冶金传输原理总复习
第一章动量传输的基本概念 1．流体的概念
物质不能抵抗切向力，在切向力的作用下可以无限地变形，这种变形称为流动，这类物质称为流体，其变形的速度即流动速度与切向力的大小有关，气体和液体都属于流体。 2 连续介质
流体是在空间上和时间上连续分布的物质。 3流体的主要物理性质
密度；比容（比体积）；相对密度；重度（会换算） 4.流体的粘性
在作相对运动的两流体层的接触面上，存在一对等值而反向的作用力来阻碍两相邻流体层作相对运动，流体的这种性质叫做流体的粘性，由粘性产生的作用力叫做粘性力或内摩擦力。
1) 由于分子作不规则运动时，各流体层之间互有分子迁移掺混，快层分子进入慢层时给慢层以向前的碰撞，交换能量，使慢层加速，慢层分子迁移到快层时，给快层以向后碰撞，形成阻力而使快层减速。这就是分子不规则运动的动量交换形成的粘性阻力。
2) 当相邻流体层有相对运动时，快层分子的引力拖动慢层，而慢层分子的引力阻滞快层，这就是两层流体之间吸引力所形成的阻力。 5.牛顿粘性定律
在稳定状态下，单位面积上的粘性力（粘性切应力、内摩擦应力）为
dy
dv x yx μτ±==
A F
τyx 说明动量传输的方向（y 向）和所讨论的速度分量（x 向）。符号表示动量是从流体的高速流层传向低速流层。 动力粘度μ，单位Pa·s 运动粘度η，单位m 2/s 。ρ
μ
η=
例题1-1
6.温度对粘度的影响
粘度是流体的重要属性，它是流体温度和压强的函数。在工程常用温度和压强范围内，温度对流体的粘度影响很大，粘度主要依温度而定，压强对粘性的影响不大。
当温度升高时，一般液体的粘度随之降低；但是，气体则与其相反，当温度升高时粘度增大。这是因为液体的粘性主要是由分子间的吸引力造成的，当温度升高时，分子间的吸引力减小，μ值就要降低；而造成气体粘性的主要原因是气体内部分子的杂乱运动，它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的交换，当温度升高时，气体分子杂乱运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量和动量交换随之加剧，所以μ值将增大。
7.牛顿流体和非牛顿流体
凡是切应力与速度梯度的关系服从牛顿粘性定律的流体，均称为牛顿流体。常见的牛顿流体有水、空气等，非牛顿流体有泥浆、纸浆、油漆、沥青等。
对于不符合牛顿粘性定律的流体，称之为非牛顿流体。
8.作用在流体上的力
可分为两大类：表面力、质量力或者体积力。
9.控制体
所谓控制体，就是流体在空间中通过其流动的一个区域。
1.6 衡算方程
IP-OP+R=S
第二章动量传输的基本方程
2.1 流体运动的描述
1.研究流体运动的方法
拉格朗日(Lagrange)法及欧拉法。
拉格朗日法的出发点是流体质点，即研究流体各个质点的运动参数随时间的变化规律，综合所有流体质点运动参数的变化，便得到了整个流体的运动规律。在研究流体的波动和振荡问题时常用此法。
欧拉法的出发点在于流场中的空间点，即研究流体质点通过空间固定点时的运动参数随时间的变化规律，综合流场中所有点的运动参数变化情况，就得到整个流体的运动规律。
2.稳定流动与非稳定流动
如果流场的运动参数不仅随位置改变，又随时间不同而变化，这种流动就称为非稳定流动；如果运动参数只随位置改变而与时间无关，这种流动就称为稳定流动。3．迹线和流线、流束和流管
（1）迹线就是流体质点运动的轨迹线。迹线的特点是：对于每一个质点都有一个运动轨迹，所以迹线是一族曲线，而且迹线只随质点不同而异，与时间无关。（2）流线是流场中某一瞬间的一条空间曲线，在该线上各点的流体质点所具有的速度方向与曲线在该点的切线方向重合。
流线有以下三个特征：
1）非稳定流时，经过同一点的流线其空间方位和形状是随时间改变的。
2) 稳定流动时，由于流场中各点流速不随时间改变，所以同一点处的流线始终保持不变，且流线上质点的迹线与流线相重合
3) 流线不能相交也不能转折。
（3）流管在流场内取任意封闭曲线l，通过曲线l 上每一点连续地作流线，则流线族构成一个管状表面，叫流管。
（4）流束在流管内取一微小曲面dA，通过dA上每个点作流线，这族流线叫做流束。
2.2 连续性方程
这就是流体的连续性方程。其物理意义是：流体在单位时间内流经单位体积空间输出与输入的质量差与其内部质量变化的代数和为零。
对于不可压缩流体，ρ 常数
即为不可压缩流体流动的空间连续性方程。它说明单位时间单位空间内的流体体积保持不变。
2.2.2 一维总流的连续性方程
ρ1v1A1=ρ2v2A2
对于不可压缩流体，即ρ常数，则
v1A1 =v2A2
例2-1,2-2
2.3 理想流体动量传输微分方程——欧拉方程
2.4 实际流体动量传输方程—纳维尔-斯托克斯方程
2.5 伯努利方程
1. 理想流体的伯努利方程
2.实际流体的伯努利方程
3 伯努利方程的几何意义和物理意义 (一) 几何意义
z 是指流体质点流经给定点时所具有的位置高度，对水平圆管取其平均高度，即
轴线处所具有的高度。p 是指流体质点在给定点的压力（流体的压强）；
2
2v ρ表示流体质点流经给定点时，流体所具有的动能。伯努利方程中静压能、动能、位能项的单位均为（Pa ）. (二) 物理意义
gz ρ可看成是单位质量流体流经该点时所具有的位置势能；
p 看成是单位质量流体流经该点时所具有的压力能；
2
2
v ρ是单位质量流体流经给定点时的动能；h 失
是单位质量流体在流动过程中所损耗的机械能，称能量损失。 4 实际流体总流的伯努利方程
5 热气体管道流动的伯努利方程
相对于大气的热气体管道流动的伯努利方程。由式可见，热气体的相对位能随高度的减小而增大，这是因为热气体的自发运动方向朝上所至。
例题2-3；2-5
第三章 层流流动与湍流流动 3.1 流体的流动状态
流体运动的两种状态：层流和湍流 （1）雷诺准数
μ
ρη
vd
vd =
=
Re 对光滑圆管的Re c =2300。
即流体在圆管内流动： Re<2300 为层流；Re>2300为湍流。 当量直径d s
（2）雷诺准数的物理意义
雷诺数通常是惯性力的典型大小与粘性力的典型大小的一种量度。雷诺数大，说明流体的惯性力大于流体的粘性力，愈易形成湍流；雷诺数小，说明流体的惯 性力小于流体的粘性力，愈易形成层流。 例3-1确定流动状态及求流速 3.2 管道中的流动 3.2.1 管道中的层流流动 3.2.1.3 流速、流量和压降
22v d L p ρλ=? e
64R =λ
例3-2题，求摩擦压力损失 3.2.2 管道中的湍流流动
3.3 流动阻力与能量损失 3.3.1 流动阻力的分类
可分为沿程阻力损失h 摩 和局部阻力损失h 局两种形式。 (一)沿程阻力损失
它是沿流动路程上由于各流体层之间的内摩擦而产生的流动阻力，因此也叫做摩擦阻力。在层流状态下，沿程阻力完全是由粘性摩擦产生的。在湍流状态下，沿程阻力的一小部分由边界层内的粘性摩擦产生，主要还是由流体微团的迁移和脉动造成。克服沿程阻力引起的能量损失称为沿程阻力损失亦称摩擦阻力损失，用h 摩表示。 例3-2
(二)局部阻力损失
在边壁尺寸急剧变化的流动区域，由于尾流区、旋涡区等分离现象的出现，使局部流动区域出现较集中的阻力，这种阻力称为局部阻力。克服局部阻力引起的能量损失称为局部阻损。如管道中的弯头、阀门、突然扩张、突然收缩等局部突然变化区域存在局部阻力损失。
3.3.2 沿程阻力损失
（一）沿程阻力系数的影响因素
层流流动时雷诺数较小，粘性力起着主导作用。层流的阻力也就是粘性阻力，仅仅取决于Re ，而与管壁粗糙度无关。湍流流动时雷诺数较大，其阻力由粘性阻力和惯性阻力两部分组成。粘性阻力仍然取决于雷诺数，而惯性阻力受壁面粗糙度的影响较大。粗糙度对沿程阻力损失的影响不完全取决于管壁表面粗糙突起的绝对高度，而是取决于它的相对高度，即粗糙突起的绝对高度与管径D 的比
值，D
?
=
?称为相对粗糙度。
（二）尼古拉兹曲线 （三）莫迪图
2
2
ρνλ
d l h =摩
2
2
ρνζ
=局h
沿程阻力损失系数λ的确定 层流： 湍流：
3.3.3 局部阻力损失
实际的流体通道，除了在各直管段产生沿程阻力损失外，流体流过各个接头、阀门等局部障碍时都会产生一定的能量损失，即局部阻力损失。 3.4 管路计算 简单管路的计算
串联管路计算
并联管路的计算
第四章 边界层理论 边界层概念
在实际的粘性流体流动中，无论Re 数多大，在物体表面上流体的速度为零（称为无滑移边界条件），而在离开壁面仅一小距离处，流体速度就变到与远方来流
Re
64=
λA
v q q v m ρρ==2
2
v d l h ρξλ?
?? ??∑+=失2
21121v v m m m q q q q q ρρ====...22 (2)
2222221111211+???? ??++???
? ??+=++=∑∑∑v d
l v d l h h h e e ρξλρξλ失失失2
22222111112
1212122
2v d l v d
l h h P P Q Q Q ρξλρξλ??? ??+=???? ??+=?=?+=失失总压降
流量
大体相等的速度。因此在壁面附近存在一个速度梯度很大的薄层区域，称之为边界层。 第六章 可压缩气体流动
6.1 可压缩气体的一些基本概念 1.气体的音速
k:绝热指数，仅与气体的分子结构有关， 单原子气体 k=1.6
双原子气体 k=1.4 （氧气等） 多原子气体 k = 1.3 (过热蒸汽等） 干饱和蒸汽 k = 1.135
R 气体常数 R = 8314 / M ㎡/(S2·k) M ：气体的分子量，不同的气体R 不同。 2 马赫数
Ma ＜＜1 （V ＜＜ c) 为不可压缩流体的流动 Ma ＜ 1 （ V ＜ c ) 为亚音速流动 Ma = 1 （ V = c ) 为 音速流动 Ma ＞ 1 （ V ＞c ) 为超音速流动 例6-1
6.2 一元恒定等熵气流的基本方程及流速公式
工程中常见的是可压缩气体一元稳定等熵流动。所谓一元是指在与流动方向垂直的截面上流动参数是均匀的，如果一元流动是稳定的，则流动的参数仅是一个坐标的函数。当高速气流通过一很短的喷管时，过程进行的时间很短，通过管壁散失的热量相对于流动的流体输运的能量而言非常少，可以看作是绝热流动。又因
kRT
P
k
d dp
c ===
ρ
ρ
c
v Ma =
为摩擦影响很小，可以近似地认为流动过程是可逆的。因而流动很接近于等熵流动。
例6-2
6.3 一元恒定等熵气流的基本特性
1 滞止状态
流动中某截面或某区域的速度等于零（处于静止或滞止状态），则此断面上的参数称为滞止参数，用下角标“0”表示。
2 临界状态
当一元恒定等熵气流中某一截面上的气流速度等于当地音速时，该截面上的参数称为临界参数。临界参数用下标“*”表示。
3 极限状态
如果一元恒定等熵气流某一截面上的T=0，则该截面上的气流速度达到最大值v max。
6.4气流参数与流通截面的关系
综上所述，对于双原子气体欲使气体从静止加速到超音速，除了要满足p/ p 0 <0.528的条件外，还应使（呈亚音速流动的）气体首先在一渐缩管里加速，然后在最小截面上即喉部达到音速，再在最小截面下游加一渐扩管，使气体继续加速到超音速。这种能最大限度地将静压能转换为动能的先收缩后扩张的喷管称为拉瓦尔喷管。
6.5 渐缩喷管与拉瓦尔喷管 第八章 相似原理与模型研究方法 8.1 相似的基本概念
8.2流体流动过程中相似准数的导出 8.3相似三定理 1.相似第一定理
彼此相似的现象必定具有数值相同的相似准数
2 相似第二定理：凡同一种类现象，如果定解条件相似，同时由定解条件的物理 量所组成的相似准数在数值上相等，那么这些现象必定相似。
相似第三定理 描述某现象的各种量之间的关系可表示成相似准数之间的函数关系式（准数方程式），即：
第九章热量的传输概论 9.2 热量传输的三种方式
热量传输的基本方式（定义、基本定律或公式及其应用、三者区别）
()0
,21=n F πππ
即导热，对流传热和辐射传热。 1.导热（热传导） 傅里叶定律 对流传热 辐射传热 例题9-1
9.3综合传热和热阻
工程上经常遇到一种高温流体将热量通过固体壁面传递给壁面另一侧低温流体的热量传递形式，这种热量传递过程称为综合传热过程。
导热热阻
F λδ 对流热阻hF
1
（现象举例） 第十章 稳态导热 10.1 导热的基本概念和定律
概念：温度场；稳态和非稳态传热；等温面（线）；温度梯度；热流量、热通量 10.2导热基本定律
热导率的物理意义
沿热流方向的单位长度上，温度降低1 摄氏度时通过单位面积的导热量，其数值
2
/m w x
t q ??-=λ
2
f w f w
f w w f
Q w Q h tF w
q F m t t t t t t t t t t t =?=
?>?=-
4
0m w T E b σ=4
02
w E T m εσ=2
m w
dx
dt
q λ
-=
的大小它反映了物质导热能力的大小，是材料宏观的物理性质，l 越大，该物质的导热能力就愈强。 10.3 导热微分方程
无内热源时，q v ＝ 0 ， 有
若是稳定态导热
对于一维非稳态导热的微分方程为
2.4 通过平壁的一维稳态导热 一 第一类边界条件: 表面温度为常数 1 单层平壁的稳态导热
若平壁的侧表面积为F 则热流量为:
Q =q·F w 导热热阻
c
q z t
y t x t a c q z t
y t x t c t v
v ρρρλτ+??+??+??=+??+??+??=??)()(222222222222c
a ρλ
=
)(222222z
t y t x t a t ??+??+??=??τ0222222=??+??+??z
t
y t x t )(22x
t
a t ??=??τ21
212/w w w w t t dt dt q dx dx t t q w m λ
δλδ
-=-=-=将代入得：t
Q F
δλ?=
二 . 多层平壁的导热
第三类边界条件 （对流边界，已知介质的温度及换热系数）
二 无内热源多层大平壁
10.5 通过圆筒壁的一维稳态导热
一 表面温度为常数（第一类边界条件）的一维稳态导热 单层圆筒壁
14
2
3
12123
w w t
t t t w q r m δδδλλλ-?=
=
++∑11
1w wn n
n n n
t t q δλ+=-=
∑∑=+-=n n t
wn w R
t t Q 1
1
1n
t n R F
δλ=
2
1211
1t -t h h dx dt
q f f +λδ+=
λ-=2
112
111t -t h h q n
i i i f f +λδ+=∑=Const
r r L t t rL r r r t t qF Q r r r t t dr dt q w w w w w w =-=
?-==?
--=-=∴1
2
2
11
2211
212ln
2121
ln 1
ln πλπλ
λλ
说明热通量q 不再是常数，而是半径 r 的函数，但热流量Q 在 r 方向上处处仍为一常数。
式中lq 为单位时间内，单位管长的导热量，亦为一常数，与 r 无关。 2 多层圆筒壁
二 第三类边界条件下的稳态导热 （介质温度为常数） 1. 单层圆筒壁
3. 临界绝热直径
1. 当d 2＜dc 时 ：即当管外径小于临界绝热直径时，增加绝热层厚度将使热损失增大，到dc 时达到最大值，
2. 继续增加d x 可使q L 降低，到d 3 时使q L 与没加包扎层时的相同。
3. 当d x ＞d 3 后增加包扎层厚度可使热损失降低。
4. 如果d 2＞d c 则增加包扎层均可使热损失减小。 例题10-1,10-2,10-3
m
w d d t t r r t t L
Q
q w w w w l 1
2
2
11221ln 21ln 21πλπλ-=-==
w
d d L
t t Q n
i i i i wi w ∑=++-=
11
11ln 21πλ2
1
2211
2
2
12ln 21ln 21Q r r L t t r r L t t Q w w w w πλπλ=
--=
12111122111
ln 222f f n
i i i i t t Q w
r r h L L r r h L
ππλπ+=-=
++
∑2
2x
x c d d h λ==
第十三章对流换热
13.1 传热过程的一般分析
13.1.1 对流给热过程简介
13.1.2 对流换热过程的分类
对流换热过程的分类
按流体运动是否与时间相关可分为非稳态对流换热和稳态对流换热；
按流体运动的起因可分为自然对流换热和强制对流换热；
按流体与固体壁面的接触方式可分为内部流动换热和外部流动换热；
按流体的运动状态可分为层流流动换热和湍流流动换热；
按流体在换热中是否发生相变或存在多相的情况可分为单相流体对流换热和多相流体对流换热。
13.1.3 换热系数和换热微分方程式
牛顿冷却定律（公式
Q = αΔt F w
q = αΔt w／㎡
13.1.4 影响换热系数的因素
1 流体流动的动力因素
2 流体的流动状态
3 流体的热物性
4 换热壁面的热状态
5 换热壁面的几何因素
13.1.5 对流传热的研究方法
1）解析法
2）数值法数值法
3）比拟法
4）实验法
13.1.6 热边界层概念
在y = 0处，t = t w ，y = δt处，t = t f ，将温度有明显变化，厚度为δt 的这一薄层称为热边界层（或温度边界层）。
并规定它们t -t w ＝0.99（t -t f ）处为热边界层的外缘。
13.2 对流传热的数学描述
13.3 对流传热的实验研究方法
Nu 为努塞尔准数
物理意义可理解为流体的导热热阻和其对流热阻的比值，它反映了给定流场的对流换热能力与其导热能力的对比关系，其大小反映了对流传热能力的大小Nu中的l为流场的特征尺寸，l 为流体的导热系数；而Bi 中的l为固体系统的特征尺寸，l 为固体的导热系数。显然，这两个准数的物理意义也各不相同，毕欧数所表征的是物体与环境间的换热能力与其自身的导热能力之间的对比关系。
强制对流传热
Nu = c Re m×Pr n
自然对流传热
Nu = c (Gr ×Pr) n
第十四章辐射传热
14.1 热辐射基本概念
1 热辐射的特点
（1）无须物体间的接触
（2）绝对温度在0(k)以上的物体均在不断的向外辐射能量，即使两物体的温度相同，亦是动态平衡。
(3) 辐射换热伴随有能量的二次转化。 2 吸收率、反射率、透射率 GA /G =A 叫物体的吸收率 GR /G = R 叫物体的反射率 GD /G = D 叫物体的透射率
R=D=0 ；A = 1 时，叫理想黑体，简称黑体 A= D = 0：R= 1 时，叫理想白体，简称白体 A = R = 0 , D = 1 时，叫透明体
黑体、白体、透热体都是理想化的物体，但工程中有些物体接近这些理想化的物体。与颜色无关。 3 几个重要的辐射参数
辐射力、单色辐射力、方向辐射力和辐射强度 14.2 黑体辐射的基本定律 1.普朗克定律
1 随着温度的升高，黑体的单色辐射力和辐射力迅速的增加。
2 每一条曲线都有一峰值。在λ=0和λ=∞时，E b λ= 0
3 随着温度的增加，峰值（即黑体的最大单色辐射力Eb λmax ）左移，即向着波长较短的方向移动。 维恩偏移定律：
λmax ·T =2897.6 μm·K
2.斯蒂芬—波尔茨曼定律（四次方定律）
E b = C 0 (T/100)4
3. 兰贝特定律（余弦定律）
E b θ= E bn ·cos θ
14.3 实际物体的辐射
黑度（辐射率、发射率）的概念
b
E E =
ε
黑度的影响因素
1.材料的物理性质；
2.表面粗糙度；
3.温度的影响较为复杂；
4.表面氧化层；
5.波长
基尔霍夫定律 A = E / Eb= ε A = A λ= ελ= ε 14.4 角系数 1 角系数及定义
2 角系数的性质 1 相对性
ψ12 F 1= ψ 21 F 2
2 完整性
3 ) 和分性
21i i ij ψψψ+=
2211F F F i i j i j ψψψ+=
3 角系数的确定方法 积分法 代数分析法
(1) 两不可自见面组成的封闭空间
(2) 一可自见面和一不可自见面组成的封闭系统 (3) 两可自见面组成的封闭系统 (4) 三个不可自见面组成的封闭系统 (5) 两任意放置的不可自见面的非封闭系统 14.5 两表面间的辐射换热 1.几种辐射
的全部能量
离开表面上的能量
发出而落在表面表面i j i ij =
ψ1
211
=++++=∑=in ii i i n
j ij
ψψψψψ
(1) 自身辐射 E 单位时间，单位表面积发出的辐射能叫物体的自身辐射，W/㎡，即物体的辐射力。
(2) 投来辐射G 单位时间，投射到单位面积上的辐射能。W/㎡
(3) 反射辐射RG 单位时间，单位面积反射出的辐射能。即物体表面对投来辐射的反射。 W/㎡
(4) 吸收辐射AG 单位时间，单位面积吸收的辐射能。即物体表面对投来辐射的吸收。 W/㎡
(5) 有效辐射 J 单位时间，单位面积辐射出的总的能量。包括两部分；自身辐射和反射辐射。W/㎡
即： J = E + RG =εE b + (1-A) G 2.黑体表面间的辐射换热
12111ψF E Q b = 21222ψF E Q b =
2122121112ψψF E F E Q b b -=
3.灰体表面间的辐射换热
11111111F J E qF Q b εε--=
= 2222
22221F E J F q Q b εε--== 2
22
112111211122
1121111F F F E E F J J Q b b εεψεεψ-+
+--=
-=
4.热辐射网络图 几种简化情况：
1 有一个表面绝热：假定F3 绝热时有： q 3 = 0 。即：E b3 = J 3
2 F
3 为黑表面：则表面热阻为零。即 E b3 = J 3 3 F 3 很大，表面热阻为零。 5 强化辐射传热过程的措施 （1） 辐射传热的强化
1）表面改性处理 a 表面粗糙化；b 表面氧化；c 表面涂料 2）添加固体颗粒
冶金传输原理期末试卷2
上海应用技术学院—学年第学期 《冶金传输原理》考试（2）试卷 课程代码:学分: 考试时间:分钟 课程序号: 班级：学号：姓名: 我已阅读了有关的考试规定和纪律要求，愿意在考试中遵守《考场规则》，如有违反将愿接受相应的处理。 试卷共4 页，请先查看试卷有无缺页，然后答题。 一.选择题（每题1分，共15分） 1. 动量、热量和质量传输过程中，他们的传输系数的量纲为： （1）Pa.s (2)N.s/m2 (3) 泊 (4)m2/s 2．流体单位重量的静压能、位能和动能的表示形式为： （1）P/ρ, gz, u2/2 (2)P, ρgz, ρu2/2 (3) P/r, z, u2/2g (4)PV, mgz, mu2/2 3．非圆形管道的当量直径定义式为： （1）D 当=4S/A (2) D 当 =D (3) D 当=4A/S (4) D 当 =A/4S （A：管道的截面积；S：管道的断面周长） 4．不可压缩流体绕球体流动时（Re<1），其阻力系数为： (1) 64/Re (2) 24/Re (3) 33/Re (4) 28/Re 5．判断流体流动状态的准数是： （1）Eu （2）Fr （3）Re （4）Gr 6．激波前后气体状态变化是： （1）等熵过程（2）绝热过程 （3）可逆过程（4）机械能守恒过程
7．Bi→0时，其物理意义为： （1）物体的内部热阻远大于外部热阻。 （2）物体的外部热阻远小于内部热阻。 （3）物体内部几乎不存在温度梯度。 （4）δ/λ>>1/h。 8．根据四次方定律，一个物体其温度从100℃升到200℃，其辐射能力增加 (1) 16倍 (2) 2.6 倍 (3)8 倍 (4)前三个答案都不对 9．表面温度为常数时半无限大平板的加热属于： （1）导热的第一类边界条件 （2）导热的第二类边界条件 （3）导热的第三类边界条件 （4）是属于稳态导热 10．强制对流传热准数方程正确的是： （1）Nu=f(Gr) （2）Nu=f(Re) (3) Nu=f(Re,Pr) (4) Eu=f(Gr,Re) 11．下面哪个有关角度系数性质的描述是正确： （1）ψ1,2=ψ2,1 (2) ψ1+2,3=ψ1,3 +ψ2,3 (3) ψ1,1=0 (4) ψ1,2 F1=ψ2,1 F2 12．绝对黑体是指： （1）它的黑度等于1。 （2）它的反射率等于零。 （3）它的透过率等于1。 （4）它的颜色是绝对黑色。 13.如组分A通过停滞组分B扩散，则有： （1）N A =0 （2）N B +N A =0 (3)N B =0 (4)N A =N B
材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)
第一章 流体的主要物理性质 1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？ 答：流体是指没有固定的形状、易於流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 2、在图所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q 各为若干?(注意：管B 端并未接触水面或探入水中) 解：选取过水断面1-1、2-2及水准基准面O-O ，列1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程 再选取水准基准面O ’-O ’， 列过水断面2-2及3-3的贝努利方程 (B) 因V2=V3 由式(B)得 5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 ?15cm ，d 2=10cm ，水银差压计液面高差?h ??20cm 。若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。 解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2，则由式 const v p =+22ρ可建立有关此截面的伯努利方程： ρ ρ22 212122p v p v +=+ 根据连续性方程，截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关系式为 所以 ])(1[)(2212212A A p p v --= ρ 通过管子的流体流量为 ] )(1[)(22 1 22 12A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以 074.0))15 .01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22 2 2 3332 212'2 =-??-????=--?=πρρρA A h g A Q (m 3/s) 式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。 如图6-3—17(a)所示，为一连接水泵出口的压力水管，直径d=500mm ，弯管与水准的夹角45°，水流流过弯管时有一水准推力，为了防止弯管发生位移，筑一混凝土镇墩使管道固定。若通过管道的流量s ，断面1-1和2-2中心点的压力p1相对=108000N/㎡，p2相对=105000N/㎡。试求作用在镇墩上的力。 [解] 如图6—3—17(b)所示，取弯管前後断面1—1和2-2流体为分离体，现分析分离体上外力和动量变化。 图 虹吸管
冶金传输原理(吴树森版)复习题库
一、名词解释 1 流体：能够流动的物体。不能保持一定的形状，而且有流动性。 2 脉动现象：在足够时间内，速度始终围绕一平均值变化，称为脉动现象。 3 水力粗糙管：管壁加剧湍流，增加了流体流动阻力，这类管称为水力粗糙管。 4 牛顿流：符合牛顿粘性定律的流体。 5 湍流：流体流动时，各质点在不同方向上做复杂无规则运动，相互干扰的运动。这种流动称为湍流。 6 流线：在同一瞬时，流场中连续不同位置质点的流动方向线。 7 流管：在流场内取任意封闭曲线，通过该曲线上每一点，作流线，组成的管状封闭曲面，称流管。 8 边界层：流体通过固体表面流动时，在紧靠固体表面形成速度梯度较大的流体薄层称边界层。 9伪塑性流：其特征为（），当n v 1时，为伪塑型流。 10 非牛顿流体:不符合牛顿粘性定律的流体，称之为非牛顿流体，主要包括三类流体。 11宾海姆塑流型流体：要使这类流体流动需要有一定的切应力I时流体处于固结状态，只有当切应力大于I时才开始流动。 12 稳定流：运动参数只随位置改变而与时间无关，这种流动就成为稳定流。 13非稳定流：流场的运动参数不仅随位置改变，又随时间不同而变化，这种流动就称为非稳定流。 1 4迹线：迹线就是流体质点运动的轨迹线，特点是：对于每一个质点都有一个运动轨迹，所以迹线是一族曲线，而且迹线只随质点不同而异，与时间无关。 16 水头损失：单位质量（或体积）流体的能量损失。 17 沿程阻力：它是沿流动路程上由于各流体层之间的内摩擦而产生的流动阻力，也叫摩擦阻力。 18 局部阻力：流体在流动中因遇到局部障碍而产生的阻力。 19脉动速度：脉动的真实速度与时均速度的差值成为脉动速度。 20 时均化原则：在某一足够长时间段内以平均值的速度流经一微小有效断面积的流体体积，应该等于在同一时间段内以真实的有脉动的速度流经同一微小有效断面积的流体体积。 21 热传导：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进行的热量传递称为热传导。 22 对流：指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互惨混所引起的热量传递方式。 23 热辐射：物体因各种原因发出辐射能，其中因热的原因发出辐射能的现象称为热辐射。 24 等温面：物体中同一瞬间相同温度各点连成的面称为等温面。 25 温度梯度：温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率称为该点的温度梯度。 26 热扩散率：（），热扩散率与热导率成正比，与物体的密度和比热容c 成反比。它表征了物体内热量传输的能力。 27 对流换热：流体流过固体物体表面所发生的热量传递称为对流换热。 28 黑体：把吸收率为1 的物体叫做绝对黑体，简称黑体。 29 灰体：假定物体的单色吸收率与波长无关，即吸收率为常数，这种假定物体称之为灰体。 30 辐射力的单位：辐射力是物体在单位时间内单位表面积向表面上半球空间所有方向发射 的全部波长的总辐射能量，记为E,单位是W/ m2o 31 角系数：我们把表面1 发射出的辐射能落到表面2 上的百分数称为表面1 对表面2的角系数。 32质量溶度：单位体积的混合物中某组分的质量。 33摩尔溶度：单位体积混合物中某组分的物质的量。 34空位扩散:气体或液体进入固态物质孔隙的扩散。 35自扩散系：指纯金属中原子曲曲折折地通过晶格移动。36互扩散系数：D D i x2 D2x-，式中 D称为互扩散系数。
冶金传输原理-吴铿编(动量传输部分)习题参考答案
1.d 2.c 3.a （题目改成单位质量力的国际单位） 4.b 5.b 6.a 7.c 8.a 9.c （不能承受拉力） 10.a 11.d 12.b(d 为表现形式) 13. 解：由体积压缩系数的定义，可得： ()()69 669951000101d 15101/Pa d 1000102110 p V V p β----?=-=-?=??-? 14. 解：由牛顿内摩擦定律可知， d d x v F A y μ= 式中 A dl π= 由此得 d 8.57d x v v F A dl N y μμπδ ==≈
1.a 2.c 3.b 4.c 5. 解： 112a a p p gh gh gh p ρρρ=++=+汞油水 12 2 2 0.4F gh gh d h m g ρρπρ++?? ??? ==油水 （测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为1.16m ） 6．解：（测压管中上方都为标准大气压） （1） ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 ρ=833kg/m 3 （2） ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 h 3=1.8m. 220.1256m 2 D S π== 31=Sh 0.12560.50.0628V m =?=水 ()331=S 0.1256 1.30.16328V h h m -=?=油 7．解：设水的液面下降速度为为v ，dz v dt =- 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为：2 4 d v πρ 则有等式：2 24 d v v πρ =，代入各式得： 20.50.2744 dz d z dt πρ-=整理得： 12 0.5 2 0.2740.2744 t d z dz dt t πρ --==??
冶金传输原理课后答案
1、什么是连续介质，在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？ 答：（1）连续介质是指质点毫无空隙的聚集在一起，完全充满所占空间的介质。 （2）引入连续介质模型的必要性：把流体视为连续介质后，流体运动中的物理量均可以看为空间和时间的连续函数，就可以利用数学中的连续函数分析方法来研究流体运动，实践表明采用流体的连续介质模型，解决一般工程中的流体力学问题是可以满足要求的。 1-9 一只某液体的密度为800kg/,求它的重度及比重。 解: 重度：γ=ρg=800*9.8=7840kg/(˙) 比重：ρ/=800/1000=0.8 注：比重即相对密度。液体的相对密度指该液体的密度与一个大气压下4℃水的密度（1000kg/）之比---------------------------------------------课本p4。 1-11 设烟气在标准状态下的密度为1.3kg/m3，试计算当压力不变温度分别为1000℃和1200℃时的密度和重度 解：已知：t=0℃时，0=1.3kg/m3,且= 则根据公式 当t=1000℃时，烟气的密度为 kg/m3=0.28kg/m3烟气的重度为 kg/m3=2.274kg/m3 当t=1200℃时，烟气的密度为 kg/m3=0.24kg/m3烟气的重度为 kg/m3=2.36kg/m3
1—6 答：绝对压强：以绝对真空为起点计算的压力，是流体的实际，真实压力，不随大气压的变化而变化。 表压力：当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时，用压力表进行测量。压力表上的读数（指示值）反映被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。既：表压力=绝对压力-大气压力真空度：当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时，采用真空表测量。真空表上的读数反映被测流体的绝对压力低于大气压力的差值，称为真空度。既：真空度=︱绝对压力-大气压力︱=大气压力-绝对压力 1-8 1 物理大气压（atm）= 760 mmHg = 1033 2 mm H2O 1 物理大气压（atm） = 1.033 kgf/cm 2 = 101325 Pa 1mmH20 = 9.81 Pa 1-21 已知某气体管道内的绝对压力为117kPa，若表压为70kPa，那么该处的绝对压力是多少（已经当地大气压为98kPa），若绝对压力为68.5kPa 时其真空度又为多少？ 解：P 绝=P 表+P 大气 =70kPa+98kPa =168kPa P 真=-(P 绝-P 大气) =-(68.5kPa-98kPa) =29.5kPa 1、气体在什么条件下可作为不可压缩流体？ 答：对于气体，在压力变化不太大（压力变化小于10千帕）或流速
冶金传输原理-热量传输-第5章 试题库
第5章 热量传输的基本概念及基本定律 5-1 一块厚50mm 的平板，两侧表面分别维持在3001=w T ℃，1002=w T ℃。试求下列条件下导热的热流密度：（1）材料为铜，)/(389 C m W ?=λ;(2)材料为灰铸铁，)/(8.35 C m W ?=λ；（3）材料为铬砖，)/(04.5 C m W ?=λ。 解 参见式（5.6）有 dx dT q λ -= 在稳态导热过程中，垂直于x 轴的任一截面上的热流密度是相等的，即q 是常量。将上式分离变量并积分得 ? ?-=2 1 w w T T dT dx q δ 21 w w T T T qx λδ -= 于是 δ λ δ λ2 121) (w w w w T T T T q -=--= 这就是当导热系数为常数时一维稳态导热的热流密度计算式。将已知数值代入该式，得 铜 2 6 /1056.105.010*******m W q ?=-?= 灰铸铁 2 5 /10 43.105.01003008.35m W q ?=-?= 铬砖 2 4 /10 02.205 .010030004.5m W q ?=-? = 5-2 一块温度127℃的钢板。 （1）已知钢板的发射率8.0=ε，试计算钢板发射的热流密度（即单位面积发射出的辐射热流量）。 （2）钢板除本身发射出辐射能散热外，还有什么其它散热方式？ （3）已知)/(702C m W h ?=,钢板周围的空气温度为27℃，试求自然对流散热的热流密度。 解 （1）按式（5.15），钢板发射出的热流密度为 2 4 8 4 0/1160) 127273(10 67.58.0m W T A q =+???==Φ= -εσ （2）还有自然对流散热方式。 （3）自然对流散热按牛顿冷却公式（5.11）计算 2 /700)27127(7)(m W T T h q f w =-?=-=
冶金传输原理吴铿编(动量传输部分)习题参考答案
第一章习题参考答案（仅限参考） 1.d 2.c 3.a（题目改成单位质量力的国际单位） 4.b 5.b 6.a 9. c （不能承受拉力）10.a 11.d 12.b（d为表 现形式） 13?解：由体积压缩系数的定义，可得: 14?解：由牛顿内摩擦定律可知, A f dl ■ dVx . v F = J A x - Ldl — : 8.57N 7.c 8.a 1 dV V dp 1 995 — 1000 103 1000 10“__106__ -5 10^1/Pa 式中 由此得 dy
dy &
第二章参考习题答案（仅限参考）1.a 2.c 3.b 4.c 5?解:P厂P a ‘油g0 、水gh?二'汞gh P a 兀h =—F p 7油gh< ?水gh, 2 r d =0.4m Pg （测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为1.16m )
6?解：(测压管中上方都为标准大气压) (1)P l = P a '油g h3 - ?水 g ?-h i P a 3 p =833kg/m3 (2)P 厂P a '油g % 一0 二 ^水g h, - h l P a h3=1.8m. D2 2 S 0.1256m 2 V水=S0 =0.1256 0.5 = 0.0628m3 V由=S h^h^ 7-0.1256 1.^0.16328m3 7 ?解：设水的液面下降速度为为dz V, V =-一 dt 3T 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为：V「一 4 则有等式：v^2"，代入各式得: 4 豈汙巾274」5整理得: -P 二 d2 1 t z°5dz=0.274 dt =0.274t 2 0
冶金传输原理-动量传输-第2章 流体静力学 试题库
第2章 流体静力学 【题2-1】如图2-1所示，一圆柱体,1.0m d =质量,50kg m =在外力 N F 520=的作用下压进容器中，当m h 5.0=时达到平衡状态。求测压管 中水柱高度H=？ 图2-1 题2-1示意图 解 γπ?+=+)(4 2 h H d mg F m h d mg F H 6 .125.081 .99981.04040 4)(22=-???=-???+= πγπ 【题2-2】两个容器A 、B 充满水，高度差为a 。为测量它们之间的压强差，用顶部充满油的倒U 形管将两个容器相连，如图2-2所示。已知油的密度。油m a m h m kg 1.0,1.0,/9003===ρ求两容器中的压强差。 图2-2 题2-2示意图 解 ：（略）
参考答案：Pa p p B A 1075 =- 【题2-3】如图2-3所示，直径m d m D 3.0,8.0==的圆柱形容器自重1000N ，支撑在距液面距离m b 5.1=的支架上。由于容器内部有真空，将水吸入。若,9.1m b a =+求支架上的支撑力F 。 图2-3 题2-3示意图 解: 略 【题2-4】如图2-4所示，由上下两个半球合成的圆球，直径d=2m,球中充满水。当测压管读数H=3m 时，不计球的自重，求下列两种情况下螺栓群A-A 所受的拉力。 （1） 上半球固定在支座上； （2） 下半球固定在支座上。 图2-4 题2-4示意图 解 ：略 【题2-5】矩形闸门长1.5m,宽2m(垂直于图面)，A 端为铰链，B 端连在一条倾斜角045=α的铁链上，用以开启此闸门，如图2-5所示。
冶金传输原理课后题 沈巧珍版
第一章 1-9解 3/78408.9800m N g =?==ργ 8.01000 800 =比重 1-10解 3 3 /kg 1358010 5006790m V m =?== -ρ 3/1330848.913580m N g =?==ργ 1-11解 273 10 t t += ρρ 31000/279.027******* .1m kg =+ = ρ 31200/241.0273 120013 .1m kg =+ = ρ 或 RT P =ρ C R p T == ρ 221100T T T ρρρ== 31 01/279.01000 273273 3.1m kg T T =+?= = ρρ 32 02/241.01200 273273 3.1m kg T T =+?= = ρρ 1-12解 T V V V P T V V t V ?-=? ? ? ????= 1111α 423.1200 273400 2731212=++==T T V V
增大了0.423倍。 1-13解 ?? ? ?? +=27310t v v t s m t v v t /818.5273 90027325 27310=+= ? ? ? ??+= 1-14解 RT P =ρ K m K mol J K mol L atm K s m T P R /27.29/31.8/082.0/05.287273 293.110132522=?=??=?=?== ρ 1-15解 RT P = ρ ()33 111/774.020*********.65m kg RT P =+??==ρ () 33 222/115.137273287102.99m kg RT P =+??==ρ 1-20解 dP dV V P 1- =α 7 9 0210210 5.0%1?=?= -=-P P dP 1-18解 2 2 2111T V P T V P = 2.020 27379273100792.610032.15 5122112=++???=?=T T P P V V 111128.02.0V V V V V V -=-=-=? 体积缩小了0.8倍。 1-19解 C PV k = nRT PV =
材料加工冶金传输原理习题答案(完整资料).doc
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Y A F 0 y x νητ== 平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即 h h F 0 162/22/h νηνηνητ=+==合 代入数据得η=0.967Pa.s 第二章 流体静力学（吉泽升版） 2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，由加速度产生，与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。 2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何? 解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。 静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。 2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。 解:流体静力学基本方程为：h P h P P P Z P Z γργ γ+=+=+=+002211g 或 同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强可以互换，比势能总是相等的。 2-4如图2-22所示，一圆柱体d ＝0.1m ，质量 M ＝50kg ．在外力F ＝520N 的作用下压进容 器中，当h=0.5m 时达到平衡状态。求测压管 中水柱高度H ＝? 解：由平衡状态可知：)()2/()mg 2 h H g d F +=+ρπ（ 代入数据得H=12.62m
冶金传输原理-质量传输-第9章第10章 试题库
第9、10章 质量传输基本概念 题1、由O 2(组分A)和CO 2（组分B ）构成的二元系统中发生一维稳态扩散。已知 ,/0003.0,/0017.0,/0622.0,/0207.033s m u s m u m kmol c m kmol c B A B A ====试计 算：（1）。n n n N N N u u B A B A m ,,)3(;,,)2(;, 解：（1） 3 3 3B 3A /0829.00622.00207.0/399.3737.2662.0/737.2440622.0/6624.0320207.0m kmol c c c m kg m kg M c m kg M c B A B A B B A A =+=+==+=+==?====?==ρρρρρ 则 s m u u u B B A A /10727.5)0003.0737.20017.0662.0(399 .31 )(1 4-?=?+?= += ρρρ s m u c u c c u B B A A m /10496.6)0003.00622.00017.00207.0(0829 .01)(14-?=?+?=+= （2）)/(10519.30017.00207.025s m kmol u c N A A A ??=?==- )/(10866.10003.00622.025s m kmol u c N B B B ??=?==- 则 )/(10385.510866.110 519.32555 s m kmol N N N B A ??=?+?=+=--- （3） )/(10125.10017.0662.02 3 s m kg u n A A A ??=?==-ρ )/(10211.80003.0737.22 4 s m kg u n B B B ??=?==-ρ 则 )/(10946.12 3 s m kg n n n B A ??=+=- 题2、在101.3Kpa,52K 条件下，某混合气体各组分的摩尔分数分别为：CO 2为0.080； O 2为0.035； H 2O 为0.160；N 2为0.725。各组分在z 方向的绝对速度分别为：2.44m/s;3.66m/s;5.49m/s;3.96m/s 。试计算： （1）混合气体的质量平均速度u;(2)混合气体的摩尔平均速度u m ;(3)组分CO 2的质量通量;2CO j （4）组分CO 2的摩尔通量。2CO J 解：已知 28 /96.3725 .018/49.516.032/66.3035.044/44.208.0222222222222============CO CO N CO CO HO CO CO O CO CO CO M s m v x M s m v x M s m v x M s m v x
材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)
第一章 流体的主要物理性质 1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？ 答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 2、在图3.20所示的虹吸管中，已知H1=2m ，H2=6m ，管径D=15mm ，如果不计损失，问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q 各为若干?(注意：管B 端并未接触水面或探入水中) 解：选取过水断面1-1、2-2及水平基准面O-O 1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程 再选取水平基准面O ’-O ’， 列过水断面2-2及3-3的贝努利方程 (B) 因V2=V3 由式(B)得 图3.20 虹吸管 g p H g p a 22022 2121υ γ υ γ + + =+ + g p p a 22222υ γ γ + + =g p g p H H a 202)(2322 221υγυ γ+ +=+++g g p 2102823222υ υ γ + =+ + ) (28102水柱m p =-=γ ) (19620981022a p p =?=) /(85.10)410(8.92)2( 222s m p p g a =-?=-- =γ γ υ
) /(9.1)/(0019.085.104 )015.0(32 22s L s m A Q ==??= =πυ
5、有一文特利管(如下图)，已知d 1 =15cm ，d 2=10cm ，水银差压计液面高差?h =20cm 。若不计阻力损失，求常温(20℃)下，通过文氏管的水的流量。 解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2，则由式 const v p =+22ρ可建立有关此截面的伯努利方程： ρ ρ22 212122p v p v +=+ 根据连续性方程，截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关 系式为 2211v A v A = 所以 ])(1[)(2212212A A p p v --= ρ 通过管子的流体流量为 ] )(1[) (22 1 2212A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示，所以 074.0) )15.01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22 2 2 3332212'2 =-??-????=--?=πρρρA A h g A Q (m 3 /s) 式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。
【参考借鉴】冶金传输原理课程教学大纲.doc
《冶金传输原理》课程教学大纲 课程名称：冶金传输原理 英文名称：PrinciplesofTransportPhenomenainMetallurgR 课程代码：MPRC3019 课程类别：专业教学课程； 授课对象：材料成型与控制工程专业； 开课学期：第6学期； 学分：2.0学分；学时：36学时； 主讲教师：许继芳； 指定教材：吴铿,冶金传输原理（第2版）,冶金工业出版社,2016； 先修课程：高等数学、线性代数、材料科学基础等 考试形式及成绩评定方式：闭卷成绩60%，平时成绩40% 一、教学目的 传输原理是材料成型与控制工程专业的一门专业主干基础课，阐述了冶金过程中的流体流动，动量、热量、质量传输的基本原理及其传递的速率关系，是冶金动力学过程的主要内容。动量、热量、质量传递有类似的机理和关系，也具有相互的关联和作用。分析冶金过程中三传问题及其基本的计算方法。通过学习本课程，使学生掌握动量、热量、质量传输的基本原理，深入了解冶金过程中各种传输现象，以及各种因素对传输过程的影响，为今后从事专业技术开发，提高控制和设计水平打下坚实的基础。 二、课程内容 第一章传输原理中流体的基本概念 主要内容：主要介绍流体的基本概念。从物理与数学的角度介绍流体的模型，给出流体的基本性质与分类，并对流体力学的分析方法进行介绍。 本章重点：流体力学的主要任务和研究内容。流体的定义和特点；流体的连续介质假设；流体的密度和重度；流体的相对密度；流体的比容。流体的压缩性和膨胀性；可压缩流体和不可压缩流体。黏性的定义；牛顿内摩擦定律；黏度的表达式；影响黏度的因素；黏性流体和理想流体，牛顿流体和非牛顿流体。表面力和质量力；体系和控制容积；量纲和单位。 学习要求：本节都是一些基本概念，需熟练掌握。流体的定义、特点、连续介质假设必须理解，对流体连续介质假设的原因有大致了解。 第二章控制体法(积分方程) 主要内容：依据质量、动量与能量守恒定律，建立流体的质量、动量与能量守恒积分式，并将其结果应用到重力作用下流体平衡基本方程。 本章重点：质量平衡积分方程；动量平衡积分方程；能量平衡积分方程 学习要求：了解质量平衡积分方程、动量平衡积分方程和能量平衡积分方程的推导过程，通学习本节的例题能平衡积分方程进行一些简单的计算。 第三章描述流体运动的方法 主要内容：在介绍流体运动状态的基础上，给出描述流体运动的基本方法：拉格朗日法与欧拉法；同时介绍定常流、迹线、流线、流管、流量等一系列概念。 本章重点：层流状态；紊流状态；雷诺数；卡门涡街。拉格朗日法描述流体流动；欧拉法描述流体流动；拉格朗日法和欧拉法的区别和联系。质点导数。以速度为例，掌握拉格朗日法和欧拉法的转换。定常流动和非定常流动；均匀流动和非均匀流动；平面流和轴对称流；迹线；流线；流管和流束，流量。 学习要求：通过计算雷诺数来判别层流状态和紊流状态。深刻理解描述流体运动的这两种方法。掌握质点导数的含义及拉格朗日法和欧拉法下的质点导数。通过学习本节的例题能对一些简单的情况进行转换。本节的基本概论容易混淆，要熟练地理解和掌握，并能对一些简单的情况进行计算。 第四章动量传输微分方程 主要内容：在介绍连续性微分方程的基础上，对理想流体与实际流体建立了动量守恒微分方程，进而给出伯努利方程，讨论伯努利方程在实际中的应用。 本章重点：连续性微分方程；欧拉方程；伯努利方程及其物理意义；不可压缩实际流体的运动微分方程。 学习要求：了解连续性微分方程的推导过程，记忆连续性微分方程的公式，通过连续性微
冶金传输原理热量传输试题库
第8章 辐射换热 题1、试分别计算温度为2000K 和5800K 的黑体的最大单色辐射力所对应的波长m λ。 解：根据 K m T m ??≈?=--3 3109.2108976.2λ 时， K T 2000=m m μλ45.12000109.23 =?=- 时， K T 5800=m m μλ50.05800 109.23 =?=- 题2、试分别计算30℃和300℃黑体的辐射力。 解：30℃时，2 4 11/4781003027367.5100m W T C E b b =??? ??+?=?? ? ??= 300℃时，2 4 22 /612210030027367.5100m W T C E b b =??? ??+?=?? ? ??= 题3、人体的皮肤可近似按灰体处理，假定人体皮肤温度为35℃，发射率， 0.98=ε求人体皮肤的辐射力。 解：略)/500(2 m W E = 题4、液氧储存容器为下图所示的双壁镀银夹层结构。已知镀银夹层外壁温度 ，C 20T W1?=内壁温度，C -183T W2?=镀银壁的发射率， 0.02=ε试求容器壁每单位面积的辐射换热量。 题4示意图 液氧储存容器 解：因为容器夹层的间隙很小，本题可认为属于无限大平行平板间的辐射换热问题。先算得两表面的绝对温度 293K 27320T W1=+=
90K 273-183T W2=+= 容器壁单位面积的辐射换热量可用式（8.16）计算 [] 2442142 4112/18.4102 .0102.019.093.267.511110010067.5m W T T q W W =-+-?=-+?? ????????? ??-??? ??=εε 题5、在金属铸型中铸造镍铬合金板铸件。由于铸件凝固收缩和铸型受热膨胀，铸件和铸型形成厚1mm 的空气隙。已知气隙两侧铸型和铸件的温度分别为300℃和600℃，铸型和铸件的表面发射率分别为0.8和0.67。试求通过气隙的热流密度。已知空气在450℃时的。 )/(0.0548W C m ??=λ 解：由于气隙尺寸很小，对流难以发展而可以忽略，热量通过气隙依靠辐射换热和导 热两种方式。 辐射换热量可用式（8.16）计算 2 4421424112/1540018 .0167.0110027330010027360067.511110010067.5m W T T q =-+?? ????????? ??+-??? ??+?=-+??????????? ??-??? ??= εε 导热换热量可用式（6.12）计算 2/16400)300600(001 .00548 .0m W T q =-?=?= δλ 通过气隙的热流密度=15400+16400=31800 W/m 2 题6、为了减少铸件热处理时的氧化和脱碳，采用马弗炉间接加热铸件。这种炉子有马弗罩把罩外的燃气与罩内的物料隔开，马弗罩如下图所示。已知马弗罩的温度,800T 1C ?=罩内底架上平行放置一块被加热的1m 长的金属棒材，棒材截面为50mm ×50mm,棒材表面发射率。 0.70=ε试求金属棒材温度C ?=004T 2时马弗罩对棒材的辐射换热量。 题6示意图 马弗炉内加热物料示意图 1—马弗罩； 2—被加热物料
冶金传输原理作业汇总
冶金传输原理作业 (c).注意希腊符号的书写;(d)注意单位的检查;(e).用同一种颜色的笔书写. 1.名词解释 [1]流体的粘度与运动粘度 [2]理想流体与实际流体 [3]牛顿流体与非牛顿流体 [4]质量力和表面力 [5]流线与迹线 2.简答题 [1]什么是流体连续介质模型说明研究流体力学引入连续介质概念的 必要性和可能性 [2]简单表述流体粘性产生的机理。温度对液体和气体的粘性的影响 有何不同。为什么会有这种不同 [3]研究流休运动的Lagrange法和Euler法有什么区别和联系系沿江 河设置的水文观测站和陆地设置的气象观测站，前者观刚洪水的传播，后者收集天气预报数据，问它们属于拉格朗日法还走欧拉
法 1.怎样理解层流和紊流剪应力的产生和变化规律不同，而均匀流动方程式 2.紊流的瞬时流速、时均流速、脉动流速、断面平均流速有何联系和区别 3.紊流不同阻力区(光滑区、过渡区、粗糙区)沿程摩阻系数 的影响因素有何不同 4.什么是当量粗糙, 当量粗糙高度是怎样得到的 5.试比较圆管层流和紊流水力特点(剪应力、流速分布、沿程水头损失、沿程摩阻系数)的差异 1．怎样判别粘性流体的两种流态——层流和湍流 2．为何不能直接用临界流速作为判别流态(层流和湍流)的标准3．常温下，水和空气在相同直径的管道中以相同的速度流动，哪种流体易为湍流为什么 1.Euler 运动微分方程各项的单位是什么 2.归纳伯努利方程，a)适用的范围；b).各项比能的单位。 (1)造成局部压力损失的主要原因是什么
(2)什么是边界层提出边界层概念对流体力学研究有何意义 计算题 1.设有温度为0℃的空气，以4m/s ，的速度在直径为100mm 的管中流动,试确定其流动形态.若管中的流体先后换成水和油，它们的流速均为0.5m/h 水的运动粘度621.79210/m s ν-=?，油的运动粘 度 623010/m s ν-=?，试问水和油在管中各何种流动形态 2如图所示，试说明流体以流率q 沿长L 的圆锥形渐变管流动时雷诺数Re 的变化规律。 题 2 图 3 通过流率 1.1/q L s =的输水管道中，接入一渐缩圆锥管，其长度L ＝40cm ，d1＝8cm ，d2＝2cm ，已知水的运动粘度221.30810/v cm s -=? (a)试判别在该锥管段中能否发生流态的转变. (b)试求发生临界雷诺断面的位置。
冶金传输原理试题1
1.牛顿黏性定律的物理意义说明流体所产生的黏性力的大小与流体的 （）和（）成正比，并与流体的黏性有关。 2.（）以流场中某一空间点作研究对象，分析该点以及该点与其他 点之间物理量随（）的变化过程来研究流体运动情况的。 3.按照流体流速、压力、密度等有关参数是否随时间而变化，可以将流体分为 （）和（）。 4.流体密度的倒数称为流体的（）；气体重度γ与密度ρ的关系为 （）。 5.流体包括液体和气体，流体具有流动性、（）和（）。 6.超出大气压力的那部分压力称之为相对压力，一般测压仪表都是测定相对压 力的，则又称为（），当相对压力为负值时称为负压，其差值的绝对值称为（），而（）是以绝对真空作零压而计算的。7.实际流体的动量平衡微分方程，又称纳维尔－斯托克斯方程，是（） 定律，即动量守恒定律在流体流动现象中的应用，当 ＝0时，可简化为理想流体的动量平衡方程，亦称（）方程；理想流体微小流束单位质量流体的伯努利方程可写成（）＝常数； 质量守恒定律在流体力学中的具体表现形式为（）方程。 8.水平圆管层流条件下，截面平均流速为管中心流速的（）。 9.（）以流场中某一空间点作研究对象，分析该点以及该点与其他 点之间物理量随（）的变化过程来研究流体运动情况的。10.雷诺准数的定义式或表达式Re＝（）或（），其物理意义 反映了流体流动过程中（）的相对大小。 11.流态化现象中，随流体流速由小到大的变化，床层出现三个不同阶段，即 （）阶段、（）阶段和（）阶段。 12.流体流动时，由于外部条件不同，其流动阻力与能量损失可分为局部阻力损 失和沿程阻力损失两种形式，沿程阻力损失也称作（）损失。 13.压缩性气体流动能量转换关系具有显著特点，当流速增大，流体（） 减少时，会引起温度相应地降低。 14.作用在流体上的力可分为两大类：（）、质量力或体积力。 15.准数是指几个有内在联系的物理量按无量纲条件组合起来的数群，它既反映 所含物理量之间的内在联系，又能说明某一现象或过程的（）。
冶金传输原理【周俐】第一章课后习题及解答
冶传第一章习题答案 1-1如图，质量为1.18×102㎏的平板尺寸为b×b=67×67㎝2，在厚δ=1.3 ㎜的油膜支承下以u=0.18m/s 匀速下滑，问油的粘度系数为多少？ 解：如图所示： 2324 sin 5 1.18109.81 1.310sin 137.16/6767100.18 F u A F mg mg N s m Au μδ θθδ μ--==??? ??∴= =??? 1-2一平板在距另一平板2㎜处以0.61m/s 的速度平行移动，板间流 体粘度为 2.0×10-3N·s/m 2,稳定条件下粘性动量通量为多少？粘性力又是多少？两者方向如何？以图示之。 解：粘性动量通量τ与粘性切应力'τ大小相等 τ='τ= 31230.61 2.010 6.110/210 F u N m A d μ---==??=??
1-3圆管中层流速分布式为)1(22 R r u u m x -=求切应力在r 方向上的分布， 并将流速和切应力以图示之。 解：2222x m m du F r r u u A dr R R τμμμ= ==-= 1-4 221/0.007/T m cm s ρν=＝，的水在水平板上流动，速度分布为 33(/)x u y y m s =-求： （1） 在1x x =处板面上的切应力； （2） 在11x x y mm == ，处于x 方向有动量通量存在吗？若有，试 计算其值。 （3） 在11x x y mm == ，处的粘性动量通量。 'τ τ 快板 慢板 快流层 u
解：（1） 2) 40 32 (330.0071010003 2.110/y x y du F y A dy N m τρυρυ=-=-= ==-=???=? （2）3 310310/0x y u m s --=?≠ ∴在x=x 1,y=1mm 处于x 方向有动量通量存在 232321000(310)9.010/x x p x Au tu mv u N m ρτρ--???= ==??=? （3）粘性动量通量 433 '210 10000.007103 2.110/x y F A du N m dy ρυτ---===???=? 1-5如上题，求x=x 1,y=1m 处两种动量通量，并与上题相比较。 解：当x=x 1,y=1m 时， 动量通量 232321000(311) 4.010/p x u N m τρ==??-=? 粘性动量通量 '42 1 10000.00710(33)0/x y du F N m A dy τρυ-====???-= 1-6在间距为3㎝的平行板正中有一极薄平板以3.0m/s 的速度移动，两间隙间为两种不同粘性的流体，其中一流体的粘度为另一流体粘度的两倍，已测知极薄平板上、下两面切应力之和为44.1N/㎡，在层流及速度线性分布条件下，求流体的动力粘度。 解：设一流体粘度为1μ，另一流体粘度为2μ，且212μμ= 由题意可知 21 44.1u u y y μμ+= 又3/u m s =,232 10m y -=?