内科大冶金专业冶金传输原理试题（两套）及答案

第1页共1页学生班级________________学生学号：学生班级________________学生学号：□学生姓名：________________………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………《冶金传输原理》考试试题A课程号：61102301 考试方式：闭卷使用专业、年级：冶金07-1，2 任课教师：张胤考试时间：2010年1月 备注：带计算器一、概念题（共5题，每题4分，共20分）1.辐射强度2.粘性3.相似准数4.薄材5.角系数二、推导题（共4题，每题10分，共40分）1、通过圆筒壁一维稳态导热。圆筒壁的内外层半径分别为r1和r2，长度为L，无内热源，导热系数为常数，圆筒壁内侧给定温度，外侧的流体温度为，与壁面间的对流换热系数为。确定圆筒壁内的温度分布、热通量和热流量。2.用相似转换法推导下列方程所包含的相似准数。3、用数学方法推导二维稳定态导热问题内部节点的差分方程，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为qv。4、用物理方法推导二维非稳定态导热问题下边界节点（如图）的差分方程显式格式，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为qv。下边界为对流换热边界，对流换热系数为，环境温度为Tf。三、计算题（共4题，每题10分，共40分）1.设空气从宽为40cm的平板表面流过，空气的流动速度，空气在当时温度下的运动粘度，密度。试求流入深度x=30cm处的边界层厚度，距板面高y=4.0mm处的空气流速及板面上的总阻力。2.在金属铸模中浇铸平板铝铸件，已知平板铝铸件的长、宽分别为1000mm及100mm，铸件和铸型的表面温度分别为600℃和300℃，发射率分别为0.3和0.8。由于铸件凝固收缩，铸型受热膨胀，在铸件和铸型之间形成气隙，若气隙中的气体为透明气体，试求此时铸件和铸型之间的辐射换热量。3.热电偶测量钢水的温度。已知钢水的温度为1600℃，热电偶插入钢水前温度为20℃，假定热电偶接点为球形，直径d=1mm，，℃),℃)，热电偶接点与钢水的换热系数℃)。试求热点偶测得钢水温度为1599℃时所需的时间？4.已知某一流场的速度表达式为：，求在点(3,3,1)处的。

内蒙古科技大学2009/2010学年第一学期《冶金传输原理》考试试题A答案一、基本概念1辐射强度：单位时间内，与某一辐射方向垂直的单位辐射面积在单位立体角内发射的全部波长（0~∞）的辐射能量称为辐射强度。2粘性：流体在运动时所表现出的抵抗剪切变形的能力。3相似准数：在相似系统的对应点上，由不同物理量所组成的量纲为1的综合数群的数值必定相等，这个量纲为1的量往往称为无量纲量，综合数群叫相似准数。4薄材：在加热和冷却过程中，内部热阻可以忽略，不存在断面温差的物体。5角系数：由表面1投射到表面2的辐射能量占离开表面1的总辐射能量的份额称为表面1对表面2的角系数。二、推导题（共4题，每题10分，共40分）1、通过圆筒壁一维稳态导热。圆筒壁的内外层半径分别为r1和r2，长度为L，无内热源，导热系数为常数，圆筒壁内侧给定温度，外侧的流体温度为，与壁面间的对流换热系数为。确定圆筒壁内的温度分布、热通量和热流量。解：边界条件为：时，时，解方程得：代入边界条件得：得到温度分布：2.用相似转换法推导下列方程所包含的相似准数。实际系统为：模型系统为：做相似变换得：代入模型系统可得：有：由 3、用数学方法推导二维稳定态导热问题内部节点的差分方程，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为qv。 用差商代替微商可得：利用节点间温度直线分布的假设可得：，，两边同乘以控制体的体积，并且考虑到源项线性化处理，可得：整理可得：其中：4、用物理方法推导二维非稳定态导热问题下边界节点（如图）的差分方程显式格式，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为qv。下边界为对流换热边界，对流换热系数为，环境温度为Tf。控制体能量平衡:整理可得：其中：三、计算题（共4题，每题10分，共40分）1.设空气从宽为40cm的平板表面流过，空气的流动速度，空气在当时温度下的运动粘度，密度。试求流入深度x=30cm处的边界层厚度，距板面高y=4.0mm处的空气流速及板面上的总阻力。：边界层厚度（按为层流区）当y＝4.0mm处的流速。按边界层内的速度场：平板上的总阻力：2.在金属铸模中浇铸平板铝铸件，已知平板铝铸件的长、宽分别为1000mm及100mm，铸件和铸型的表面温度分别为600℃和300℃，发射率分别为0.3和0.8。由于铸件凝固收缩，铸型受热膨胀，在铸件和铸型之间形成气隙，若气隙中的气体为透明气体，试求此时铸件和铸型之间的辐射换热量。 ＝563W3.热电偶测量钢水的温度。已知钢水的温度为1600℃，热电偶插入钢水前温度为20℃，假定热电偶接点为球形，直径d=1mm，，℃),℃)，热电偶接点与钢水的换热系数℃)。试求热点偶测得钢水温度为1599℃时所需的时间？首先计算,判断热电偶接点是否为薄材：满足薄材的条件。有：4.已知某一流场的速度表达式为：，求在点(3,3,1)处的。

学生班级________________学生学号：学生班级________________学生学号：□学生姓名：________________………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………《冶金传输原理》考试试题B课程号：61102301 考试方式：闭卷使用专业、年级：冶金07-1，2 任课教师：张胤考试时间：2010年1月18日 备注：带计算器一、概念题（共5题，每题4分，共20分）1.辐射力2.灰体3.相似第一定律4.热流量和热通量5.速度边界层二、推导题（共4题，每题10分，共40分）1、通过圆筒壁一维稳态导热。圆筒壁的内外层半径分别为r1和r2，长度为L，无内热源，导热系数为常数，圆筒壁内侧与温度的流体相接触，流体与壁面间的对流换热系数为，外侧壁面温度为。确定圆筒壁内的温度分布、热通量和热流量。2.用量纲分析法推导下列过程所包含的相似准数(提示：选取ρ、u、l作为基本量)。3、用数学方法推导二维非稳定态导热问题内部节点的隐式差分方程，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为qv。4、用物理方法推导二维稳定态导热问题下边界节点（如图）的差分方程，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为qv。下边界为对流换热边界，对流换热系数为，环境温度为Tf。三、计算题（共4题，每题10分，共40分）1.今有一标量场，Q为一常量，求这一标量场的梯度？2.直径为2.4m、长为10m的烟道中，有温度为1030℃，总压力为100kPa的烟气通过。如果烟道壁温为530℃，黑度为0.8，烟气的发射率和吸收率分别为0.267和0.37,确定烟气和烟道壁之间的辐射换热速率？3.将初始温度为100℃，直径为20mm的钢棒突然置于温度为10℃，流速为12m/s的风道中，1h后钢棒温度降到34℃。试计算气体与钢棒的换热系数。已知钢棒的。4.已知一平面势流的势函数为，试确定其流函数。

内蒙古科技大学2009/2010学年第一学期《冶金传输原理》考试试题B答案一、概念题1辐射力：物体在单位时间内，由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能量称为辐射力。2灰体：在热辐射分析中，把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。3相似第一定律：彼此相似的现象必定具有数值相同的同名相似准数。4热流量：单位时间通过给定面积所传递的热量；热通量：单位时间通过单位面积所传递的热量。5速度边界层：我们把流体在绕过固体壁面流动时紧靠固体壁面形成速度梯度较大，厚度为δ的这一薄层称为速度边界层。二、推导题1、通过圆筒壁一维稳态导热。圆筒壁的内外层半径分别为r1和r2，长度为L，无内热源，导热系数为常数，圆筒壁内侧与温度的流体相接触，流体与壁面间的对流换热系数为，外侧壁面温度为。确定圆筒壁内的温度分布、热通量和热流量。边界条件为：时，时，解方程得：代入边界条件得：得到温度分布：2.用量纲分析法推导下列过程所包含的相似准数(提示：选取作为基本量)。确定影响某一现象的各个因素，选择作为三个基本量纲的代表，是否在量纲上独立，判断如下： 说明独立，从这三个物理量以外的物理量中，每次轮取一个物理量，连同这三个物理量组合成一个无量纲的。根据相似准数的量纲为零这个性质，确定。对：：：将上面三式联立求解，得到于是有：同理可以求出3、用数学方法推导二维非稳定态导热问题内部节点的隐式差分方程，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为qv。隐式格式 ； 4、用物理方法推导二维稳定态导热问题下边界节点（如图）的差分方程，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为qv。下边界为对流换热边界，对流换热系数为，环境温度为Tf。控制体能量平衡:整理可得：其中：三、计算题1.今有一标量场，Q为一常量，求这一标量场的梯度？ 2.直径为2.4m、长为10m的烟道中，有温度为1030℃，总压力为100kPa的烟气通过。如果烟道壁温为530℃，黑度为0.8，烟气的发射率和吸收率分别为0.267和0.37,确定烟气和烟道壁之间的辐射换热速率？＝1.92（0.722*26261.1－3570