新疆大学：《传热学》课程教学资源（作业习题）第9章 辐射传热的计算（复习题解答）

第9章辐射传热的计算（复习题解答） 【复习题9-1】试述角系数的定义："角系数是一个纯几何因子”的结论是在 什么前提下得出的？ 答表面1发出的辐射能中落到表面2的百分比称为表面1对表面2的角系数。 “角系数是一个纯几何因子“的结论成立的前提是(1)所研究的表面是漫射的： （2)在所研究表面的不同地点上向外发出的辐射热流密度是均匀的， 【复习题9-2】角系数有哪些特性？这些特性的物理背景是什么？ 答：角系数具有相对性、完整性和可加性。相对性是在两物体处于热平衡时，净 辐射换热量为零的条件下得出的。完整性反映了一个由多表面组成的封闭系统 中，任一表面所发出的辐射能，必全部落到封闭系统的各个表面上。可加性表明 从表面1发出的辐射，落到表面2的总能量，等于落到表面2上各部分的辐射 能之和。 【复习题9-3】为什么计算一个表面与外界之间的净辐射传热量时要采用封闭 腔的模型？ 答：因为任一表面与外界的辐射换热，包括该表面向空间各个方向发出的辐射 以及从空间各个方向投入到该表面上的辐射能。 【复习题9-4】实际表面系统与黑体系统相比，辐射传热计算增加了哪些复杂 性？ 答：实际表面系统的辐射换热存在表面间的多次重复反射和吸收，光谱辐射力不 服从普朗克定律，光谱吸收比与波长有关，辐射能在空间的分布不服从兰贝特定 律，这都使辐射换热的计算更加复杂。 【复习题9-5】什么是一个表面的自身辐射、投入辐射及有效辐射？有效辐射 的引入对于灰体表面系统辐射传热的计算有什么作用？ 答：由物体的内能转变而成的辐射能叫做自身辐射。从外界投入到辐射表面的辐 射能叫做投入辐射。从一个辐射表面发出的辐射能（包括自身辐射和反射）叫做 有效辐射。引入有效辐射可避免实际物体辐射中出现的多次吸收和反射，从而简 化计算。 【复习题9-6】对于温度已知的多表面系统，试总结求解每一表面净辐射传热

第 9 章 辐射传热的计算（复习题解答） 【复习题 9-1】 试述角系数的定义：“角系数是一个纯几何因子”的结论是在 什么前提下得出的？ 答：表面 1 发出的辐射能中落到表面 2 的 百分比称为表面 1 对表面 2 的角系数。 “角系数是一个纯几何因子”的结论成立的前提是（1）所研究的表面是漫射的； （2）在所研究表面的不同地点上向外发出的辐射热流密度是均匀的。 【复习题 9-2】 角系数有哪些特性？这些特性的物理背景是什么？ 答：角系数具有相对性、完整性和可加性。相对性是在两物体处于热平衡时，净 辐射换热量为零的条件下得出的。完整性反映了一个由多表面组成的封闭系统 中，任一表面所发出的辐射能，必全部落到封闭系统的各个表面上。可加性表明 从表面 1 发出的辐射，落到表面 2 的总能量，等于落到表面 2 上各部分的辐射 能之和。 【复习题 9-3】 为什么计算一个表面与外界之间的净辐射传热量时要采用封闭 腔的模型？ 答：因为任一表面与外界的辐射换热，包括该表面向空间各个方向发出的辐射， 以及从空间各个方向投入到该表面上的辐射能。 【复习题 9-4】 实际表面系统与黑体系统相比，辐射传热计算增加了哪些复杂 性？ 答：实际表面系统的辐射换热存在表面间的多次重复反射和吸收，光谱辐射力不 服从普朗克定律，光谱吸收比与波长有关，辐射能在空间的分布不服从兰贝特定 律，这都使辐射换热的计算更加复杂。 【复习题 9-5】 什么是一个表面的自身辐射、投入辐射及有效辐射？有效辐射 的引入对于灰体表面系统辐射传热的计算有什么作用？ 答：由物体的内能转变而成的辐射能叫做自身辐射。从外界投入到辐射表面的辐 射能叫做投入辐射。从一个辐射表面发出的辐射能（包括自身辐射和反射）叫做 有效辐射。引入有效辐射可避免实际物体辐射中出现的多次吸收和反射，从而简 化计算。 【复习题 9-6】 对于温度已知的多表面系统，试总结求解每一表面净辐射传热

量的基本步骤。 答：（1)画出等效的网络图；(2)列出节点的电流方程；(3)求解方程，得 到各个节点电势；(4)确定每个表面的净辐射传热量。 【复习题9-7】什么是辐射表面热阻？什么是辐射空间热阻？网络法的实际作 用你是怎样认识的？ 答：由辐射表面特性引起的热阻称为辐射表面热阻。由辐射表面形状和空间位置 引起的热阻称为辐射空间热阻。网络法为实际物体表面之间的辐射传热描述了清 晰、形象的物理概念，提供了简便的解题方法。 【复习题9-8】什么是遮热板？试根据自己的切身经历举出几个应用遮热板的 例子。 答：遮阳板是指插入两个辐射表面之间用以削弱换热的薄板。如屋顶遮热板、遮 阳伞等 【复习题9-9】试述气体辐射的基本特点。 答：(1)气体辐射对波长有选择性；(2)气体的辐射和吸收是在整个容积中进 行的。 【复习题9-10】什么是气体辐射的平均射线程长？离开了气体所处的几何空间 而讨论气体的发射率与吸收比有没有实际意义？ 答：气体辐射时，射线行程的平均长度叫做平均射线程长。由于气体容积辐射的 特点，平均射线程长与气体容积的形状、尺寸及辐射位置有关，使得辐射能的辐 射和吸收都与几何空间密切相关，因而离开了气体所处的几何空间讨论气体的发 射率和吸收比没有实际意义。 【复习题9-11】按式(9-23)当s很大时气体的a(九，s)趋近于1.能否认为此 时的气体层具有黑体的性质？ 答：可以，但工程实际上所碰到的气体辐射达不到这种程度。 【复习题9-12】9.5.1节中关于控制表面热阻的讨论是对图9-37所示的同心 圆柱面系统进行的其结论对于像图9-15a所示的两表面封闭系统是否也，成立？ 答：成立

量的基本步骤。 答： （1）画出等效的网络图；（2）列出节点的电流方程；（3）求解方程，得 到各个节点电势；（4）确定每个表面的净辐射传热量。 【复习题 9-7】 什么是辐射表面热阻？什么是辐射空间热阻？网络法的实际作 用你是怎样认识的？ 答：由辐射表面特性引起的热阻称为辐射表面热阻。由辐射表面形状和空间位置 引起的热阻称为辐射空间热阻。网络法为实际物体表面之间的辐射传热描述了清 晰、形象的物理概念，提供了简便的解题方法。 【复习题 9-8】 什么是遮热板？试根据自己的切身经历举出几个应用遮热板的 例子。 答：遮阳板是指插入两个辐射表面之间用以削弱换热的薄板。如屋顶遮热板、遮 阳伞等。 【复习题 9-9】 试述气体辐射的基本特点。 答：（1）气体辐射对波长有选择性；（2）气体的辐射和吸收是在整个容积中进 行的。 【复习题 9-10】什么是气体辐射的平均射线程长？离开了气体所处的几何空间 而讨论气体的发射率与吸收比有没有实际意义？ 答：气体辐射时，射线行程的平均长度叫做平均射线程长。由于气体容积辐射的 特点，平均射线程长与气体容积的形状、尺寸及辐射位置有关，使得辐射能的辐 射和吸收都与几何空间密切相关，因而离开了气体所处的几何空间讨论气体的发 射率和吸收比没有实际意义。 【复习题 9-11】 按式（9-23）当 s 很大时气体的 (,s) 趋近于 1 。能否认为此 时的气体层具有黑体的性质？ 答：可以，但工程实际上所碰到的气体辐射达不到这种程度。 【复习题 9-12】 9.5.1 节中关于控制表面热阻的讨论是对图 9-37 所示的同心 圆柱面系统进行的，其结论对于像图 9-15a 所示的两表面封闭系统是否也成立？ 答：成立

【复习题9-13】图9-39所示的电子器件机箱冷却系统中，印刷板上大功率元 件布置在机箱出口处，试分析其原因。 答：大功率元件布置在机箱出口处，一方面可将大功率元件产生的热量及时排出 机箱，不至于对其他元件造成影响，另一方面大功率元件对出口冷表面的角系数 较大，有利于辐射传热

【复习题 9-13】 图 9-39 所示的电子器件机箱冷却系统中，印刷板上大功率元 件布置在机箱出口处，试分析其原因。 答：大功率元件布置在机箱出口处，一方面可将大功率元件产生的热量及时排出 机箱，不至于对其他元件造成影响，另一方面大功率元件对出口冷表面的角系数 较大，有利于辐射传热