新大《传热学》习题及解答第8章 热辐射基本定律和辐射特性.docx

第8章热辐射基本定律和辐射特性(题解)【习题8-3】把太阳表面近似地看成是T=5800K的黑体，试确定太阳发出的辐射能中可见光所占的百分数。解：1T=0.38×5800=2204mK,2T=0.76×5800=4408mK居(F)=I(M9%,居(U=55.04%BaTJ=j)-B(IJ=55.04%-10.19%=44.85%【习题8-4】一炉膛内火焰的平均温度为1500K,炉墙上有一看火孔。试计算当着火孔打开时从孔(单位面积)向外辐射的功率。该辐射能中波长为2lm的光谱辐射力是多少？哪一种波长下的能量最多？解：小孔辐射着成黑体辐射：Eb=T4=5.67×108×15004=2.87×IO5Wm2对4=2m的辐射:=9.744×10,0Wm3c,53.7419×1016x(2×106)5ec2()_I1.4388×10-2(2×106×150o)_j最大辐射能对应波长4小4”7=2.9x10-3,%=2.9x10-3t=2.9x10-3/1500=1.933xl(6m【习题8-6】一人工黑体腔上的辐射小孔是一个直径为20mm的圆。辐射力Efr=3.72×105Wm2一个辐射热流计置于该黑体小孔的正前方/=0.5m处，该热流计吸收热量的面积为1.6x10Tm2。问该热流计所得到的黑体投入辐射是多少？解：(U=Q=2巫=31416x10F244S=竿=仙XIOTSrd()=l()dAd=3.72×IO53.1416X3.1416x10-4X 6.4x10-5【习题8-17】一漫射表面在某一温度下的光谱辐射强度与波长的关系可以近似地用附图表示，试：（1）计算此时的辐射力；（2）计算此时法线方向的定向辐射强度，及与法向成60。角处的定向辐射强度。解：E= J： EM*10pl5mf20m=I E6 + E3AX + E,dJ5m J10m J15m =50x(10-5)+ 150x(15 -10)+ 50x(20 -15)= 1250Wm2（2）对漫射表面，空间各个方向均匀辐射。同黑体表面一样，定向辐射强度为常数:Z= = const, / = = 398sr)【习题8-20一小块温度7；=400K漫射表面悬挂在温度=200OK的炉子中。炉子表面是漫灰的，且发射率为0.25。悬挂表面的光谱发射率如附图所示，试确定该表面的发射率及对炉墙表面发出的辐射能的吸收比。解:EE=Eb=+05Eb=07f(i-a2)+05)0.7Ehld + ：由05 Eb对悬挂表面：Bai)=尸小乜)-B(Of)=0.213%-0.0128%=0.2%BaL)=1-居(y)=1-0.213%=99.79%=0.7BaYJ+0.5BaL)=70.2%+0.5X99.79%=0.5004j：ELJ：0.7.E；MJ1O.5.dCt=1£；E：EfbEfh对炉子表面：尸;(A1M)=-尸：(oT)=73.78%-6.67%=67.11%Fk=1-)=1-73.78%=26.22%a=0.7KaTj+05K,y)=0.7×67.11%+0.5×26.22%=0.60090【习题8-22】一直径为20mm的热流计探头，用以测定一微小表面积A的辐射热流，该表面的温度为7；=1000K0环境温度很低，因而对探头的影响可以不计。因某些原因，探头只能安置在与人表面法线成45。处，距离=05m（见附图）。探头测得的热量为1.815x10-3W。表面A是漫射的，而探头表面的吸收比可近似地取为1。试确定4的发射率。4的面积为4xlOTm2。解：对漫射表面，空间各个方向均匀辐射。同黑体表面一样，定向辐射强度为常数：/="=%d()=z(dA1cos¢)d2=-(dA1cos¢)d2Eb=T14=5.67×108×IOOO4=5.67×IO4Wm2).CdA,cos6d2=-OSe3.1416×0.022×cos4508×0.52=4.443×104sr3.1416×1.815×10'3一(dA.cosJdn-5.67×IO4×4×104×cos45o×4.443×104=0.8