材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)

1、第一章流的主要物理性K1-1何需流ft,流ft具有哪些物理性答：流ft是指没有固定的形状、易於流勤的物K。它包括液ft和氯醴。流ft的主要物理性K有：密度、重度、比ft稹屡缩性和膨胀性。2、在H3.20所示的虹吸管中，已知H1=2m,H2=6m,管D=15mm,如果不言刊i失，fWS虑的屋弓期煤卷多大畴此管才能吸水？此映管内流速u2及流量Q各篇若干？（注意：管B端她未接斶水面或探入水中）解：逗取谩水断面1-1、2-2及水型基型面O-O,列1-1面（水面）到2-2面的K努利方程再逗取水型基型面 O' -O', 列谩水断面2-2及3-3的K努利方程H 3.20虹吸管住）因V2=V3

2、由式（B）得= 10 8= 2m(水 73p2=29810.19620(pa)- 2) = 2 9.8(10 4);10.85(m/s)310.85=0.0019(m3/s)=1.9(L/s)1-1温度为3TC的水在平板上流动（1）如果在“词处的速度分布“=3y-八求球点壁面切应力,38。水的特性参数是：pXlinCv-O.UUTrjM'/s（2）在F=Mm和r=用处，沿y方向传输的动M通证是多少？f3）在y=1加肛和工3处,沿常方向有动地通用吗？若有，它是多少（垂直于流动方向的单位面枳上的动量通盘）?解：（I）p-vp- OrtH>7 x 10,007xJQ xllXM(K(X

3、H>7 Pa壁曲处，尸也故有而,dy"也=3必=-3x0.0007=-2.lxJU-1Pa力誓=。3则7啊7町用MlT"0=t-0.(W7)x(-2,9999y7)-2.0999«10-1Pudy沿一方向的对流动量通量为伊*川L“=3仙00"0项1'3、哽-户%明=1000x0.003x0.003=在009m5、有一文特利管(如下BI),已知di=15cm,d2=10cm,水金艮差屋言十液面高差h=20cmo若不言十阻力揖失，求常温(20C)下，通谩文氏管的水的流量。解：在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2虑测量静屋力差pi和p2,刖由式2

4、22P+v=const可建立有驰匕截面的伯努利方程：'+$+皆根aeaa性方程，截面i和2上的截面稹Ai和A2典流醴流速vi和v2的保式悬AiVi=A2V2所以V2=-2(Pip2)通谩管子的流醴流量悬Q=A2'2(Pi/2)甲-2T(A2)2(Pi-P2)用U形管中液柱表示，所以Q = A22g. h : _ ：)一、,A2 2:1 Y At A二 2= 491)332 9.81 0.2 (13.55 10 -1 10 )3 14,0.1 2 10(1 -(2)0.152一 3 一=0.074 (m /s)式中p、p被测流和u形管中流醴的密度。如H6-317(a)所示，卷一速

5、接水泵出口的屋力水管，直45。，水流流谩管畴有一水型推力，卷了防止管彝生位移d=500mm 管典水型的夹角 桀一混凝土墩使管道固定。p1相封=108000N/m2,p2相封若通谩管道的流量0.5m3/s ,断面1-1和2-2中心黑占的屋力=105000N/m2o 求作用在墩上的力。解如H6317(b)所示，取管前彳麦断面11和2-2流ft卷分Utt,现分析分Utt上外力和勤量建化。管壁封流ft的作用力R,勤量方程在x小由的投影卷：=2.55m/spiA-Rj(一/>2Aojw45-/)Q(xicos45*v),vMORm-PiA一raAcorfS'-flQ(VCQ9450-v)=

6、108000X0.785X0.51-105000x0.785x0.52Xy-1000X0,5(2.55x-2.55)=6998N勤量方程在x小由的投影卷:Ry一方A4n45"-fiQ(x*sin45*一0)73/5HY=105000x0.785x0.52x陛十1900x0,5x2,55x=15472NK墩封流ft作用力的合力R的大小及方向卷:R=q帚-/*三y69982T154722=17000N加11。二一，687015502二 0,444,a=24.2*流ft封K墩的作用力 P典R的大小相等方向相反23图3. 25水格嗤嘴X 0-<»503例3/7在直径D=80m

7、m的水平管路末端，接上一个出口直径为d=40mm的喷嘴（参看图3.25）,管路中水的流量为Q=1/min,问喷嘴和管子接合处的纵向拉力为若干？设动量校正系数B和动能校正系数。都取值为L解因为Q=/min=/j)60jy2.而4=(fl(Bf7?O.OQ3(B(M-)44!.-(l.IS4f-0,OQ】M“尚工)44u卫"I-13.23(e工)1 均01m6如取管轴线为水平基准面0-0,过水断面为1.1、2-2,则可列出贝努利方程2_+£=互十金r28r2笈由此得p=工3：-P-1)=9800(3.23)1-(3.313)2=82028(N/m3)2g2x9,g因而片=Pi4

8、=82028X0.00503=412.6(N)设喷嘴作用于满流的力语犬轴向的分力为F*,的由式(3.79)可得出射流的动量方曲1曷吗R-忖G户4%一%)="0lE)由此可将邑=刊一直2(七一分)二412£-】000X(13.23-3.313)=244.3(A/)M)方向向左,即由沿x轴向作用于嗑嘴的力为244.3N,方向向右，所以喷嘴和管子缁合礼所史的蚁向我力势244.3ISL1-2某槿液ft的密度p=900Kg/m3,求教重度y和品fflt稹v。解：由液ft密度、重度和品fflt稹的信期系知：G3=g=9009.8-8820(N/m3)一一，13.品fflt稹v=-=0.

9、001(m3/kg)1.4 某槿可屋缩液ft在圜柱形容器中，富屋弓食2MN/m2Bfft稹卷995cm3,曲器弓食1MN/m2Bfft稹卷1000cm3,fW它的等温屋缩率看卷多少？解：等洲M缩率 Kt公式(2-1): KT凶v HP t图L5AV=9951000=-5*10-6m3注意：AP=21=1MN/m2=1*106Pa>V=1000cm3代入即可得到Kt=5*10-9Pa-1。注意：式中V是指液ft建化前的ft稹1.6 如圈1.5所示，在相距h=0.06m的雨彳固固定平行乎板中放置另一现薄板，在薄板的上下分别放有不同粘度的油，It且一槿油的粘度是另一槿油的粘度的2倍。富薄板以匀

10、速v=0.3m/s被拖勤畤，每平方米受合力F=29N,求雨槿油的粘度各是多少？解：流ft匀速稳定流勤畴流ft封板面崖生的粘性阻力力f=-0yxAY平板受到上下油面的阻力之和典施加的力平衡，即F=环=2，0_+迎，0-=61h/2h/2h代入黝谍得r=0.967Pa.s第二章流醴静力季(吉潭升版)2-1作用在流ft上的力有哪雨I®,各有什麽特黠？解:作用在流ft上的力分卷品K力和表面力雨槿。品K力是作用在流ft内部任何K黑占上的力，大小典品K成正比，由加速度滥生，典K黑占外的流醴瓢信队而表面力是指作用在流ft表面上的力，大小典面稹成正比，由典流ft接斶的相郝流ft或固ft的作用而滥生。

11、2-2什麽是流ft的静屋弓氧静止流ft中屋弓金的分佛规律如何？解：流醴irn弓童指罩位面稹上流醴的静屋力。静止流ft中任意一黑占的静屋强值只由店座檄位置决定，即作用於一黑占的各彳固方向的静屋强是等值的。2-3嘉出流醴静力季基本方程式，10明其能量意羲和襄何意羲。PP解:流ft静力阜基本方程卷：Zi十寸=Z2+寸或P=Po+Pgh=PO+¥h同一静止液ft中罩位重量液ft的比位能可以不等，比屋强也可以不等，但比位能和比屋强可以互换，比势能是相等的。2-4如H2-22所示，一圜柱ftd=0.1m,品KM=50kg.在外力F=520N的作用下如t容器中，富h=0.5m时t到平衡状曲求汨管中

12、水柱高度H=?解：由平衡状魅可知：-32)=7g(Hh)二(d/2)2代入数摞得H=12.62mh2=0.4m, h3=1.1m, h4= 0.75m, h5 =2.5盛水容器形状如H2.23所示。已知hl=0.9m,1.33m。求各黑占的表屋弓金。解：表屋弓童是指：除屋弓重典大氟屋弓重的差值。P=0(Pa)F2uR：g(h1h2)=4900(Pa)P3=P-pg(h3-h1)=-1960(Pa)P4=P3=1960(Pa)F32：gh 二P5 =P4 -凡(h5 一为)=764j4(2Pa) ”ji - 122-6雨彳固容器A、B充满水，高度差卷 a0卷测量它 凭之的屋弓金差，用K部充满油的

13、倒U形管符雨容器相速，如H 2.24所示。已知油的密度p 油 二900kg/m3, h=0.1m, a=0.1m。求雨容器中的 屋弓童差。解：言已AB中心高度差卷a,速接器油面高度差卷 力季公式知：h, B球中心典油面高度差卷b;由流ft静P? - P7Kgh = P4 - %ghPA = P2 + Bkg (a +b)PB = P4：水 gbP = PA _PB =P2 _P4 + p7Kga =1079.1Pa2-8 水屋檄如H 2.26所示。已知大活塞直D =11.785cm,小活塞直 d=5cm ,杠杆臂H a= 15cm, b = 7.5cm,活塞高度差h=1m。常施力F1 = 98

14、N Bf,求大活 塞所能克服的载荷 F2。解：由杠杆原理知小活塞上受的力卷F3： F3 b - F a由流醴静力季公式知：二(d/2)2Pgh =二(D/2)2Rff 2.23.F2=1195.82N2-10水池的但U壁上，装有一根直d=0.6m的圜管，圜管内口切成a=45°的传（角，It在适切口上装了一现可以上端跤I!旋醇的盖板，h=2m,如H2.28所示。如果不言十盖板自重以及盖板典跤itfW的摩擦力，冏K起盖板的力T卷若干？。隋圜形面稹的Jc=兀a3b/4）解：建立如圈所示坐檄系oxy,o黑占在自由液面上，y巾由沿著盖板壁面斜向下，板面隋圜面，在面上取微元面dA,f坐檄卷y,淹

15、深黑h=y*sin0，微元面受力卷dF=PghdA=PgysinFA板受到的力卷F=dF=gsin,ydA=：:gsinuycA=hcAAA盖板中心在液面下的高度卷hc=d/2+ho=2.3m,yc=a+ho/sin45盖板受的静止?翻力卷F=r1cA=9810*2.3*兀ab屋力中心距跤IO由的距:l =VcJcycAh0sin 45d 12 sin 45sin454= 0.44X=d=0.6m,由理力阜平衡理知，,力F和T封跤It的力矩代数和卷零即：%M=Fl-Tx=0故T=6609.5N2-14有如H2.32所示的曲管AOB。OB段是L1=0.3m,/AOB=45°AO垂直放置

16、，B端封朗,管中盛水，其液面到O黑占的距HL2=0.23m,此管AO事由旋醇。冏醇速悬多少畤，B黑占的H弓重舆O黑占的H弓重相同？OB段中最低的屋弓金是多少？位於何虞？解：盛有液ft的圜筒形容器其中心事由以等角速度3旋n畤，其管内相封静止液醴屋弓童分佛卷：以A黑占卷原黑占，OA卷Z事由建立坐檄系R=Pa：gl222gz其中：Pa卷大氧屋。r=L1sin45：Z=L1cos45©L2富PB=PO畴=9.6rad/sOB中的任意一黑占的屋弓金卷.,2r2P=Pa；寸-g(r-L2)封上式求P封r的一睹厚数另其卷0得到，r=W即OB中屡强最低黑占距OltL'=r/.=0.15msi

17、n45代入数摞得最低屋弓金卷Pmin=103060Pa第三章曾题(吉潭升版)3.1 已知某流埸速度分怖卷Ux=x_2,Uy=3y,Uz=z3,求谩黑占(3,1,4)的流。解：由此流埸速度分怖可知流埸卷稳定流，流K亦重合，此流埸流微分方程卷：dxdydz-院X。4dx_dy_dzx-2-3yz-3即：求解微分方程得通黠(3,1,4)的流方程如&-2)3y=1。-3)3y=1333.2 判断下列平面流埸是否建东K？Ux=xsiny,Uy=3xcosy由不可屋缩流ft流勤的空速性方程(3-19,20)知a%=a.%， x.xCv:yy-=3Xsiny=3Xs”dxoy232=3xsiny-3

18、xsiny=3x1-xsinyHx=0,1,或y=k兀(k=0,1,2,)畴建§1。解：可屡缩流ft稳定流畴沿程品K流保持不建,3.4 三段管路串耳帑如圈3.27所示，直d1=100cm,d2=50cm,d3=25cm,已知Uf面平均速度V3=10m/s,求vi,V2,和品K流量(流ftly水)。Q=vA=v1A=v2A2-v3A3故:ViV3 A = 0.625m/ saiv3 A3=2.5m/sA2品流量卷：M=PQ=?水丫3A3=490（Kg/s）,D Pa c c PA va2ha 0 = 0：i A -a-122g3.5 水直圜管向下流出，如H3.28所示。已知管直di=1

19、0cm,管口虑的水流速度vi=1.8m/s,求管口下方h=2m虑的水流速度V2,和直§!d2解：以下出口卷基尊I面，不言十损失，建立上出口和下出口面伯努22利方程：hPv1=0Pav22g2g代入数摞得：v2=6.52m/s由viA=v2A2得:d2=5.3cm3.6 水箱Iffl壁接出一直彳至D=0.15m的管路，如Bl3.29所示。已知hi=2.1m，h2=3.0m,不言十任何损失，求下列雨槿情况下A的屋弓氨（1）管路末端安一噫嘴，出口直彳至d=0.075m；（2）管路末端没有噫嘴。解：以A面卷基型面建立水平面和A面的伯努利方程:以B面卷基型，建立AB面伯努利方程：Dv2Pv2P

20、,hvaA=0vba222g2g（1）常下端接噫嘴畤，vaAa=vbAb解得va=2.54m/s,PA=119.4KPa（2）常下端不接噫嘴畤,解得PA=71.13KPa3.7 如Bl3.30所示，用管测量SOf管道Itg上的流速Umax，管典阳斜（酒精）微百十相速。已知d=200mm，sin”=0.2，L=75mm，酒精密度p1=800kg/m,SOI密度p2=1.66Kg/m；Umax=1.2v（v卷平均速度），求SOS品K流A（东如！测黑占），浏静屋黑板& B，县里。解：此装置由16管和测屋管合而成，沿9糕1取雨黑占，>AB雨黑占的Bf面建立伯努利方程有:ZBPB2 vma

21、x2VA2g2g其中ZA=ZB,vA=0,此畤A黑占测得的是m己卷PA*，静厘pbr*r1、2PA-Pb=二P气vmax2PA -PB =（0 酒精p气）gLcosa由於氟醴密度相封於酒精很小，可忽略不言十。由此可得vmax2gL：1 cosa：2M =F2vA = '2vmax A1.2代入数fit得M=1.14Kg/s3.9如圈3.32所示，一燮直彳军的管段AB，直彳型dA=0.2m，dB=0.4m，高差 h=1.0m，用屋弓金表测得PA=7x10 Pa，PB = 4x10 Pa，用流量言十测得管中流量 Q=12m3/m访，判Bf水在管段中流勤的方向，加求损失水II。解:由於水在管

22、道内流勤具有粘性，沿著流向水必然降低，故比较A和B黑舔图水MM可知管内水的流勤方向。AA C 12 ,3 ,、vaAa =vbAb =Q （m /s）60=va = 6.366m/s,vb = 1.592m/sHA =0+与+匕=9.2m12gHB=hPBvb=5.2mB2g即：管内水由A向B流勤。以遇A的遇水Bf面卷基型，建立A到B的伯努利方程有:22Pava.Pbvb.0+=h+hw2g2gw代入sot得，水sot失卷hw=4m第四章（吉涕升版）4.1已知管d=150mm,流量Q=15L/s,液ft温度卷10C,其勤粘度保数、=0.415cm2/s。定：（1）在此温度下的流勤状熊；（2）在

23、此温度下的牖界速度；（3）若谩流面稹改卷面稹相等的正方形管道，即其流勤状熊如何？I5*LO-*“=0.83/ft百解：流ft平均速度卷:jtO.I5上4Ry=3069,6（2320,13000）雷教标故此温度下虑在不稳定状熊。R<.?=13000=v，=3.6（%/s）因此，由不稳定向湍流醇燮牖界速度卷：1Re=2320=>0=0.64初s）由不稳定向唇流醇燮牖界速度卷：''V-,0,152Re=680）500些右下方段印0.415电10-4270.15右卷正方形即故湍流状熊。4.2温度T=5C的水在直d=100mm的管中流勤，ft稹流量Q=15L/s,fW管中水流

24、霓於什麽建勤状熊?解：由I1意知：水的平均流速卷:(itrqI305、v=1305+5叫0:L547*10TmM占查附金患算得T=5C的水勤力粘度卷I101A-0,1根撼雷ig数公式= 123464)13000R”vL547Moy故卷湍流。4.3温度T=15C,勤粘度尸0.0114cm2/s的水，在直d=2cm的管中流勤，测得流速v=8cm/s,fW水流霓於什麽状熊？如要改建其勤，可以探取哪些辨法？解：由题意知:Revd8 10-<2xl0:0.0114 10-4= 1403 <2320升高温度或增大管d均可增大雷数，徙而改11勤状熊。4.5在晨度L=10000m、直d=300mm

25、的管路中事俞送重尸9.31kN/m3的重油，其重量流量22G=2371.6kN/h,求油温分别卷10c(丫=25cn/s)和40c(IG.5cr/s)畴的水MOt失G23716*4Q=_=vAnv=r=l/5即4m是y9.31*3600*/0.3"解：由题知：不vd1*0.3R?=120油流热10畴1-1"h二里人匚二山。厂:906'fRed2g1200.32*9.811*0；Re=2000<2320I&*int40Bf1:641000020000 3 2*9 8-=54 .3 7 m4.6某一送凰管道(金同管，=0.2mm).<l=30m,直d

26、=750mm,在温度T=20C的情况下，送凰量Q=30000m3/h。fW：(1)此凰管中的沿程损失卷若干？(2)使用一段畴彳麦，其封粗糙度增加到二1.2mm,其沿程损失又卷若干？(T=20CBf,空氟的勤粘度保数v=0.175cn2/s)解：(1)由题意知:18+87/? / s一八_O30000/3600vAOvA-x0.7524&哼=篙箸=9.。小%4000y75()一598(乙产,=598(户一=59Xx550266=329m10'A2x0,2由於Re>3.29*105,故1Q1Q区二-=-式=0.0156l£(Re4)lg(9.0BxlO5382 r(

27、 _382 Jo.01567502 a 0.25.73 lO6)Re故为了厂区= =d 2g。0” 30.2=5"0.752 * 9,81或根据整个湍流的经验公式:z-OJl(- + )o：5 -0.11(d Re0.268一 十r)750 9014xl055 不=03 5,/Jv10.015x3018.872ir、/=10.9m0752x9,8(2):同(1)有1九=-千=0.022产+24) = 8.03x*Re382/-382750VIA-70.0222x12为I区，hf/J?8022x301837-一1>97/?d2g0,752x9.814.7直d=200m,晨度l=3

28、00m的新戴管、事俞送重度丫=8.82kN/n3的石油.已测得流量Q=0.0278m3/s。如果冬季喻由的勤粘性保数vi=1.092cm2/s,夏季畴辿=0.355cm2/s,fW在冬季和夏季中，此事俞油管路中的水01失h1各卷若干？解：由题意知0.0278 * 4"0.2?=0ss 5 m / sRevd0.K85 * ().2冬季1 I - 1 I - 1=1622t643000.885211=2.36"，'16220.22*9,81Re同理，夏季有O . SK5 *0.2O .35510因4000RH10,0364由布拉休斯公式知:0.31643000.885

29、2、=249860250.22*9.81-第五章遏界眉理1 .2流ft在圜管中流勤畴，“流勤已充分樊展”的含羲是什麽？在什麽修件下曾彝生充分樊展了的唇流，又在什麽修件下曾彝生充分樊展了的湍流？答：流ft在圜管中流勤畤，由於流ft粘性作用截面上的速度分怖不断建化，直至蹄管口一定距H彳麦不再改建。迤口段内有樊展著的流勤，暹界唇厚度沿管房逐渐增加，彳堇靠固ft壁面形成速度梯度较大的稳定暹界唇，在暹界唇之外的瓢粘性流显域逐渐减小，直至消失彳麦，便形成了充分樊展的流勤。常流迤晨度不是很畏（l=0.065dRe）,Rex小於Recr畴卷充分樊展的唇流。随著流迤尺寸的迤一步增加至l=25-40d左右，使得R

30、ex大於Recr畴卷充分樊展的湍流3 .常屋下温度卷30c的空氟以10m/s的速度流谩一光滑平板表面，界雷数Recr=3.2*105,t判断距H平板前0.4m及0.8m雨虑的暹界唇是唇流暹界唇逮是湍流暹界Jf?求出Jf流遏界Jf相鹰黑必1的遏界Jf厚度解：由题意牖界雷数知封的厚度卷x,1ijRecr_5= 3.2 10vox_10x61610=x=0.512m二A点处（0.4m）是层流，B点处（0.8m）是湍流层流边界层处雷诺数为：v0x = 10* 0.4'16*10“_ 5= 2.5*10故，边界层厚度为:©464464、=x-.0.4=3.71210mRex2.5105

31、常屋下，20C的空氟以10m/s的速度流谩一平板，用布拉修斯解求距平板前0.1m,4 .vx/vs=0虑的y,8,vx,Vy,及avx/y解：平板前0.1m虑Vx Re =10 0.115.06 10-6_4_5又由Vxc二0V 二V:- > V0 而V = 0 = V = 0, y = 0xyMIJ=6.6410：210由速度分佛舆遏界JW厚度的信M系知：再由匕二3山山3:0 二V02 -2、.y = 0或y =亚6 （舍去）5 一.由布拉修斯解知 c =5.0 x =5.0 . .50600. =1.94 10mm,V0.10-:Vx:y3131yR =V°（一） = 10

32、J2、21.94 10= 7.73 103sr =0.73Pa、p =925Kg/n3的油，以0.6m/s速度平行地流谩一墩1卷5.光滑平板，求出暹界唇最大厚度、摩擦阻力保数及平板所受的阻力解：（1）由题意知：0.5m 宽黑j 0.15m 的皿W=*=*5干=380,故为层流4.64-max xg46.5=0.119m %380Cf=1.328,0.066UVoLS=0.646.7Vo3B2L=0.83第七章相似原理奥量铜分析1 .用理想流ft的伯努利方程式，以相似U换法IS出Fr数和Eu数2 2解：理想流ft的伯努利方程：乙+与+幺=22+与十二2g2g22IT除系统:(1)Pl(Vl)P2

33、(V2)z1r=Z22g2g22梢刑玄经rPl(Vl)P2(V2)模型系统：Zi-=Z2-2g2g做相似燮换得=G-二 CCgR = P2F -PiP2rr:g：g=CgFrFFcCpPiCV2(v1)2cCpP2Cv2(v2)2代入(2)式得CiZip一T-vs=C1Z2p-Tv(.2)CCg2gCgC：Cg2gCgCp_cvCgCi,上式的各项合数群必须相等，即：Ci:号1=1CPCgCgCvCpC Cv2=1所以，所以符上述相似燮换代入上式得到弗劳德敦和欧拉数步.gj_=_gJL=_gL=F、p*_p'寸(v)2(v)2(v)2r：(v)2：(v)23.管中粘性流勤的管壁切鹰力。

34、典管d,粗糙度A,流ft密度p,黏度刀，流速有IIV,用量铜分析法求出它凭的系式解法一：有物理量系式卷：f(T,d,aP,，v)=0,其中%=Pa"bDcAdVe量铜信飙系Ml4t"1=Ml"M'T“LcLFTe1=a+bb=1-a*一1二3ab+c+d+e4c=ad12=-be©=a+1因此，.0=：a1Da."：dVa1俨向口d d dPDvd:V2=二：V2Re,二f(Re二)：V2_ded解法二：由信期系式知：f(T,d,ap,v)=o,Y),力均可由它凭表示，由此得到三偃I瓢量铜II逗择d,p,V卷基本物理量，|iJt数Ml-

35、1t21n=LaMLYLicML-1T1Jlo=r=z:dm：nVlLmMLLTJlT13-dxoyvz-LML町LTf所以1二2二一=dVRe由此可得准数方程：2=f(R,)“d5.用孔板测流量。管路直d,流ft密度卷p,勤粘性保数卷V,流谩孔板畴的速度卷v,孔板前彳麦的屋力差卷Ap。用量铜分析法IS出流量Q的算式。解：物理量之的信期系f(Q,d,:,V,p)-0逗择d,P,V卷基本物理量，即QMT1工=r=卦M1=b1dapbVcLaMLb(Td'a=2封 T L-i=-cQ，b=1=2-d”c=1*封L，0=a-3b+cd m ：nV lL2T1L Im Ml工 I LTl0 =

36、 n2 = ml =,-1 =dVPdx：yVzMljt2 1LMl' yLt'z望寸M,i=yx=0WL,-1=x-3y+z=4y=1=n3=-p2=Eu：V2z=2封TI,-2=-zQ可得准数方程TQ=f(Eu,)dVdV一一1.1.o.所以，Q=f(Eu,)d2?V=f(Eu,)d2：VdVRe第八章热量停遮的基本概念2 .in1件在砂型中冷郤凝固畴，由於件收缩醇致件表面典砂型崖生氯隙，氯隙中的空氯是停滞的，通谩氯隙有哪黑槿基本的热量停遮方式？答：熟傅醇、幅射。注：瓢封流换热3 .在你所瞭解的醇熟现象中，列聚一雉、多雉温度埸例。答：工程上多的醇熟现象，可以盘帚结卷温度彳堇

37、沿一偃I方向建化，而且典的一雒穗熊醇熟现象。例，大平板、筒和球壁。此外逮有半瓢限大物ft,如造畴砂型的受热升温（砂型外但U未被升温波及）多雉温度埸：有限畏度的圜柱ft、平行六面ft等，如金加热，焊接厚平板畴热源停轴1程。4 .假在雨小畴内，通谩152mmX152mmx13mm（厚度）ff瞬板僖厚的热量卷837J,ffW板雨彳固平面的温度分别卷19c和26C,求板都醇率。解：由傅木里集定律可知雨小畴内通谩面稹卷152X152mm2的平面的热量卷dx873=- 152 10，152 1019-263 2 360013 10，30 _得 =9.34 10 W/m - C第九章 醇熟1.封正在凝固的件

38、来其凝固成固ft部分的雨但U分别卷砂型 列出雨的遏界僚件。解：有砂型的一但U热流密度卷常数，故第二H遏界修件，T即 ° > 0 畴 K =q(x, y, z,t)；:n固液介面虞的遏界温度悬常数，故悬第一H遏界修件，即T>0BfTw=f(r )注：JT除金蠢件凝固畤有氧隙形成，遏界修件用隹，常探用第三H遏界僚件(瓢氯隙)及固液分介面,镣件凝固时温度分布示意图3.用一平底金昌11水，金局底已有厚度卷 3mm的水垢，其都醇率 入卷1W/(m C)。已知典 水相接。蜀的水垢唇表面温度卷 111 Co通谩底的热流密度 q卷42400W/m2, 求金金昌 底的最高温度。解：热量优金

39、底通谩水垢向水傅醇的谩程可看成罩唇壁醇熟，由公式(9-11)知qc _ 42400 3 10 工1= 127.2° CAdTx人工Q=-'At=-'AtT=t1-t2=t1-111C,得t二238.2C4.有一厚度卷20mm的平面%其都醇率入卷1.3W/(mC)。卷使睛的每平方米都损失不超谩1500W,在外倒!表面覆盖了一屑入卷0.1W/(m-C)的隔热材料，已知褛合壁由1U表面温度分怖750c和55C,碓定隔热唇的厚度。解：由多唇壁平板醇熟熟流密度言十算公式(9-14)知每平方米精的热损失卷'.12< 1500"口5001.30.1得、2一4

40、4.8mm6.冲天城崩虱管道的内/外直分别卷160mm和170mm,管外覆盖厚度卷80mm的石棉隔前1,管壁和石棉的前尊率分别卷入i=58.2W/（mC）,尬=0.116W/（mC）。已知管道内表面温度卷240c,石棉唇表面温度卷40c,求每米房管道的都损失。解：由多唇壁圜管道醇熟熟流量公式（9-22）知T1=240°C,T3=400C,d1=0.16m,d2=0.17m,d3=0.33m,%=58.212=0.1162 二（Ti -丁3）2 3.14 (240-40)l5n d1l曳n d20.170.331 n - / 1 n , 一0.16 .0.1758.20.1162 3.

41、14 200 二219.6w / m0.001 5.7187.解:一.1nnn查表九=2.1+0.00019t,已知3=370mm=0.37m,t=(16500c+3000C)=9750C22.285252=2.10.00019975=2.285524q=：T=(1650-300)=8338.07w/m28.外100mm的蒸汽管道覆盖隔前W采有密度卷20Kg/m3的超细玻璃棉觐，已知蒸汽管外壁温度400C,要求隔热唇外壁温度不超谩50C,而每米晨管道散热量小於163W,碓定隔热唇的厚度。0解：已知t=400°C,d1=0.1m,t2<50oC,-：163w.查附金象c知超余田玻

42、璃棉疑都醇率=0.0330.00023f=0.08475,t=40050=225oC2由圜筒壁熟流量言十算公式（9-20）知:2；： T2 3.14 0.08475 (400 -50)0.1得d2=0.31411而d2=d1+26得出6=(d2d1)=鼻(0.3140.1)=0.107m9.150-75解：UI=150.123=1.845w,=-=37.5mm=0.0375m= 0.3561.8450.0375二 d1d2 T3.140.0750.15(52.8-47.3)10.在如H9-5所示的三唇平壁的穗憨醇熟中，已测的t1,t2,t3及t4分别卷600C,500C,200C及100C,求

43、各唇热阻的比例解：根掳i热阻定羲可知Rt=9L,而穗憨醇熟畴各唇熟流量b国“碉可得各唇热阻之比卷q(RRE)：匕)：)=100:300:100=1:3:111.题略一x0.5解：考例9-6)N=-=：=j00.45792, at2V0.69*10-6*120*3600查表ef(N)=0.46622，代入式得T=Tw+(T0Tw)ef(N)=1037(293-1037)*0.466221k：709.3k12 .液熊和触铜分别在熔黑占660C,铜1083C)入同棣材料横成的雨彳固砂型中,砂型的密度也相同。冏雨彳固砂型的蓄热保数哪彳固大？卷什麽？答：此题卷制1制题，砂型的蓄热保数反映的是材料的蓄热能

44、力，粽合反映材料蓄热和醇熟能力的物理量，取决於材料的热物性b="cP。雨彳固砂型材料相同，它伸的都醇率入和比熟容c及WT度都相同，故雨彳固砂型的蓄热彳系数一檬大。注：金蠢型的蓄热保数舆所逗造型材料的性K、型砂成分的配比、砂型的WT度及冷金戴等因素有信机考温度影警畤，洗注触铜畤由於温度较的高，砂型的都醇率曾增大，比热和密度基本不燮，徙而使得砂型蓄热保数曾有所增大13 .求高0.3m,宽0.6m且很晨的矩形截面铜柱ft放入加热煽内一小畴彳麦的中心温度。已知：铜柱ft的初始温度卷20C,端a1020C,表面僖到系数a=232.6W/(m2：C),入=34.9W/°13(mC),c

45、=0.198KJ/(KgC),p=780Kg/m。解：此题卷二雉非穗熊醇熟fW题，参考例9.8,可看成雨瑰瓢限大平板醇熟求解，铜柱中心温度最低，以其卷原黑占，以雨现平板法方向卷坐檄事由，分别卷x,y事由。即有：散率a = 一二 c:3492.26*100.198*103*7800图921两块无限片平板正交形成的无限长高形体m2/s2534.9(Fo)xat72.26*10，(0.3)*36002 - 0.904(Bi)y232.6*0.15 0.999734.9(Bi)x:、i232.6*0.3-=1.99937(F0)yat12.26*10*360023.62(0.15)2一L.m'

46、my -0.08查,14得，匕°.45,常eee金中心的谩绘温度型()=()x(上)y=0.45*0.08=0.036人入-0中心温度卷Tm=0.03680+Tf=0.036*(293-1293)+1293=1257k=984C15.一含碳量Wc=0.5%的曲小由，加热到600c彳麦置於20c的空氟中回火。曲事由的品K卷7.84Kg,表面稹热870cm；比热容卷418.7J/(KgC),密度卷7840Kg/m3,都醇率篇42W/(m-C),冷郤谩程的平均表面傅熟彳系数取卷29.1W/(m2C),fW曲事由中心冷郤到30c所屣的畴%(原题有解：富固ft内部的醇熟都阻小於其表面的换热热阻

47、畴，固ft内部的温度超於一致，近似言忍卷固ft内部的温度日堇是畴W°的一元函数而典空座檄瓢信机道槿忽略物ft内部醇熟热阻的麓化方法集余恩参数法。通常，奥数Bi<0.1M畴，探用集余恩参数法求解温度回差不大。封於瓢限大平板M=1,瓢限:MJ柱M=1/2,球ftM=1/3。特性尺度=V/F。29.1*7.84784042.0*870*10)1：0.007 ： 0.1M =0.1*1 =0.052上述瞬算本题可以探用此方法言十算温度随的依建信飙系。>榻世编傅熟季第二版，P105-106，公式(3-29)T三 t -tf _ R t t .t _e0101f其中Fly表面稹，“傅

48、熟彳系数,tfly流ft温度，V lyft稹。代入数摞得:30 -20600 -2029.1*870*10 4-7.84*418.71-7.712*10 4-一二 e 二58ln- - -7.712*10"=-5265s58第十章封流换热1. 某窖蝴1幅高3m,如艮12m,煽1外壁温tw=170C。已知周圉空氧温度tf=30C,求此但U睛的自然封流散热量（热流量）（注：原答案言十算结果有已改正。）解：定性温度t=（tw+tfZ=（170+3%=100c定性温度下空氯的物理参数：九=3.21x10/w.m-1.c，v=23.13父10"守,Pr=0.688特徵尺寸卷精高h=3

49、m.刖:GrPr =gVm：Tv29.81(170 -30)33(273 100) (23.13 100.688=1.28 1011 109故卷湍流。查表10-2,得c=0.10,n=%二Nu=c(GrR)n=0.1黑(1.28M1011)13=5040=Nu"H=504父3.21父10%=5.39%28*=aA(tw-tf)=5.39m3M12(170-30)=2.72*104w2. 一本HL/d=10的金腐柱ft,优加都煽中取出置於静止的空氟中冷郤。tfW：优加速冷郤的目的出彝，柱ft鹰水津逮是鳖直放置（幅射散都相同）？估算K始冷郤的瞬雨槿情况下自然封流表面停熟4系数之比（均流）

50、解：在K始冷郤的瞬W,可以初始温度卷壁温，因而雨槿情形下壁面温度相同。水型放置畴，特徵尺寸卷柱ft外鳖直放置畴，特徵尺寸卷圜柱晨度，L>d。近似地探用穗熊工况下掩得的型即式来比较雨槿情况下自然封流表面傅熟彳系数，即有：（1）水型放置.（GrPr）1=gTl3/Tv2=gTd3/Tv2,NUi=C1（G,Pr）1n,一3c2 = 0.59n = 1 4n=14(2)鳖直放置.(GrPr)2=gVTl3/Tv2=gVTL3/Tv2,Nu2=C2(GrFr)2n,NUiNU2=G(G,Pr)1n.e2(GrR)2n=053(?)34儿Nu1d0.59L10=1.6:10.53/1、34Nu2=

51、()L0.5910由此可知：封i合定情形，水型放置畴冷谷吐匕较快。所以卷了加速冷谷八圜柱ft鹰水型放置。3. 一熟工件的熟面朝上向空氧散热。工件晨500mm,宽200mm,工件表面温度220C,室温20C,求工件熟面自然封流的表面停熟保数(封原答案算结果做了修改)解：定性温度t=tw二f=22"竺=12022定性温度下空氯的物理参数：九=3.34父10/亚.m1,七,，v=25.45Ml06m2.s,，Pr=0.686特徵尺寸,500 2002=350mm = 0.35m熟面朝上:GrPrg,TL32T_ 29.81 (220 -20) 0.35(25.45 10 壁)2 (273

52、120)0.686 =2.267 108 106,故卷湍流。查表得c=0.15 ,九=1/3.Nu =c(GrPr)n =0.15 (2.267 108)1/3 =91.46一3.34 10 八八，2:，-Nu =91.468.73w (m C)L0.354 .上题中若工件熟面朝下散热，求工件熟面自然封流表面停熟4系数解：熟面朝下：105<GrPr <1011 ,唇流，查表得c = 0.58,n=1/5Nu =0.58 (2.267 108)0.2 =27.1973.34 10. 八二=Nu =29.197 =2.595w m2 CL0.355 .有一热凰煽外 求自然封流散热量D=7m,高H=42m,富其外表面温度卷 200 c(原答案缺少最彳麦一步，已添加)舆璟境温度之差40C,解：定性温度 t = 200 (200 - 40) =180 C2定性温度下空氧的物性参数卷：'=3.78 10“w.m，C,，v =32.49 10“m2.s4,Pr =0681依题垂直安装，即特徵尺寸H = 42 m.gTH 39.81 40 42313，GrPr =g 一 丁?=：6-父 0.681 = 4.14 父1013,湍流.v2T(32.49 10