材料成型傳輸原理復(fù)習(xí)(新)

1、考試題型：一、 判斷題（10題，15%）二、 選擇題（10題，20%）三、 名詞解釋（3題，9%）四、 簡答與計(jì)算題（7題，56%）要記憶的公式：1、牛頓粘性定律 =-dvdy2、傅里葉定律 q=-dTdy3、菲克第一定律JA=-DABdCdyv1P2v224、伯努力方程gz1+P1+=gz2+5、雷諾準(zhǔn)數(shù) Re=cvD6、熱擴(kuò)散率a=Cp7、普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr=8、努塞爾準(zhǔn)數(shù)Nu=9、施密特準(zhǔn)數(shù)Sc=va=alvD10、舍伍德準(zhǔn)數(shù)Sh=KclD11、沿程阻力降計(jì)算公式（達(dá)西公式）p=v2Ldv2v或hf=ldv2g12、局部阻力降計(jì)算公式：p=或hf=2g13、能依題意例出單層、二層、三層的無限

2、大平板和圓筒的傳熱計(jì)算公式 14、黑體輻射力：Eb = C0 (T/100)4式中： C0=5.67 w/(K4) 叫黑體的輻射系數(shù)。 15、半無限大表面滲碳時(shí)的非穩(wěn)態(tài)傳質(zhì)：Cw-CC-C0=erf(x2Dt)16、半無限大物體一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：17、對(duì)流傳熱量：Q=AT緒論重點(diǎn)：動(dòng)量、熱量與質(zhì)量傳輸?shù)念愃菩詣?dòng)量傳輸：牛頓粘性定律 =-dvdyTw-TTw-T0=erf(x2at)熱傳導(dǎo)：傅里葉定律 q=-dTdy質(zhì)量傳輸：菲克第一定律 JA=-DABdCdy記憶上述三個(gè)公式。公式中參數(shù)的物量意義和各符號(hào)表示什么？1、 什么是傳輸過程？傳輸過程的基礎(chǔ)是什么？2、 試總結(jié)三種傳輸過程的物理量、推動(dòng)

3、力、傳輸方程。3、傳輸過程的研究方法有哪些？各有什么特點(diǎn)？第2章 流體的性質(zhì)名詞解釋：1、不壓縮流體答：不可壓縮流體指流體密度不隨壓力變化的流體。2、可壓縮流體3、理想流體答：粘性系數(shù)為零（不考慮粘性）的流體4、速度邊界層5、粘性系數(shù)（動(dòng)力粘度）答：表征流體變形的能力，由牛頓粘性定律所定義的系數(shù)：=±yxduxdy,速度梯度為1時(shí)，單位面積上摩擦力的大小。6、運(yùn)動(dòng)粘度7、牛頓流體8、非牛頓流體填空題：1、理想流體是指不存在 力，或其作用可忽略的流體。2、如果在運(yùn)動(dòng)過程中每一流體質(zhì)點(diǎn)的密度都保持不變,有關(guān)密度的關(guān)系式可表述為 。3、兩平行平板間距h=0.5mm,兩板間充滿密度=900k

4、g/m3的液體,下板固定不動(dòng),上板在切應(yīng)力=2N/m2的作用下,以v=0.25m/s的速度平移,該液體的動(dòng)力粘滯系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)值分別為 和 (標(biāo)注單位)。1、粘性力作用可以忽略的流體可以視為理想流體。 （ ） 2、 理想流體是粘性系數(shù)為零（不考慮粘性）的流體。 （ ）3、如果在運(yùn)動(dòng)過程中每一流體質(zhì)點(diǎn)的密度都保持不變，則=mV。 （ ）4、兩平行平板間距h=0.5mm,下板固定不動(dòng),上板在切應(yīng)力=2N/m2的作用下,以v=0.25m/s的速度平移,該液體的動(dòng)力粘滯系數(shù)為1(Pa·s) （ ）5、動(dòng)力粘度等于運(yùn)動(dòng)粘度除以密度。 （ ）6、不可壓縮流體指流體密度不隨壓力變化的流體。 （

5、 ） 7、在研究液體運(yùn)動(dòng)時(shí),按照是否考慮粘滯性,可將液流分為牛頓液體流動(dòng)及非牛頓液體流動(dòng)。 （ ） 選擇題：1. 動(dòng)力粘滯系數(shù)的單位是： (B)A. N*s/m B. N*s/m2 C. m2/s D. m/s2.在研究液體運(yùn)動(dòng)時(shí),按照是否考慮粘滯性,可將液流分為(D)A 牛頓液體流動(dòng)及非牛頓液體流動(dòng);B 可壓縮液流及不可壓縮液流;C 均勻流動(dòng)及非均勻流動(dòng);D 理想液體流動(dòng)及實(shí)際液體流動(dòng).簡答題：1、試請(qǐng)說明的物理含義 yx答：yx=-duxdyyx首先是粘性應(yīng)力，由于x方向流動(dòng)速度在y方向存在差異而產(chǎn)生于流體內(nèi)部。下角標(biāo)y表示力的法向，x表示力的方向。yx同樣代表粘性動(dòng)量通量，此時(shí)下角標(biāo)y表

6、示動(dòng)量傳遞方向，x表示動(dòng)量的方向。2、何為流體連續(xù)介質(zhì)模型？引入該模型有何作用和意義？該模型在何條件下適用？答：連續(xù)介質(zhì)：流體質(zhì)點(diǎn)是流體力學(xué)中研究的最小物質(zhì)實(shí)體，流體由流體質(zhì)點(diǎn)連綿不斷地組成，質(zhì)點(diǎn)間無間隙。流體質(zhì)點(diǎn)是微觀上充分大，宏觀上充分小的流體團(tuán)。流體質(zhì)點(diǎn)微觀上充分大，其中包含了大量的流體分子，各種宏觀物理量是對(duì)大量流體分子的統(tǒng)計(jì)平均，具有穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)值；流體質(zhì)點(diǎn)宏觀上充分小，可看作空間一個(gè)點(diǎn)。因此可認(rèn)為流體性質(zhì)（密度，溫度，速度等）在空間每一點(diǎn)都有確定的值，可以當(dāng)作空間位置和時(shí)間的函數(shù)來處理，=(x,y,z,t)連續(xù)介質(zhì)假說是流體力學(xué)的基本假設(shè)之一。當(dāng)所研究的對(duì)象的幾何尺寸和分子間的距離或

7、分子自由程相當(dāng)時(shí)連續(xù)介質(zhì)模型不再適用。3、為何隨溫度升高液體的粘度降低，而隨溫度升高氣體的粘度增大？以下幾題考一題，主要考查對(duì)牛頓粘性定律 =-dvdy的應(yīng)用掌握的情況。4.粘性系數(shù)=0.048Pa的流體流過兩平行平板的間隙，間隙寬s=4mmu=cy，流體在間隙內(nèi)的速度分布為 C為待定常數(shù)，y為垂直于2(-y)， 其中平板的坐標(biāo)。設(shè)最大速度 umax=4m/s， 試求最大速度在間隙中的位置及平板壁面上的切應(yīng)力。解：1）由速度分布可知y坐標(biāo)原點(diǎn)位于下平板由dudy=0c2(-y)-y=0y=2即中心處 u取最大值，在兩板中央取速度最大值將y=/2 代入速度分布式2）=dudycUmax=c -2

8、2=c=4Umax=44=16(m/s) 2c2(-16410-32y) =192(n/m2 y = 0y=0.048) =-c=-192(n/m) 2流體作用于上下平板的壁面切應(yīng)力都是192(n/m2)，且均指向流動(dòng)方向，而正負(fù)號(hào)不同則源于應(yīng)力正負(fù)向的規(guī)定。5.油壓機(jī)的活塞在自重及摩擦力的作用勻速下落。已知活塞自重G=190N,d=152mm,D=152.02mm,L=200mm.1) 若采用 的油，試求活塞的下降速度； =0.62Pas2）若下落速度U=39mm/s;試確定油的動(dòng)力粘性系數(shù)。解: 活塞與活塞套的流體運(yùn)動(dòng)也可看作是兩平行平板間的流體運(yùn)動(dòng)，活塞拖動(dòng)油膜運(yùn)動(dòng)，線形速度分布，于是活

9、塞受到的摩擦力：UD-d2dL此力方向向上與重力G相平衡2d/ULD-dU=G 1） G(D-d)190(152.02-152)-22） =2dL20.623.1415220010-3=3.2110(m/s)G(D-d)2UdL=190(152.02-152)23910-33.1415220010-3=0.51(Pas)6、兩平行平板間距h=0.5mm,兩板間充滿密度=900kg/m3的液體,下板固定不動(dòng),上板在切應(yīng)力=2N/m2的作用下,以v=0.25m/s的速度平移,試求該液體的動(dòng)力粘滯系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù).解:（1）已知 間隙 t=.0005 m；密度 =900 kg/m3；切應(yīng)力 =2

10、N/m2（2）已知 速度 v=.25 m/s；待求 動(dòng)力黏度 =? N*s/m2；運(yùn)動(dòng)黏度 =? m2/s方程 :=*v/t；=/計(jì)算結(jié)果:動(dòng)力黏度:=.004 N*s/m2 ；運(yùn)動(dòng)黏度:=.0000044444 m2/s解：見教材P.11。例題：軸在軸承中空載旋轉(zhuǎn)，兩者間隙為，軸徑為，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為 ，且溫度保持不變，軸瓦長，測(cè)得摩擦力矩為，求粘性系數(shù) 。解：軸和軸承視為同心圓，其間隙與軸徑相比足夠小，并忽略端部影響。軸對(duì)軸承相對(duì)運(yùn)動(dòng)類似于兩塊平行平板間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。作業(yè)：P.15第3題。第3章 流力動(dòng)力學(xué)名詞解釋：重點(diǎn)：流體動(dòng)力學(xué)方程之間的關(guān)系和應(yīng)用條件。伯努利方程填空題1、場(chǎng)中流體各物理量只是

11、 的函數(shù)，稱一維流場(chǎng)2、 如果流場(chǎng)中每點(diǎn)的物理量值都一致,則稱其為 場(chǎng)；如果各點(diǎn)的物理量值不隨時(shí)間而變化，則稱其為 場(chǎng)。3、根據(jù)動(dòng)量守恒定律，可以推導(dǎo)出納維斯托克斯方程；根據(jù) ，可以推導(dǎo)出傳熱微分方程；根據(jù) 則可以分別推導(dǎo)出流體連續(xù)性方程方程和質(zhì)量傳輸微分方程。4、一維圓管中水流的質(zhì)量守恒表達(dá)式為5、伯努利方程的物理意義是 能、 能、 能總和守常。其積分式應(yīng)用條件是 、 、 、 、 。6、質(zhì)量力是指作用于流體質(zhì)點(diǎn)上的力，最常見的有力；表面力是指通過接觸作用于流體表面上的力，常見的有 力和 力。7、質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的具體表現(xiàn)形式為 方程；而動(dòng)量守恒定律在流體力學(xué)中的具體表現(xiàn)形式稱為 方程

12、；理想流體能量守恒方程稱為 方程。答案：1 流場(chǎng)中流體各物理量只是2 如果流場(chǎng)中每點(diǎn)的物理量值都一致,則稱其為不隨時(shí)間而變化，則稱其為 穩(wěn)態(tài)場(chǎng)。3、根據(jù)動(dòng)量守恒定律，可以推導(dǎo)出納維斯托克斯方程；根據(jù)，可以推導(dǎo)出傳熱微分方程；根據(jù) 質(zhì)量守恒定律 則可以分別推導(dǎo)出流體連續(xù)性方程方程和 質(zhì)量傳輸 微分方程?；?u1A=4、一維圓管中水流的質(zhì)量守恒表達(dá)式為uA=C2u或A211u=A12 uA5、伯努利方程的物理意義是式應(yīng)用條件是 不可壓縮 、 沿流線 、 穩(wěn)態(tài)流 、 理想流體 、 只有重力場(chǎng) 。6、質(zhì)量力是指作用于流體質(zhì)點(diǎn)上的力，最常見的有表面力是指通過接觸作用于流體表面上的力，常見的有 粘性力和

13、壓強(qiáng)力。7、質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的具體表現(xiàn)形式為連續(xù) 方程；而動(dòng)量守恒定律在流體力學(xué)中的具體表現(xiàn)形式稱為動(dòng)量方程；理想流體能量守恒方程稱為伯努利方程。1、流場(chǎng)中流體各物理量只是時(shí)間的函數(shù)，稱為一維流場(chǎng)。 （ ）2、均勻流場(chǎng)中每點(diǎn)的物理量值都一致。 （ ）3、穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)中的各點(diǎn)的物理量值不隨時(shí)間而變化。 （ ）4、穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)中的各點(diǎn)的物理量對(duì)時(shí)間的偏導(dǎo)數(shù)為零。 （ ）5、根據(jù)動(dòng)量守恒定律，可以推導(dǎo)出納維斯托克斯方程6、一維圓管中水流的質(zhì)量守恒表達(dá)式為v1A1=v2A2。 （ ）7、一維圓管中水流的連續(xù)方程可表達(dá)為v1A1=v2A2。 （ ）8、理想流體能量守恒方程稱為連續(xù)方程。 （ ）9、實(shí)際流

14、體動(dòng)量傳輸方程又稱為納維爾-斯托克斯方程，簡稱N-S方程 。（ ）10、伯努利方程的物理意義是壓能、動(dòng)能、勢(shì)能總和守常。 （ ） 11、vx=x3siny,vy=3x3cosy表示的平面流場(chǎng)流動(dòng)是連續(xù)的。 （ ）1、如果流場(chǎng)中每點(diǎn)的物理量值都一致,則稱其為 。A、一維流場(chǎng) B、均勻場(chǎng) C、穩(wěn)態(tài)場(chǎng) D、非穩(wěn)態(tài)場(chǎng)2、根據(jù) ，可以推導(dǎo)出納維爾-斯托克斯方程。A、能量守恒定律 B、質(zhì)量守恒定律 C、動(dòng)量守恒定律 D、傅里葉定律3、質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的具體表現(xiàn)形式為 。A、連續(xù)方程 B、能量方程 C、運(yùn)動(dòng)方程 D、伯努利方程 4、理想流體能量守恒方程稱為A、連續(xù)方程 B、能量方程 C、運(yùn)動(dòng)方程 D

15、、伯努利方程 5、以下不滿足伯努利方程應(yīng)用條件是 。A、不可壓縮 B、沿流線非穩(wěn)態(tài)流動(dòng) C、理想流體 D、只有重力場(chǎng) 6、實(shí)際流體動(dòng)量傳輸方程又稱為 。A、歐拉方程 B、伯努利方程 C、納維爾-斯托克斯方程 D、達(dá)西公式選擇題1. 伯努利方程表達(dá)式錯(cuò)誤的是。A. gz+pgp+v+2v22=常數(shù) B. z1+P1gP1g+v122g2=z2+P2gP2g+v222+v222gC.z+2g=常數(shù) D. gz1+v12=gz2+2. 納維爾-斯托克斯方程表達(dá)式正確的為(D)A. duxd=X-Px+(uxx222+uyy222+uzz222)B. C duxdduxd=X+PxPx+(uxx2+u

16、xy2+uxz2)=X-uxy+uzuxz)=X-Px+(uxx22D (ux+uxuxx+uy+uxy22+uxz22)簡答與計(jì)算題：1、流體靜力方程。gx-gy-gz-1px1p=0=0 =0y1pz各參數(shù)物理意義？2、維爾-斯托克斯方程和歐拉方程的應(yīng)用條件各是什么？ 答：N-S方程：不可壓縮、物性守常、粘性流體歐拉方程：無粘流體5、如果給定某一連續(xù)流體速度場(chǎng)（即給出ux、uy、uz表達(dá)式）,如何判斷該流體是否為不可壓縮流體？ 6、P.43習(xí)題2、習(xí)題3。7總流伯努利方程的適用條件有哪些？P.37以下幾題考一題，主要考伯努力方程的應(yīng)用6.用充汞的U形管測(cè)水槽內(nèi)I面的靜壓，得汞柱高差為0.0

17、12 m，(如圖所示)，求該水平面的靜壓差h靜1(h靜1=P1-P2)。已知H=0.02m，汞的密度與水的密度分別為13595、1000kg/m3。 解：h靜1=P1-P2據(jù)：0-0面兩邊靜壓相等，有：P或：h靜11+水gH=P2+氣g(H-h)+汞gh=P1-P2=氣g(H-h)+汞gh-水gH式中右側(cè)第一項(xiàng)忽略不計(jì)，則有：h靜1=P1-P2=汞gh-水gH=0.012135959.807-0.0210009.807=1403N/m27.如圖所示文特利管可測(cè)流量，如處于開口試驗(yàn)段，d=400mm,D=1m,h=150mm,空氣和酒精密度分別為1.293,795 kg/m3 計(jì)算出口處的氣流速

18、度。要點(diǎn)：122V1+P1=12V22+P2P1-P2=灑gh 所以：122灑2g(V2-V1)=hD2V1=d2V2得到：V2= =43.6m/s9、P.38例題：皮托管測(cè)流速原理10、P.39例題：3-511、P44習(xí)題9第4章 層流流動(dòng)及湍流流動(dòng)一、名詞解釋1. 速度邊界層指在靠近邊壁處速度存在明顯差異的一層流體，即從速度為零到0.99倍的地方稱為速度邊界層。3、雷諾準(zhǔn)數(shù)及其物理意義 雷諾準(zhǔn)數(shù)Re=vD,表征慣性力與粘性力之比的無因次量，是流態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)。4層流流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上分層流動(dòng)，各層互不干擾和摻混，這種流線呈平等狀態(tài)的流動(dòng)稱為層流。5. 湍流當(dāng)流體運(yùn)動(dòng)極不規(guī)則，各部分流體相互

19、劇烈摻混，流體質(zhì)點(diǎn)的跡線雜亂無章，流場(chǎng)極不穩(wěn)定時(shí)。此種流動(dòng)形態(tài)稱為“湍流”。6、層流邊界層近壁處，由速度為零的壁面到速度分布較均勻的99%的地方，這一流層稱為層流邊界層。二、填空題1、雷諾數(shù)Re的表達(dá)式為：Re=vD，其物理含義為表征與 力之比。2、層流中平均流速與管軸線上最大流速的關(guān)系是 。若用皮托管測(cè)得管道中軸層流最大流速為Vmax，則管道流量為 。湍流平均流速與管軸線上最大流速的關(guān)系是 。三、選擇題1流體在邊界層內(nèi)流動(dòng)的流態(tài)為 ( )A層流 B.紊流 C既有層流又紊流 D.上述三種情況都有可能2粘度很大的流體在內(nèi)徑很小的管內(nèi)作低速流動(dòng)時(shí)，易產(chǎn)生( )A紊流 B.層流 C.定常流動(dòng) D.非

20、定常流動(dòng)1、 層流和湍流的流動(dòng)各有何特點(diǎn)？常用的判據(jù)是什么？（如何求沿層阻力降？）2、 溫度為338K熱水的密度 = 980kg/m3，粘度 = 0.4355×10 - 3 Pa·S，在直徑為89×4的鋼管中流動(dòng)，如熱水的體積流量為40m3/hr,試判斷熱水在管道中流動(dòng)的型態(tài)。解：要判斷熱水在管中的流動(dòng)型態(tài)，需要求出該流動(dòng)情況下的雷諾數(shù)。 d = 89 - 2×4 = 81mm = 0.081m熱水的流速u = V/A = (40/3600)/(/4)×0.0812 = 2.16m/s338K熱水的密度 = 980kg/m3 ,粘度 = 0.4

21、355×10 - 3 Pa·S 故 Re=dup/=(0.081×2.16×980)/(0.4355×10-3) = 3.93×105可見 Re > 2300,所以熱水在管中的流動(dòng)形態(tài)為湍流3、 20時(shí)甘油的粘度為1499厘泊，比重為1.26，1"管的規(guī)格為33.5×3.25mm ,以0.2m/s流速流動(dòng)，求流過每米管長時(shí)的摩擦阻力。 解：20時(shí)甘油的粘度為1499厘泊，比重為1.26，1"管的規(guī)格為33.5×3.25 ，d=0.027m。當(dāng)流速為0.2m/s時(shí)，求得：Re=du/=(0.

22、027×0.2×1260)/(1499×10-3)=4.54<2300流動(dòng)型態(tài)為層流，流過每米管長時(shí)的阻力損失為：據(jù)式（2-26）有：4.判斷下列流動(dòng)狀態(tài)是層流還是湍流？（a）很長的水管，直徑（b）很長的油管，直徑。答案：(a)層流 (b)湍流5、Re=3500, 20水(=998.23kg/m=1.00710-6m2/s)流過直徑為50.8mm，長1.3m的光滑管。求：(1) 湍流、層流平均流速比、壓力損失比(2) 湍流總壓降(3) 層流時(shí)中心流速要點(diǎn)：(1)據(jù)Re定義式，v湍/v層=1(2)p=Ld3，流速，流速，運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)。 ，運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)v22，湍

23、=0.3164/Re0.25，層=64/Re，p湍/p層=2.25 (3)v=Re/d=0.0694m/s;湍=0.041,p=2.52N/m2(4)vcenter=2v=0.1388m/s6、某工廠架設(shè)一條鑄鐵輸水管，長500m，直徑200mm，流量為為5m深井，進(jìn)口有一個(gè)濾水網(wǎng)（兩個(gè)閘門（），為），管路中有10個(gè)，管道的絕對(duì)粗糙度彎頭（，水源），。求水泵壓頭。要點(diǎn)：建立管道的伯努利型能量方程，由流量求出管流的平均速度、雷諾數(shù)，再由相對(duì)粗糙度查莫迪圖得出管道的沿程阻力系數(shù)，代入能量方程，即得水泵壓頭。 答案：水泵壓頭53.3m6、試述雷諾試驗(yàn)意義 雷諾試驗(yàn)意義有三：如圖當(dāng)管內(nèi)的整個(gè)流場(chǎng)呈一簇

24、互相平行的流線，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為層流（或片流）。當(dāng)管內(nèi)的流速增大到上臨界流速時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)作復(fù)雜的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，這種流動(dòng)狀態(tài)稱為紊流（或湍流）。其二雷諾試驗(yàn)揭示了沿程損失和管內(nèi)平均流速之間的關(guān)系： hf=kvn式中k為系數(shù)，n為指數(shù)，均由實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：當(dāng)vvcr時(shí),n1=1，即層流中的沿程損失與平均流速的一次方成正比；當(dāng)vvcr時(shí)，n2=1.752，即紊流中的沿程損失與平均流速的1.752次方成正比。vdvd，對(duì)Re=其三是雷諾試驗(yàn)給出了判別流動(dòng)狀態(tài)的準(zhǔn)則數(shù)雷諾數(shù)：于工業(yè)管道，一般取圓管的臨界雷諾數(shù)Recr2300。當(dāng)Re2300時(shí)，流動(dòng)為層流；當(dāng)Re2300時(shí)，即認(rèn)為流動(dòng)是紊流。7、

25、 例題8、 作業(yè)P.63 第8題。第5章 邊界層理論1、例題2、作業(yè)：P.73第3題。第6章 熱量傳輸?shù)幕靖拍? 氣體和液體的導(dǎo)熱在機(jī)理上有何差別，為什么溫度升高時(shí)氣體導(dǎo)熱系數(shù)升高，而大多數(shù)液體的導(dǎo)熱系數(shù)卻降低？2 何謂絕熱保溫材料？為什么多孔材料的隔熱性能較好，若其被水浸濕后其導(dǎo)熱性能有何變化？3、熱量的傳輸有三種基本方式，即導(dǎo)熱，對(duì)流傳熱和輻射傳熱。要求能區(qū)分三種方式。4、導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）：指溫度不同的物質(zhì)微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的熱量傳遞，沒有相對(duì)宏觀運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生的熱量傳輸現(xiàn)象。4、氣體、液體、導(dǎo)電固體和固體的導(dǎo)熱機(jī)理不同：氣體：通過分子或原子間的彼此碰撞液體：通過彈性波的作用固體：依靠晶格的

26、振動(dòng)， 金屬中還有自由電子的擴(kuò)散5、對(duì)流是指流體中各部分間發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱傳遞現(xiàn)象，即不同溫度的各部分發(fā)生相互對(duì)流，摻混。6、強(qiáng)制對(duì)流傳熱：流體的流動(dòng)系外力引起的對(duì)流傳熱，如用水泵泵水使之流動(dòng)。7、自然對(duì)流傳熱：則是由于溫差造成密度差產(chǎn)生浮力而使流體流動(dòng)。如用水壺?zé)?，在未達(dá)到沸點(diǎn)前壺內(nèi)的水已經(jīng)開始上下流動(dòng)。此時(shí)的對(duì)流傳熱即為自然對(duì)流傳熱。8、氣體通過分子或原子間的彼此碰撞進(jìn)行導(dǎo)熱，氣體導(dǎo)熱系數(shù)升高隨溫度升高而增大。 （ ）第8章 導(dǎo)熱重點(diǎn)：要求能進(jìn)行單層、二層、三層的無限大平板和圓筒的傳熱計(jì)算。 熱阻的概念單層、二層、三層的無限大平板和圓筒的傳熱計(jì)算考一題。1、某圓筒型爐壁由兩層耐火材

27、料組成，第一層為鎂碳磚，第二層為粘土磚，兩層緊密接觸。第一層內(nèi)外壁直徑為2.94m、3.54m，第二層外壁直徑為3.77m，爐壁內(nèi)外溫度分別為1200和150。求：導(dǎo)熱熱流與兩層接觸處溫度（已知14.30.48×10-3t，20.698+0.5×10-3t w/m）。解：按已知條件，t11200，t3150，并假設(shè)t2760，則有：1=4.3-0.4810=3.8296-3760+12002760+1502 2=0.698+0.50100.9619-3qL=t1-t312(1lnd21d1+12lndd32)=1200-15012(13.8296ln3.542.94+10.

28、9619ln3.773.54)=57874.2w/mt2=t1-qL21lnd2d1ln3.542.94 =1200-=75376075376057874.223.8296=1<4%符合工程誤差要求，即導(dǎo)熱熱流為57874.2 w/m，兩層接觸處溫度為760。 2、某熱風(fēng)管道，內(nèi)徑d185mm，外徑d2100mm，管道材料導(dǎo)熱系數(shù)為 158w/m·K，內(nèi)表面溫度t1150，現(xiàn)擬用玻璃棉保溫（20.0526w/m·K），若要求保溫層外壁溫度不高于40，允許的熱損失為QL52.3w/m，試計(jì)算玻璃棉保溫層的最小厚度。解：依題意有： QL=t1-t2121d21+ln d2

29、12d3ln d2=2(150-40)158ln0.10.085+d3ln 0.05260.11=52.3即：2（15040)=52.358ln0.10.085+52.30.0526lnd30.152.30.10.0526lnd3=2(150-40)-ln+ln0.1580.08552.3=0.052652.32(150-40)-0.052658ln0.10.085+ln0.1=0.6951-0.0001-2.3026=-1.6076d30.2004mm，即玻璃棉保溫層最小厚度為（d3d2）÷2（200100）÷250mm。3、管道內(nèi)徑d157mm，內(nèi)壁溫度tw1150，周

30、圍空氣溫度tf230，外表與空氣間對(duì)流給熱系數(shù)h210.5 w/m2·K，管壁材料0.233w/m·K，當(dāng)厚度分別為50mm、100mm時(shí)，求管道熱損失。解：（1）當(dāng)管壁厚度s=50mm時(shí)，d10.057m，d20.0570.05×20.157m由于已知管道內(nèi)壁溫度，計(jì)算傳熱量時(shí)可只考慮管壁本身導(dǎo)熱及管道外壁與周圍介質(zhì)的對(duì)流給熱：Q=tw1-tf2d21+ln 2L d1h2d2L1=L(tw1-tf2)d21+ln 2 d1h2d21=1(150-30)120.233ln0.1570.057+110.50.157=136w/m（2）當(dāng)壁厚增至100mm時(shí)，d10

31、.057m，d20.0570.10×20.257m，重復(fù)上述計(jì)算，有：Q=L(tw1-tf2)d21+ln 2 d1h2d21=1(150-30)120.233ln0.2570.057+110.50.257=105w/m管道壁厚增加一倍，傳熱量減少22.8%。4、P110例9-35、對(duì)流給熱和傳導(dǎo)傳熱有什么聯(lián)系與區(qū)別，為什么有人認(rèn)為對(duì)流給熱不是一種獨(dú)立的傳熱方式？答：兩者之間的聯(lián)系是：都是接觸傳熱，有溫差時(shí)必然發(fā)生，與材料的物性參數(shù)有關(guān)；在流體參與導(dǎo)熱的情況下，由于有溫差的存在，必然發(fā)生對(duì)流，有對(duì)流又影響傳熱過程，即發(fā)生對(duì)流給熱；對(duì)流給熱發(fā)生在溫度邊界層內(nèi)，層流邊界層或過渡區(qū)、湍流邊

32、界層的層流底層的傳熱機(jī)理是傳導(dǎo)傳熱，即導(dǎo)熱是構(gòu)成對(duì)流傳熱的一部分。兩者之間的區(qū)別是：導(dǎo)熱是依靠相接觸的物體之間微觀粒子的振動(dòng)波來進(jìn)行的，物體之間不發(fā)生物質(zhì)的宏觀位移，雖然也有物質(zhì)的擴(kuò)散遷移，但對(duì)導(dǎo)熱影響不大；對(duì)流給熱則不同，從傳熱機(jī)理上說，給熱是有導(dǎo)熱、輻射和宏觀物質(zhì)位移造成的熱量遷移三者綜合的結(jié)果，且一般說來，宏觀物質(zhì)位移造成的熱量遷移占對(duì)流給熱的主要部分，但從傳熱機(jī)理上說，它并非是一種傳熱機(jī)理。正因?yàn)槿绱?，有人認(rèn)為對(duì)流給熱不是一種獨(dú)立的傳熱方式。6、自然對(duì)流與強(qiáng)制對(duì)流給熱機(jī)理有何區(qū)別。答：引起流動(dòng)的原因不同。自然對(duì)流是由于流體與表面換熱后溫度發(fā)生變化，導(dǎo)致不同部位流體的密度產(chǎn)生差異，受熱部

33、分受浮力作用產(chǎn)生向上的流動(dòng)，變冷的流體部分向下流動(dòng)，從而產(chǎn)生對(duì)流；而強(qiáng)制對(duì)流的動(dòng)力來自外界，不受溫度場(chǎng)影響或影響較??；給熱強(qiáng)度不同。一般由于強(qiáng)制對(duì)流速度大，邊界層厚度小、熱阻小，因而對(duì)流給熱強(qiáng)度大；而自然對(duì)流給熱強(qiáng)度一般較??；影響對(duì)流給熱系數(shù)的因素不同。自然對(duì)流給熱系數(shù)一般受溫差大小、流體物性參數(shù)、表面形狀等因素影響較大，而強(qiáng)制對(duì)流一般受外來動(dòng)力影響較大。7、利用空氣自然冷卻直徑為3mm的水平導(dǎo)線，此時(shí)電線表面溫度為tw90，遠(yuǎn)離導(dǎo)線的空氣溫度為30。求：對(duì)流給熱系數(shù)。解： 邊界層內(nèi)定性溫度tm=tw+tf22=90+302=60 -2-6查得：m=18.9710m/sPr=0.698m=2.

34、893101333-6w/m 計(jì)算得：氣體熱膨脹系數(shù)=Grm=gd31T=1273+603= mT=39.810.003(90-30)333(18.9710=0.132610 9GrmPrm=0.698132.6=92.568<10查表得：n=18，C=1.18Num=C(GrmPrm)=1.1892.568Nummd=0.0032n1/8-2=2.078h=2.0782.89310s 20.04J/m8、含0.2%碳的低碳鋼工件在1000下（奧氏體區(qū)）表面滲碳，入在滲碳?xì)夥罩惺贡砻嫣紳舛染S持在1.2%，已知1000條件下碳在鋼中的平均擴(kuò)散系數(shù)為3.59×10-11m2/s。求

35、：經(jīng)過3.5 hr后距表面0.5mm深度處的碳濃度。解：依題意有：CAi1.2%，CA00.2%，x0.5×10-3m，DA3.59×10-11m2/s，3.5×3600s=12600s將工件視為無限厚平板，則有：CA-CAiCA0-CAiCA-1.2%x=erf 2DA即：-30.510=erf -110.2%-1.2%3.5360023.5910CA=1.2%+(0.2%-1.2%)erf0.3717erf0.38-erf0.36=1.2%-1.0%erf0.36+(0.3717-0.36)0.38-0.36=1.2%-1.0%0.4008=0.799%答：經(jīng)

36、過3.5小時(shí)后，距表面0.5mm深處的碳濃度為0.799%。10、一塊厚度為200mm的鋼板，初始溫度1000°C，在20 °C的空氣中冷卻，僅考慮兩側(cè)冷卻。已知鋼板的=34.8W/(m2 °C)，a=0.555x10-5m2/s，加熱過程中的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)=174W/(m2 °C)。試求：鋼板中心冷卻到500 °C時(shí)所需的時(shí)間。11、習(xí)題：P.130第13題。m=mm0x0ym=mmm0x0y0z第8章 對(duì)流傳熱1、對(duì)流傳熱的分類2、要求會(huì)判斷傳熱類型，選擇合適的公式。3、給出公式會(huì)計(jì)算對(duì)流傳熱系數(shù)，要求記住Nu準(zhǔn)數(shù)的公式。4、例題5、習(xí)題

37、6、概念：特征尺寸、定性溫度和特征速度l特征尺寸，它反映了流場(chǎng)的幾何特征，對(duì)于不同的流場(chǎng)特征尺寸的選擇是不同的。如，對(duì)于流體平行流過平板選擇沿流動(dòng)方向上的長度尺寸；對(duì)于管內(nèi)流體流動(dòng)選擇垂直于流動(dòng)方向的管內(nèi)直徑；對(duì)于流體繞流圓柱體流動(dòng)選擇流動(dòng)方向上的圓柱體外直徑。特征流速它反映了流體流場(chǎng)的流動(dòng)特征，是可以參照的特征參數(shù)，且易于確定。不同的流場(chǎng)其流動(dòng)特征不同，所選擇的特征流速是不同的。如，流體流過平板，來流速度被選擇為特征流速；流體管內(nèi)流動(dòng)，管道截面上的平均流速可作為特征流速；流體繞流圓柱體流動(dòng)，來流速度可選擇為特征流速。定性溫度準(zhǔn)數(shù)中的物性參數(shù)是溫度的函數(shù)，確定物性參數(shù)數(shù)值的溫度稱為定性溫度。對(duì)

38、于不同的流場(chǎng)定性溫度的選擇是不同的，這得根據(jù)確定該溫度是否方便以及能否給換熱計(jì)算帶來較好的準(zhǔn)確性來選取。一般的做法是，外部流動(dòng)常選擇來流流體溫度和固體壁面溫度的算術(shù)平均值，稱為膜溫度；內(nèi)部流動(dòng)常選擇管內(nèi)流體進(jìn)出口溫度的平均值（算術(shù)平均值或?qū)?shù)平均值），當(dāng)然也有例外。7、空氣橫向流過直徑為d5mm的鋁質(zhì)導(dǎo)線，空氣溫度tf10，流速vf1m/s，導(dǎo)線表面溫度維持tw90，其電阻率為r0.0286mm2/m。求：（1）對(duì)流給熱系數(shù)h；（2）若要表面溫度不變，允許通過的最大電流I。解：（1）求對(duì)流給熱系數(shù)h 定性溫度tm=tw+tf2-2=90+102=50，查得： -62m=2.82410w/mm=

39、17.95106m/s 計(jì)算得：Rem=vfdm=10.00517.9510=2.78102404000由表142知，C0.615，n0.466hdmNum=CRenmnmh=CRem2d=0.6152780.4660.028240.005 =47.83w/m（2）求最大電流I散熱量Q=hdL(tw-tf)=47.830.005(90-10)L 電線電阻R=Ls=0.02864L=1.456610-352L發(fā)熱量Q=I2R=1.456610-3LI2若保持電線表面溫度不變，則IR=hdL(tw-tf)即：1.4566LII222=47.830.00580L0.4566A=47.830.00580 I=203.148、作業(yè)：P.149第8題。第9章 輻射換熱1、黑體、人工黑體。黑體的吸收率=1輻射力：E ：單位時(shí)間、單位表面積向半球空間輻射出的全部 波長（0-）范圍的能量。單位 ：w /3、斯蒂芬波爾茨曼定律黑體輻射力：Eb = C0 (T/100)4 記式中： C0 =5.67 W/(K4) 叫黑體的輻射系數(shù)。記 實(shí)際物體的輻射力用下式計(jì)算：E=Eb=C0(T/100)4 W/黑度（輻射率、發(fā)射率）的概念。黑度的影響因素有哪些？4、例：試分別計(jì)算2000K和5