冶金傳輸原理2

1、1、有一水平放置的鋼坯，長，寬，黑度，周圍環(huán)境溫度為，試比較鋼坯溫度在和時，鋼坯上表面由于輻射和對流造成的單位面積熱損失？解：鋼坯上表面單位面積的輻射熱損失時：時：鋼坯上表面單位面積的對流熱損失 定型尺寸 時：定型溫度屬于湍流：時：定型溫度屬于湍流：2、試估算及下氫氣通過儲氣瓶的漏損量？已知：氣瓶直徑為、長、壁厚。3、計算在壓強下，溫度為空氣中的擴散系數(shù)？4、有一爐頂隔焰加熱熔鋅爐，爐頂被煤氣燃燒加熱到，熔池液態(tài)鋅溫度保持，爐膛高，爐頂為砌成，設爐頂面積和熔池面積相等，為。知：， （液態(tài)鋅）不計爐墻散熱損失，求爐頂與熔池間的換熱量？1-1什么是連續(xù)性介質，在流體力學中為什么要建立連續(xù)介質這一理

2、論模型？答：連續(xù)介質模型：任一時刻流動空間的每點都被相應的流體質點占據(jù)這樣的模型是連續(xù)介質模型。原因：采用連續(xù)介質模型，流體性質和運動特性的物理量和力學量一般為時間和空間的連續(xù)函數(shù)，就可以用數(shù)學中連續(xù)函這一有力手段來分析和解決流體力學問題。1-4什么是動力粘性系數(shù)和運動粘性系數(shù)，兩者的關系如何？答：表征了流體抵抗變形的能力，即流體粘性的大小，稱為流體的動力黏性系數(shù)，或簡稱動力黏度。流體的動力黏度與其密度的比值稱為運動黏性系數(shù)，即1-6什么是理想流體，引入這一概念有什么意義？答：沒有粘性的流體即不存在內摩擦力的流體是理想流體，例2-3如圖所示，設是澆包內金屬液的初始質量，是需要澆注的鑄件質量。為

3、簡化計算，假設包內的內徑是不變的。因澆口的直徑比澆包的直徑小很多，自由液面1的下降速度與澆口處2金屬液的流出速度相比可以忽略不計，求金屬液澆注的時間。解：由題意，設：澆注時間為時，金屬液的液位高度為由伯努利方程由總質量平衡原理，有將代入上式，得忽略柱塞的體積，有流體的密度一定，可整理得：根據(jù)題意，按下列范圍積分：定積分：2-1取軸向長度為和徑向間隙的兩個同心圓柱面所圍成的體積作為控制體（單元），試導出流體在圓管內做對稱流動時的二維（、方向）連續(xù)方程。2-3試判斷下列平面流場是否連續(xù)？2-4設有流場，其歐拉表達式為求此流場中的流線微分方程式。若取流場中的一點：。在及時通過該點的流線方程式又為如何

4、？解：2-11某爐膛如圖所示。已知爐氣，爐外空氣。（1）在同一坐標圖上繪出兩種氣體壓力隨高度變化的示意圖。（2）導出隨爐膛高度的變化關系，并據(jù)此計算出爐頂、爐底兩處的的值。（3）在本圖所示的條件下，若打開爐門，爐內外氣體將如何流動？3-1流動有那兩種形態(tài)，各有什么特點，如何判別？答：流動有層流和湍流兩種形態(tài)。層流：流體質點在流動方向上分層流動，各層互不干擾和摻混，流線呈平行狀態(tài)。湍流：流體內部充滿了可以目測的漩渦，這些漩渦除了在主體流動方向上隨流體運動外，還在各個方向上做無規(guī)則的隨機運動，流體在運動中相互摻混極不規(guī)則。3-2沿程阻力和局部阻力的物理本質是什么？答：由于流體的粘性產生的摩擦力，流

5、體與流體間（沿程阻力），流體與固體壁面間（局部阻力）。沿程阻力：沿流動路程上由于個流體層之間的內摩擦而產生的流動阻力；局部阻力：在邊壁尺寸急劇變化的流動區(qū)域，由于尾流區(qū)、漩渦區(qū)等分離現(xiàn)象的出現(xiàn)，使局部流動區(qū)域出現(xiàn)較集中的阻力。3-9在內徑為的足夠長的圓管內，有一外徑為的同軸圓管，現(xiàn)有不可壓縮黏性流體在套管環(huán)隙內沿軸向作定常層流。試確定環(huán)形通道內的速度分布式和流量公式。3-12計算下面兩管道的當量直徑：（1）橫截面邊長為的正六邊形管道；（2）內、外直徑分別為和的同心圓環(huán)套管。3-13判斷下列管流條件下流體的流動性質：（1）；（2）；（3）。3-19流體流經如圖所示的環(huán)狀間隙管道，兩側壓力分別為和

6、，設間隙摩擦系數(shù)為，局部阻力系數(shù)為，物體密度為，求流體的質量流量。例3-2設有的液體，經過長為，直徑的鑄鐵管流動，流量為。試求摩擦壓力損失。解：屬于層流流動。例3-3長度，內徑的普通鍍鋅鋼管，用來運輸運動粘性系數(shù)的重油，已測得其流量。（已知）問其沿程損失是多少？解：對于，故沿程阻力損失為4-2流體在圓管中流動時，“流動已經充分發(fā)展”的含義是什么？在什么條件下會發(fā)生充分發(fā)展了的層流，又在什么條件下會發(fā)生充分發(fā)展了的湍流？4-4流體平行流過平板，試確定距板端不同距離處的附面層性質：（1）（2）4-6按下表計算不同處平板附面層厚度，并將其繪成圖（已知流體的）。0.000.010.100.200.40

7、0.500.600.801.002.0020.00注：距板端的距離，；：來流速度，；：附面層厚度，。例6-1已知某離心式壓縮機第一級工作輪出口氣流的速度，出口溫度，氣體常數(shù)，絕熱系數(shù)，試求出口氣流的馬赫數(shù)為多大？解：因速度已知，求只需求的當?shù)匾羲偌纯伞?-4某轉爐氧槍的壓力，爐內壓力，氧氣流量，試求氧槍的臨界直徑、出口速度及出口直徑。9-2磚墻的表面積為，厚為，平均熱導率為。設磚墻室內側的表面溫度為，室外側的表面溫度為，試確定此磚墻向外散失的熱量。解： 例10-1如圖所示，一平壁由三層材料組成。第一層是耐火磚，熱導率，允許的最高使用溫度為，第二次是絕熱磚，熱導率為，允許最高是使用溫度為，第三層

8、是鐵板，厚度，爐壁內表面溫度，外表面溫度，在穩(wěn)定狀態(tài)下，。試問各層壁應該多厚才能使壁的總厚度最??？解：為了使總厚度最小，應該把熱導率最小的材料在其允許的使用范圍內做到最厚，因為絕熱磚的熱導率最小，其最高使用溫度，固將耐火磚和絕熱磚的界面溫度設為。由單層平壁的公式又據(jù)多層平壁的公式，即當耐火磚的厚度為91mm，絕熱磚的厚度為66mm時，爐墻的總厚度最小，總厚度為91+66+6=163mm。例10-2有一爐墻大平壁，內層為硅磚，外層為硅藻土磚，已知，求導熱熱通量及界面溫度?解：查得：假定界面溫度為，求得由式，驗算界面溫度，由單層平壁的計算公式與假定溫度相差太大，必須再次計算，以做為界面溫度，重復以

9、上操作步驟得：例10-3蒸汽直管道的外徑，準備包兩層厚度都是15mm的不同材料的絕熱層，第一種材料的熱導率，第二種材料的熱導率，若溫差一定，試問從減少熱損失的觀點看下列倆種方案：（1）一在里層，二在外層；（2）二在里層，一在外層，哪一種好，為什么？解：方案一單位管長熱損失為方案二單位管長熱損失為比較倆種方案的熱損失，固從減小熱損失的觀點來看，方案一好。10-2一平壁處于一維穩(wěn)態(tài)導熱（無內熱源）。平壁厚度為，平壁左側表面溫度為。平壁分別由下列材料制成：（1） 純鋁；（2）碳鋼；（3）耐火粘土磚；（4）煤粉灰泡沫磚。解：（1）10-4用厚的普通耐火粘土磚和厚的輕質粘土磚，密度砌成的平面爐墻，其內表

10、面溫度為，外表面溫度為，求導熱通量。 已知：普通耐火粘土磚： 輕質粘土磚：解： 10-8外徑為的熱力管道外，包扎有厚為、平均熱導率為的礦渣棉，其外為厚、平均熱導率為的煤灰泡沫磚。絕熱層外表面溫度為。試檢查礦渣棉與煤灰泡沫磚交界處的溫度是否超過允許值？又，增加煤灰泡沫磚的厚度對熱損失及交界面處的溫度有什么影響？蒸汽管道的表面溫度取為。解： 10-9在一根外徑為的熱力管道外擬包扎兩層絕熱保溫材料，一種材料的熱導率為，另一種材料的熱導率為兩種材料的厚度都取為。試比較把熱導率小的材料緊貼管壁及把熱導率大的材料緊貼管壁這兩種方法對保溫效果的影響，這種影響對于平壁的情形是否存在，假定在這兩種做法中，絕熱層內、外表面的總溫差不變？解：與1比較14-7外徑的熱風管外表面溫度為，置于露天環(huán)境中，環(huán)境溫度為時該熱風管每米管長的輻射散熱量為多少？如果把風管放在的磚柱中，磚柱內表面溫度還是，風管散熱量又是多少？設管表面、磚表面的黑度為，比較計算結果。14-18一爐子的爐膛可以近似看成是高度等于直徑的圓柱殼體，直徑為，其內徑是有二氧化碳、水蒸氣和非吸收性氣體組