材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)

流飕的主要物理性^

1-1何^流乾，流髓具有哪些物理性

答：流艘是指没有固定的形状、易於流勤的物它包括液醴和氟醴。

流股的主要物理性^有：密度、重度、比微稹量缩性和膨胀性。

22圄3.2。虹吸管

（修+4）+卫+”=0+区+%

72gy2g

8+"2+区=10+W

Y2g2g

，=10-8=2皿水柱）（B）因V』由式⑻得

0=2x9810=19620（%）

匕=2g（2—匹―2）=j2x9.8（10—4）=10.85（m/s）

\YY

3

Q=A2U2="xWx10.85=0.0019(m/s)=l,9(L/s)

1-1温度为38'C的水在一平板上流动

n

（I）如果在X=A.处的速度分布明=3y-八求该点壁面切应力。

38C水的特性参数是：

p-\tlmxv-0.007C/M:/s

（2）在y=1/n/n和x=.0处，沿y方向传输的动吊:通量是多少?

⑶在y=l〃丽和＜=»处,沿X方向行动量通量吗？若有，它是多少

（垂直于流动方向的单位面积上的动量通量）?

辄(1)

1^--^-^O.OOJxIO-4

〃=%=O.(X)7xx=0.0007Pas

--=3-3v

dy

壁面处,y=0,故有

r=〃"=-3〃=-3x0.0007=-2.1xlO-3Pa

⑵器=-(3-3/)|

-2.999997

a

yYMI.OOI

f==(-0.0007)x(-2.999997)=-2.0999xIO-3Pa

dy

(3)沿X方向的对流动量通叁::为pu,w,

M=3xO.()()l-().(X)P*3x10--

4Jir*ajODi雪

N

puKu,=1000x0.003x0.(X)3=0.009—r

5.有一文特利管(如下SS),己知dl(15cm,d2=10cm,水£艮差塾言十液面高差

(h((20cmo若不言十阻力损失，求常温(20℃)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虑测量静屡力差pl和p2,刖由式

可建立有^此截面的伯努利方程：

根獴^^性方程，截面1和2上的截面稹A1和A2舆流醴流速vl和v2的^

彳系式检

4匕二42匕

2sp2)通谩管子的流流量^(一〃)

所以岭=IfQ=42P|2

f门可

用U形管中液柱表示，所以

c,2g△〃(〃一初九小八22X9.81X0.2X(13.55X103-1X103)

02----------A-=7(0J)-------------------------TTP----------=---0-.-0-74(n?/

加一中)「if10X1缺)2)

s)

式中p、p——被测流醴和U形管中流醴的密度。

如匾16-3—17(a)所示，悬一速接水泵出口的里力水管，直伸d=500mni,皆管期水型的灾角

45°,水流流遇^管畤有一水型推力，卷了防止管管彝生位移，篥一混凝十速真墩使管道固

定。若通遇管道的流量0.5ni3/s,断面1-1和2-2中心钻的屋力pl相封=108000N/m2,p2相封

=105000N/m\^求作用在^墩上的力。

(“)(6>

图6317

［解］如圈6317(b)所示，取粤管前彳爰断面11和22流髓卷分雕他，琪分析分雕微

上外力和勃晟嘤化。

S3管壁封流微的作用力R,励量方程在xftll的投影卷：

Q二。・5

p)A-Rx-/>2人845・=pQ(vcos45*-v)=2.55m/s

A-0.785x0.52

Rx=piA-p2Acos45,-pQ(v<xjsA5a-v)

=108000x0.785x0.52-105000x0.785x0.52xy

-1000X0.5(2.55Xg-2.55)

=6998N

助量方程在x轴的投影卷:

Ry一力2Asin45.=pQ(t/sin45*-0)

2

Ry=105000x0.785X0.5X^+1000x0.5x2.55x=15472N

^墩封流惆作用力的合力R的大小及方向卷:

R=J启+思二^699827154722=17000N

6870z.今4

tana-R；,=15502=0444*a=24-2

流醴封至真墩的作用力P典R的大小相等方向相反。

［例3.7］在直径D=80mm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=1m3/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P和动

能校正系数a都取值为1。

解因为Q=lmy/min=—(m'/.v)

60

而4=-=-(0.0«)5=0.00503(m2)

44

13

A2»F-(U.IM)H0.UU126[m)

■44

故^T=3.313WS)

2=^^=3

2

A30.00126

如取管轴线为水平基准面O-O,过水断面为1-1、2-2,则可列出贝努

利方程尸1+3：=Pa+3：

Y2gy2g

—(ul-u,2)=-^22_[(13.23)2-(3.313)2]=82028(AT/m2)

由此得Pi

2g2x9.8

因而P}=p、A[=82028x0.00503=412.6(N)

设嗜嘴作用于液洗的力沿x轴向的分力为"，则由式（3.79）可得出射

流的动量方程为

F=匕一匕=夕。（%工一41=P0（%—必）

由此可得匕=〃|一『0（匕一/）=412.6-1000X—（13.23-3.313）=244.3（AT）

60

方句句左，即水沿X枇向作用于啧嘴的力为244.3N,方句向右，

所以喷嘴和管子结合处所交的仪向拄力为244.3N。

1-2某槿液飕的密度P=9（X）Kg/m3,^求教重度y和品^醴稽V。

解：由液聘密度、重度和品^鹘稹的片羽系知：

y=J=pg=900*9.8=8820(N/m3)

.•・品^飕稹Srv=-=0.001(W/kg)

P

1.4某槿可里缩液股在回柱形容器中，富里弓金卷2MN/m2畤膻植卷995cm3,富里独卷1MN

/m2畤微稽卷1(X)0cm3,冏它的等温整缩率kT卷多少？

解：等温垂缩率KT公式(2-1):

AV=995-10(X)=-5*10-6m3

1主意：Ap=2-1=1MN/m2=1*106Pa

揩V=1000cm3代入即可得到降=5*10%屋。

注意：式中V是指液股燮化前的畿稹

1.6如圈1.5所示，在相距h=0.06m的雨值I固定平行乎板中IW放置另一现薄板，在薄

板的上下分别放有不同粘度的油，或且一稠油的粘度是另一槿油的粘度的2倍。常薄板以匀

速v=0.3m/s被拖勤除每平方米受合力F=29N,求雨槿油的粘度各是多少？

解：流艘匀速穗定流勤畤流能封板面羟生的粘性阻力力悬

r_尸_/。

小一了一叼

平板受到上下油面的阻力之和舆施加的力平衡，即

F=Fzx=77.-=677—

r,1h/2h!2h

代人房攵撼得n=0.967Pa.s

第二章流飕静力擘(吉涕升版)

2-1作用在流髓上的力有哪雨颊，各有什麽特知？

解:作用在流艘上的力分卷品^力和表面力雨槿。品^力是作用在流艘内部任何^粘上的力,

大小典品^成正比，由加速度羟生，典^黠外的流播舞而表面力是指作用在流的表面上

的力，大小典面稹成正比，由舆流股接斶的相郝流艘或固醴的作用而羟生。

2-2什麽是流能的静生强，静止流醴中屋强的分彳布规律如何？

解：流醴静继强指军位面稹上流醴的静整力。

静止流股中任意一黠的薛屡强值只由言亥店座襟位置决定，即作用於一黠的各fl司方向的薛里

强是等值的。

2-3瘾出流醴静力壁:基本方程式，iO克明其能量意羲和黑何意羲。

解:流鹘静力孥基本方程检：

同一静止液微中单位重量液微的比位能可以不等，比里强也可以不等，但比位能和比摩强

可以互换，比势能^是相等的。

2-4如H2-22所示，•圆柱md=0.1m,品^M=50kg.在外力F=520N的作用下垂迤容器

中，常h=0.5m畤逢到平窗状憩。求测悭管中水柱高度H=?

解：由平衡状憩可知：

代人房妙隶得H=12.62m

2.5盛水容器形状如何12.23所示。已知hl=0.9m,h2=0.4m,h3=l.lm,h4=0.75m,h5=1.33m。

求各黠的表星弓负。

解：表星强是指：^1；祭屋强舆大氟里强的差值。

<=()(')

巴=4十四(％-生)=4烦(Pa)

A=6-夕g(-%)=-1960(')

£=A=-1960(4)

P,=P4-pg(h5-h4)=l(M(Pa)

2-6雨值］容器A.B充满水，高度差卷a0卷测量它俨］

之^的壁强差，用项部充满油的倒U形管揩闲容

器相速，如属12.24所示。已知油的密度P油二900kg

/m3,h=0.1m,a=0.1m。求雨容器中的星强差。

解：ICAB中心高度差悬a,速接器油面高度差悬

B球中心典油面高度差卷b：由流鹘静力挚公式知:

p2一「水g」=名一夕油gh

2=6+0水g(a+b)

%=6+0Kgb

"=PA-Pm^ga=M9.\Pa

2-8一水里械如112.26所示。己知大活塞直彳里D=11.785cm,

小活塞直t^d=5cm,杠杆博是2=15cm,b=7.5cm,活塞高

度差h=lm。富施力F1=98N畤，求大活塞所能克服的裁

荷F2。

解：由杠杆原理知小活塞上受的力悬F3:

由流镭!静力挚公式知：

----------T+pgh=------r

1(d/2)2-6/⑷/2尸

/.F2=1195.82N

2-10水池的(W壁上，装有一根直彳整d=0.6m的园管，同管内口切成a=45°的阳角，加在造

切口上装了一现可以上瑞跤旋樽的蔡板,h=2m.如［§2.28所示。如果不^^板自重以及

盖板典敛^^的摩擦力，冏I用起盖板的力T卷若干?（摘回形面稹的JC=na3b/4）

解:建立如置|所示坐檄系oxy,o站在自由液面上,y轴沿著盖板壁面斜向下，盖板面卷桶同面,

在面上取微元面dA,^坐襟悬y,淹深悬h=y*sin。，微元面受力悬

6F=pgh（\A=困ysin闵4

板受到的玄剧哒力卷

7

F=Jd/=■sinejyd4=qsin纵A=他A

AA

盖板中心在液面下的高度.焉hc=d/2+ho=2.3in,yc=a+ho/sin45°

盖板受的静止液IS星力卷F=yhcA=9810*2.3*7rab

星力中心距跤务4轴的距雕卷:

-a3b

+--------4——=0.44

yAsin4505sin45。+hO

ea+-m.ib

sin45°J

X=d=0.6m,由理^力挚平衡理^知，富制PM刚醇勤除力F和T封跤飙j的力矩代数和悬零,

即：

2M=Fl-Tx=0

故T=6609.5N

2-14有如H12.32所示的曲管AOB.OB段是Ll=0.3m,NAOB=45°,AO垂直放置,B端封

管中盛水，其液面到。黠的距蹄L2=0.23m,此管统AO^tt旋冏傅速•^多少畴,B黠

的里强舆O粘的整强相同?OB段中最低的壁强是多少?位於何庭？

解：盛有液髓的圆筒形容器统其中心轴以等角速度3旋本朝寺，其管内相封静止液髓壁强分伟

就

9?

八八口.广

以A黠卷原黠,OA^Z轴建立坐楝系

o黠虑面1E强卷4=5+哂

B虑的面PB=P0+P/-即

其中：Pa卷大氟髦。

常PB=POB$^=9.6rad/s

OB中的任意一黠的屋强篇，

「苏产

P=Pa+P--gQ-LJ

封上式求PWr的一睹峥敦加另其卷0得到,

即OB中屋强最低黠距0虑V=然45。=0.15m

代人事如I得最低屋强悬PIttin=103060Pa

第三章雪题(吉涕升版)

3.1已知某流埸速度分怖卷ux=x-2,uy=-3y^:=z-3,求谩粘(3,1,4)的流

解：由此流埸速度分怖可知^流埸卷稳定流，流^舆蹦^泉重合，此流埸流^微分方程检

_d_x_—上dy—_d_z_

A9%

即：

求解微分方程得谩聒(3,1,4)的流^方程卷：

3

3.2^判断下列平面流埸是否建白酊、=xsiny,uy=3dcosy

解：由不可屋缩流醴流勤的空^速献性方程(3-19,20)知：

詈+-^=3公心，—3£5g=3/(1一小心

常x=0,I,或y=kJT(k=0,1,2,...)畤速东酊

3.4三段管路串聊如IS3.27所示，直彳监dl=l()0cm,

d2=50cm,d3=25cm,已知断面平均速度v3=10m/s,

求vl,v2,和品^流量(流般卷水)。

解•：可里缩流醴穗定流畤沿程品流保持不燮，

Q=vA=匕A=%A,=匕&

故：0=-^.=0.625^/5

v2==2.5n7s

4

品^流量悬：

3.5水优金台直园管向下流出，如圈3.28所示。已知管直f?dl=10cm,管口腹的水流速度vl

=1.8m/s,就求管口下方h=2m鹿的水流速度v2,和直彳箜d2。

解：以下出口悬基型面，不^损失，建立上出口和下出口面伯努利方程:

代入数撼得：v2=6.52m/s

由丫同二彩&得:d2=5.3cm

3.6水箱俱”壁接出一直D=0.15m的管路，如HI3.29所示。已知hl=2.1m,

h2=3.0m,不育f任何损失，求下列雨槿情沆下A的屋强。（1）管路末端安一喷嘴，出口

直彳室d=0.075m；（2）管路末端没有喷嘴。

解：以A面卷基型面建立水平面和A面的伯努利方程：

以B面熟基'隼，建立A,B面伯努利方程：

（1）常下端接噫嘴畤,

解得va=2.54m/s,PA=119.4KPa

（2）常下端不接喷嘴畤，

解得PA=7L13KPa

3.7如133.30所示，用晕^管测量氟错管道市酎泉上的流速Umax,^^管舆阳斜（酒

精）微塾言十相速。已知d=200mm,sina=0.2,L=75mm,酒精密度Pl=800kg/

m3,氟1?密:度p2=1.66Kg/m3：Umax=1.2v（v卷平均速度），求氟鹘.品^流量。

解：此装置由罩^管和测屋管令且合而成，沿触竦取雨黠，人偿因整冽便占），

黠卷B,通AB雨励的断面建立伯努利方程有：

z+PB+lma^=z+JL+1A

入2g入2g

其中ZA=ZB,vA=0,此畤A黠测得

的是^PA*,静壁卷PB

不n•水^损失，化曾得

由消鹿管知:

由於氟醴密度相封於酒精很小，可忽略不tb

2gLp、cos。

由此可得v,max

Pl

氧醴品流量：_..匕MXA

M=02VA=p2A

代入敷撼得M=1.14Kg/s.

3.9如B83.32所示，一夔直彳整的管段AB,直彳整dA=0.2m,dB=0.4m,高差

h=1.0m,用屋弓品表测得PA=7xlO4Pa,PB=4xlO4Pa,用流量tl•测得管中流量

Q=12m3/min,就判断水在管段中流勤的方向，或求损失水

解:由於水在管道内流勃具有粘性，沿著流向^水必然降低，故比敕A和B黠缠水

^可知管内水的流勃方向。

12,

匕A〃二以4,=Q=G（m/s）

60

=>va=6.366m/s,%=1.592mls

pv"

HA=0+工+3=9.26

r2g

HB=/?+^-+-^=5.2/7?

Y2g

即：管内水由A向B流勤。

以谩A的谩水断面悬基型，建立A到B的伯努利方程有:

（吟+小喈+今儿

代入数」原得，水^损失卷hw=4m

第四章（吉涕升版）

4.1已知管彳重d=150mm,流量Q=15L/s,液醴温度卷10℃,其逋勤粘度彳系数v=

0.415cm2/so^碓定：（1）在此温度下的流勤;伏熊；（2）在此温度卜.的陶界速度；（3）若遇流面稹

改卷面稹相等的正方形管道，即其流勤状憩如何？

解：流醴平均速度悬：

雷^数悬:

故此潞度下虑在不稳定状憩。

因此，由不楣定展向湍流斡建陶界速度四i:

由不稳定显向眉流傅燮陶界速度悬：

，M.15'

：:--------4--------------=八内,、［什

若^正方形刖0.415e1042v/r0.15

故;&湍流状憨。

4.2温度T=5℃的水在直彳差d=100mm的管中流勤，醴稹流量Q=15L/s,冏管中水流虞於什麽

逋勤状熊？

解：由题意知：水的平均流速悬：

i，=130——期・5)*1.=1.547*1-9

查附繇1+算得T=5℃的水勤力粘度悬"

-0.1

nvd

Rc=一------=123464)13(X)0

根撼雷^公式11.547*1()"

故悬湍流。

4.3温度T=15℃,逋勤粘度v=0.0114cm2/s的水，在直彳室d=2cm的管中流血浏得流

速v=8cm/s,冏水流虞於什麽;伏熊?如要改燮其il勃，可以探取哪些辨法？

解：由题意知：

故:&屑流。

升高温度或增大管d均可增大雷^数，优而改燮建勤状憩。

4.5在艮度L=100()0m、直彳监d=30()mm的管路中输送重丫=9.31kN/m3的重油，其重量流最

G=2371.6kN/h,求油温分别卷10℃(v=25cm2/s)和40℃(v=1.5cm2/s)畤的水^损失

解:由题知：

心■-120

油温悬10℃畴

64/r264HMMM)1:i.

-----------=------------------------=9061m

Red2g1200.32*9.81

♦0.3

Re=2(M)()<2320

40C畴

64100001-，一.

------------------------------=54.37m

20000.32*98

4.6某一送凰管道（工1司管，/=0.2mm）.是l=30m,直彳监d=750mm,在温度T=20°。的情i兄下,

送凰量Q=3OO（）Om3/h。涉⑴此圆管中的沿程损失卷若干?⑵使用一段尚曲氢其^^粗糙

度增加到/=1.2mm,其沿程损失乂卷若T?（T=20C畤，空氟的遵勤粘度保数v=0.175cm2/s）

解：（1）由题意知:

O30000/3600

=Onv===------------------=18.87加5

~A，0752

4

1887x075

=9.013x|0：)40(K)

15.7x10-

59.8(y)$'・59H750r-59.8x550266-3.29xItf

A2x0.2

由於Re>3.29*105,故

a=--I42,=--------------1*=o0156

侬Re.9)ig(9OI310s-^2.)

VWJ

382r382

106Re

y/TA-Vo.0156

..4.21V0.0156-30IK87--

也为〃M.・hf=------------=--------------------------------------=11,325

d1g0,752>9,81

或根据性个湍流的经验公式:

0.268

产=0.015

7509014x10’

Z±/(M5x3。包二|0所

d2e0,752x98

(2):同(1)有

A=-----------!----------=0.022

~.-|2

1.744-21g—

A

/Jv20.022x301&872

=15.97/〃

为“X.九7丞075-2x9X1

4.7直彳第d=200m,晨度l=300m的新箱徽管、输送重度丫=8.82kN/m3的石油.已测得流量

Q=O.O278m3/s。如果冬季畤油的建勤粘性f系数vl=1.092cm2/s,夏季畴v2=0.355cm2/s,冏在

冬季和夏季中，此输油管路中的水^损失hl各卷若干？

解：由题意知

RC0.8…222

冬季rI(><)2♦101

643000.885

16220.22♦9.81

同理，夏季有

因悬4(X>0<Re<105

由布拉休斯公式知:

031643000,885'

h/==2.3/n

4986°0.22*9.81

第五章遏界JB理^

5.2流IS在园管中流勤畤，“流勤已^充分赞展”的含羲是什麽？在什麽修件下畲彝生充

分赞展了的眉流，又在什麽修件下畲彝生充分彝展了的湍流？

答：流般在圆管中流勤畤，由於流鹘粘性作用截面上的速度分怖不断燮化，直至蹄管口一定

距雌彳及不再改燮。迤口段内有彝展著的流勤，遢界厚度沿管是逐渐增加，僮靠固乾壁面形

成速度梯度敕大的楞定遏界眉，在谖界眉之外的瓢粘性流显域逐渐减小，直至消失彳纥便形

成了充分赞展的流勤。

常流迤是度不是很晨(l=0O65dRe),Rex小於Rccr畤^充分赞展的眉流。随著流暹尺寸的谨

一步增加至1=25-40<1左右，使得Rex大於Recr畤商充分装展的湍流

3.常屡下温度卷30℃的空氧以10m/s的速度流谩一光滑平板表面，^^界雷^数

Recr=3.2打05,就判断距雕平板前^0.4m及0.8m雨虑的遏界眉是Jf流遴界眉遢是湍流遴界

僧?求出眉流遏界眉相感粘虑的遏界眉厚度

解：由题意陶界雷^数知封鹰的厚度卷x,JW

10x

=3.2x105

16x10-6

nx=0.512加

二.A点处(0.4/??)是层流，B点、处(0.8/7/)是湍流

层流边界层处雷诺数为

vA_10*0.4

0=2.5*105

V-16*10-6

故，边界层厚度为:

4,64

J=4=x=xO.4=3.712xlQ-3/z

I5f

VRetV2.5xl0

4.常屋下，20℃的空氟以10m/s的速度流谩

一平板，言式用布拉修斯解求距平板前幺彖

O.lm,vx/v°°=O虑的y,"vx,vy,及avx/y

解：平板前^0/m鹿

DVx10x0.14c5

Re=—=----------=6.64x10A<2x1i0n

/15.06x10-,故悬眉流遏界眉

匕=0匕一＞匕匕=0=＞匕=0,），=0

又由匕而即

由速度分怖舆遢界盾厚度的^^知：

#=3d）一:（当3=。=）'=。或）'=如（舍去）

再由匕2625

由布拉修斯解知S=5.0XJ/=5.0X1.506X10-XQ.1=L94X10.3^

10

叱1

-xlOx=7.73X103<,

by21.94xl0-3

5.n=0.73Pa•s、p=925Kg/m3的汕，以0.6m/s速度平行地

流it一土鬼房卷0.5m寞卷0.15m的光滑平板，求出遏界Jf最大

厚度、摩擦阻力彳系数及平板所受的阻力

解：（I）由题意知:

3＜、­=华=%守=380,故为层流

烂户"等”;0小9小

'恒'匹V38O

Q=1.3281-^-=0.066

S=().6467嬴雷Z=0.83

第七章相似原理舆量铜分析

用理想流微的伯努利方程式，以相似樽换法睡出Fr数和Eu数

解：理想流醴的伯努利方程：

寅F黎系统：(I)

模型系统：(2)

做相似燮换得

〃99

工=工=。

匕叭

"〃，，〃H

PiPiyPg

〃"

与=qJ=c.

gp

件入寸徨4G.2（1）2一，C2（v/）2

c’p；cpPiv

（2）C/Z］+-------r+----；----r+----;----

代人式用=CfZ2+---------

2g聂2g

CJCpCjCg

上式的各:®iffl合数群必须相等，即：、

所以，所以将上述相似燮换代入上式得到弗劳德数和欧拉数

得：、

3.15园管中粘性流勤的管壁切鹰力T舆管^d,粗糙度A,流乾密度P,黏度n,流速有

Mv,用量铜分析法求出它伤的嗣彳系式

解法一：段:有嗣物理量嗣保式卷：，其中

量辆属M系

MI：'T2]=[”匚[[加~]T~l『时]

1=a+bb=\-a

-1=-3a-b+c+d+e

因此,

=—1与W聆］"〃2［内『寸

L7」l_d」［曲埒l_d」d

解法二：由阚保式知：

d,P,V^基本物理量，WJT,n,/均可由它ffl表示，由此得到三他I辗量铜参数

ML17=1]〃_________

与=一口前川狂尸］

A

73=五万7一时何训1什叶

所以

兀\=-7

n=1

兀2=

pdV~Re

A

由此可得准数方程:

2

r=f(Re^)pV

a

5.用孔板测流量。管路直彳空卷d,流醴密度卷P,建勤粘性保数卷流艘^^孔板畤的速

度卷V,孔板前彳爰的量力差卷Ap。就用量铜分析法隆出流量Q的11算式。

解：物理量之^的居见系

ill?d,,V卷基本物理量，Rij

，封,l=b

a=2

gf[r],-l=-C=><b=\=>勺=?

d-pv

c=1

M,0=a-3b+c

\p[MU'T-2]

/=血可后叶

封，l=y

封，-l=x-3y+z

期力，-9=-7

可得准数方程+Q7=/(^，v―)

crpVaV

所以，

第八章热量停遮的基本概念

2.富箱件在砂型中冷郤凝固畤，由於^件收缩季致箱件表面典砂型出］崖生氧隙，氯隙中的

空氟是停滞的，就:冏通谩靠隙有哪便置基本的热量停遮方式？

答:熟傅善、幅射。

注：辗封流换热

3.在你所除解的要熟猊象中，就列聚一雉、多雉湍度埸^例。

答：工程上言午多的哪熟现象，可以鼠结悬温度僮沿一彳固方向燮化，而且舆畤^的一

雉稳憨醇熟于兄象。

例，大平板、是圆筒和球壁。此外it有半辗限大物髓，如靖造畤砂型的受热升温（砂

型外仰J未被升温波及）

多雉温度埸：有限是度的II柱能、平行六面股等，如^^加烈，焊接厚平板畴熟源傅烈

谩程。

4.假^在雨小畤内，通遇152mmX152mmX13mm（厚度）^^板僖醇的热量卷837J,®

瞬板雨倜平面的温度分别悬19c和26C,求^^板熟挚率。

解：由傅褴集定律可知雨小畤内通谩面稹卷152X152mm2的平面的釉量卷

八一dT.AT

Q=-AA——t=-AA——t

dxAJV

33

873=-2X152X10-X152X10-X"一x2x3600

13x10-3

得4=9.34><10-3卬/,〃*°。

第九章W都

1.封正在凝固的皤件来言兑，其凝固成固醴部分的丽周J分别卷砂型（瓢氟隙）及固液分介面，就

列出雨仰1的遏界僚件。

解：有砂型的一（ffl热流密度悬

常数，故卷第二^遏界修件，

8T

即r>0B?2—=^（x,y,z,t）

dn

固液介面虞的遏界温度卷常数，故卷第一^遢界脩件，即

r>0日寺Tw=f（r）

注：宣除IS件凝固畤有氧隙形成，遏界脩件木更雄，常探用第三^遗界脩件

3.用一平底段由^^水，金图底己有厚度卷3mm的水垢，其熟要率人卷lW/（m-C）。已知舆

水相接斶的水垢眉表面温度卷111℃<,通谩^底的静流密度q卷42400W/m2,就求金斶^

底的最高温度。

解：热量优金^^底通遇水垢向水停要的遍程可看成军屠壁要熟，由公式（9-11）知

111℃,得=238.2C

4.有一厚度悬20mm的平面粒其熟嶂率入悬L3W/(m・℃)。川吏牖的每平方米都损失不超

谩1500W,在外到］表面覆盍了一屠人卷0.1W/(m•C)的隔熟材料，己知禳合壁雨但IJ表面温

度分怖750℃和55℃,就础定隔热唇的厚度。

解：由多眉壁平板要熟熟流密度剖算公式(9-14)知每平方米睛的热损失卷

/'—7'750—55

^^-<1500<1500

0.02揖

----------1-------

4人1.30.1

得&>44.8〃〃〃

6］中天煽热瓜管道的内/外直彳第分别卷160mm和170mm,管外覆盔厚度卷80mm的石棍隔烈

腐管壁和石棉的熟醇率分呈俏入l=58.2W/(m℃),X2=0.116W/(nfC)o已知管道内表面温度

^240℃,石棉Jf表面泡度稿40℃,求每米房管道的热损失。

解.：由多眉壁圆管道醇热热流量公式(9-22)知

7；=240"C,4=40°C［=0.16利4二0-17根,4二。-33孙/1,=58.2A2=0.116

2x3.14x(240-40)2x3.14x200

所以每米='=219.6vv/m

10J7/0.33-0.001+5.718

也Iz

”4।.“0.16।"0.17

4人58.20.116

7.解：

-—1

查表X=2.1+0.00019九已知5=370mm=0.37/n,r=-(l650°C+300℃)=975°C

2

2

2=2.1+0.00019x975=2.285525,^=AT-=(1650-300)x-=8338.07卬/in

60.37

8.外彳第卷100mm的蒸汽管道覆葭隔热唇采有密度四20Kg/m3的超^玻璃棉瓦已知蒸汽管

外壁温度悬400C,要求隔热眉外壁温度不超遇50℃,而每米房管道散热量小於163W,

定隔热唇的厚度。

解：已知

查附^C知超名田玻璃棉觐熟碑率

4=0.033+0.00023/=0.08475J=40°^5°=225℃

由回筒壁熟流量三十算公式(9-20)知:

Q_2欣_2x3.14x008475x(400-50)

<163

微)

得d,=0.314

而4=4+25得出^)=-(^/2-6/,)=-(0.314-0.1)=0.107/n

22

9.

解：UI

1.845x0.0375

4-=0.356

7td,d2\T3.14x().075x().15x(52.8—47.3)

10.在如置|9-5所示的三盾平壁的植熊要熟中，已测的及t4分别卷600℃,500℃,2(X)lC

及100C,就求各Jf熟阻的比例

解：根撼熟阻定羲可知

而稳憩醇熟畤各唇熟流量相同，由此可得各Jf热阻之比卷

&：凡2：a3=&一’2)："2T3)：(r3T4)

=100:300:100

=1:3:1

11.题略

解:(梦考例9-6)

查表，代入式得

=[1037+(293-1037)*0.46622]k工709.3k

12.液熊触金吕和触纲分别在熔粘(^660C,副1O83C)^^入同棣材料横成的雨他砂型中,

砂型的密^度也相同。雨他砂型的蓄热保数哪他I大？悬什麽？

答：此11卷言寸言命题，砂型的蓄熟彳系数反映的是材料的蓄熟能力，粽合反映材料蓄热和要熟能

力的物理量，取?夬於材料的熟物性。

雨他砂型材料相同，它俨I的熟零率、和比熟容c及^^度都相同，故雨彳固砂型的蓄热保数一

檬大。

注：鳍型的蓄热保数舆所逗造型材料的性型砂成分的配比、砂型的聚^度及冷饿等因素

有即

考虑温度影辔畴，洗注触铜畤由於温度敕^的高，砂型的熟厚率曾增大，比熟和密度

基本不燮，优而使得砂型蓄热保数曾有所增大

13.就求高0.3m,'嵬0.6m且很晨的矩形截面纲柱骸放入加热婚内一小畤彳爰的中心温度。己

知：创同柱髅的初始温度悬20C,煽温1020℃,表面停熟保数a=232.6W/(m2・℃),X=34.9W/

(m•℃),c=0.198KJ/(Kg•℃),P=780Kg/m3,.

解：此题卷二雉非稳熊要熟冏题，参考例9.8，可看成雨现焦限大平板要熟求解，铜柱中心

温度最低，以其卷原黠，以雨境平板法^方向悬坐檄轴，分别悬x,y轴。即有：

散率。=』-二34.9

。2.26"IO、

cp0.198*103*7800

m'/s

*二

⑻%=232.6*0,37999

A34.9

2.26*10^*3600

(九二*二X0.904

(0.3)2

也=。

(叫,=232.6*0.150.9997

434.9

2.26*10-5*3600

»3.62

(〜和(0.15尸

查9-14得,

生^^中心的谩绘温度津用偏(")=(”).、(，=0.45*0.08=0.036

“0%%

中心温度;&Tm=0.0366^}+Tf=0.036*(293-1293)+1293

=1257k=984"C

15.一含碳量睨心0.5舟的曲轴，加热到600c彳发置於20℃的空氟中回火。曲事由的品皙卷

7.84Kg,表面稹卷870cm2,比熟容悬418.7J/(Kg-9)，密度悬7840Kg/m3,都醇率悬

42W/(m-℃),冷谷|1遇程的平均表面僖熟彳系数取卷29.1灯(m2・℃),冏曲轴中心冷谷U到30℃

所^屣的畤I出。(原题有

解:常固微内部的挚熟热阻小於其表面的换热热阻侍，固微内部的温度超於一致，近似

as悬固醴内部的温度t僮是畴T的一元函数而舆空^座襟^迨梗忽略物醴内部要熟熟

阻的曾化方法稠卷集数法。

通常，常晕奥数BivO.lM畴，探用集缠梦数法求解温度回^^差不大。封於维限大平板

M=l,艇限良圆柱M=l/2,球横M=l/3。特性尺度卷6=V/F°

7.84

29.1*

7840«0.007<0.1M=0.1*-=0.05

42.0*870*10-42

上述瞬算本题可以探用此方法St■算温度随畴的依燮I尉彳系。爹囿榻世金名编《傅烈阜》第二

版，P105-I06,公式(3-29)

0fpcV

其中F卷表面稹，a悬停熟彳系数，T卷畴H3,tf四流能温度，稹。代人数撼得:

第十章封流换热

1.某窖­燃位“图高3m,是12m,燃牖外壁温tw=170℃。己知周If］空氟温度tf=30'C,^求此

的自然封流散烈量（热流量）（注：原答案^算结果有已改正。）

解：定性温度℃

定性温度下空氟的物理会数：℃,,

特徵尺寸卷牖高h=3nl.印J:

6""%产8仙70一3。）><%73+败33><1。6产.688八28四“。9

故卷温流。

查表10-2,得,

:.Nu=c(G,^)n=0.1x(1.28x10")^=504

a=Nu〃H=504x3.21x10%=539/^2°c

4

(t)=aA(tw-tf)=539x3x12x(170-30)=2.72*10w

2.一根L/d=l0的金腐柱微，优加热墟中取出置於静止的空氟中冷郤。^冏徙加速冷口