温度167℃，管子的内径(直径)2.5mm，管壁内表面温度127℃假定导线和管子内表面的黑度分别为0.7和0.8，试确定管内气体的导热系数(设所测气体能透过热辐射，并不计对流传热)。

(提示：这是一个求解内线、外管两表面之间辐射换热的问题，由于不计对流换热，根据能量平衡原理，导线的加热量等于二表面间的辐射换热量和通过气体层的导热量之和。 答案：0．0922W／(m·K)。)

6． 用裸露的热电偶测量炉膛内的烟气温度，测得烟温为792℃，已知水冷壁表面温度为

600℃，烟气对热电偶表面的对流传热系数为60W／(m2.K)，热电偶的表面黑度为0.3，试求炉膛烟气的真实温度和该热电偶的测温误差(不计热电偶套管的导热热量损失)。 (提示：若不计热电偶套的导热热量损失，热电偶的显示温度是烟气对热电偶的对流换 热与辐射换热和热电偶对水冷壁的辐射散热达到能量平衡的结果。热电偶相对于炉膛是一个很小的表面，因此水冷壁表面可以作为黑表面处理。

答案：1032．78℃，测量误差为240．78℃，23．3％。)

7． 在两块黑度为0.8的平行大平面之间插入一块黑度为0.05的大遮热板，试求插入遮热

板后这两个大平面之间的辐射传热量是未插遮热板时的几分之一。

(提示：这是一个两个大平面之间的辐射换热计算和在两个大平面之间插入遮热板削弱辐射换热的问题。 答案：1／27)

8． 一根直径为300mm、长度为250mm的圆管，一端开口与环境相通，另一端封闭. 圆管

的内表面温度保持均匀恒定，为1000K，环境温度为300K，圆管的内壁面可以看作为黑表面，试求圆管的内壁面与环境的辐射传热量。

(提示：圆管的内壁面对环境的辐射热量都必须通过圆管的开口，因此可以看作圆管内壁面与圆管开口的一个假想平面之间的辐射换热，由于环境是一个很大的表面，因此折算到圆管的开口表面，可以认为这是一个有限面积的黑表面。所以实际上这是一个两个黑表面之间的辐射换热问题。两个表面之间的角系数可以用几何分析法得到。 答案：3975．4W)

第五章 传热过程与传热器

一、 名词解释

1． 传热过程:热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程. 2． 复合传热:对流传热与辐射传热同时存在的传热过程. 3． 污垢系数:单位面积的污垢热阻.

4． 肋化系数: 肋侧表面面积与光壁侧表面积之比. 5． 顺流:两种流体平行流动且方向相同 6． 逆流: 两种流体平行流动且方向相反

7．效能:换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比.

8．传热单元数:传热温差为1K时的热流量与热容量小的流体温度变化1K所吸收或放

出的热流量之比.它反映了换热器的初投资和运行费用,是一个换热器的综合经济技术指标.

9．临界热绝缘直径:对应于最小总热阻(或最大传热量)的保温层外径.

二、 填空题

1． 与 的综合过程称为复合传热。 (对流传热，辐射传热)

2． 某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为20 W／(m2．K)，对流

传热系数为40 W／(m2．K)，其复合传热系数为 。 (60W／(m2．K))

3． 肋化系数是指 与 之比。 (加肋后的总换热面积,未加肋时的换热面积)

4． 一传热过程的热流密度q＝1．8kW／m2，冷、热流体间的温差为30℃，则传热系

数为 ，单位面积的总传热热阻为 。 (60W／(m2．K)，0．017(m2.K)／W)

5． 一传热过程的温压为20℃，热流量为lkW，则其热阻为 。 (0．02K／W)

6． 已知一厚为30mm的平壁，热流体侧的传热系数为100 W／(m2．K)，冷流体侧的

传热系数为250W／(m2．K)，平壁材料的导热系数为0．2W／(m·K)，则该平壁传热过程的传热系数为 。 (6．1W／(m2．K))

7． 在一维稳态传热过程中，每个传热环节的热阻分别是0．01K／W、0．35K／W和

0．009lK／W，在热阻为 的传热环节上采取强化传热措施效果最好。 (0．35K／W)

8． 某一厚20mm的平壁传热过程的传热系数为45W／(m2．K)，热流体侧的传热系数

为70W／(m2 K)，冷流体侧的传热系数为200W／(m2．K)，则该平壁的导热系数为 。 (6．81W／(m·K))

9． 圆管的临界热绝缘直径dc的计算式为 ，它表示当保温材料外径为dc时，

该保温材料的散热量达到 。 (dc=2λ/h,最大值)

10． 传热系数是指 ，单位是 。

(冷热流体温度差为1℃时的传热热流密度(或表示传热过程强烈程度的物理量), W／(m2．K))

11． 污垢热阻是指 ，单位是 。 (污垢换热面的传热热阻与洁净换热面的传热热阻之差,m2.K/W) 12． 传热器是 。

(冷、热流体进行热量交换以满足工艺要求的设备(装置))

13． 肋壁总效率是指 ，其数学表达式 。 (肋侧表面总的实际换热量与肋侧壁温均为肋基温度的理想散热量之比) 14． 传热器的热计算方法有 和 。 (平均温压法,传热单元数法)

15． 不论是顺流还是逆流型传热器，对数平均温差计算式都可以统一表示

成 。

(?tm??tmax??tmin)

?tmaxln?tmin16． 复杂流型传热器的平均温差Δtm可以通过逆流布置时的平均温差Δtm逆来计算，表

达式是 ，其中Φ为 。 (?tm???tm(逆流）,温差修正系数)

17． 传热过程是指 。 (热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程)

18． 传热器的效能是指 。 (换热器实际传热的热流量与最大可能传热的热流量之比)

19．间壁式传热器是指 。 (冷、热两种流体被固体壁面隔开,各自在一侧流动,热量通过固体壁面由热流体传给冷流体的换热设备)

20．在冷、热流体的进出口温度一定的情况下，为了传递相同的热量，比较各种流动型式，采用 布置的对数平均温差最大，所需传热面积 。

(逆流,最小)

三、 选择题

1． 加热炉外壁面与环境间的传热属于下述哪种传热方式？ ( )

(1)辐射传热 (2)导热 (3)对流传热 (4)复合传热 2． 热量传递的三种基本方式是什么？ ( )

(1)热对流、导热、辐射 (2)复合传热、热辐射、导热

(3)对流传热、导热、传热过程 (4)复合传热、热辐射、传热过程 3． 下述几种方法中，强化传热的方法是哪一种? ( )

(1)夹层抽真空 (2)增大当量直径 (3)加肋片 (4)加遮热板

4． 当采用加肋方法强化传热时，肋片应加在 会最有效。 ( )

(1)传热系数较大一侧 (2)传热系数较小一侧 (3)随便哪一侧 (4)两例同样都加 5． 公式Φ＝hAΔt的名称是什么? ( )

(1)傅里叶定律 (2)牛顿冷却公式 (3)传热方程式 (4)热路欧姆定律

6． 在某一传热过程中，热流给定，若传热系数增加1倍，冷热流体间的温差将是原来的

多少倍？ ( )

(1)1倍 (2)2倍 (3)3倍 (4) 0.5倍

7． 强化传热时，增强传热过程中哪一侧的传热系数最有效? ( )

(1)热流体侧 (2)冷流体侧

(3)传热热阻大的一侧 (4)传热热阻小的一侧

8． 若冷、热流体的温度给定，传热器热流体侧结垢后传热壁面的温度将如何改变？( )

(1)增加 (2)减小 (3)不变 (4)有时增加，有时减小

9． 有一板式传热器，热流体进口温度80℃、出口温度50℃，冷流体进口温度10℃、出口

温度30℃，则顺流布置时和逆流布置时的对数平均温差分别为多少? ( )