机械制造工艺学课后习题答案(哈工大,赵长发)
1-1.生产过程—机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。
?工艺过程—按一定顺序逐渐改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机械加工)、
相对位置(装配)和性质(热处理)使其成为成品的过程
机械加工工艺规程—规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。
1-2.工序—一个(或一组)工人，在一个工作地点，对一个(或同时几个)工件所连续完成的那部分工艺过程。
2．工步—在加工表面和加工工具(切削速度和进给量)都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。。
3．安装—工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。
4. 工位—一次装夹工件后，工件与夹具或机床的可动部分一起相对刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置，称为工位(在一个位置完成的部分工序) 。
5．行程(走刀)—对同—表面进行多次切削，刀具对工件每切削一次，称之为一次行程。
1-3.
?生产类型—企业生产专业化程度的分类。一般分为单件生产、成批(批量)生产和大
量生产
?(1)单件(小批)生产—产品产量很少，品种很多，各工作地加工对象经常改变，很少
重复。
?(2)成批生产—一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，
工作地的加工对象周期地重复。
?(3)大量生产—产品产量很大，工作地的加工对象固定不变，长期进行某零件的某
道工序的加工。
1-4.
基准—用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。
(1)工序基准(2) 定位基准(3) 测量基准(4) 装配基准
1-5. (1)零件材料及其力学性能
–(2)零件的形状和尺寸
–(3)生产类型
–(4)具体生产条件
–(5)利用新工艺、新技术和新材料
1-6. 1. 粗基准的选择
1. 保证相互位置要求原则。
2. 保证重要表面加工余量均匀原则
3. 保证加工余量分配合理原则。
4. 便于装夹的原则
5.粗基准一般不能重复使用原则。
2. 精基准的选择
(1) 基准重合原则
(2) 基准统一原则
(3) 互为基准原则
(4) 自为基准原则
1-10.
(1) 经济加工精度
?(2) 工件材料的性质
?(3)工件的结构形状和尺寸
?(4) 生产类型和经济性
?(5)现有设备情况和技术条件
1-11.
?①粗加工阶段是切除大部分加工余量并加工出精基准，目的是提高生产率。
?②半精加工阶段是为零件主要表面的精加工做准备，并完成一些次要表面的加工，
一般在热处理前进行。
?③精加工阶段从工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都比较高，目的是保证
质量
?④光整加工阶段是用来获得很光洁表面或强化其表面的加工过程。
⑤超精密加工阶段是按照稳定、超微量切除等原则，实现尺寸和形状误差在0.1μmc以下的加工技术。
?划分加工阶段的原因
?(1) 保证加工质量
?(2)合理地使用机床设备
?(3) 便于热处理工序安排
?(4)便于及时发现毛坯缺陷
?(5)保护精加工过后的表面
1-12.
?(1) 先基准面，后其它面
(2)先主要表面，后次要表面
(3) 先面后孔
(4)先粗后精
?热处理工序的安排
?(1)预备热处理
(2)最终热处理
(3)时效处理
(4)表面处理
1-13.工序余量—相邻两工序的工序尺寸之差
?加工总余量—毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。
?影响加工余量的因素
?(1)上工序表面粗糙度H1a和缺陷层H2a
?(2)上工序的尺寸公差Ta
?(3)上工序的形位误差ρa
?(4)本工序加工时的装夹误差ε b
21.何谓时间定额？批量生产时，时间定额由哪些部分组成？
答：时间定额—在一定生产条件下，规定完成一件产品或完成一道工序所消耗的时间。
时间定额的组成：(1)基本时间；(2)辅助时间；(3)工作地点服务时间；(4)休息与自然需要时间；(5)准备终结时间。
22.提高机械加工劳动生产率的工艺措施有哪些？
答：（1）．缩短基本时间；（2）．缩短辅助时间；（3）．缩短工作地点服务时间；（4）．缩短准备与终结时间；（5）．采用新工艺和新方法；（6）．高效自动化加工及成组加工。
2-1.
?安装—将工件在机床上或夹具中定位并夹紧的过程。
?定位—确定工件在机床或夹具上占有正确位置
?夹紧—工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变。
2-2.1．定位元件
起定位作用，保证工件在机床上或夹具中占有正确的位置。
?2．夹紧装置
?将工件夹紧，保证工件定位后的正确位置不变。
?3．导向元件和对刀装置
?保证刀具加工时的正确位置
?4．连接元件
?用来保证夹具和机床之间的相对位置
?5．夹具体
?基础件，将上述各元件连成一体。
?6．其它元件
2-3. 六点定位原理—采用六个按一定规则布置的约束点(支承点)限制工件六个自由度的方法
2-4.
?I．完全定位
?完全定位—工件的六个自由度完全被限制
?2．不完全定位(部分定位)
?不完全定位—允许有一个或几个自由度不被限制。(由被加工零件的位置要求所决定)
?3．欠定位
?欠定位—工件应该限制的自由度而未被限制。
?欠定位不能保证加工精度是绝对不允许的。
?4．过定位
?过定位—工件的同一自由度被重复限制
2-6.
?1．工件安装误差定位误差+夹紧误差
?2．夹具对定误差对刀误差+切削成形运动的误差
? 3. 加工过程误差
2-8.定位误差—同批工件在夹具中定位时，某工序基准在工序尺寸方向的最大位移量。
?定位误差由基准位置误差和基准不重合误差组成。
2-9.①应保证定位准确，而不能破坏定位；
?②夹紧后工件与夹具的变形应在允许范围内
?③夹紧机构安全可靠，有足够的刚度和强度，手动夹紧应自锁，夹紧行程要足够；
?④结构简单，制造和操作方便，快速省力。
2-19.①夹具受力元件及夹具体要有足够的强度和刚度；
?②一般均设置对刀装置和定向键，保证工件与刀具、工件与进给运动之间的位置精度；
?③铣床夹具一般要在工作台上对定后固定。
?刨床夹具可参照铣床夹具设计
2-20.(1)直线进给式
(2)圆周进给式
(3)仿形进给式
3-1. 加工精度—零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)对理想几何参数的符合程度。加工误差—零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。1．尺寸精度—加工后零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想尺寸之间的符合程度2．形状精度—加工后零件各表面的实际形状与表面理想形状之间的符合程度。3．位置精度—加工后零件表面之间的实际位置与表面之间理想位置的符合程度。
3-11.工艺系统刚度—工件加工表面和刀具在切削法向分力Fy与工艺系统在总切削力的作用下该方向上的相对位移yxt的比值
kxt= Fy ／yxt
–(1)提高机床部件中零件间接合表面的质量
–(2)给机床部件以预加载荷
–(3)提高工件定位基准面的精度和减小它的表面粗糙度值
3-16.。(1)毛坯制造中产生的残余应力
(2)冷校直带来的残余应力
(3)切削加工中产生的残余应力
?2．减少或消除残余应力的措施
?(1)合理设计零件结构
?(2)对工件进行热处理和时效处理
?(3)合理安排工艺过程
4-1 机械加工表面质量包括哪些主要内容？它们对机器使用性能有哪些影响？
答:包括加工表面的几何形状误差和表面层的物理力学性能；（1）表面质量对耐磨性的影响（2）表面质量对疲劳性的影响（3）表面质量对耐蚀性的影响（4）表面质量对零件配合质量的影响。
4-2答:表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般来说，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。但是表面粗糙度值太小，因接触面容易发生分子粘接，且润滑液不易储存，磨损反而增加。因此，就磨损而言，存在一个最优表面的粗糙度值。
4-3切削加工塑性材料时，为什么高速切削会得到较小的表面粗糙度值？
答:砂轮速度越高，就有可能使表层金属的塑性变形的传播速度大于切削速度，工件材料来不及变形，致使表层金属的塑性变形减小，磨削表面的粗糙度值将明显减少。
4-5什么叫冷作硬化？切削加工中，影响冷硬的因素有哪些？
答:机械加工过程中产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加，统称为冷作硬化；（1）影响切削加工表面冷作硬化的因素有:1）切削用量的影响2）刀具几何形状的影响3）加工材料性能的影响；（2）影响磨削加工表面冷作硬化的因素有:1）工件材料性能的影响2）磨削用量的影响3）砂轮粒度的影响。
4-6何谓回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤？
答:1）如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度（碳钢的相变温度为720℃），但已超过马氏体的转变温度（中碳钢为300℃），工件表层金属的马氏体将转化为硬度较低的回火组织（索氏体或托氏体），这称为回火烧伤；
2）如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属会出现二次淬火马氏体组织，硬度比原来的回火马氏体高；在它的下层，因冷却较慢，出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织（索氏体或托氏体），这称为淬火烧伤；
3）如果磨削区温度超过了相变温度，而磨削过程又没有冷却液，表层金属将产生退火组织，表层金属的硬度将急剧下降，这称为退火烧伤。
4-7为什么同时提高砂轮速度和工件速可以避免产生磨削烧伤？
答:加大工件的回转速度，磨削表面的温度升高，但其增长速度与磨削深度影响相比小得多；且回转速度越大，热量越不容易传入工件内层，具有减小烧伤层深度的作用。但增大工件速度会使表面粗糙度增长，为了弥补这一缺陷，可以相应提高砂轮速度。实践证明，同时提高砂轮速度和工件速度可以避免烧伤。
4-8试述产生表面残余应力的原因。
答:1）冷态塑性变形引起残余应力2）热态塑性变形引起残余应力3)金相组织变化引起残余应力。
4-9为什么要注意选择零件加工最终工序的加工方法？
答:工件表层金属的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。一般来说，工件表面残余应力的数值及性质主要取决于工件最终工序的加工方法。因次，工件最终工序加工方法的选择至关重要。
4-10试述产生磨削裂纹的原因。
答:在交变载荷的作用下，机器零件表面上存在的局部微观裂纹，由于拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。
4-11表面强化工艺的目的是什么？常用的强化方法有哪些？
答:这里说的表面强化工艺是指通过冷压加工方法使表面层金属发生冷态塑性变形，以降低表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表层产生压缩残余应力的表面强化工艺；1）喷丸强化2）滚压强化。
4-12什么是受迫振动？产生的原因是什么？
答:机械加工中的受迫振动是由于外界（相对于切削过程而言）周期性干扰力的作用引起的振动；1）系统外部的周期性激振力2）高速回转零件的质量不平衡引起的振动3）传动机构的缺陷和往复运动部件的惯性力引起的振动4）过程的间歇性。
4-13简述受迫振动的特点。
答:1)受迫振动是由周期性激振力引起的，不会被阻尼衰减掉，振动本身也不能使激振力变化2）受迫振动的振动频率与外界激振力频率相同，而与系统的固有频率无关3）受迫振动的幅值既与外界激振力的幅值有关，又与工艺系统的动态特性有关。
4-14什么事自激振动？其特性是什么？
答:这种由振动系统本身产生的交变力激发和维持的振动称为自激振动；1）自激振动的频率等于或接近系统的固有频率，即由系统本身的参数所决定2）自激振动是由外部激振力的偶然触发而产生的一种不衰减运动，但维持振动所需的交变力是由振动过程本身产生的3）自激振动能否产生和维持取决于每个振动周期内输入和消耗的能量自激振动系统维持稳定振动的条件是，在一个振动周期内，从能源输入到系统的能量等于系统阻尼所消耗的能量。
4-15自激振动的机理有三种假说，你能说出都是什么吗？
答:1)再生原理2）振型耦合原理3）负摩擦原理。
4-16如何进行受迫振动的诊断？
答:1）拾取振动信号，做机床工作时的频谱图2）做环境实验，查找机外振源3)做空运转实验。查找机内振源。
4-17清除自激振动的措施有哪些？
答:1）合理选择切削用量2）合理选择刀具几何参数3）增加切削阻尼。
5-1什么叫装配？它包括哪些内容？
答:按规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配；装配不仅是零、组件、部件的配合和连接等过程，还应包括调整、检验、试验、油漆和包装等工作。
5-2零件精度和装配精度是什么关系？
答:零件的精度决定了机器的装配精度，零件的精度要求取决于对机器装配精度的要求及装配方法。
5-3装配精度包括哪些方面？影响装配精度的主要因素有哪些？
答:（1）几何精度：1）尺寸精度2）相对位置精度（2）运动精度：1）回转精度2）传动链精度；因素有：1）零件的加工精度2）零件之间的配合及接触质量3）力、热、内应力等所引起的零件变形4）回转零件的不平衡。
5-4保证装配精度的主要方法哟哪几种？
5-5完全互换装配法和大多数互换装配法各有何特点，其应用场合是什么？
答:完全互换装配法的特点有：装配质量稳定可靠，对装配工人的技术等级要求较低，装配工作简单、经济、生产率高，便于组织流水装配和自动化装配，又可保证零、部件的互换性，便于组织专业化生产和协作生产，容易解决备件供应。因此。只要各组成环的加工技术上有可能，且经济上合理时，应该尽量优先采用完全互换装配法，尤其在成批大量生产时更应如此；大多数互换装配法的特点和完全互换装配法的他点相似，只是互换程度不同。大多数互换装配法常应用于生产节拍不是很严格的成批生产中。
5-6什么事分组装配法？其特点和应用场合是什么？
答:分组装配法是先将组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大若干倍，使其能较经济地加工；然后，将各组成环按其实际尺寸大小分为若干组，各对应进行装配，从而达到封闭环公差要求；特点及应用场合：分组装配法可降低对组成环的加工要求，而不降低装配精度。但是，分组装配法增加了测量、分组和配套工作。当组成环较多时，这种工作就会变得非常复杂。所以，分组装配法适用于成批大量生产中封闭环公差要求很严、尺寸链组成环很少的装配尺寸链中。
5-7什么是修配装配法？其特点和应用场合是什么？
答:修配装配法是将尺寸链中各组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大，使其能按该生产条件下较经济的公差制造，装配时去除补偿环（预先选定的某一组成环）部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差于极限偏差要求；特点及应用场合：修配装配法可降低对组成环的加工要求，利用修配补偿环的方法可获得较高的装配精度，尤其是尺寸链中环数较多时，其优点更为明显。在大批大量生产中很少采用修配法；在单件小批生产中则广泛采用修配法；在中批生产中，一些封闭环要求较严的多环装配尺寸链大多采用修配法。
5-8什么是调整装配法？它有哪三种形式？装配时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整件来达到装配精度的装配方法，称为调整装配法。
动调整法、固定调整法和误差抵消调整法。
5-13制定装配工艺规程时，应考虑哪些原则？1) 保证产品质量2) 满足装配周期的要求3) 要尽量减少手工劳动量。
5-14装配的组织形式有几种？有何特点？各应用于什么场合？（1）固定式装配（2）移动式装配
5-15为什么要把机器装配划分为若干独立的装配单元？将产品划分为套件、组件、部件等能进行独立装配的装配单元，是设计装配工艺规程中最重要的一项工作，这对于大批大量生产中装配那些结构较为复杂的产品尤为重要。
哈工大2008-2009年春季学期传热学试题A
哈工大08/09学年春季学期 一、名词解释（20分） 1、导热系数 2、热边界层 3、辐射强度 4、灰体 二、分析论述与回答问题（30分） 1、写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 2、简述在对流传热研究中，引入边界层理论的意义。 3、写出努谢尔数Nu与毕渥数Bi的表达式并比较异同。 4、太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收效率为0.9，它本身的 发射率为0.3，这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？ 5、厚度等于δ的常物性无限大平板，初始温度均为t0，过程开始后，左侧有一定热 流密度q w的热源加热，右侧与低温流体t f相接触（t0>t f），表面传热系数h等于常数，所有物性参数已知，写出改导热问题的数学描写。
三、如图所示的二维稳态导热物体，其导热系数λ为常数，边界面与环境发生对流换热， 环境温度为t F ，边界面对流换热表面传热系数为h ，网格划分如下图所示，试建立数值求解节点温度t 4，t 5，t 6的离散方程。 四、在一个特殊应用中，空气流过一个热的表面，其边界层温度分布可近似为 s s T-T =1-exp(Pr )T -T u y v ∞∞-，其y 是离开表面的垂直距离，普朗特数Pr =0.7u a ∞=是一个无量纲的流体物性。如果来流温度T 400K ∞=，表面温度s T 300K =，且-15000m u v ∞=，求表面热流密度是多少？（10分） （空气导热系数，330K 时，0.0263W/(m K)λ=?；400K 时，0.0339W/(m K)λ=?）
λ=?导热系数的热绝缘层，六、在太空中飞行的宇宙飞船，表面贴有厚0.15m、0.045W/(m K) 而外表面的黑度为0.04，设飞船内空气温度为20℃，空气与内壁间的对流换热系数为6W/(m.K)， 试求飞船外表面的温度。（假设宇宙空间温度为0K；忽略飞船壁面的导热热阻）（15分）
传热学MATLAB温度分布大作业完整版
传热学大作业（第四章） 姓名：张宝琪学号：03110608 一、题目及要求 1.各节点的离散化的代数方程 2.源程序 3.不同初值时的收敛快慢 4.上下边界的热流量（λ=1W/(m℃）） 5.计算结果的等温线图 6.计算小结 题目：已知条件如下图所示： 二、方程及程序 (1)各温度节点的代数方程 ta=(300+b+e)/4 ; tb=(200+a+c+f)/4; tc=(200+b+d+g)/4; td=(2*c+200+h)/4 te=(100+a+f+i)/4; tf=(b+e+g+j)/4; tg=(c+f+h+k)/4 ; th=(2*g+d+l)/4
ti=(100+e+m+j)/4; tj=(f+i+k+n)/4; tk=(g+j+l+o)/4; tl=(2*k+h+q)/4 tm=(2*i+300+n)/24; tn=(2*j+m+p+200)/24; to=(2*k+p+n+200)/24; tp=(l+o+100)/12 (2)源程序 【G-S迭代程序】 【方法一】 函数文件为： function [y,n]=gauseidel(A,b,x0,eps) D=diag(diag(A)); L=-tril(A,-1); U=-triu(A,1); G=(D-L)\U; f=(D-L)\b; y=G*x0+f; n=1; while norm(y-x0)>=eps x0=y; y=G*x0+f; n=n+1; end 命令文件为： A=[4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; -1,4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; 0,-1,4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0;
传热学习题及参考答案
《传热学》复习题 一、判断题 1．稳态导热没有初始条件。（） 2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。（） 3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（） 4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。（） 5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。（） 6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。（） 7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。（） 8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。（） 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。（） 10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。 2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。 3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。 4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。 5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。 6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。
传热学答案+第五版+章熙民(完整版)
绪论 1.冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ——与地面的导热量 f Q——与空 气的对流换热热量 注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的 总失热量减少。（T T? 外内 ） 冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分 热量，最终的总失热量增加。（T T? 外内 ）。挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。 7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。以热传导和热对流的方式。 9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数 降低，故能较长时间地保持热水的温度。 当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性
能变得很差。 10．t R R A λλ = ? 1t R R A λ λ = = 221 8.331012 m --=? 11．q t λσ =? const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ） 时→曲线 12. i R α 1 R λ 3 R λ 0 R α 1 f t ??→ q 首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响a α的大小。） 13．已知：360mm σ=、0.61()W m K λ=? 1 18f t =℃ 2187() W h m K =? 2 10f t =-℃ 22124() W h m K =? 墙高2.8m ，宽3m 求：q 、1 w t 、2 w t 、φ 解：12 11t q h h σλ?= ++＝ 18(10) 45.9210.361 870.61124 --=++2W m
传热学MATLAB温度分布大作业完整版
东南大学能源与环境学院 课程作业报告 作业名称：传热学大作业——利用matlab程序解决热传导问题 院系：能源与环境学院 专业：建筑环境与设备工程 学号： 姓名： 2014年11月9日
一、题目及要求 1.原始题目及要求 2.各节点的离散化的代数方程 3.源程序 4.不同初值时的收敛快慢 5.上下边界的热流量（λ=1W/(m℃）） 6.计算结果的等温线图 7.计算小结 题目：已知条件如下图所示： 二、各节点的离散化的代数方程 各温度节点的代数方程 ta=(300+b+e)/4 ; tb=(200+a+c+f)/4; tc=(200+b+d+g)/4; td=(2*c+200+h)/4 te=(100+a+f+i)/4; tf=(b+e+g+j)/4; tg=(c+f+h+k)/4 ; th=(2*g+d+l)/4 ti=(100+e+m+j)/4; tj=(f+i+k+n)/4; tk=(g+j+l+o)/4; tl=(2*k+h+q)/4
tm=(2*i+300+n)/24; tn=(2*j+m+p+200)/24; to=(2*k+p+n+200)/24; tp=(l+o+100)/12 三、源程序 【G-S迭代程序】 【方法一】 函数文件为： function [y,n]=gauseidel(A,b,x0,eps) D=diag(diag(A)); L=-tril(A,-1); U=-triu(A,1); G=(D-L)\U; f=(D-L)\b; y=G*x0+f; n=1; while norm(y-x0)>=eps x0=y; y=G*x0+f; n=n+1; end 命令文件为： A=[4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; -1,4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; 0,-1,4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0;
传热学
镁合金激光-TIG复合热源焊接热源模型 学院：材料学院 专业：材料加工工程 学号： 姓名： 指导教师： 江苏科技大学 2015年4 月11 日
镁合金激光—TIG复合焊接热源模型与热过程 1 前言 镁合金被称为“21世纪绿色工程材料”。镁合金是目前被国内外重新认识并积极开发的一种轻量化材料,具有低密度、高比强度、阻尼减震性好、易机械加工以及良好的可回收性等优点。高效合理的镁合金焊接方法将大大推动镁合金的发展与应用。激光--电弧复合热源焊接具有高速、高效、接头质量优异等特点,目前正在被国内外的研究者日益关注。对这一过程的焊接数值模拟研究有助于更深层次地理解过程的物理机制,从而实现指导焊接工艺、控制焊接质量的目的。目前，YAG激光--TIG复合热源焊接AE31B镁合金已经被证明是一种可行而且高质量的焊接工艺[1], 迫切需要数值模拟工作对这一过程进行指导,并通过数值模拟更深层次的理解复合热源焊接这一过程。 但目前复合热源的数值模拟工作开展的却非常有限。其中一个主要原因是复合热源焊接热源模型一直解决得。首先，高能束激光焊接的热源模型虽然经过线热源、面热源、柱状热源乃至双椭球体热源的变迁,始终没有得到很好的解决; 其次激光、电弧两热源之间存在着一定的物理机制, 需要考虑热源之间的能量影响关系。 在复合热源焊接工艺研究的基础上,结合镁合金材料特点,建立了基于旋转高斯体热源与高斯面热源相结合的复合热源模型:高能束激光热源由旋转高斯体热源描述;TIG电弧则由高斯面热源描述。热源模型的建立充分考虑了过程的物理特点与热源间的能量增强效应。 1.1激光--电弧复合热源焊接概况 激光--TIG电弧复合热源焊接的特点是YAG激光、TIG电弧这两种不同物理性质与能量传输机制的热源同时作用于焊接区。这种方法克服了单独采用激光和单独采用TIG电弧焊接的缺点,并且两种热源相互藕合获得了更大能量形式。其原理如图1.1。其在实践中的优点却是非常明显的:速度快,桥接能力强,焊接变形小,焊接过程稳定,焊接质量和效率高等[2-4]。
哈工大传热学作业答案
一维非稳态导热计算 4-15、一直径为1cm,长4cm 的钢制圆柱形肋片，初始温度为25℃，其后，肋基温度突然升高到200℃，同时温度为25℃的气流横向掠过该肋片，肋端及两侧的表面传热系数均为 100。试将该肋片等分成两段（见附图），并用有 限差分法显式格式计算从开始加热时刻起相邻4个时刻上的温度分布（以稳定性条件所允许的时间间隔计算依据）。已知＝43W/(m.K)，。（提示：节点4的离散方程可按端面的对流散热与从节点3到节点4的导热相平衡这一条件列出）。 解：三个节点的离散方程为： 节点2： 节点3： 节点4： 。 以上三式可化简为： 稳定性要求，即 。 ，代入得： ， 如取此值为计算步长，则： ，。 于是以上三式化成为： )./(2 K m W λs m a /10333.12 5 -?=()()12223212222/2444k k k k k k k f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ???????????? ()()12224323333/2444k k k k k k k f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ???????????? () 22344/244k k k f t t d d h t t x ππλ????-=- ? ?????? 12132222 43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+????????????? =+++-- ? ? ? ????????????13243222 43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+????????????? =+++-- ? ? ? ??????????? ?()4322k k f xh t t xht λλ+?=+?2 3410a h x cd ττ ρ??- -≥?2341/a h x cd τρ???≤+ ????5 54332.25810 1.33310c a λρ-===??5253 1.33310410011/8.898770.020.013 2.258100.0999750.0124s τ-??????≤+== ???+??5221.333108.898770.29660.02a x τ-???==?5441008.898770.110332.258100.01h cd τρ???==??1132 20.29660.29660.1103k k f t t t t +?++=12430.29660.296620.1103k k k f t t t t ++?+=34 0.97730.0227k k f t t t +=
传热学作业参考答案
第九章 4．一工厂中采用0.1MPa 的饱和水蒸气在—金属竖直薄壁上凝结，对置于壁面另一侧的物体进行加热处理。已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均壁温为70 ℃，壁高1.2m ，宽300 mm 。在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内升高30℃，试确定这一物体的平均热容量(不考虑散热损失)。 解:本题应注意热平衡过程，水蒸气的凝结放热量应等于被加热物体的吸热量。 P=0.1Mpa=105Pa,t s =100℃,r=2257.1kJ/kg, t m = 21( t s + t w )= 2 1 (100+70) ℃=85℃。 查教材附录5，水的物性为：ρ=958.4kg/m 3;λ=0.683 W ／(m 2·℃);μ=282.5×10-6N·s/m 2 假设流态为层流： 4 1 3 2)(13.1? ? ? ???-=w s t t l r g h μλρ 41 6 3 3 2 )70100(2.1105.282102257683.081.94.95813.1?? ????-???????=- W ／(m 2 ·℃) =5677 W ／(m 2·℃) 3 6102257105.2822 .13056774)(4Re ??????=-= -r t t hl w s c μ=1282<1800 流态为层流，假设层流正确 Φ=ωl t t h w s )(- =5677×（100?70）×1.2×0.3W=61312W 凝结换热量=物体吸热量 Φ?τ=mc p ?t 61068.330 60 3061312?=??=?Φ?= t mc p τJ/℃ 16．当液体在一定压力下做大容器饱和沸腾时，欲使表面传热系数增加10倍，沸腾温 差应增加几倍?如果同一液体在圆管内充分发展段做单相湍流换热，为使表面传热系数增加10倍，流速应增加多少倍?维持流体流动所消耗的功将增加多少倍?设物性为常数。 解 ①由米洛耶夫公式： { 5 .033.22 25.033.211122.0122.0p t h p t h ?=?= 10)(33.21 212=??=t t h h 所以 69.21033.211 2 ==??t t 即当h 增大10倍时，沸腾温差是原来的2.69倍。 ②如为单相流体对流换热，由D-B 公式可知8 .0m u h ∝，即
传热学-第一章习题答案
传热学习题答案 第一章 蓝色字体为注释部分 1-4、对于附图中所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间的热量交换方式有什么不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪种布置？ 答：图（a）的热量交换方式为导热（热传导），图（b）的热量交换方式为导热（热传导）及自然对流。应采用图(a)的方式来测定流体的导热系数。 解释：因为图(a)热面在上，由于密度不同，热流体朝上，冷流体朝下，冷热流体通过直接接触来交换热量，即导热；而图（b）热面在下，热流体密度小，朝上运动，与冷流体进行自然对流，当然也有导热。 因为图（a）中只有导热，测定的传热系数即为导热系数；而图（b）有导热和自然对流方式，测定的传热系数为复合传热系数。 1-6、一宇宙飞船的外形如附图所示，其中外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表面温度与遮光罩的表面温度不同。试分析：飞船在太空中飞行时与外遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 答：可能与外遮光罩表面发生热交换的对象有两个：一个是外遮光罩表面与外太空进行辐射换热，另一个是外遮光罩表面与船体表面进行辐射换热。 解释：在太空中，只有可能发生热辐射，只要温度大于0K，两个物体就会发生辐射换热。 1-9、一砖墙的表面积为12m2, 厚260mm，平均导热系数为1.5W/(m.K)，设面向室内的表面温度为25℃，外表面温度为-5℃，试确定此砖墙向外界散失的热
量。 解：()()()12 = 1.5122550.26 2076.92W λδΦ-=? ?--=w w A t t 此砖墙向外界散失的热量为2076.92W 。 1-12、在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径d =14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流传热传给空气，试问此时的对流传热表面传热系数多大？ 解：此题为对流传热问题，换热面积为圆管外侧表面积，公式为： ()()πΦ=-=??-w f w f hA t t h dl t t ∴ ()() 2()8.53.140.0140.08692049.3325πΦ= ?-=???-=?w f h dl t t W m K 此时的对流传热表面传热系数49.3325W/(m 2.K) 1-18、宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。 解：此题为辐射换热问题，公式为： ()()4412842 0.7 5.67102500155.04εσ-=-=???-=q T T W m 航天器单位表面上的换热量为155.04W/m 2。
论传热学与本专业的联系
《传热学》课程大作业 题目：____ 论传热学与飞行器制造工程的关系___________ 姓名：____ _ __________ 学号：_____ ________ 授课教师：_______ ___ _ ___ 哈尔滨工业大学 2015年5月4日
论传热学与飞行器制造工程的关系 摘要：本文主要介绍传热学的研究内容，研究简史，飞行器制造工程专业的研究内容与方向。其中重点介绍传热学对飞行器制造工程专业相关研究的影响。 关键词：传热学；飞行器制造工程 一传热学研究简史及研究内容 传热学是研究物体内部或物体与物体之间由温度差引起热量传递过程的学科。飞行器及其推进系统的发展提出了大量的传热学问题。传热的基本方式有导热、对流传热和辐射传热。传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等，都是典型的传热问题。 传热学作为学科形成于19世纪。在热对流方面，英国科学家牛顿于1701 年在估算烧红铁棒的温度时，提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式，不过它并没有揭示出对流换热的机理。 对流换热的真正发展是19世纪末叶以后的事情。1904年德国物理学家普朗特的边界层理论和1915年努塞尔的因次分析，为从理论和实验上正确理解和定量研究对流换热奠定了基础。1929年，施密特指出了传质与传热的类同之处。 二飞行器制造工程研究内容 飞行器制造工程专业以一般机械制造工程为基础，广泛吸收各种先进技术和科学理论的成果，针对飞行器的特点研究各种制造方法的机理和应用，探求制造过程的规律，合理利用资源，经济而高效率地制造先进优质飞行器的一门技术科学。 本专业主要以机械设计制造为基础，涉及机械工程、电机工程、电子技术、计算机技术、材料科学、管理工程、控制工程和系统工程等许多科学技术领域。各种新结构、新元件、新材料、新工艺、新方法的应用，正在加速整个飞行器制造工程的发展。设计-结构-材料-工艺技术的最佳配合将是飞行器制造工程中的一个新趋向。 三传热学对飞行器制造工程的影响 本专业涉及到各类制造加工技术，普通加工中切削加工占大多数，加工工件
哈尔滨工程大学传热学大作业数值计算matlab程序内容
传热学作业数值计算
数值计算matlab程序内容：>> tw1=10; % 赋初值tw2=20; c=1.5; p2=20; p1=c*p2; L2=40; L1=c*L2; deltaX=L2/p2; a=p2+1; b=p1+1; ti=ones(a,b)*5; m1=ones(a,b); m1(a,2:b-1)=zeros(1,b-2); m1(2:a,1)=zeros(a-1,1); m1(2:a,b)=zeros(a-1,1); m1(1,:)=ones(1,b)*2; k=0; max1=1.0; tn=ti; while(max1>1e-6) max1=0; k=k+1; for i=1:1:a for j=1:1:b
m=m1(i,j); n=ti(i,j); switch m case 0 tn(i,j)=tw1; case 1 tn(i,j)=0.25*(tn(i,j+1)+tn(i,j-1)+tn(i+1,j)+tn(i-1,j)); case 2 tn(i,j)=tw1+tw2*sin(pi*(j-1)/(b-1)); end er=abs(tn(i,j)-n); if er>max1 max1=er; end end end ti=tn; end k ti max1 t2=ones(a,b); %求解析温度场 for i=a:-1:1 for j=1:1:b y=deltaX*(a-i); x=deltaX*(j-1); t2(i,j)=tw1+tw2*sin(pi*x/L1)*(sinh(pi*y/L1))/(sinh(pi*L2/L1)); end end t2 迭代次数k =706 数值解温度场ti
2009传热学试卷(1)标准答案
2009传热学试卷（1）标准答案 一.填空题：（共20分）[评分标准：每小题2分] 1．按照导热机理，水的气、液、固三种状态中气态状态下的导热系数最小。 2．灰体是指吸收率与投入辐射的波长无关的物体。 3．对服从兰贝特定律的物体，辐射力E 与定向辐射强度L 之间的关系式为 E=πL 。 4．何为热边界层？固体壁面附近流体温度剧烈变化的薄层。 5．沸腾的临界热流密度是核态沸腾转变为过渡沸腾时的热流密度。 6．设计换热器时，温差修正系数ψ应大于0.9，至少不能小于0.8， 否则应改选其它流动型式。 7．热热流量φ为正表明该表面对外放热。 8．辐射网络图分析时，由于绝热面热流密度为零，所以J R =E bR ，该表面热 阻可以不画出来。 9．Nu=hL/λ，Bi=hL/λ，二者λ的的差异是Nu 中的λ为流体的导热系数， Bi 中的λ为固体的导热系数。 10．肋片在垂直于气流速度方向上开若干切口可以强化对流换热，其原因是减薄边界层厚度。 二．问答及推导题：（共50分） 1. 名词解释：（10分） ① 辐射力：单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. ② 速度边界层：把贴壁处速度剧烈变化的薄层称为速度边界层。 ③ 导温系数：c a ρλ= 表示物体内部温度扯平的能力. ④ 饱和沸腾：流体的主体温度达到了饱和温度，壁面温度大于饱和温度时发生的沸腾称为饱和沸腾。 ⑤太阳常数：大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m 2
2．厚度为δ，导热系数为λ，初始温度均匀并为t 0的无限大平板，两侧突然暴露在温度为t ∞，表面换热系数为h 的流体中。试定性画出当Bi=h δ/λ→0、Bi=h δ/λ→∞和Bi=h δ/λ为有限大小时平壁内部和流体中的温度随时间的变化示意曲线。（10分） 3． 根据大容器饱和沸腾曲线，饱和沸腾曲线可分为几个区段？其中那个区段具有温压小，换热强的特点？为什么在沸腾换热中必须严格监视并控制热通量在临界热通量以内？（10分） 答：分为四个区段：自然对流、核态沸腾、过渡沸腾和膜态沸腾。 核态沸腾具有温压小，换热强的特点。———————（5分） 对于依靠控制热流密度来改变工况的加热设备，一旦q ＞q max ，工况将沿q max 虚线跳至稳定膜态沸腾线，使△t 猛增，导致设备的烧毁。对于控制壁温的设备，可使q 大大减小。———————（5分） 4．已知空心球壁的内外半径为r 1和r 2，球壁的内外表面分别保持恒定的温度t 1和t 2。球壁的导热系数λ为常数。试用傅立叶定律，积分求证空心球壁的导热计算公式为： Q=4πλ(t 1-t 2)/(1/r 1-1/r 2) （10分） 解：由傅立叶定律， 2 121121 22211) (4)(4)11(442121 r r t t Q t t r r Q dt r dr Q dr dt r Q r r t t --=-=-==??πλπλπλλ π
哈工大-传热学虚拟仿真实验报告
哈工大-传热学虚拟仿真实验报告
Harbin Institute of Technology 传热学虚拟仿真实验报告 院系：能源科学与工程学院 班级：设计者： 学号： 指导教师：董士奎 设计时间：2016.11.7
传热学虚拟仿真实验报告 1 应用背景 数值热分析在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、以及日用家电等各个领域都有广泛的应用。 2 二维导热温度场的数值模拟 2.1 二维稳态导热实例 假设一用砖砌成的长方形截面的冷空气通道，其截面如图2.1所示，假设在垂直于纸面方向上冷空气及砖墙的温度变化很小，可以近似地予以忽略。 图2.1一用砖砌成的长方形截面的冷空气通道截面 2.2二维数值模拟 基于模型的对称性，简化为如图所示的四分之一模
型。 图2.2 二维数值模拟 2.3 建立离散方程 此时对于内部节点，如图2.3： ,1,,1,,,1,,1=? ? - +??-+??-+??--++-x y t t x y t t y x t t y x t t j t j i j t j i j t j i j t j i λ λ λ λ 对于平直边界上的节点，如图2.4： 2 22,,1,,1,,,1=?+Φ??+??-+??-+??-? -+-w j i j t j i j t j i j t j i yq y x x y t t x y t t y x t t λλλ 对于外部和内部角点，如图2.5： 2 43220 2422,,,1,1,,1,,,1,,1,,,1=?+?+Φ??+??-+??-+??-+??-=?+?+Φ??+??-+??-?+-+-?--w n m n m n m n m n m n m n m n m n m w n m n m n m n m n m q y x y x y x t t x y t t x y t t y x t t q y x y x x y t t y x t t λλλλλλ
哈工大能源学院专业课历年考研真题
2007 工程流体力学（90分）（必选） 一、解释下列概念（20分） 1．旋转角速度、角变形速度 2．动能修正因数、动量修正因数 3．时间平均流速、断面平均流速 4．恒定流动、缓变流动 5．点源、点汇 二、推求不可压缩流体恒定流动的动量方程（15分） 三、推求圆管层流的速度分布规律，并求通过圆管中的流量及沿程阻力损失因数。 （15分） 四、推导说明圆柱外伸管嘴出流流量增大的原因（10分） 五、有长为L,直径为D的圆柱体，在图示位置上恰好处于平衡状态。不计摩擦力， 试计算1.圆柱体的重量;2.对壁面的作用力。（15分） 六、水沿两根同样长度L1=L2=40m,直径d1=40mm,d2=80mm的串联管路由水箱A 自由流入水池B中。设λ1=0.04,λ2=0.035,h=20m。（15分） 试确定：1.流量为多少？2.对L1、d1管并联同样长度及直径的支管时，流量为多少？
(1) 试导出圆柱体内的一维径向稳态导热微分方程，并给出边界条件；
燃烧学试题（60分）任选之三 1.解释下列专业名词（15分）： （1）化合物的生成焓； （2）理论燃烧温度； （3）火焰传播速度； （4）燃料的高位发热量； （5）比表面积。 2.说明下列概念（20分）： （1）阿累尼乌斯定律； （2）扩散火焰和预混火焰； （3）影响热力着火的着火温度的主要因素； （4）链锁反应。 3.在研究碳的燃烧过程中，根据燃烧条件不同可分为几个燃烧特性区，在不同的燃 烧特性区如何强化燃烧过程？（7分） 4.利用非绝热条件下谢苗诺夫热自燃理论分析燃料发热量对着火的影响。（8分） 5. 假定：1）油滴为均匀对称的球体；2）油滴随风飘动，与空气没有相对运动；3）燃烧进行得很快，火焰面很薄；4）油滴表面温度为饱和温度；5）忽略对流与辐射换热；6）忽略油滴周围的温度场不均匀对热导率、扩散系数的影响；7）忽略斯蒂芬流。试计算火焰锋面的直径、油耗量，以及油滴直径与时间的关系。（10分）
传热学大作业
传热学大作业——二维物体热传导 问题的数值解法
1.二维热传导问题的物理描述： 本次需要解决的问题是结合给定的边界条件，通过二维导热物体的数值解法，求解出某建筑物墙角稳态下的温度分布t以及单位长度壁面上的热流量φ。 1.1关于边界条件和研究对象选取的物理描述：如图所示为本次作业需要求解的 建筑物墙壁的截面。尺寸如图中所标注。 1.2由于墙角的对称性，A-A，B-B截面都是绝热面，并且由于对称性，我们只需 要研究墙角的1/4即可(图中阴影部分)。假设在垂直纸面方向上不存在热量 的传递，我们只需要对墙角进行二维问题的研究即可。 1.3 关于导热量计算截面的物理描述：本次大作业需要解决对流边界条件和等温 边界条件下两类边界条件的问题。由于对称性，我们只需研究1/4墙角外表面和内表面的导热量再乘4，即是墙壁的总导热量。 2.二维热传导问题的数学描写： 本次实验的墙角满足二维，稳态无内热源的条件，因此： 壁面内满足导热微分方程： ?2t ?x2+?2t ?y2 =0。
在绝热面处，满足边界条件： ?λ(?t ?n )=0。在对流边界处满足边界条件： ?λ?t ?n w =?(t w?t f) 3.二维热传导问题离散方程的建立： 本次作业中墙角的温度场是一个稳态的连续的场。本次作业中将1/4墙角的温度场离散化，划分成若干小的网格，每个网格的节点看成以它为中心的一个小区域的代表。 通过这些节点，采用“热平衡法”，建立起相应的离散方程，通过高斯-赛德尔迭代法，得到最终收敛的温度场，从而完成对墙角温度场的数值解。 对1/4墙角的网格划分如下： 选取步长Δx=Δy=0.1m，为了方便研究，对导热物体的网格节点进行编码，编码规则如下： x,y坐标轴的方向如图所示，x,y轴的单位长度为步长Δx,取左下角点为(1,1)点，其他点的标号为其在x,y轴上的坐标。以此进行编码，进行离散方程的建立。 建立离散方程，要对导热物体中的节点根据其边界条件进行分类（特殊节点用阴影标出）：首先以对流边界条件下的墙角为例
传热学课后作业标准答案
传热学课后作业答案
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1-10 一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为202 m ，平均导热系数为1.04w/m.k ，内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 KW t A Q 2.7513.0) 50520(2004.1=-??=?= δλ 每天用煤 d Kg /9.3101009.22 .753600244 =??? 1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径 d=14mm ，加热段长 80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式 ()f w t t rlh q -=π2 所以 ()f w t t d q h -= π＝49.33W/(m 2.k) 1-18 宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250℃，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。 解：4T q εσ==0.7 155250)./(1067.54 428=???-K m W W/2m 1-30 设图1-4所示壁面两侧分别维持在20℃及0℃，且高温侧受到 流体的加热， )./(200,100,08.02 101K m W h C t m f ===δ,过程是稳态的，试确定壁面材料的导热系数。 解： ()()21111w w w f t t t t h q -= -=δλ () 21111w w w f t t t t h --= ∴δλ ＝64)./(K m W 1-32 一玻璃窗，尺寸为60cm cm 30?，厚为4mm 。冬天，室内及室外温度分别为20℃及-20℃，内表面的自然对流换热表面系数为W ，外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。 解： λδA Ah A h T + +?= Φ2111 ＝57.5W
哈工大高等传热学对流换热-第5章-2
5-2 层流自然对流边界层对流换热的相似解法 一、相似解的存在性 1960年，美籍华人K.T.Yang （杨）对竖壁和圆柱的常物性流体层流自然对流的相似解存在性进行了研究，发现8种情况下存在相似解（竖壁6种，圆柱2种）。 (1) w T ＝const 的竖壁稳态自然对流 (2) n w T T Ax ∞?=或()m w q A B x =+?或 w q const =的竖壁稳态自然对流 (3) x w T T Ae ∞?=的竖壁稳态自然对流； (4) (5) (6) 离入口较远处壁温均匀，但()w T f τ=的竖壁非稳态自然对流 (7) w T T Ax B ∞?=+，w q Ax B =+，w q ＝c 的竖直圆柱壁面稳态自然
对流 (8) 离入口较远处壁温均匀，但()w T f τ=的竖直圆柱壁面非稳态自 然对流。 二、自然对流边界层相似解法 1．相似变量的确定 （无量纲化→量级分析） 原始方程： （5.2.1）
边界条件： 0,0, ,0, 0,0, w y u v T T y u T T x u T T ∞ ∞====? ? =∞==? ?===? 无量纲化： 其中，L为特征尺度，0u为参考速度。有：
将动量方程中浮力项变形： 显然，2 () w g L T T u β∞??? 为无量纲量，而0u 为参考速度，不妨令 （5.2.2） 其含义：表示浮升力()w g T T β∞?经过L 长度做功，而使流体产生的流 动速度。 如此定义0u 后，动量方程中的粘性力项变形为： 0222201Re u U U u L Y Y ν ??=???， u L ν=? Grashof 数：
传热学与机械专业的关系
Harbin Institute of Technology 传热学大作业 设计题目：传热学与机械专业的关系院系：机械设计制造及其自动化班级：1208103班 设计者：银河 学号：1120810330 指导教师：裘俊 设计时间：2015年5月4日 哈尔滨工业大学
摘要：介绍了传热学和机械专业的关系，包括了液压系统的散热问题、机械加工的热变形问题、机械密封的液膜摩擦热问题。 关键字：传热学液压系统散热机械加工热变形机械密封摩擦热 引言： 传热学是研究热量传递规律的科学。因此,在与热量相关的领域中,传热学是不可或缺的一部分。热传递理论正在随着试验研究和生产实践的发展而飞速地发展,许多传热问题目前已通过理论分析予以解决。物体的热胀冷缩现象是人人皆知的自然规律,温度变化对人类生活、生产和科技活动各种影响是被逐步认识的。随着技术水平的不断发展,温升引起的物体的热效应和热变形日益明显。温度变化对工业生产和科学发展的影响也越来越显著。温度分布不均造成的影响主要表现在两方面:一是热效应影响物体结构的物理性能参数和力学性能参数;二是热变形影响构件的几何形状,使构件的实际参数和几何形状偏离了设计的最佳理想状态,即存在热变形误差。 机械系统是有各个构件组成的,因此整个系统是受各个构件热变形的综合影响,最终整个装备的性能受到影响,设备中原有构件的工作状态发生了变化,机械设备就达不到预期的效果。 正文： 1）液压系统的散热研究。 液压系统在工作过程中常伴随着油液的温度升高。油液温度升高可以造成许多危害：导致油液粘度下降，系统泄漏量增大，从而使系统的容积效率降低，这在中高压液压系统中表现得尤其明显；橡胶密封件容易变形，加速老化失效进程，造成系统的泄漏；使液压元件中热膨胀系数不同的运动副之间的间隙变小或发生卡阻现象，引起动作失灵；加速油液氧化变质。总之，系统的发热不仅造成能量的巨大损失，而且促使油温升高，可造成危害，所以对液压系统的散热研究具有很重要的现实意义。 2）机械加工的热变形问题
传热学课后作业答案
1-10 一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为202m ，平均导热系数为1.04w/m.k ，内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 KW t A Q 2.7513.0)50520(2004.1=-??=?=δλ 每天用煤 d Kg /9.3101009.22.753600244=??? 1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径 d=14mm ，加热段长 80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式 ()f w t t rlh q -=π2 所以 ()f w t t d q h -=π＝49.33W/(m 2.k) 1-18 宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250℃，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。 解：4T q εσ==0.7155250)./(1067.54 428=???-K m W W/2m 1-30 设图1-4所示壁面两侧分别维持在20℃及0℃，且高温侧受到 流体的加热，)./(200,100,08.02101K m W h C t m f ===δ,过程是稳态的，试确定壁面材料的导热系数。 解：()()21111w w w f t t t t h q -= -=δλ ()21111w w w f t t t t h --=∴δλ ＝64)./(K m W 1-32 一玻璃窗，尺寸为60cm cm 30?，厚为4mm 。冬天，室内及室外温度分别为20℃及-20℃，内表面的自然对流换热表面系数为W ，外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。 解： λδA Ah A h T ++?=Φ2111 ＝57.5W
2010哈工大传热学试题及答案终版
1、用电炉加热一壶3kg ，初温为20℃的水，加热功率为1500w 。同时该壶通过其表面向20℃的环境空气对流放热，表面积为0.1m 2，放热系数为50(w/m 2℃)。试给出水温随时间变化的关系式，并计算将水加热至100℃需多长时间。（15） 解：取该容器内的水为研究对象，由能量平衡列方程可得： ()f dt mc P hA t t d τ =-- 其中：t -壶内逐时水温；P -加热功率；f t -空气温度。 上述方程可变化为：f P hAt dt hA t d mc mc τ++= 该方程的通解为：hA f mc P hAt hA t C e τ -+= +? 代入已知参数3m kg =；2 50/h w m =?℃；2 0.1A m =；1500P =w ；20f t =℃，代入通解可得: 4 3.9710320t C e τ--?=+? 由初始条件0,20t τ==℃；得300C =- 故可得容器内水温变化函数为：43.9710320300t e τ --?=-? 将100t =℃代入上式可得：78013min s τ== 答：将此壶水从初温20℃加热到100℃需要13min 。 2、某圆筒壁内、外半径为1R 与2R ，导热系数为λ。内壁加入定常热流q ，外壁与温度为f t ，放热系数为h 的流体接触。试求解过程处于稳态时壁内的温度分布。（10分） 解： 导热微分方程为： 0t r r r ????= ????? （1） 令f t t θ=-，则导热微分方程可变为： 0r r r θ ??? ?= ?????
边界条件为： 当1r R =时，d q dr θ λ =-； (2) 当2r R =时，d h dr θ λ θ-= (3) 解微分方程（1）得： 12ln t C C θ=+ (4) 由（2）得到11q C R λ =- ， （5） 联立（3）和（5）可得 12122ln qR q C R R hR λ = +? （6） 将1C 、2C 代入到（4）中可得 11122ln ln qR q q R r R R hR θλλ =-++? 得：1 22 (ln )qR R r hR λ θλ = + 又f t t θ=+ 1 22 (ln )f qR R t t r hR λλ = ++ 故温度分布为1 22 (ln )f qR R t t r hR λλ = ++。 3、如图所示，一等截面直肋，高为H=45mm ，厚15mm δ=，肋根温度0100t =℃，流体温度20f t =℃，表面传热系数h=50 W/(m 2. K)，肋片导热系数50λ=W/(m. K)，设肋端绝热。将它平分为四个节点。试列出节点2、3、4的离散方程式，并计算其温度。（15分）