第12章“材料加工中的熱量傳輸”習題及答案(P183)

第十二章“材料加工中的熱量傳輸”習題及答案（P183）1對鑄件凝固冷卻過程的溫度場進行計算時，主要困難是什么？答：確定邊界條件。2在鑄型的澆注過程中，鑄型與液態(tài)金屬界面上的溫度分布是否均勻？其程度與哪些因素有關？答：鑄型與液態(tài)金屬界面上的溫度分布不均勻。這種不均勻的程度與合金成分、鑄型材料以及鑄造工藝有關。3已知澆注時液態(tài)金屬的溫度為1600℃，砂型的溫度為20℃，澆注時間為5s，鑄鐵和砂型的熱物性參數(shù)見表9-2。試求鑄件與砂型界面上及附近1mm、2mm、解：將傳熱簡化成一維非穩(wěn)態(tài)導熱，利用式9-38或9-39，求解。查表9-2得：，，ρs＝1350kg/m3，ρM＝7000kg/m3，cs=963.0J/(kg.℃)，cM=753.6J/(kg.℃)，as=2.41×10－7m2/s，aM=8.82×10－6m2/sTW=(1600+20)/2=810℃，T0=20℃（1）界面上的溫度：認為是定性溫度，即金屬液與砂型溫度的平均值，即810℃。（2）在砂型一側距離界面1mm處，≈750℃（3）在砂型一側距離界面2mm處，=754.7℃4對凝固潛熱的處理有哪些方法？如何合理的選用？答：有三種方法可以選用，即溫度補償法、等效比熱法、熱焓法。溫度補償法一般用于純金屬或共晶合金，其特點是在同一溫度上發(fā)生凝固，在該溫度上將所有凝固潛熱釋放完畢；等效比熱法適合于較多的金屬凝固潛熱處理，但需要事先知道凝固期間固相分數(shù)的變化規(guī)律；熱焓法也適合于較多的金屬凝固潛熱處理，但需要事先知道熱焓增量的規(guī)律。5在熱處理的數(shù)值計算中，熱物性參數(shù)如何確定？為何特別強調表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的？如何選擇和確定表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)？答：在熱處理的數(shù)值計算中，熱物性參數(shù)常采用線性組合方式確定；表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是確定換熱量的關鍵參數(shù)，該系數(shù)使換熱量與溫度差形成線性關系；直接測定表面溫度變化，依據(jù)熱量守恒定律計算出表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；采用數(shù)理統(tǒng)計法估算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。6焊接熱過程的復雜性體現(xiàn)在哪些方面？答：局部加熱；瞬時加熱；移動熱源；復合傳熱。7焊接熱源有哪幾種模型？焊接傳熱的模型有哪幾種？瞬時集中點狀熱源；瞬時集中線狀熱源。瞬時集中點狀熱源溫度場；瞬時集中線狀熱源溫度場；連續(xù)集中熱源作用下的溫度場。8熱源的有效功率q=4200W，焊速υ=0.1cm，在厚大件上進行表面堆焊，試求準穩(wěn)態(tài)時A點（x＝－0.2cm，y＝0.5cm，z＝0.3cm）的溫度。（低碳鋼的熱物性參數(shù)：a=0.1cm2/s，λ=0.42W/(cm.℃)）解：由式，R==≈0.00616m=9889K=9616℃9知鋼液包敞口面積為2m2，滿包時鋼液表面開始時溫度為1600℃。（1）求敞口開始瞬間散熱的熱流量；（2）若包內存鋼液180t，1600℃解：（1）查附錄I得，鋼液的發(fā)射率ε=0.4，則鋼液包敞口時鋼液表面瞬間散熱的熱流