材料工程基礎(chǔ)題集(含答案)

1精選ppt2【例1-2】長(zhǎng)度L=1m，直徑d=200mm水平放置的圓柱體，置于內(nèi)徑D=206mm的圓管中以u(píng)=1m/s的速度移動(dòng)，已知間隙中油液的相對(duì)密度為d=0.92，運(yùn)動(dòng)粘度ν=5.6×10-4m2/s，求所需拉力F為多少？

【解】間隙中油的密度為動(dòng)力粘度為

（kg/m3）（Pa·s）2精選ppt3由牛頓粘性定律由于間隙很小，速度可認(rèn)為是線性分布

（N）3精選ppt4習(xí)題１1.與牛頓粘性定律直接有關(guān)的因素是：

A切應(yīng)力和壓強(qiáng)；B切應(yīng)力和剪切變形速度C切應(yīng)力和剪切變形；D切應(yīng)力和流速2.為了進(jìn)行絕緣處理,將導(dǎo)線從充滿絕緣涂料的模具中間拉過(guò)．已知導(dǎo)線直徑為０.８mm,涂料的粘度μ＝０.０２Pa.s,模具的直徑為０.９mm,長(zhǎng)度為２０mm,導(dǎo)線的牽拉速度為５０m/s，試求所需的牽拉力。4精選ppt5習(xí)題一答案B解：由牛頓粘性得5精選ppt2023/7/36【例2-1】如圖2-16所示測(cè)量裝置，活塞直徑d=35㎜，油的相對(duì)密度d油=0.92，水銀的相對(duì)密度dHg=13.6，活塞與缸壁無(wú)泄漏和摩擦。當(dāng)活塞重為15Ｎ時(shí)，h=700㎜，試計(jì)算Ｕ形管測(cè)壓計(jì)的液面高差Δh值。圖2-166精選ppt2023/7/37（㎝）得Δh：【解】重物使活塞單位面積上承受的壓強(qiáng)為（Pa）

列１-１面平衡方程7精選ppt2023/7/38【例2-2】如圖2-17所示為雙杯雙液微壓計(jì)，杯內(nèi)和Ｕ形管內(nèi)分別裝有密度ρ1=l000kg/m3和密度ρ2=13600kg/m3的兩種不同液體，大截面杯的直徑Ｄ＝100mm，Ｕ形管的直徑d=10mm，測(cè)得h=30mm，計(jì)算兩杯內(nèi)的壓強(qiáng)差為多少?圖2-178精選ppt2023/7/39=3709.6(pa)【解】列1—2截面上的等壓面方程而故9精選ppt2023/7/310[例3.1]：左圖為一水箱帶一收縮圓錐噴嘴，水位高h(yuǎn)。請(qǐng)判斷下列說(shuō)法是否正確：（1）h為為常數(shù)時(shí)點(diǎn)2的加速度為零，點(diǎn)1有遷移加速度；（2）h隨時(shí)間變化時(shí)，2點(diǎn)只有當(dāng)?shù)丶铀俣?，點(diǎn)1既有當(dāng)?shù)丶铀俣扔钟羞w移加速度。

10精選ppt2023/7/311【例3.2】已知用拉格朗日變量表示得速度分布為ux=(a+2)eτ-2，uy=(b+2)eτ-2，且τ=0時(shí)，x=a，y=b。求（1）τ=3時(shí)質(zhì)點(diǎn)分布；（2）a=2，b=2質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；（3）質(zhì)點(diǎn)加速度?！窘狻扛鶕?jù)題意可得11精選ppt2023/7/312將上式積分，得上式中c1、c2為積分常數(shù)。利用τ=0時(shí)，x=a，y=b得c1

=-2，c2=-212精選ppt2023/7/313

（1）將τ=3代入上式得

（2）a=2，b=2時(shí)

(3)13精選ppt2023/7/314【例3.3】在任意時(shí)刻，流體質(zhì)點(diǎn)的位置是x=5τ2，其跡線為雙曲線xy=25。質(zhì)點(diǎn)速度和加速度在x和y方向的分量為多少？【解】根據(jù)題意可得14精選ppt2023/7/315得15精選ppt2023/7/316【例3.４】給定速度場(chǎng)ux＝x＋，uy＝－y－，求①＝1時(shí)過(guò)（1，1）點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的跡線；②過(guò)（1，1）點(diǎn)的流線。【解】①由跡線微分方程16精選ppt2023/7/317積分得當(dāng)＝1時(shí)，過(guò)（x，y）=（1，1）的質(zhì)點(diǎn)有c1＝3/e，c2＝e。故此質(zhì)點(diǎn)的跡線方程為17精選ppt2023/7/318

由此例可知，流線與跡線是不一致的。當(dāng)=1時(shí)，此流線方程為故此流線方程為過(guò)（1，1）空間點(diǎn)有②由流線方程積分得18精選ppt解：先計(jì)算爐壁的平均溫度例：設(shè)某窯爐的耐火磚壁厚0.5m，內(nèi)壁面溫度為1000℃，外壁面溫度為0℃，耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)λ=1.16×(1+0.001t)W/(m.℃)。試求通過(guò)爐壁的熱流密度q。℃然后根據(jù)平均溫度算導(dǎo)熱系數(shù)平均值：再根據(jù)算熱流密度：19精選ppt【例題3.1】一雙層玻璃窗，寬1.1m，高1.2m，厚3mm，導(dǎo)熱系數(shù)為1.05W/(m·K)；中間空氣層厚5mm，設(shè)空氣隙僅起導(dǎo)熱作用，導(dǎo)熱系數(shù)為2.60×10-2W／(m·K)。室內(nèi)空氣溫度為25℃。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為20W/(m2·K)；室外空氣溫度為-10℃，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為15W/(m2·K)。試計(jì)算通過(guò)雙層玻璃窗的散熱量，并與單層玻璃窗相比較。假定在兩種情況下室內(nèi)、外空氣溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同。20精選ppt解(1)雙層玻璃窗：21精選ppt(2)單層玻璃窗情形：?jiǎn)螌硬ＡТ暗纳崃渴请p層玻璃窗的2.6倍。22精選ppt【例題3.2】一臺(tái)鍋爐的爐墻由三層材料疊合組成。最里面是耐火粘土磚，厚115mm；中間是B級(jí)硅藻土磚，厚125mm；最外層為石棉板，厚70mm。已知爐墻內(nèi)、外表面溫度分別為495℃和60℃，試求每平方米爐墻每小時(shí)的熱損失及耐火粘土磚與硅藻土磚分界面上的溫度。23精選ppt解δl=115mm，δ2=125mm，δ3=70mm。各層的導(dǎo)熱系數(shù)可根據(jù)估計(jì)的平均溫度從附錄中查出。k1=1.12W/(m·K)k2=0.116W/(m·K)k3=0.116W/（m·K)24精選ppt

（W/m2)2耐火粘土磚與硅藻土磚分界面的溫度（℃）1每平方米爐墻每小時(shí)的熱損失25精選ppt例題4-1，求下列圖形中的角系數(shù)解：26精選ppt

[例題2-5]兩無(wú)限大平行平面，其表面溫度分別為20℃及600℃，輻射率均為0.8。試求這兩塊平行平面的（1）本身輻射；（2）投射輻射；3）有效輻射?！窘狻浚?）兩物體的本身輻射為=334.66(w/m2)=26370(w/m2)27精選ppt（2）物體的有效輻射是本身發(fā)射輻射與反射輻射之和，即對(duì)于兩個(gè)無(wú)限大平等平板，一板的有效輻射必然全部投射到二板上，反之亦然。即同理28精選ppt（3）有效輻射(w/m2)

(w/m2)29精選ppt

[例題2-6]兩無(wú)限長(zhǎng)套管，內(nèi)管和外管的溫度分別是527℃和27℃，輻射率均為0.8，內(nèi)管以熱輻射形式傳給外管的熱量是1060W/m，內(nèi)管直徑是20mm，求：外管直徑為多少？30精選ppt【解】?jī)?nèi)管向外管的輻射面積外管向內(nèi)管的輻射面積內(nèi)管輻射給外管的熱量為31精選ppt單位長(zhǎng)度內(nèi)管輻射給外管的熱量為

由已知32精選ppt代入上式

解得0.051m=51mm。33精選ppt【例2-7】某窯爐壁內(nèi)層為耐火粘土磚，外層為紅磚，已知爐壁內(nèi)表面溫度為1000℃，外表面溫度要求不得超過(guò)80℃，并要求盡量多用紅磚少用耐火磚。已知耐火磚的導(dǎo)熱系數(shù)kt=0.698+0.64×10-3t(w/m.K)，紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)kt=0.465+0.51×10-3t(w/m.K)，紅磚最高使用溫度為600℃，紅磚看作黑體，環(huán)境溫度為20℃，爐壁表面向環(huán)境的對(duì)流換熱系數(shù)為7.13(w/m2.K)，求二層材料的最小厚度。34精選pptk1k2【解】平均導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算耐火磚紅磚熱流量為

=890.32（w/m2）(w/m.K)(w/m.K)35精選ppt計(jì)算兩層材料的厚度

同理36精選ppt【例2-8】熱水管內(nèi)徑d2=150mm，外徑d1=160mm，熱水平均溫度為90℃，周圍空氣溫度為20℃，管內(nèi)表面的復(fù)合換熱系數(shù)h2=1200W/m2.K，管外表面的復(fù)合換熱系數(shù)h1=15W/m2.K，管壁導(dǎo)熱系數(shù)k=60W/m.K，管外表面輻射率ε=0.90。試求：(1)熱水管每米長(zhǎng)散熱損失q1;(2)管外表面的輻射換熱系數(shù)hr1和對(duì)流換熱系數(shù)hc1。37精選ppt【解】（1）單位長(zhǎng)度管壁總傳熱量計(jì)算

=519.92（w/m）38精選ppt外表面溫度

對(duì)流換熱系數(shù)輻射換熱系數(shù)輻射熱量39精選ppt習(xí)題七1兩無(wú)限大的平行平面，表面溫度分別為1000℃和100℃，黑度為0.8，試求：A這兩塊平行平面的（1）本身輻射；（2）投射輻射；（3）有效輻射；（4）凈輻射熱量。B如果安放一塊黑度為0.8的遮熱板，試求這兩無(wú)限大平行平面間的凈輻射熱量。40精選ppt某醫(yī)院供暖管內(nèi)徑d2=160mm，外徑d1=200mm，管內(nèi)熱水平均溫度為96℃，周圍空氣溫度為5℃，管內(nèi)表面的復(fù)合換熱系數(shù)h2=1250W/m2.K，管外表面的復(fù)合換熱系數(shù)h1=20W/m2.K，管壁導(dǎo)熱系數(shù)k=80W/m.K，管外表面輻射率ε=0.80。試求：(1)供暖管每米長(zhǎng)散熱損失q1;(2)管外表面的輻射換熱系數(shù)hr1和對(duì)流換熱系數(shù)hc1。習(xí)題八41精選ppt例4-1已知空氣的干球溫度30

℃，濕