《傳輸原理》復(fù)習(xí)提綱

1、爾滋旳対£孝冶金工程學(xué)院備課紙冶金傳輸原理4冶金傳輸原理復(fù)習(xí)提綱I、基本概念、動(dòng)量傳輸流體；連續(xù)介質(zhì)模型；流體模型；動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度、恩式粘度；壓縮性、膨脹性 表面力、質(zhì)量力；靜壓力特性；壓強(qiáng)（相對壓強(qiáng)、絕對壓強(qiáng)、真空度）；等壓面Lagrange 法、Euler法，跡線、流線穩(wěn)定流、非穩(wěn)定流 ，急變流、緩變流，均勻流、非均勻流運(yùn)動(dòng)要素：流速、流量，水力要素：過流斷面、濕周、水力半徑、當(dāng)量直徑 動(dòng)壓、靜壓、位壓；速度能頭、位置能頭、測壓管能頭、總能頭；動(dòng)能、動(dòng)量修正系數(shù) 層流、湍流；自然對流、強(qiáng)制對流沿程阻力、局部阻力；沿程損失、局部損失速度場；速度梯度；速度邊界層、熱量傳輸溫度場、

2、溫度梯度、溫度邊界層；熱流量、熱流密度導(dǎo)熱、對流、輻射導(dǎo)熱系數(shù)、對流換熱系數(shù)、輻射換熱系數(shù)、熱量傳輸系數(shù)相似準(zhǔn)數(shù) Fo、Bi、Re、Gr、Pr、Nu黑體、白體、透熱體；灰體；吸收率、反射率、透過率、黑度單色輻射力、全輻射力、方位輻射力；角系數(shù)；有效輻射；表面網(wǎng)絡(luò)熱阻、空間網(wǎng)絡(luò)熱阻 解析法、數(shù)值分析法、有限差分法、集總參數(shù)法、網(wǎng)絡(luò)元法三、質(zhì)量傳輸質(zhì)量傳輸；擴(kuò)散傳質(zhì)、對流傳質(zhì)、 濃度、速度、傳質(zhì)通量；濃度場、 擴(kuò)散系數(shù)、對流傳質(zhì)系數(shù)Ar、Sc、Sh 準(zhǔn)數(shù)1、2、3、4、5、6、7、9、1、2、3、4、5、6、7、1、2、3、4、一、動(dòng)量傳輸1、2、3、相間傳質(zhì)濃度梯度、濃度邊界層II、基本理論與定

3、律Newton粘性定律N-S方程連續(xù)方程、能量方程、動(dòng)量方程、靜力學(xué)基本方程二、熱量傳輸1、2、3、4、5、F-K方程Fourier 定律Newt on冷卻（加熱）公式Planek 定律、Wien 定律、Stefen-Boltzman 定律、Kirchhoff 定律、Beer 定律、余弦定律相似原理及其應(yīng)用三、質(zhì)量傳輸傳質(zhì)微分方程、Fick第一、二定律薄膜理論、雙膜理論、滲透理論、更新理論1、2、1、2、3、m、基本理論與定律在工程中的應(yīng)用動(dòng)量傳輸連通容器連續(xù)方程、能量方程、動(dòng)量方程的應(yīng)用、煙囪計(jì)算 流體阻力損失計(jì)算二、熱量傳輸平壁、圓筒壁導(dǎo)熱計(jì)算相似原理在對流換熱中的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)單元法在表面輻射

4、換熱中的應(yīng)用通過爐墻的綜合傳熱、火焰爐爐膛熱交換、換熱器 不穩(wěn)態(tài)溫度場計(jì)算：解析法；有限差分法三、質(zhì)量傳輸平壁、圓筒壁擴(kuò)散計(jì)算相似原理在對流傳質(zhì)中的應(yīng)用炭粒、油粒的燃燒過程相間傳質(zhì)（氣一固、氣一液、多孔材料）1、2、3、4、5、1、2、3、4、W、主要參考題型一、填空1、 當(dāng)體系中存在著（、。時(shí)，則發(fā)生動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳輸，既可由分子（原子、粒子） 的微觀運(yùn)動(dòng)引起，也可以由旋渦混合造成的流體微團(tuán)的宏觀運(yùn)動(dòng)引起。2、連續(xù)介質(zhì)模型是指（）o3、溫度升高、壓強(qiáng)減少，則液體的粘度（4、流體靜壓強(qiáng)的特性為（5、作用在流體上的力有（6、靜止液體作用于平面壁上的壓力向?yàn)槭軌好娴模▋?nèi)法線）方向。7、流體動(dòng)力學(xué)

5、的研究方法主要有（8、流體運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變化，9、跡線是（）；流線為（）。.10、流量是（單位時(shí)間內(nèi)通過過流斷面的液體數(shù)量）11、對于圓管中的流體，流動(dòng)狀態(tài)的判據(jù)依據(jù)是（12、層流是（）;湍流是指（）o13、對于圓管中的流體，其流動(dòng)狀態(tài)為層流時(shí)的沿程阻力系數(shù)為（14、時(shí)均速度是（）;時(shí)均壓強(qiáng)是（ ）o15、過流斷面突然縮小、突然擴(kuò)大的沿程阻力系數(shù)分別為（16、溫度梯度、速度梯度、濃度梯度分別是指（17、熱量傳輸?shù)娜N基本方式為（、18、 單色輻射力是指（）,全輻射力又是（19、黑體、白體、透明體分別是指（）、（）；氣體的粘度（）二種。P為（浸水面積）與（其形心的液體壓強(qiáng)）的乘積。它的方）、

6、（）二種。只隨空間位置不同而變化的流動(dòng)稱為（）.非穩(wěn)定流是指（）o，有（）、（）、（。三種。）。）。）。）、（）o20、熱輻射中的 Planek定律、Wien定律、Stefan-Boltzman定律、Kirchhoff定律分別為（21、角系數(shù)是指（）,兩相距很近的平行大平面的角系數(shù)分別為（）、（）o22、有效輻射是指（）,表面輻射熱阻、空間熱阻分別為（）、（）o爾)冊 M上呀冶金工程學(xué)院備課紙 _ - .or冶金傳輸原理623、質(zhì)量傳輸?shù)娜N基本方式為(、“24、二元混合體系中，兩組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系為(25、傳質(zhì)通量是()。26、Fick第一、二定律分別為(27、導(dǎo)溫系數(shù)a=(28、速度場、2

7、9、Fo=(30、Sh=(二、計(jì)算1、一滑動(dòng)軸承，軸與軸承的間隙);動(dòng)力粘度卩=( 溫度場、濃度場分別是指(),Bi=(),Re=(),Sc =(), Ar=();摩爾分?jǐn)?shù)關(guān)系為();Fourier定律為()；Newton粘性定律(),Nu=()。0.1cm,' ()、()。),Pr=( ),Gr=()。軸的轉(zhuǎn)速 2980r/min，軸的直徑 D=15cm ,0.245Pa.s。軸承寬度b=25cm。求軸承所消耗的功率。潤滑油的粘度為2、 一沿著涂有潤滑油的傾角為300的斜面等速向下運(yùn)動(dòng)的木板，其底面積為50X50cm,5千克，速度為1m/s，平板與油斜面的距離為5 =1mm。求潤滑油

8、的動(dòng)力粘度系數(shù)。3、 如圖1為水管路系統(tǒng)，已知 D1 , D2 , L1 , L2 , H，入1, ?2, E 1, E 2。求出口流速u ,并 繪出其總水頭線和測壓管水頭線示意圖。.34、 如圖2為一噴嘴，出口直徑 D1=10 cm，管端直徑D2=40 cm，流量Q=0.4 m3/s，噴嘴和管以法 蘭盤連接，共用12個(gè)螺栓，不計(jì)水和管嘴的重量，水流水平射向一垂直壁面，試求壁面所承受的水平推力及每個(gè)螺栓受力。其質(zhì)量為-圖1圖25、 如圖3小管直徑D1=0 .2 m，大管直徑 D2=0.4 m。P1=70 KN/ m , P2=40 KN/m , 2-2斷面流速為1 m/s。1、2斷面高度差為6

9、、水箱側(cè)面壁接出一直徑 求A點(diǎn)的壓強(qiáng)及出流流速。7、某冶金爐墻分別由耐火磚、1m。試判斷水在管中的流動(dòng)方向，并求水流經(jīng)兩斷面間的水頭損失。D=0.20m的管路，如圖4所示，已知Hi=2.0m, H2=3.0m，不計(jì)任何損失,硅藻土磚、導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.4,0.14,0.10,45單位面積上的熱損失及爐墻的溫度分布。保溫板、金屬薄板組成，厚度分別為125,125, 60, 4 mm,W/m. C。已知爐內(nèi)、外側(cè)壁溫分別為 600C, 50C，求爐墻8、某熱風(fēng)管道的內(nèi)、外徑分別為 200、 料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為 50.6,0.2 W/m. Co 位長度上的熱損失及兩層接觸界面的溫度。220mm，管外

10、包扎厚度為 50mm的隔熱材料，管壁與隔熱材 已知管內(nèi)、外表面溫度分別為 250C, 50C，求通過管道的單爾）揃內(nèi)対£呀冶金工程學(xué)院備課紙冶金傳輸原理8圖415 C，其飽和蒸氣壓為1705 Pa，已知空氣中的水汽分壓為777 Pa，總-2 27.25 X 102 m2/h。14、 有一管徑為10 mm,長為10m的小水平直管，管中水流速為0.131m/s，室溫下水的粘度為1.31 X 10-6 m/s，試判定其管中水的流態(tài)并求其能量損失？23.15、已知空氣流動(dòng)速度場 Vx=6（x+y ）,Vy=2y+z ,Vz=x+y+4z,試分析此流動(dòng)狀態(tài)是否連續(xù)？問答與分析試述三種傳輸現(xiàn)象的

11、普遍規(guī)律。簡述流線的特點(diǎn).試說明串聯(lián)、并聯(lián)管路的特點(diǎn)，并分析減少流體阻力損失的途徑 試分析影響對流換熱、對流傳質(zhì)的主要因素。試分析某平壁爐墻的綜合傳熱情況。簡述對流傳質(zhì)中的薄膜理論。試比較相似原理在對流換熱、對流傳質(zhì)中的應(yīng)用。試簡單說明速度邊界層、溫度邊界層和濃度邊界層。簡單分析自然排煙煙囪的工作原理。利用傳質(zhì)有關(guān)理論，分析炭粒、油粒的燃燒過程。1、2、3、4、5、6、7、9、10、圖 39、空氣流以3.1 m/s的速度平行于水的表面流動(dòng)，水的溫度為 空氣溫度為20 C，求表面長為0.1米范圍內(nèi)水的蒸發(fā)速率。壓為98070 Pa，空氣粘度系數(shù)為15.5X 10-6 m2/s，水汽在空氣中的擴(kuò)散

12、系數(shù)為提示：Sh =0.664Re% Sc-（層流）Sh =0.036 Re08 Sc3（湍流）10、 由組分A （O2）和組分B （CO2）組成的二元一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散體系，CA=0.0207kmol/m 3,CB=0.06223kmol/m ,UA=0.0017m/s,UB=0.0003m/s,試計(jì)算其主流速度和傳質(zhì)通量。11、 某爐氣溫度為1627 C，爐氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.3Kg/m3,爐外大氣溫度為 30 C，試求 當(dāng)距爐門坎高2.0m處，爐膛相對壓強(qiáng)為12Pa時(shí)，爐門坎處是冒煙還是吸冷風(fēng)？12、 煙氣平均溫度為1300C，煙氣在標(biāo)態(tài)下的密度為1.3kg/m3,煙囪底部要求的負(fù)壓為1

13、00Pa，周圍大氣溫度15C，試求煙囪高度（不考慮煙氣的流動(dòng)）。727C、27C，黑度13、兩塊平行放置的大鋼板，其間距遠(yuǎn)小于長和寬。已知鋼板的溫度分別為 均為0 .8。若視鋼板為灰體，試計(jì)算其自身輻射、有效輻射及凈傳熱量。V、部分參考題答案一、填空題1、當(dāng)體系中存在著（速度梯度、溫度梯度、濃度梯度）時(shí)，則發(fā)生動(dòng)量、熱量和質(zhì) 量傳輸，既可由分子（原子、粒子）的微觀運(yùn)動(dòng)引起，也可以由旋渦混合造成的流體 微團(tuán)的宏觀運(yùn)動(dòng)引起。2、連續(xù)介質(zhì)模型是指（不考慮分子之間的間隙，把流體視為無數(shù)連續(xù)分布的流體質(zhì) 點(diǎn)組成的連續(xù)介質(zhì)）。3、溫度升高、壓強(qiáng)減少，則液體的粘度（減少）；氣體的粘度（增加）。4、流體靜壓強(qiáng)

14、的特性為（方向與作用面垂直并指向作用面；任一點(diǎn)上的壓力在各個(gè) 方向上是相同的）。5、作用在流體上的力有（表面力、質(zhì)量力）二種。6、對流傳質(zhì)薄膜理論、滲透理論、更新理論的結(jié)論分別是（ki唱）、（k=2目）、(ki =7DS )。7、流體動(dòng)力學(xué)的研究方法主要有（拉格朗日法）、（歐拉法）二種。&流體運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變化，只隨空間位置不同而變化的流動(dòng)稱為（穩(wěn)定流）.非穩(wěn)定流是指（流體運(yùn)動(dòng)要素隨時(shí)間而變化，且隨空間位置不同而變化的流動(dòng)）。9、跡線是（流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡線）；流線為（同一瞬間各流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的總和 （速度向量所構(gòu)成的連線）。.10、 流量是（單位時(shí)間內(nèi)通過過流斷面的液體數(shù)量），

15、有（體積流量）、（質(zhì)量流量）、 （重量流量）三種。11、對于圓管中的流體，流動(dòng)狀態(tài)的判據(jù)依據(jù)是（Ree=2300）。12、層流是（所有流體質(zhì)點(diǎn)只作沿同一方向的直線運(yùn)動(dòng)）；湍流是指（流體質(zhì)點(diǎn)作復(fù)雜的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)）。13、 對于圓管中的流體，其流動(dòng)狀態(tài)為層流時(shí)的沿程阻力系數(shù)為（Z-64 ）。Re14、 時(shí)均速度是（瞬時(shí)速度在一段時(shí)間內(nèi)的平均值）；時(shí)均壓強(qiáng)是（瞬時(shí)壓強(qiáng)在一段 時(shí)間內(nèi)的平均值）。115、過流斷面突然縮小、突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)分別為（kpAi1 -、A2 )1一/16、溫度梯度、速度梯度、濃度梯度分別是指（溫度場中，法線方向上的溫度變化率、速度場中，法線方向上的速度變化率、濃度場中，法線

16、方向上的濃度變化率）。17、 熱量傳輸?shù)娜N基本方式為（傳導(dǎo)傳熱、對流換熱、輻射換熱）。18、 單色輻射力是指（若輻射能力僅指某波長入下波長間隔d入范圍內(nèi)所發(fā)射的能 量），全輻射力又是（發(fā)射物體每單位表面積、單位時(shí)間內(nèi)向半球空間所發(fā)射的全部波長的能量）。19、 黑體、白體、透明體分別是指（吸收率等于 1，反射率、透過率均為0的理想物 體）、（反射率等于1，吸收率、透過率均為0的理想物體）、（透過率等于1，反射率、 吸收率均為0的理想物體）。20、熱輻射中的Planek定律、Wien定律、Stefan-Boltzman定律、Kirchhoff定律分別爾曲旳T上呀冶金工程學(xué)院備課紙冶金傳輸原理11

17、c - 為（C1為（Eb廠工e>T -121、角系數(shù)是指（任意兩表面所組成的體系，其中一個(gè)表面所發(fā)射的輻射能投射到另 一表面上的能量占發(fā)射總能量的百分?jǐn)?shù)，稱為第一表面對第二表面的輻射角度系數(shù)） 兩相距很近的平行大平面的角系數(shù)分別為（®21 =1 ）。22、有效輻射是指（單位時(shí)間單位面積所射離的輻射能ax T=2897. 6、Eb =Cb ( )4、a = e)。100爲(wèi)勺=022= 0伐=1）,表面輻射熱阻、空間熱阻分別為(上勺或±2&1 A 1名 2 A 2）。23、質(zhì)量傳輸?shù)娜N基本方式為（分子擴(kuò)散、對流傳質(zhì)、相間傳質(zhì)）。24、二元混合體系中，兩組分的質(zhì)量

18、分?jǐn)?shù)關(guān)系為（ 際憐 =1）；摩爾分?jǐn)?shù)關(guān)系為（G +）。25、標(biāo)態(tài)下氣體、液體、固體的擴(kuò)散系數(shù)的數(shù)量級分別是（ / “ C-14/ 八-1°2 <、（10 -10 m /S）。.-5 , -42. 、/ . -10, -92 .10-10 m /s) ( 10 -10 m /s)26、Fick第一、二定律分別為（Ji = -Di dcn）;Fourier 定律為（q =二空）；點(diǎn)nNewt on粘性定律（t = 一卩業(yè) =v d（汕）。dydy27、導(dǎo)溫系數(shù)a=（入/（cp ）;動(dòng)力粘度卩=（28、運(yùn)動(dòng)粘度、熱擴(kuò)散系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)的單位分別是（L T物體加熱或冷卻時(shí)間Fo = =L

19、2/a 溫度擾動(dòng)傳播整個(gè)物體的總時(shí)間29二 k/L22 2 2 m/s）、（ m/s）、（ m/s）。單位體積物體的導(dǎo)熱速率FC/T 單位體積物體的蓄熱速率. 吃 £物體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻Bi = VA物體表面以外的傳熱熱阻hlNu =AVP r = ,Gr =agLt。V30、Sh4 ScU，A"歩丁。kilDi二、計(jì)算題1 一沿著涂有潤滑油的傾角為30°的斜面等速向下運(yùn)動(dòng)的木板，其底面積為100X100 cm,其質(zhì)量為10 kg,速度為2 m/s,平板與油斜面的距離為S =1 mm。求潤滑油的動(dòng) 力粘度。解：mgsin 八 FF =10X9.8X0.5 =49NF

20、 =P-A6F6A =0.00245Pa .s uA2. 某流體的密度為1000kg/m3,粘度為0.01cm7s,在水平板上流動(dòng)，距板端長度1m時(shí)的速度分布ux=2+3y-y3.試求在空間點(diǎn)(x=1m,y=1m)處x方向的動(dòng)量通量。解：物性通量：T = »=卩(3-3y) = 0對流通量:u = 2 + 3 -1 = 4m/s對流通量 =Pou =16000 Pa3. 如圖小管1截面積A1=0.1m2,大管2截面積A2=0.2m2。已知P1=100 kPa,P2=50 kPa , 管中水流量為0.4m3/s。1、2斷面高度差為1 m。試判斷水在管中的流動(dòng)方向，并求 水流經(jīng)兩斷面間的

21、水頭損失。I解：1-1、2-2斷面流速分別為： =q/A =4m/s5 =q/A2 =2m/s將基準(zhǔn)面取在1-1水平面上，則1-1、2-2的總水頭分別為：2E 丄 +巴+z1 =10.8m2g ®25 P2E2 =旦+竺 +z2 =6.2m2 2g 內(nèi)2因?yàn)镋1>E2,所以流動(dòng)方向是1-1面流向2-2面。1-1面流向2-2面間的水頭損失：Hw=E1-E2=4.6m4. 某爐氣溫度為1300C，爐氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.3kg/m3,爐外大氣溫度為 30C,空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度為1.293kg/m3。當(dāng)距爐門坎高2.0m處，爐膛相對壓強(qiáng)為12Pa時(shí)，試問爐門坎處是冒煙還是吸冷

22、風(fēng)？解：爐氣密度P13片=:CCC =0. 2 2Kg m/t 1+Pt + 1300T273空氣密度P'P。1.293十，3= r =TT =1.225Kg /m1 + 卩t + 15273把基準(zhǔn)面取在爐門坎水平面上，貝U爐門坎處的爐膛的相對壓強(qiáng)為:ip =心卩2 H (p； -Pjg =12-2(1.225-0.225)勺0 = 8 Pa c 0觀鬧內(nèi)2£呀冶金工程學(xué)院備課紙-. 傀ihwor ucHhMM甲 冶金傳輸原理所以爐門坎處是吸冷風(fēng)。5煙氣平均溫度為1300E,煙氣在標(biāo)態(tài)下的密度為1.3kg/m3,煙囪底部要求的負(fù)壓為100Pa,周圍大氣溫度15E，空氣在標(biāo)態(tài)下

23、的密度為1.293kg/m3,試求煙囪高度（可不考慮煙氣的流動(dòng)）。14解：爐氣密度:Pg巴01 3,0.225Kg /m3 1300+273空氣密度:=1.225Kg /m3151 +273煙囪咼度：HtHq 1Pa - Pg g100/10=10m31.225-0.225長為10m的小水平直管，管中水流速為0.131m/s，室溫下水的粘度為6.有一管徑為10 mm,1.31 x16：m2/s，水的密度為1000kg/m3。試判定此管中水的流態(tài)，由已有條件是否能求其沿程能 量損失？如果可以，其能量損失是多少？解：水的雷諾數(shù)：C Vd 0.131X0.01 “c CCCCRe = = 1000

24、< 2300V 1.31x10屬于層流=業(yè)丄二=0.055mH2O.、|L72 hL =人一沿程損失:d 2g Re d 2g或Pl =止占號-=550Pa7某冶金爐爐墻分別由耐火磚、金屬薄板組成，厚度分別為 125mm, 4 mm,導(dǎo)熱系 數(shù)分別為0.40, 40 W/m.E。已知爐內(nèi)、外側(cè)壁溫分別為 850C, 50E，求爐墻單位 面積上的熱損失及中間溫度。解：爐墻單位面積上的熱損失：t內(nèi)-t外850 - 502q= AT =2559 W/m2+冬 0.125 +0.004人 爲(wèi) 0.4040中間溫度:t 中=t內(nèi)一q 乞=850 2559 0125 =50.3 叫0.408某冶金爐

25、爐墻分別由耐火磚、保溫層、金屬薄板組成，厚度分別為125,125,5 mm, 導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.40, 0.10, 40 W/m. C。已知爐內(nèi)、外側(cè)壁溫分別為 850E, 50C, 求爐墻單位面積上的熱損失及爐墻的溫度分布。解：爐墻單位面積上的熱損失：t內(nèi)一t外850-5020.1250.1250.005 =512W/m十十0.400.140中間溫度:610.125t2 =t1 -q=850 -512=690再0.40Ct3 =t1 -q(®+d)850-512( 0.125 +) = 51為為0.400.109.兩塊平行放置的大鋼板1、2,其間距遠(yuǎn)小于長和寬。已知鋼板的溫度分別為

26、727°C、解：鋼板1自身輻射：E1 YCb/ T 4= 4.536% 104J/m21100 丿鋼板2自身輻射:E2 = sCbdL367.416J/m21100 丿板間輻射熱量:Qi2Eb1 Eb2C -7U 一 c4 I /2=3.75x10 J /m1 1+ 一1®110. 一加熱爐爐墻由耐火粘土磚(6i=120mm,=0.93W/mC),硅藻土填料層(§2 = 50mm,爲(wèi)=0.14 W/m C),紅磚層(=250 mm,幾3 = 0.7 W/m C)三層組成，爐墻內(nèi)外壁溫度分別為twi =1080 C, tw4=80 C,求通過爐墻的熱通量及紅磚層內(nèi)表

27、面溫度tw3。解：爐墻的熱通量：_ 吒1 吒4q = 瓦1+竺叫 4 人31000809200.12 十 0.05 +0.25 0.129 + 0.357 + 0.357 0.930.140.70-920 =1091.34W/m20.843紅磚層內(nèi)表面溫度：27C,黑度均為0 .8。若視鋼板為灰體，試計(jì)算兩鋼板的自身輻射及其間的輻射熱交 換量。爾曲旳上事冶金工程學(xué)院備課紙、or ucHhStW* 翁金傳輸原理tw 3- t W r/3tw3 = q 亠 +tw4 = 1091.34X+ 80 = 470 C鳥0.711. 計(jì)算直徑d=1m的熱風(fēng)管單位長度上的表面輻射熱損失。已知熱風(fēng)管為裸露鋼表

28、 面，黑度0.8,外表面溫度為227C,此管置于斷面為 22 rf的磚砌溝槽內(nèi)，磚槽內(nèi) 表面溫度為27C，黑度0.9。解：可視為非自見表面熱風(fēng)管 A1被可自見表面溝槽A2所包圍，則®11 =0嚴(yán)12=1巴1哎8517二謚）4 -謚）4Q 二C匕+丄+©1A1 W12A1 毎2 A22= 1273w/m12 .爐壁 由三層組成，粘土磚5 i=0.23m,入i=1.2W/(m. C );石棉 粘土磚5 2=0.03m,入 22=0.1W/(m. C)；紅磚5 3=0.24m,入3=0.5W/(m. C )。爐墻內(nèi)煙氣側(cè)換熱系數(shù) 40 W/(m . C )、煙氣 溫度1020 C

29、；爐墻外空氣側(cè)換熱系數(shù)15 W/(m2. C )，空氣溫度20 C；試求通過該爐墻的熱損失及爐墻外側(cè)的溫度。解：爐墻單位面積上的熱損失：tf1 -tf2q =丄+色+冬+魚+丄h1>1 為為h21020-20023+003+024+廠943 曲401.20.10 0.50 15爐墻外側(cè)的溫度:tw4=tf2+斜 20+ =83 C1513. 一滑動(dòng)軸承，軸與軸承的間隙5 =0.1cm，軸的轉(zhuǎn)速n=2980r/min，軸的直徑D=15cm軸承寬度b=25cm。求軸承所消耗的功率。潤滑油的粘度為卩=0.245Pa.s。解：軸表面的圓周速度：u=3.14 nD/60=23.4m/s軸承間隙里流

30、速呈線性分布，速度梯度：du/dy=23400內(nèi)摩擦力：F=0.245 X 3.14 X 0.15 X 0.25 X 23400 =675N滑動(dòng)軸承所消耗的功率：D 2兀門N 我爐=F.-.-=15.814. 已知空氣流動(dòng)速度場解：一生+邑&dy二該流動(dòng)狀態(tài)不連續(xù)2 2 360vx=6(x+y ),v y=2y+z ,v z=x+y+4z,試分析此流動(dòng)狀態(tài)是否連續(xù)？+ =6 +2+ 4H0,cz15. 如圖為一噴嘴，出口直徑D=10 cm,管端直徑 0=40 cm,流量Q=0.4 m3/s，噴嘴和管以法蘭 盤連接，共用10個(gè)螺栓，不計(jì)水和管嘴的重量，水流水平射向一垂直壁面，試求壁面所承

31、受的水平推力及每個(gè)螺栓受水平拉力。解：如圖取1-1、2-2斷面，并列BE2 2二+2l+0 =工 + 0+0 2g Pg2gQ=30.57 m/ s A2Q口 =3.4m/s; V；)2A1461.48k Pa設(shè)噴嘴對水流的水平作用力 F，列動(dòng)量方程:Pi A - F = 'pQe2 -1)F = 6.52k Pa則每個(gè)螺栓受水平力為652N 設(shè)壁面對水流的水平推 力為T,列動(dòng)量方程：-T = 00-4）T = PQs =1834（N）問答題1、試分析串、并聯(lián)管路系統(tǒng)的特點(diǎn)，并說明減少管路系統(tǒng)阻力損失的途徑。 答：1）串聯(lián)管路特點(diǎn)：各段流量相同，阻力疊加；并聯(lián)管路特點(diǎn)：各支路阻損相同，

32、流量疊加2）減少流體阻力損失A）改善固體邊界狀態(tài)a）hrJ盡量減少局部管件或截面變化，改善局部管件結(jié)構(gòu)90°t圓轉(zhuǎn)彎突然T逐漸擴(kuò)大（收縮）b）h4盡量U ； D T；選用光滑管c）經(jīng)濟(jì)流速”的選擇：v'hL ' 1綜合考慮d 投資增加fB）添加減阻劑添加減阻劑，改善紊流運(yùn)動(dòng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。三種添加劑：高分子聚合物（聚 氧化乙烯、聚丙烯酰胺）；金屬皂；懸浮物（泥、砂、紙漿、石棉）。2試分析影響對流換熱系數(shù)的主要因素。答：影響因素h = f(tM 兀,c,P,巴W)1)2)3)4)流態(tài)和流動(dòng)起因 流體的物理性質(zhì) 流體有無相變 換熱面的幾何形狀、熱導(dǎo)率入、熱容C、密度P、粘度卩、

33、膨脹系數(shù)P大小及位置3、研究對流換熱的方法主要有哪些？簡單分析這些方法是如何求解對流換熱系數(shù)的, 并說明其適用性。窗揃內(nèi)対£呀冶金工程學(xué)院備課紙二， 旳UZ卿E or ucHhStW* 冶金傳輸原理答：研究對流換熱的方法主要有：數(shù)學(xué)分析法、相似理論-模型實(shí)驗(yàn)法、類比法（1）數(shù)學(xué)分析法精確解法：利用F-K方程、N-S方程、連續(xù)性方程、邊界給熱微分方程聯(lián)立求解。 適用簡單問題。近似積分法：取控制體建立能量積分方程，求得溫度場的近似關(guān)系后，求解積分 方程。適用簡單問題。數(shù)值解法：采用數(shù)值方法求解能量平衡微分方程，以確定對流換熱系數(shù)。（2）相似理論-模型實(shí)驗(yàn)法根據(jù)相似原理做模型實(shí)驗(yàn)的求解方法

34、。 是應(yīng)用最廣，最實(shí)用的方法，適用復(fù)雜的 實(shí)際問題。（3）類比法根據(jù)熱量傳輸與動(dòng)量傳輸?shù)念愃菩?，通過建立對流換熱系數(shù)和流動(dòng)阻力系數(shù)之間 的函數(shù)關(guān)系來求解對流換熱系數(shù)。在一定程度上有效。4、試論述高溫爐氣通過平壁爐墻至周圍空氣的綜合傳熱過程，并簡單說明如何減少 通過爐墻的散熱損失？答：爐墻的綜合傳熱過程分三個(gè)過程：1)高溫爐氣以輻射和對流方式傳給內(nèi)壁q1 = 1 (tf 1 tw 1)2)3)爐壁以傳導(dǎo)方式由內(nèi)壁傳到外壁Aq2（tw 1 tw 2）0外壁以輻射和對流方式傳給周圍空氣q3 = h2 (tw 2tf 2對穩(wěn)態(tài)q1=q2=q3=qtf1 tf21堀減少爐墻的熱損失措施：降低空氣與爐外壁

35、的換熱系數(shù)、降低煙氣與爐內(nèi)壁的換 熱系數(shù)、采用導(dǎo)熱系數(shù)低的材料、增加爐墻厚度。5、分析三種傳輸現(xiàn)象的普遍規(guī)律。答：1）動(dòng)量、熱量和質(zhì)量傳輸通量，均等于各自的擴(kuò)散系數(shù)與各自的濃度梯度乘積 的負(fù)值，三種傳輸過程可用一具通式來表達(dá)，即：（通量）=-（擴(kuò)散系數(shù)）X（濃度梯度）2） 、動(dòng)量、熱量和質(zhì)量擴(kuò)散系數(shù)具有相同的因次，其單位均為m2/s;3）、通量為單位時(shí)間內(nèi)通過與傳輸方向垂直的單位面積上的動(dòng)量、熱量或質(zhì)量， 各量的傳輸方向均與該量的濃度梯度方向相反，故通量的普遍表達(dá)式中有一負(fù)號。四）名詞解釋1. 粘性：實(shí)際流體流動(dòng)時(shí)，阻礙流體流動(dòng)的性質(zhì)。2. 理想流體：沒有粘性的流體。3. 可壓縮流體：密度隨溫

36、度和壓力變化而變化的流體。4牛頓流體：流體流動(dòng)過程中，符合牛頓粘性定律的流體。5自然流動(dòng)：流體流動(dòng)體系內(nèi)，流體的密度不同而產(chǎn)生的浮力所構(gòu)成的流動(dòng)。6. 強(qiáng)迫流動(dòng)：流體流動(dòng)體系內(nèi)，流體因外力作用所構(gòu)成的流動(dòng)。7. 層流：流體層與層間相互不干擾的有規(guī)則的流動(dòng)狀態(tài)。8. 湍流：流體層與層相互混雜、相互干擾的不規(guī)則的流動(dòng)狀態(tài)。9. 動(dòng)量通量：單位時(shí)間通過單位面積所傳遞的動(dòng)量。10粘性動(dòng)量通量：單位時(shí)間通過單位面積傳遞的粘性動(dòng)量。11. 跡線：流體流動(dòng)的軌跡線。12. 熱量傳輸：由于溫度差引起的熱量傳遞。13. 溫度梯度：溫度場中，法線方向上的溫度變化率。14. 導(dǎo)熱系數(shù)：單位溫度梯度通過單位面積的熱量

37、。15. 熱流密度：單位時(shí)間通過單位面積傳遞的熱量。16. 熱量通量：單位時(shí)間通過單位面積傳遞的熱量。17. 輻射力：物體在單位時(shí)間由單位表面積向半球空間發(fā)射的全部波長的輻射能量。18. 黑體：吸收率等于1,反射率、透過率均為0的理想物體。19. 輻射強(qiáng)度：單位時(shí)間單位輻射面積在單位立體角內(nèi)發(fā)射的全部波長的輻射能量。20. 有效輻射：單位時(shí)間單位面積所射離的輻射能。21. 質(zhì)量傳輸：物質(zhì)從物體或空間的某一部分傳遞到另一部分的現(xiàn)象。22. 不穩(wěn)定濃度場：隨時(shí)間而變化的濃度場。23. 穩(wěn)定濃度場：不隨時(shí)間而變化的濃度場。24. 濃度梯度：濃度場中，法線方向上的濃度變化率。25. 傳質(zhì)通量：單位時(shí)間通過單位面積的物質(zhì)的量，即速度與濃度的乘積20五）選擇題1. 擴(kuò)散系數(shù)的單位是A . W/m r B. W/m2C2. 圓管中流體流動(dòng)時(shí)其 Re=10000,則其流動(dòng)狀態(tài)為A .層流B .湍流C. m2/sC.穩(wěn)定流D .非穩(wěn)定流3. 當(dāng)圓筒壁長度遠(yuǎn)大于其外徑，則沿軸向的導(dǎo)熱可以忽略不計(jì)，則該圓筒壁的 導(dǎo)熱可視為A . 一維導(dǎo)熱B .二維導(dǎo)熱4 .可描述自然對流的方程是C.三維導(dǎo)熱D .非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱A. Nu = f(Re,Pr) B.Sh=f(Ar,Sc) C.Nu= f (Pr,Gr)D. Sh = f(Re,Sc)5.在研究