冶金傳輸原理考試必備

1、名詞解釋1 流體：能夠流動(dòng)的物體。不能保持一定的形狀，而且有流動(dòng)性。2 脈動(dòng)現(xiàn)象：在足夠時(shí)間內(nèi)，速度始終圍繞一平均值變化，稱為脈動(dòng)現(xiàn)象。3 水力粗糙管：管壁加劇紊流，增加了流體流動(dòng)阻力，這類管稱為水力粗糙管。4 牛頓流：符合牛頓粘性定律的流體。5 紊流：流體流動(dòng)時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)在不同方向上做復(fù)雜無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，相互干擾的運(yùn)動(dòng)。這種流動(dòng)稱為紊流。6 流線：在同一瞬時(shí)，流場(chǎng)中連續(xù)不同位置質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)方向線。7 流管：在流場(chǎng)內(nèi)取任意封閉曲線，通過該曲線上每一點(diǎn)，作流線，組成的管狀封閉曲面，稱流管。8 邊界層：流體通過固體表面流動(dòng)時(shí)，在緊靠固體表面形成速度梯度較大的流體薄層稱邊界層。9 偽塑性流:其特征為（），當(dāng)

2、n1時(shí)，為偽塑型流。10非牛頓流體:不符合牛頓粘性定律的流體，稱之為非牛頓流體，主要包括三類流體。11賓海姆塑流型流體:要使這類流體流動(dòng)需要有一定的切應(yīng)力時(shí)流體處于固結(jié)狀態(tài)，只有當(dāng)切應(yīng)力大于時(shí)才開始流動(dòng)。12穩(wěn)定流:運(yùn)動(dòng)參數(shù)只隨位置改變而與時(shí)間無關(guān)，這種流動(dòng)就成為穩(wěn)定流。13非穩(wěn)定流:流場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)不僅隨位置改變，又隨時(shí)間不同而變化，這種流動(dòng)就稱為非穩(wěn)定流。14跡線:跡線就是流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡線，特點(diǎn)是:對(duì)于每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都有一個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡，所以跡線是一族曲線，而且跡線只隨質(zhì)點(diǎn)不同而異，與時(shí)間無關(guān)。16 水頭損失:單位質(zhì)量（或體積）流體的能量損失。17 沿程阻力:它是沿流動(dòng)路程上由于各流體層之間的內(nèi)

3、摩擦而產(chǎn)生的流動(dòng)阻力，也叫摩擦阻力。18 局部阻力:流體在流動(dòng)中因遇到局部障礙而產(chǎn)生的阻力。19脈動(dòng)速度:脈動(dòng)的真實(shí)速度與時(shí)均速度的差值成為脈動(dòng)速度。20 時(shí)均化原則:在某一足夠長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)以平均值的速度流經(jīng)一微小有效斷面積的流體體積，應(yīng)該等于在同一時(shí)間段內(nèi)以真實(shí)的有脈動(dòng)的速度流經(jīng)同一微小有效斷面積的流體體積。21熱傳導(dǎo):物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的熱量傳遞稱為熱傳導(dǎo)。22 對(duì)流:指流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，冷熱流體相互慘混所引起的熱量傳遞方式。23 熱輻射:物體因各種原因發(fā)出輻射能，其中因熱的原因發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。24等溫面:物體

4、中同一瞬間相同溫度各點(diǎn)連成的面稱為等溫面。25溫度梯度:溫度場(chǎng)中任意一點(diǎn)沿等溫面法線方向的溫度增加率稱為該點(diǎn)的溫度梯度。26熱擴(kuò)散率:（），熱擴(kuò)散率與熱導(dǎo)率成正比，與物體的密度和比熱容c成反比。它表征了物體內(nèi)熱量傳輸?shù)哪芰Α?7 對(duì)流換熱:流體流過固體物體表面所發(fā)生的熱量傳遞稱為對(duì)流換熱。28 黑體:把吸收率為1的物體叫做絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。29 灰體:假定物體的單色吸收率與波長(zhǎng)無關(guān)，即吸收率為常數(shù)，這種假定物體稱之為灰體。30 輻射力的單位:輻射力是物體在單位時(shí)間內(nèi)單位表面積向表面上半球空間所有方向發(fā)射的全部波長(zhǎng)的總輻射能量，記為e，單位是w/。31 角系數(shù):我們把表面1發(fā)射出的輻射能落到表

5、面2上的百分?jǐn)?shù)稱為表面1對(duì)表面2的角系數(shù)。32質(zhì)量溶度:單位體積的混合物中某組分的質(zhì)量。33摩爾溶度:單位體積混合物中某組分的物質(zhì)的量。34 空位擴(kuò)散:氣體或液體進(jìn)入固態(tài)物質(zhì)孔隙的擴(kuò)散。35 自擴(kuò)散系:指純金屬中原子曲曲折折地通過晶格移動(dòng)。36 互擴(kuò)散系數(shù):，式中稱為互擴(kuò)散系數(shù)。37 普朗克定律:揭示了黑體輻射能量按波長(zhǎng)的分布規(guī)律，數(shù)學(xué)表達(dá)式（） 38 斯蒂芬-玻爾茨曼定律:揭示了黑體輻射力正比于其熱力學(xué)溫度的四次方的規(guī)律，公式簡(jiǎn)答1 流體具有哪些物理性質(zhì)？壓縮性，膨脹性，密度，粘度。2 流線可以穿過流管嗎？為什么？答：不能，流管是由流線組成，如果流線穿過流管，意味不同流線將相交，因?yàn)榱骶€表示

6、在流線上的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和大小，如果流線穿過流管，意味一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同時(shí)具有兩個(gè)速度，這是不可能的。所以流線不能穿過流管。3 為什么紊流條件下可以利用牛頓粘度定律計(jì)算管道壁面對(duì)流體的剪切力？答：邊界層都處于層流狀態(tài)。4 兩個(gè)不同水力學(xué)系統(tǒng)相似的條件是什么？ 答，幾何相似，動(dòng)力相似，運(yùn)動(dòng)相似。5 解釋雷若數(shù)的物理意義，它有何作用？ 答：表示流體流動(dòng)過程中慣性力和粘性力的作用大小 ，是它們的比值。可以用來判斷流體的流動(dòng)狀態(tài)。可以兩流體系統(tǒng)相似的判據(jù)之一。是摩擦系數(shù)的實(shí)驗(yàn)變量。6溫度t=15，運(yùn)動(dòng)粘度0.0114cm2/s的水，在直徑d=2cm的管中流動(dòng)，測(cè)得流速v=8cm/s，問水流處于什么狀態(tài)?如要

7、改變其運(yùn)動(dòng)，可以采取哪些?： 故為層流。 升高溫度或增大管徑d均可增大雷諾數(shù)，從而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。7流體在圓管中流動(dòng)時(shí)，“流動(dòng)已經(jīng)充分發(fā)展”的含義是什么？在什么條件下會(huì)發(fā)生充分發(fā)展了的層流，又在什么條件下會(huì)發(fā)生充分發(fā)展了的紊流？答： 流體在圓管中流動(dòng)時(shí)，由于流體粘性作用截面上的速度分布不斷變化，直至離管口一定距離后不再改變。進(jìn)口段內(nèi)有發(fā)展著的流動(dòng)，邊界層厚度沿管長(zhǎng)逐漸增加，僅靠固體壁面形成速度梯度較大的穩(wěn)定邊界層，在邊界層之外的無粘性流區(qū)域逐漸減小，直至消失后，便形成了充分發(fā)展的流動(dòng)。在層流流進(jìn)管道時(shí)，當(dāng)流進(jìn)長(zhǎng)度大于l=0.065dre)時(shí)，流體發(fā)展為充分發(fā)展的層流。在紊流條件下，當(dāng)流入管長(zhǎng)度至

8、l=25-40d左右，流體為充分發(fā)展的紊流。8 寫出流體靜力學(xué)基本方程式，并說明其能量意義和幾何意義。解:流體靜力學(xué)基本方程為：同一靜止液體中單位重量液體的比位能 可以不等，比壓強(qiáng)也可以不等，但比位 能和比壓強(qiáng)可以互換，比勢(shì)能總是相等的。 9試判斷下列平面流場(chǎng)是否連續(xù)?解：由不可壓縮流體流動(dòng)的空間連續(xù)性方程（3-19，20）知： ， 當(dāng)x=0，1，或y=k （k=0，1，2，）時(shí)連續(xù)。11、溫度t=5的水在直徑d100mm的管中流動(dòng)，體積流量q=15l/s，問管中水流處于什么運(yùn)動(dòng)狀態(tài)? t=5的水動(dòng)力粘度為1.547x10-6m2/s解：由題意知：水的平均流速為 根據(jù)雷諾數(shù)公式 故為紊流。11

9、當(dāng)鑄件在砂型中冷卻凝固時(shí)，由于鑄件收縮導(dǎo)致鑄件表面與砂型間產(chǎn)生氣隙，氣隙中的空氣是停滯的，試問通過氣隙有哪幾種基本的熱量傳遞方式？答：熱傳導(dǎo)、輻射12 假設(shè)在兩小時(shí)內(nèi)，通過152mm×152mm×13mm（厚度）實(shí)驗(yàn)板傳導(dǎo)的熱量為 837j，實(shí)驗(yàn)板兩個(gè)平面的溫度分別為19和26，求實(shí)驗(yàn)板熱導(dǎo)率。解：由傅里葉定律可知兩小時(shí)內(nèi)通過面積為152×152mm2的平面的熱量為 873=- 得 13 有一厚度為20mm的平面墻，其熱導(dǎo)率為1.3w/(m·)。為使墻的每平方米熱損失不超過1500w，在外側(cè)表面覆蓋了一層為0.1 w/(m·)的隔熱材料，已知復(fù)

10、合壁兩側(cè)表面溫 度分布750 和55 ，試確定隔熱層的厚度。解：由多層壁平板導(dǎo)熱熱流密度計(jì)算公式（9-14）知每平方米墻的熱損失為 得 14 液態(tài)純鋁和純銅分別在熔點(diǎn)（鋁660，銅1083）澆鑄同樣材料構(gòu)成兩個(gè)砂型中，砂型的密實(shí)度也相同,試問兩個(gè)砂型的蓄熱系數(shù)哪個(gè)大？為什么？答：此題為討論題，砂型的蓄熱系數(shù)反映的是材料的蓄熱能力，綜合反映材料蓄熱和導(dǎo)熱能力的物理量，取決于材料的熱物性。 兩個(gè)砂型材料相同，它們的熱導(dǎo)率和比熱容c及緊實(shí)度都相同，故兩個(gè)砂型的蓄熱系數(shù)一樣大。 注：鑄型的蓄熱系數(shù)與所選造型材料的性質(zhì)、型砂成分的配比、砂型的緊實(shí)度及冷鐵等因素有關(guān)！ 考慮溫度影響時(shí)，澆注純銅時(shí)由于溫度較

11、純鋁的高，砂型的熱導(dǎo)率會(huì)增大，比熱和密度基本不變，從而使得砂型蓄熱系數(shù)會(huì)有所增大15 物體在什么條件下，形成漫反射？答：物體是否發(fā)生漫反射，取決于表面的粗糙程度（相對(duì)于熱輻射的波長(zhǎng)而言）當(dāng)表面的不平整尺寸大于投射波長(zhǎng)時(shí)，形成漫反射。16，解釋黑體的吸收率等于一的物理意義？答：黑體的吸收率等于一，這意味著黑體能夠全部吸收各種波長(zhǎng)的輻射能。17，解釋制造人造黑體的原理？答：利用工程材料（吸收率必然小于黑體），制造一個(gè)空腔，使空腔壁面保持均勻溫度，并在空腔上開一個(gè)小孔，空腔內(nèi)要經(jīng)歷多次吸收和發(fā)射，而每經(jīng)歷一次吸收輻射就能按內(nèi)壁吸收率的大小被減弱一次，最終能離開小孔的能量是微乎其微的，可以認(rèn)為投入輻射

12、完全在空腔內(nèi)部被吸收。18，嚴(yán)重氧化的金屬表面的發(fā)射率分別處于溫度50度和500度的環(huán)境下，比較該金屬在這兩種條件下的發(fā)射率大小？答：后者更大，金屬材料的發(fā)射率隨溫度升高而增高。19，解釋角系數(shù)相對(duì)性原理，角系數(shù)與溫度有關(guān)嗎？答：公式表示兩個(gè)表面在輻射換熱時(shí)角系數(shù)的相對(duì)性。角系數(shù)與溫度無關(guān)，因其純屬幾何因子，僅取決于幾何形狀。20，解釋角系數(shù)的完整性性質(zhì)。答：完整性對(duì)于有n個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)，據(jù)能量守恒可得，此式即為角系數(shù)的完整性。計(jì)算1三段管路串聯(lián)如圖，直徑d1=100 cm，d2=50cm，d325cm，已知斷面平均速度v310m/s，求v1,v2，和質(zhì)量流量(流體為水)。解：可壓縮流體

13、穩(wěn)定流時(shí)沿程質(zhì)量流保持不變， 故： 質(zhì)量流量為 2直徑d=200m，長(zhǎng)度l=300m的新鑄鐵管、輸送重度=8.82kn/m3的石油已測(cè)得流量q=0.0278m3/s。如果冬季時(shí)油的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)1=1.092cm2/s，夏季時(shí)2=0.355cm2/s，問在冬季和夏季中，此輸油管路中的水頭損失h1各為若干?解：由題意知 冬季 同理，夏季有 因?yàn)?由布拉休斯公式知：4用一風(fēng)扇把靜止空氣通過一直管道排到車間外面。管道截面形狀為矩形，尺寸為200x300mm,長(zhǎng)度為60m,設(shè)空氣溫度為20度，管道入口壓力和出口壓力都為0.98大氣壓，設(shè)計(jì)管道流量為28m3/min,問需要選擇多少功率的風(fēng)扇？(空氣在1個(gè)

14、大氣壓時(shí)的密度為1.207kg/m3, 運(yùn)動(dòng)粘度為15.06x10-6m2/s.)解： 寫出伯努利方程p1=p2, z2=z1, v1=0所以上方程簡(jiǎn)化為de=4a/pw=4x0.2x0.3/2(0.2+0.3)=0.24m在一個(gè)大氣壓，溫度15攝氏度的空氣密度是1.207kg/m3則在0.98大氣壓條件下，空氣密度是-= 1.207x0.98/1.0=1.18kg/m3空氣粘度為：=1.7x10-5kg/s-m空氣流速v=28/(0.2x0.3)=7.7m/sreynold numberre=vde/是紊流，查表得f=0.0042因?yàn)閑f=2f(l/de)v2能量平衡方程2=1m*= =92m2/s2=92j/kg輸送每公斤空氣消耗能量92j.設(shè)計(jì)要求每秒輸送空氣質(zhì)量流量q=(28m3/60s)x1.18kg/m3=0.55kg/s則風(fēng)扇功率為m*xq=92x0.55kgxj/(kgxs)=50.6j/s=51w5有一水管網(wǎng)線支線，長(zhǎng)度20m，管徑為20mm。管線上安裝有3個(gè)90度的彎接頭，一個(gè)全開啟的