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以学生为中心的冶金传输原理的教学研究
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冶金传输原理_模块化教学改革探索
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3秒自动关闭窗口[现货图书]高等学校规划教材：冶金传输原理3
开&&&&&&本：16开页&&&&&&数：字&&&&&&数：I&&S&&B&&N：3满包邮活动内容：1、满1000.00元包邮；(快递)包邮地区：上海市、江苏省、浙江省、安徽省；从 18:03:14开始，到 18:12:46结束售&&&&&&价：13.80元
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至挂号印刷品：7.00元上书时间：购买数量：（库存1件）微信购买商品分类：关 键 字：详细描述：本书内容涵盖冶金、材料类本科学生学习传输原理所需的相关基本知识。全书共分为三篇，系统地介绍了由三种传输现象单独或综合构成的动量、热量和质量传递过程的基本原理及其在冶金中的应用。
20.00元6.00元5.00元4.00元8.00元13.00元12.00元13.00元16.00元8.00元
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海淀分局备案编号冶金传输原理
冶金传输原理
范文一：冶金传输原理21、有一水平放置的钢坯，长1.5m，宽0.5m，黑度??0.6，周围环境温度为20?C，试比较钢坯温度在200?C和1000?C时，钢坯上表面由于辐射和对流造成的单位面积热损失？ 解：钢坯上表面单位面积的辐射热损失?T??200?273?2200?C时：E??C0? ?0.6?5.67??1702.9W/m???100?100????1000?C时：E?0.6?5.67????89340.4W/m100??444钢坯上表面单位面积的对流热损失
定型尺寸L?tw?tf2200?2020.5?1.52?1m
??1T200?C时：定型温度tm??2??110?C??3.27?10W/?m??C?Gr?Pr?v?24.24m/s3Pr?0.6879?5.4?10?gLv23??t?Pr?9.81?1??200?20??0.687?110?273???24.24?10?6?n92属于湍流：?Num?C?Gr?Pr?m?0.15??5.4?10a?Num?L?263?3.27?101?2?13?263?8.6W/?m??C?2qc?a?tw?tf??8.6??200?20??1548Wtw?tf2?1000?202/m21000?C时：定型温度tm??2?510?C??5.75?10W/?m??C?3v?79.4m/sPr?0.6889Gr?Pr?9.81?1??.688?510?273???24.24?10?6?n2?1.4?1013属于湍流：?Num?C?Gr?Pr?m?0.15??1.4?10a?263?3.27?101?29??165.4?9.5W/?m??C?2qc?8.6??18.5W/m22、试估算350?C及82atm下氢气通过储气瓶的漏损量？已知：气瓶直径为200mm、长1.8m、壁厚25mm。3、计算CO2在1atm压强下，温度为293K空气中的扩散系数？4、有一炉顶隔焰加热熔锌炉，炉顶被煤气燃烧加热到900?C，熔池液态锌温度保持600?C，炉膛高0.5m，炉顶为SiC砌成，设炉顶面积F1和熔池面积F2相等，为3.8?1m2。知：?SiC?0.85，?Zn?0.2（液态锌）不计炉墙散热损失，求炉顶与熔池间的换热量？1-1什么是连续性介质，在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型？答：连续介质模型：任一时刻流动空间的每点都被相应的流体质点占据这样的模型是连续介质模型。 原因：采用连续介质模型，流体性质和运动特性的物理量和力学量一般为时间和空间的连续函数，就可以用数学中连续函这一有力手段来分析和解决流体力学问题。1-4什么是动力粘性系数和运动粘性系数，两者的关系如何？答：?表征了流体抵抗变形的能力，即流体粘性的大小，称为流体的动力黏性系数，或简称动力黏度。流体的动力黏度与其密度的比值称为运动黏性系数，即????1-6什么是理想流体，引入这一概念有什么意义？答：没有粘性的流体即不存在内摩擦力的流体是理想流体，例2-3如图所示，设mi是浇包内金属液的初始质量，mc是需要浇注的铸件质量。为简化计算，假设包内的内径D是不变的。因浇口的直径d比浇包的直径小很多，自由液面1的下降速度与浇口处2金属液的流出速度相比可以忽略不计，求金属液浇注的时间。 解：由题意，v1?0,z1?H,z2?0,p1?p2?pa设：浇注时间为?时，金属液的液位高度为h由伯努利方程p1??gh?由总质量平衡原理，有dmd??m1?m2?0??A2v2将?1?代入上式，得12?v2?p2?v2?21?dmd???A忽略柱塞的体积，有m??A1h??d??A1h?d???A??1?根据题??0,h?H;???0,h?0定积分：意，按下列范围积分：??H??1?0d???0?2-1取轴向长度为dz和径向间隙dr的两个同心圆柱面所围成的体积作为控制体（单元），试导出流体在圆管内做对称流动时的二维（r、z方向）连续方程。22-3试判断下列平面流场是否连续？vr?2rsin?cos?,v??2rcos?2-4设有流场，其欧拉表达式为vx?x??,vy??y??,vz?0求此流场中的流线微分方程式。若取流场中的一点：x?1,y?2,z?3。在??1及??1.5时通过该点的流线方程式又为如何？ 解：dxd??x??,dyd???y??,dzd??0?x?Ae???1,y?Be??????1,z?C2-11某炉膛如图所示。已知炉气tg?1327?C,?g0?1.30kg/m3?S.T.P?，炉外空气ta?20?C,?a0?1.293kg/m3?S.T.P?。（1）在同一坐标图上绘出两种气体压力随高度变化的示意图。（2）导出pg?pa随炉膛高度H的变化关系，并据此计算出炉顶、炉底两处的pg?pa的值。 （3）在本图所示的条件下，若打开炉门，炉内外气体将如何流动？3-1流动有那两种形态，各有什么特点，如何判别？ 答：流动有层流和湍流两种形态。层流：流体质点在流动方向上分层流动，各层互不干扰和掺混，流线呈平行状态。湍流：流体内部充满了可以目测的漩涡，这些漩涡除了在主体流动方向上随流体运动外，还在各个方向上做无规则的随机运动，流体在运动中相互掺混极不规则。 3-2沿程阻力和局部阻力的物理本质是什么？答：由于流体的粘性产生的摩擦力，流体与流体间（沿程阻力），流体与固体壁面间（局部阻力）。 沿程阻力：沿流动路程上由于个流体层之间的内摩擦而产生的流动阻力；局部阻力：在边壁尺寸急剧变化的流动区域，由于尾流区、漩涡区等分离现象的出现，使局部流动区域出现较集中的阻力。3-9在内径为d的足够长的圆管内，有一外径为D的同轴圆管，现有不可压缩黏性流体在套管环隙内沿轴向作定常层流。试确定环形通道内的速度分布式和流量公式。 3-12计算下面两管道的当量直径：（1）横截面边长为a的正六边形管道；（2）内、外直径分别为d1和d2的同心圆环套管。 3-13判断下列管流条件下流体的流动性质：（1）??1000kg/m,??1.00?10kg/?m?s?,v?60m/min,d?0.04m；3?3（2）??1.568?10?5m2/s,v?1m/s,d?3cm； （3）??1.568?10m/s,v?2.5m/s,d?20mm。3-19流体流经如图所示的环状间隙管道，两侧压力分别为p1和p2，设间隙摩擦系数为?，局部阻力系数为?，物体密度为?，求流体的质量流量。3例3-2设有??0.1Pa?s,??850kg/m的液体，经过长为L?3000m，直径d?300mm的铸铁?52?33管流动，流量为qv?41?10m/s。试求摩擦压力损失?p。解：?qvA?41?10?3?4?0.58m/s,Re?2???850?0.58?0.30.1?属于层流流动。?0.3??64Re?641479?0.0433??p??L?D22?0.0433?30000.3?850?0.5822?61.9?10N/m32例3-3长度l?1000m，内径d?200mm的普通镀锌钢管，用来运输运动粘性系数??0.335cm2/s的重油，已测得其流量q?38L/s。（已知??0.39,??880kg/m3）问其沿程损失是多少？ 解：v?qA?0.038?1.21m/s,Re?2?d??4?1.21?0.20.335?10?4??0.2对于Re?105，????0.0348故沿程阻力损失为h??l?vd22?0.0?1.210.2?22?Pa4-2流体在圆管中流动时，“流动已经充分发展”的含义是什么？在什么条件下会发生充分发展了的层流，又在什么条件下会发生充分发展了的湍流？4-4流体平行流过平板，试确定距板端不同距离x处的附面层性质： （1）v0?120m/min,??2.00?10?5m2/s,x?0.1m,2.0m,3.0m?52（2）v0?20m/s,??1.0?10m/s,x?0.1m,2.0m,3.0m4-6按下表计算不同x处平板附面层厚度，并将其绘成图（已知流体的??2.00?10?5m2/s）。注：x：距板端的距离，m；v：来流速度，m/s；?：附面层厚度，m。例6-1已知某离心式压缩机第一级工作轮出口气流的速度v2?183m/s，出口温度t2?50.8?C，气体常数R?288J/?kg?K?，绝热系数k?1.4，试求出口气流的马赫数Ma2为多大？ 解：因速度v2已知，求Ma2只需求的当地音速c2即可。T2?t2?273?50.8?273?323.8Kc2???361m/s?Ma2?v2c2?183361?0.506636-4某转炉氧枪的压力p1?1.08?10Pa,T1?313K,?1?13.2kg/m，炉内压力pe?9.81?10Pa，氧气流量qm?2.7kg/s，试求氧枪的临界直径、出口速度及出口直径。29-2砖墙的表面积为10m，厚为300mm，平均热导率为1.5W/?m??C?。设砖墙室内侧的表面温4度为20?C，室外侧的表面温度为?10?C，试确定此砖墙向外散失的热量。 解：F?10m,??300?102?3?0.3m,??1.5W/?m??C?,?t?20???10??30?C?????t?F?1.5?300.3?10?1500W例10-1如图所示，一平壁由三层材料组成。第一层是耐火砖，热导率?1?1.74W/?m??C?，允许的最高使用温度为1450?C，第二次是绝热砖，热导率为?2?0.35W/?m??C?，允许最高是使用温度为1100?C，第三层是铁板，厚度?3?6mm,?3?40.7W/?m??C?，炉壁内表面温度t1?1350?C，外表面温度t4?220?C，在稳定状态下，q?4652W/m。试问各层壁应该多2厚才能使壁的总厚度最小？解：为了使总厚度最小，应该把热导率最小的材料在其允许的使用范围内做到最厚，因为绝热砖的热导率最小，其最高使用温度1100?C，固将耐火砖和绝热砖的界面温度设为t2?1100?C。由tw1?tw2tw1?tw2q1.7??4652单层平壁的公式q???t2?t4??????91mm又据多层平壁的公式q???2?2??3?3??20.35?0.00640.7即当耐火砖?.066m?66mm，的厚度为91mm，绝热砖的厚度为66mm时，炉墙的总厚度最小，总厚度为91+66+6=163mm。 ?1?0.46m，?2?0.23m，例10-2有一炉墙大平壁，内层为硅砖，外层为硅藻土砖，已知t1?1500?C，t3?140?C，求导热热通量及界面温度?解：查得：?1?1.05?1?0.89?10?3t?W/?m??C?,?2?0.198?1?1.179?10?3t?W/?m??C? 假定界面温度为1000?C，求得?1?1.05?1?0.89?10?3????????222W/?m??C?2??1?0.198?1?1.179?10t1?t3?3????0.33W/?m??C? 2?由式q???1?1??2?2?2.22?0.230.33?1504W/m，验算界面温度，由单层平壁的计算公式2t2?t1?q?1?1?0.462.22?1188?C,t2?t3?q?2?2?140?15040.230.33?1188?C与假定温度相差太大，必须再次计算，以1188?C做为界面温度，重复以上操作步骤得：q?3?C例10-3蒸汽直管道的外径d1?30mm，准备包两层厚度都是15mm的不同材料的绝热层，第一种材料的热导率?1?0.04W/?m??C?，第二种材料的热导率?2?0.1W/?m??C?，若温差一定，试问从减少热损失的观点看下列俩种方案：（1）一在里层，二在外层；（2）二在里层，一在外层，哪一种好，为什么？ 解：方案一单位管长热损失为 ql1??td3?d21?11ln?ln??2???ad1?bd2???t1?160190?ln?ln??2??0.???t3.4方案二单位管长热损失为 ql2??td3?d21?11ln?ln??2???bd1?ad2???t1?160190?ln?ln??2??0.???t2.7比较俩种方案的热损失ql1ql2?3.42.7?1.26，固从减小热损失的观点来看，方案一好。10-2一平壁处于一维稳态导热（无内热源）。平壁厚度为30mm，平壁左侧表面温度为270K。平壁分别由下列材料制成： （1） 纯铝；（2）碳钢?c?0.1%?；（3）耐火粘土砖；（4）煤粉灰泡沫砖。 解：（1）??30?10?3?0.03m,?t?320?270?50?C,??234W/?m??C??q???t??10-4用345mm厚的普通耐火粘土砖和115mm厚的轻质粘土砖，密度??400kg/m3砌成的平面炉墙，其内表面温度为t1?1250?C，外表面温度为t2?150?C，求导热通量。
已知：普通耐火粘土砖：??0.84?0.58?10t
轻质粘土砖：??0.29?0.26?10t?3?3W/?m??C?W/?m??C?3解：t1?1250?C,t2?150?C??t?0?C,??400kg/m?1?345?10?3?0.345m,?1?0.84?0.58?10?0.115m,?1?0.29?0.26?10?3???2????2??t??q??11??1??t??q??22??2??1?115?10?3?310-8外径为50mm的热力管道外，包扎有厚为40mm、平均热导率为0.13W/?m??C?的矿渣棉，其外为厚45mm、平均热导率为0.12W/?m??C?的煤灰泡沫砖。绝热层外表面温度为50?C。试检查矿渣棉与煤灰泡沫砖交界处的温度是否超过允许值？又，增加煤灰泡沫砖的厚度对热损失及交界面处的温度有什么影响？蒸汽管道的表面温度取为400?C。解：t1?400?C,t2?50?C??t?400?50?350?C,?1?0.13W/?m??C?,?2?0.12W/?m??C?
d0?50mm,d?50?12?40?1m30m2d,?2m20?50?2?45mt1?1lnd2d1d2d1?t3?2ln??2lnd1d0ql?1t1?t212??1lnd1d0,ql2?t2?t312??2lnd2d1?ql1?ql?ql?t2?2?1lnd1d010-9在一根外径为100mm的热力管道外拟包扎两层绝热保温材料，一种材料的热导率为0.06W/?m??C?，另一种材料的热导率为0.18W/?m??C?两种材料的厚度都取为75mm。试比较把热导率小的材料紧贴管壁及把热导率大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响对于平壁的情形是否存在，假定在这两种做法中，绝热层内、外表面的总温差不变？ 解：d0?100mm,d1?100?2?75?250mm,d2?250?2?75?400mm,?1?0.06W/?m??C?,?2?0.18W/?m??C? ql1??td1d2?1?11ln?ln??2???1d0?2d1?,ql2??td1d2?1?11ln?ln??2???2d0?1d1??ql1ql2与1比较14-7外径d?1m的热风管外表面温度为227?C，置于露天环境中，环境温度为27?C时该热风管每米管长的辐射散热量为多少？如果把风管放在1.8m?1.8m的砖柱中，砖柱内表面温度还是27?C，风管散热量又是多少？设管表面、砖表面的黑度为0.8，比较计算结果。 14-18一炉子的炉膛可以近似看成是高度等于直径的圆柱壳体，直径为1m，其内径是有二氧化碳、水蒸气和非吸收性气体组成的1400K的燃气，总压力为100kPa，CO2的分压力为20kPa，水蒸气的分压力为10kPa。炉膛四周布置有冷却水管。试计算为保证炉膛四壁温度维持在600K，冷却水应带走多少热量？燃气与炉壁间的对流传热可以忽略不计。14-19对于如图所示的三表面系统，有人认为表面2可以看到自己而不能用网络法来计算3个表面的辐射换热，你是否同意这个观点。试对下列条件计算各个表面的净辐射换热量?1,?2,?3。 已知：T1?572K,?1?0.6,T2?293K,?2?0.58,T3?373K,?3?0.6原文地址：
范文二：冶金传输原理1.不压缩流体：指流体密度不会随压强改变而变化，或该变化可忽略的流体。
2.速度边界层：指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为零到0.99倍的地方称为速度边界层。3.雷诺准数及其物理意义：Re??uL?,表征惯性力与粘性力之比。是流态的判断标准。4.傅立叶准数及其物理意义：Fo?a?s2，也称时间准数，表示非稳定传热所进行的时间与其达到平衡状态所需要的总时间之比；或τ时间内非稳态传热的传热量与其达到稳态（平衡）时传输的总热量之比。 5.热通量与传质通量：单位时间内通过单位面积的热量称为热（量）通量；单位时间通过单位面积的物质量称为传质通量。 6.角系数：由表面1投射到表面2的辐射能量Q1?2占离开表面1的总辐射能量Q1的份数称为表面1对表面2的角系数，用符号?Q1?212表示，即：?12?Q。17.流向传质与非流向传质：与流体流动方向相同的传质叫做流向传质；与流体流向垂直的传质叫做非流向传质。8. 层流流体质点在流动方向上分层流动，各层互不干扰和掺混，这种流线呈平等状态的流动称为层流。9. 表面力作用于流体微元界面（而非质点）上的力，该力与作用面的大小成比例 10.粘性系数表征流体变形的能力，由牛顿粘性定律所定义的系数：????yxdu,速度梯度为1时，单xdy位面积上摩擦力的大小。 11.温度梯度：在温度场中某点P的温度梯度定义为该点所在等温面或等温线法线方向，单位长度上的温度增量。 12.修伍德准数的表达式：Sh?kc?LD13.傅立叶准数的物理意义：Fo?a?s2，傅立叶准数又称时间准数，表征不稳态传热趋于稳态的程度，或者说是不稳态传热进行的时间与由不稳态传热达到稳态所用总时间之比。 14.黑度（辐射率、发射率）：实际物体的辐射力与相同温度下黑体的辐射力之比称为物体的黑度，也叫发射率、辐射率。 15.角系数：由表面1投射到表面2的辐射能量Q1?2占离开表面1的总辐射能量Q1的份额称为表面1对表面2的角系数。 16.对流传热：流体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象。（4分） 17.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3、速度边界层：当速度为Uf的流体流过壁面时，在壁面附近的流体速度将从0逐渐变化到Uf。y=0处，U=0；y=δ处，U=Uf。我们把速度有明显变化，厚度为δ的这一薄层称为边界层，或称为速度边界层。4、气体辐射的特点①气体的辐射和吸收能力与气体的分子结构有关；②气体的辐射和吸收对波长有明显的选择性； ③固体及液体的辐射属于表面辐射，而气体的辐射和吸收是在整个气体容积中进行的，属于体积辐射。 5、相似第二定律凡同一种类现象，如果定解条件相似，同时又定解条件的物理量所组成的相似准数在数值上相等，那么这些现象必定相似。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。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。 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。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。阅读详情：
范文三：冶金传输原理冶金传输原理(Principles of Transfer in Metallurgy) Metallurgy)（）绪0.1 冶金的分类钢铁冶金 冶金 有色冶金共同特点 （1）发生物态变化 （2）物理化学变化 成分截然不同论固→液态 原料与产品的性质、化学（）绪钢 铁 工 艺 流 程论产品是钢铁轧机1．钢铁冶金：原料是矿石长流程： 高炉转炉直接还原或熔融还原 短流程：电炉轧机（）绪论（1）高炉炼铁：烧结矿或球团矿（铁矿石造块）、焦炭 冶炼 铁水 （煤炼焦）、熔剂 （2）非高炉炼铁：天然块矿、粉矿或造块、块煤或气 炼制 海绵铁 体还原剂、熔剂 （3）转炉炼钢：铁水、废钢、铁合金、氧气、造渣剂 一次精炼 钢水 （4）电炉炼钢：废钢（海绵铁）、铁水、铁合金、 一次精炼 钢水 造渣剂（）绪论2．有色冶金：原料是矿石 产品是有色金属（1）重金属：铜（造锍熔炼）、铅（还原熔炼）、锌 （湿法冶炼）、锡（火法精炼） （2）轻金属：铝冶金、镁冶金 （3）稀贵金属：锂冶炼、铍冶炼、钙锶钡制取、 金银提炼（）绪0.2 课程概况一、课程性质论专业基础课，是基础课和专业课之间的桥梁。二、课程内容传输原理（动量、热量、质量传输） 简称“三传” 动力过程 传输是指流体的（输送、转移、传递） 传热过程 物质传递过程 的统称。（）绪动量 热量 质量论动量传输的传递与输送热量传输 质量传输类似统一性传输原理类似性基本概念、运动规律、解析方法类似。（）绪论冶炼过程：高温、多相条件下进行的复杂物理化学过程。传输过程=>冶炼过程中的物理过程，不涉及化学反应。 =>动量、热量、质量传递的过程。（TransportPhenomena）举例 举例高炉炼铁的气固两相流动。高炉强化冶炼，目的就是改善 传输条件。 转炉炼钢的气液两相流动。转炉底吹，目的也是改善传输 条件。冶金传输原理已成为现代冶金过程理论的基础! 冶金传输原理已成为现代冶金过程理论的基础!（）绪论研究对象 动量、热量、质量传输（传递）过程的速率。 理论研究 实验研究 数值计算简单问题 复杂问题研究方法习题与思考题： 习题与思考题：加深对所学传输理论的理解和应用。 集中实验1周： 集中实验1 周：理论联系实际，培养学生动手能力。（）绪三、课程特点论物理概念抽象，数学推导繁琐，计算公式多，计算过程 难学 复杂。（以物理概念为主，数学推导为辅） 重点掌握基本概念、基本定律、基本解析方法。讲授方法 学习方法重点 难点认真听课讲授+作业，辅以习题课。 讲授+思考题，辅以讨论课。 勤于思考 重在实践 不懂就问“勤学苦炼”（）绪四、教学目的论掌握 ?掌握 掌握冶金传输理论的基本概念、基本定律及基本解 析方法 理解 ?理解 理解强化冶金生产过程和改进生产工艺的理论基础 具备 ?具备 具备初步分析和解决冶金生产工艺过程的传输实际 问题的能力（）绪五、教材与教参论《传输原理》 朱光俊 编著 冶金工业出版社 传输原理》 《冶金传输原理》 沈巧珍 、杜建明编著 冶金工业出版社 《冶金传输原理基础》 《冶金传输原理》 《冶金传递过程原理》 沈颐身、李保卫等著 梅炽编著 冶金工业出版社 张先棹主编 冶金工业出版社 中南工业大学出版社《动量、热量、质量传输原理》 高家锐主编 重庆大学出版社 期刊： 期刊：《冶金能源》、《工业炉》、《工业加热》、《节能》 课程资源：重庆科技学院课程中心 （）绪六、成绩评定论总分100分 期末考试占60%（闭卷笔试） 作业占20% （抄袭一次扣5分） 课堂提问、讨论及网络辅助占20% 无故缺课一次扣3分。阅读详情：
范文四：冶金传输原理*场：在空间中每点处都对应着某个物理量的确定值，在该空间就存在着该物理量的场。*马赫数：当地声速的倍数。M=u/u.*角度系数：空间任意两表面辐射传热时，一表面发射的辐射能不会全部投射到二表面，把一表面发射出的辐射总能量中投射到二表面的能量所占的百分数叫一表面对二表面的角度系数。*托：压力单位，等于133.32帕，为0度和标准重力下1毫米汞柱的压力。*态：物理量对时间的导数等于零为稳态，不等于零为非稳态。 *因次：按物理含义分类物理量，所分成的类别就称为量的因次。 *流体分了层流和湍流，雷诺准数Re=duρ/μ
(μ为流体动力黏度，d为圆管内径)。当Re4000时，湍流，2300*傅里叶准数Fo=at/L^2
a为物体热量传输系数，L为物体定型尺寸。 物理意义：表征不稳态传热趋于稳态的程度，或者说是不稳态传热进行的时间与由不稳态传热达到稳态所用的时间之比。*温差较小或趋近于零者称为薄材，否则视为厚材。Bi=hL/入 h为介质和物体间的表面传热系数，,L为物体的定型尺寸,λ 为物体导热系数。Bi小物体内部热阻小导热能力强物体温度均匀Bi大物体外部热阻小物体表面温度和介质温度越接近物体内外温差越大。Bi0.5为厚材，0.25和0.5之间根据被加热材料的种类和形状而定。*温度梯度：温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。 *施伍德准数：Sh=kd/D （d管道内径，D流体扩散系数，k对流传质系数）。物理意义：反应浓度对传质系数的影响。*因次分析是研究物理现象，确定过程相似准数的另一种有效方法，它是通过将变量组合成无因次数群，以减少实验自变量的个数，从而大大减少实验次数的实验研究方法。*动量传输分为物性动量传输和对流动量传输。物性动量传输由流体分子运动所产生的黏性作用而产生，取决于流体的黏性。对流动量传输由流体的宏观运动所产生，取决于流体的密度和流动速度。实质是力与能的相互转换。*薄膜理论：当流体靠近物体表面流过时，存在一层附壁薄膜，在薄膜的流体侧与具有浓度均匀的主流连续接触，并假定膜内流体与主流不相混合和扰动，在此条件下，整个传质过程相当于薄膜的扩算，单以为膜内具有线性浓度存在。*渗透理论：当流体流过表面时，有流体质点不断穿过流体的壁薄层向表面迁移，质点与表面接触进行质量传递，此后又到主流中去。 *冶金传输原理主要是研究传输过程的传递速率的大小与推动力之间的关系，其传输的物理量为动量，热量和质量。动量传输是指在流体流动中垂直于流体流动方向，动量由高速度区向低速区的转移。热量传输是指热量由高温区向低温区的转移。质量传输是指物系中一个或几个组分又高浓度区向低浓度区的转移。当物系中存在着速度，温度与浓度梯度时，则分别发生动量，热量和质量的传输过程。高炉中存在气液固三相物质流动，从风口前焦炭燃烧产生的高速向上运动的煤气流，能够穿行料层空隙，形成自上而下的煤气运动，由固体散料构成的块状带存在气固两相的逆向运动，块状带的下方软熔带和滴落带则存在着气固液三相共存的逆向运动。*质量流量：单位时间里，流体通过封闭管道或敞开槽有效截面的流体质量。*梯度：垂直于等值面，指向场中函数变化量最大的方向为正方向。 *单值性条件：导热微分方程的解中包含待定的积分常数，要使这些待定的常数唯一的确定下来，除了微分方程外，还必须再附加若干对所求解的特定导热微分方程的自身特点和外部环境等情况的限定或说明，这些附加的说明和限定条件即单值性条件。*透体：当投射在某物体上面的辐射能被完全透过，既无吸收也无反射，这种物体称为透体。*角度系数：一表面向另一表面投射的能量占该表面辐射总能量的百分数。*牛顿粘性定律和粘性动量传输都是对流体粘性动量传输的分析表达，而前者强调粘性力梯度的关系，后者则是强调粘性动量传输的性质。 *流体压强有绝对压强，相对压强和真空度。*平均射线行程：某容器中气体的温度压力和组成与一半球中气体一样，恰好该半球中气球对于球心的辐射等于容器中气体对指定部位的辐射时，该半球半径就称为平均射线行程。*流体刚接触固体表面时，边界层厚度为零，随着流体向前流动，边界层逐渐加厚，再往不远处壁面的摩擦力和流体黏性力起主要作用，呈层流状态，随着继续推进，边界层继续加厚，黏性力增强，发展成一个临界值，变为湍流。*动量传输分为两种：1.对流动量通量：对于具有一定速度流动时，便将动量传输到另一个地方，从而形成对流动量传输，其传输方向和流体运动方向一致。2.黏性动量通量：速度快的流层通过黏性力将动量传输给速度较慢的流层，从而形成了黏性动量传输过程，其传输方向与运动方向垂直。*有限厚：在有限的时间内，温度波及整个物理过程称为有限厚，反之称为无限厚。判定准数M=特征尺寸/定型尺寸
特征尺寸：表述物体特征的尺寸。
定型尺寸：对物体形状起关键作用的尺寸。 *有限差分的实质：是把连续变化的变量离散，能化为不连续的阶段变化过程。阅读详情：
范文五：冶金传输原理(三传)一、动量传输层流：流体质点在流动方向上分层流动，各层互不干扰和掺混，别推导出连续性方程和质量传输微分方程 分子扩散传质与传导传热的联系与区别： 这种流线呈平等状态的流动称为层流表面力：作用于流体微元界面（而非质点）上的力，该力与作用面的大小成比例流体的流动型态分为层流和紊流作用于流体上的力是表面力和质量力两种不同流体的分界面一定是等压面动量传输方式有物性动量传输和对流动量传输黏性系数：表征流体变形的能力，由牛顿粘性定律所定义的系数，速度梯度为1时，单位面积上摩擦力的大小不可压缩流体：流体密度不会随压强改变而改变或该变化可忽略的流体速度边界层：在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为0到0.99倍的地方成为速度边界层理想流体：不存在黏性力或者其作用可以忽略的流体牛顿流体：符合牛顿粘性定律，流体剪切应力与速度梯度的一次方成正比的流体动量通量：单位时间通过单位面积的动量变化N/m2等压面：1等压面就是等势面2作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面3两种不同流体间的分界面一定是等压面流体流动的起因：自然流动、强制流动连续介质：将流体视为由连续不断的质点群构成;内部不存在间隙的介质流体微团（微元体法（精确解））：由质点组成的微小的流体单元控制体（控制体法（近似解））:流场中某一确定的空间区域，其周界称为控制面场：在空间中每点处都对应着某个物理量的精确值，在该空间存在该物理量的场附面层（边界层）：具有黏性的流体，流过固体表面时，由于流体的黏性作用在固体表面附近会形成具有速度梯度的一个薄层区域，此区域叫做附面层梯度：垂直于等值面，指向方向导数最大的方向流体动量传输的阻力损失：摩擦阻力和局部阻力流体流动的基本能量：动能、热能动量传输的实质：力和能量的传递相似理论：具有相同运动规律的同类物理现象作类似现象中，表征过程的同类各物理量之间彼此相似相似条件：1几何相似：两类现象各部分比例为常数2物理相似：物理过程相同，数学描述相同3初始条件和边界条件相似(包括几何和物理)相似的充要条件：相似常数存在，相似准数相等因次（量纲）：物理量单位的种类因此和谐原理：物理方程中各项的因此必须相等Π定理：Π=n-m
n：物理量个数，m：基本因次个数 Π：独立相似准数个数公式：二、热量传输薄材与厚材：不是指几何性质，而是物体内外温差较小或者趋近于0的是薄材，否则就是厚材热量传输的基本方式：导热、对流、辐射等温面：温度场中，同一瞬间相同温度各点构成的面傅克方程物理意义：包括导热和对流的一般性传热规律平壁和曲壁导热异同：平壁：单位面积热量不变。曲壁：总热量不变。非稳态导热的相似准数：Bi=hl/λ（毕殴准数） BiBi>0.1M为厚材 M=特征尺寸/定型尺寸。特征尺寸：板1圆柱1/2球1/3对流传热：在流体流动条件下，流体和与之接触的表面发生的传热过程影响对流传热的因素：流动的起因、性质、物性、表面几何特性热附面层：当流体与表面温度不同，发生对流传热时，在靠近表面附近会形成具有温度梯度的流体薄层，称为热附面层辐射传热：电磁波的发射和吸收过程影响辐射传热的因素：物体自身性质，表面状况，温度，物体空间几何关系黑体：能把投射来的辐射能完全吸收的物体。黑度：实际物体的辐射力和相同温度下黑体的辐射力之比称为物体的黑度（与材料性质、表面温度、表面粗糙度有关）气体辐射特点：1无反射能力有透过能力2不同成分气体辐射与吸收能力差别很大3气体辐射与吸收有较强的选择性4气体的辐射和吸收是在容积中进行的，称为体积辐射三、质量传输质量传输：物质从物体或空间的某一部分转移到另一部分的现象。（推动力：浓度差）质量传质方式：扩散传质、对流传质影响传质的因素：有限厚无限厚（传质）：当物质的扩散深度超过物体厚度时，为有限厚的浓度场，此时的扩散传质过程中，物体内各点的浓度均随时间而变化。反之则为无限厚扩散系数：沿扩散方向，在单位浓度梯度下，单位时间通过单位面积所扩散的物质量Di影响扩散系数的因素：自身扩散性、扩散对象、互扩散条件、组成浓度气体定态传质三个要求：1容器中有厚δ的金属隔板2板两侧有组分相同的气体平衡浓度为C1C23气体对金属板的互扩散系数为Di常数渗透理论：当主流流经表面时，流体质点不断穿过流体的附壁薄层向固体表面迁移冰雨之接触，并进行质量的传递过程。根据动量守恒定律，可以推导出纳维-斯托克斯方程；根据能量守恒定律可以推导出传热微分方程，根据质量守恒定律可以分两者都是依靠物体之间相互接触时分子或原子之间的热运动来实现的，在温度差和浓度差同时存在时，基本粒子之间的热运动可同时引起分子扩散和传导传热，这是他们之间的联系。区别是分子扩散传质要发生宏观物质位移，而传导传热则没有或可以忽略。因此温度对分子扩散传质和传导传热的影响是不同的 简述质量传输的基本方式 质量传递的基本方式有：分子扩散和对流传质 分子扩散：分子传质在气相、液相和固相中均可能发生，由于组分的浓度在各处不均匀，是组分有高浓度区向低浓度区扩散，这种不依靠宏观混合作用发生的质量传递现象便是分子扩散。扩散通量遵循菲克第一定律 对流传质主要发生在流体介质和不同浓度之间或相际的不同浓度之间，即发生在流体内部，流体与流体的分界面或流体与壁面之间，此时，质量传递不仅与质量传递的特性因素有关，还与动量传递的动力学因素有关 薄材与厚材：不是指几何意义。而是在非稳态导热中，从物体加热或冷却的观点出发，物体内外温度差较小或趋近与0的为薄材，否则为厚材。 平均射线行程：某容器中气体的温度，压力和祖坟与一半球中气体一样，恰好该半球气体对球心的辐射等于容器中气体对指定部位的辐射时，该半球半径就是某容器的当量球半径。称为平均射线行程 分别说明牛顿粘性定律、傅里叶导热定律和菲克第一定律。并比较三定律描述传输的类似性！ τ=u du/dy 表示单位面积上的粘性力与速度梯度的一次方成正比 q=-λ dT/dy 热导热通量q正比于温度梯度，负号表示导热方向和温度梯度方向相反 n=D dc/dz 不考虑主动流动，通过物体B扩散的质量传输量与物体两面的浓度差、扩散时间和垂直于传质方向的截面成正比，与扩散方向上的距离成反比。 类似性：都与梯度有关，以通量表示梯度的速率，引起传递的宏观原因为梯度，微观上分子的运动。 双膜理论：双模理论是关于流体在相间界面上质量传输的边界层理论，该理论分析其中只有一个相的流动是决定性流动的过程，或是用于传质发生在与固相界面上的场合。
其过程有：1 ?相膜内的扩散 2 相界面上量相同的平衡传递3Ⅱ相膜内的扩散。
假定：1综合传质速率取决于各项膜内的扩散，界面不存在传质阻力2各单项扩散传质阻力集中于各自的有效附面层内
根据双模理论我们推导出对流传质系数与扩散系数的一次方成正比。双模模型为传质模型奠定了初步的基础、
气—固相间综合传质
物体氧化物在气相中还原处理过程由三个环节构成： 1气体还原剂通过气膜向气固界面扩散 2气体还原剂及反应生成物气体，在反应生成物固体中扩散 3在固态氧化物和固体还原物界面的化学反应
各种准数 均时准数Ho=τ/（l/u） 雷诺准数Re=ρul/μ=ρu2/(μu/l)惯性力与粘性力之比 欧拉准数Eu=P/ρu2 压力与惯性力之比 弗鲁德准数Fr=gl/u2=ρgl/ρu2 重力与惯性力之比 伽利略准数 Ga=Fr.Re=ρg2l3/μ2阅读详情：
范文六：冶金传输原理论文中厚板温度场的分步解析求解方法及应用14研二班 冯英英 摘要：在板材的热轧生产过程中，准确知道板材内部温度分布随时间的变化适板材力卞性能控制的关键。以往的方法是利用柯限差分法或常系数偏微分方程的解来计算温度场，为避免有限差分法汁算步数太多和常系数偏微分方程的解不能满足参数随温度变化而变化的不足，给出了分步解析的解。经试验对比，本方法法计算结果与数值解法和实测值接近，可用于中厚板的温度场在线计算。 关键词：中厚板；力学性能控制；温度场；分步解析法；在线计算Abstract: in the process of plate hot rolling production, accurate know the temperature distribution inside the plate sheet along with the change of time optimal force \Key words: Mechanical p T Step-by-st Online calculation在热轧板材的生产过程中，温度参数是控制产品力学性能和轧制节奏的关键参数。特别是在中厚板的控制轧制过程中，合理的温度参数设定是保证产品力学性能的根本。板材轧制温度场的计算大致有2种常用的方法：一种是解析解法；另一种则为数值解法。解析解法的优点是只用一个公式即可算出目标温度场，其缺点是偏差大；数值解法则能够根据每时刻温度的变化及时对随温度而变的热物性参数进行调整，因此精度较高，但计算较慢，不利于在线应用。本文提出的分步解析法则吸取这两种算法的优点，既提高了计算的速度，又提高了计算的精度，可以满足热轧板材生产的在线应用要求。1平板温度场偏微分方程的一般解法板材的长度、宽度往往比厚度大得多且上下表面综合传热系数可认为相同，因此，求解板材加热或冷却的温度场问题可视为求解无限大有限厚度平壁的温度场问题。无限大平壁经过一段时间冷却后的温度分布如图1所示。图1无限大平壁的温度场对于板类内部温度场的一般性假设：1）一维假设，就中厚板本身而言，其长宽尺寸远远大于厚度方向的尺寸，而厚度方向散热量又显然大于其他2个方向，工程实际中可作为一维问题处理；2）对称性假设，为了简化计算。假设钢板的温度场对于钢板截面中心对称，为无内热源的传热过程，冷却过程中相变放热用钢板比热的变化。因此，可得描述钢板内部温度场的齐次偏微分方程（1）。由傅里叶定律及能量守恒定律可得无限大有限厚度无内热源（厚度为）平壁温度场在绝热边界和第三类边界条件下可用下列偏微分方程组表示：??u?2u??a2(??x?0,t?0)?x??t??u?|x?0?0,u(x,0)?u0?x???u???x|x????(u?uf)?0,?式中：u为某一时刻平壁内一点的温度，℃；x为以平壁厚度中心为原点的坐标值，m；t为冷却或加热时间，s；δ为平壁半厚，m；a为材料热扩散率，m2/℃；u0为初始温度，℃；λ为材料热导率，W/（m2 ℃）；α为综合换热系数，W/（m2 ℃）； uf为环境温度，℃。令????2??a2(??x?0,t?0)??x??tu?uf???|x?0?0,?(x,0)?u0则上述方程变为? ??u0?uf??x??????x|x??????0,?T'X''?X（x），?现在分离变量法解之。令??T（t）则方程组中式（1）变为：。aTX方程式两边分别是时间（t）和位置坐标（x）的函数，只有两式同为常数时才能相等。故可'2?T???T?0T'X''?2??-?可得方程组：?X?Asin(?x)B?cos(?x)，代入边界条件式（5）可得A??1?0?不等于0则A必为0，?aBcos(??)?0整理得从而得到X?Bcos（?x）。再利用边界条件式(6)得-?Bsin(??）tan(??）???B???0为此一超越方程，其解可视为一正令B0?则上式变为tan(??）??????切函数和一反比例函数在无穷区间上的交点横坐标值，且其解是B0函数。因正切函数是周期为?的周期函数，故此超越方程有无穷多个解，称 (8)的特征值。对于此超越方程可用切线法解近似解。令????并整理则此超越方程变为 ?tan??B0?0令y??tan??B0则y在(k?2,k???2)区间上的一阶、二阶导数都大于0。可得其迭代方程?k?1??k?y(?k)。'y(?k)给出初始值和设定所需精度，则可得一系列?值，从而解出β。由热轧板带材生产实际可知（B0在0.5左右），初始值取k???可用较少步数即可得到所需精度，从而可得某一对应 βn3?(?n?)2?at的解Xn?Ancos?(nx)和Tn?Bne2?令F0??tCn?AnBn则得到一个解?2?1在区初始条件?（x,0）?n?Cne?(?n?)?F0cos(?nx)下面任务是求无穷级数各项的系数。间[0,δ]上满足狄立雷克条件可以展开为无穷余弦级数，并结合以上通解得?（x,0）??Cncos?(nx)。利用函数系{cos(βnx)}在区间[0，δ]上的正交性，即n?1???k?cos(?x)cos(?nx)dx?0,k?n，并令Lk??cos2(?kx)dx并在[0，δ]上积分得：??21?cos(?x)dx?Ccoskk??(?kx)dx从Ck?02sin(?k?)因此可得?k??sin(?k?)cos(?k?)???22sin(?k?)?(?n?)?F0cos(?nx)当x=0时即为平壁的中心无量纲过余n?1?k??sin(?k?)cos(?k?)?2sin(?k?)?(?n?)2?F0e温度，记为??；当F0≦0.2时，仍应采用完整的级数?k??sin(?k?)cos(?k?)式（9）表示。坐标x处的无量纲过余温度?与中心过余温度的比??cos(?1x)因此给定?mB0F0x就能求出任一时刻和位置的无纲过余温度，进而求出此时此处的温度，从而得到整个温度场。在实际应用中，有时只需要知道某时刻整个截面上的平均温度就行了。在厚度方向上的积分平均过余温度为?1???mcos(?1x)dx??msin(?1?)根据积分平均过余温度，可?1?以求出给定时刻的平均温度。2考虑到材料热物性参数随温度而变时的分步解法上述解是常系数微分方程的解，随温度的变化是很大的，因此在实际应用中，方程应该能够体现这种变化以减小误差。以钢板在空气巾冷却时的表面综合散热系数为例，其随着温度变化趋势如图2及表1所示根据经验，平壁在冷却或加热的过程中在某一小段时间里其温度变化不是很大，基于此?t0.2?2原由决定的F0?2?0.2、决定的t?为一个时间单位，其大小与板半厚的平方呈??正比，与材料的热扩散系数呈反比。可以把根据初始温度u0 ，和??，α求得的第一个时间单位的最终温度分布，并根据第一个时单位求得的厚度方向积分平均过余温度和表面温度求出此刻α，记为?1?1α1并记第一时间单位里特征值、毕渥数、傅里叶数、中心过余温度分別为Bln（l为第一时间单位，n为级数的第n项）B0F0将以上解出的各参数作为第一时间段的解参数，并求出下一时刻的边界条件和初始条件，与???l?2??al2(??x?0,t?0)??x??t???l微分方程组（2）同理，可列出下一时刻的方程组（3）?|x?0?0,?l(x,0)??lmcos(?1l,x)??x?????l?x|x????l?l?0,?同理，解得第二时间单位末的通解的第一项系数为2?2,1?lmC?[?cos(??)sin(??)??sin(??)cos(??)]211,12,11,11,12,1(?1,2)2?(?1,1)2?2,1?sin(?2,1?)cos(?2,1?)?2,1为第二时间单位求得的第个特征值，是B0l?l度分布为?l?Ce(?2,1?)2F0?1?的函数。则第二时间单位末的近似温?1(?2,1?)2F0l?Cecos(?2,1x)，中心过余温度为?2m。依此类推，可求出任一时问单位的温度场。3试验验证、分析及应用在中厚板生产采用控制轧制工艺时，对于较薄规格成品其待温度一般为30-40mm，待温开始温度一般为850-900℃，因此, 将验证条件与实际生产相一致，以便计界方法的推广应用。采用与数值解法和实际测数据对比的方法对阐述的分步解析法进行验证。其中数值算法采用显式中心差分解法，将平板厚度中心作为绝热面，且数值解法与解析算法采用相同的材料热物性参数和换热系数。验证条件见表2表2 验证条件 验证条件编号 1 2板厚/mm 30 40开始温度/℃ 900 850实测开始温度/℃ 903 851实测环境温度/℃ 25 25实测终点温度/℃ 810 782冷却时间/s 60 60试验板宽度较宽，可认为适用于平板模型，采用2种计算方法时热物性参数设为一致，实测钢板温度时采用Rayte-MMMT型高温计，黑度系数设为0.81，90°对准轧件，从高于试验开始温度开始测量，当实测表面温度与试验开始温度相差小于3℃以内时开始计时，达到试验要求时长时计时结束并读取高温计读数。在上述对比试验条件下，本方法计算结果与数值解法及实测数据对比见表计算与实测数据结果方法 分步解析法 数值解法条件1冷却终点温度 中心温度 834 850表面温度 815 834条件2冷却终点温度 中心温度 815 823表面温度 793 804计算耗时/ms 30mm：＜1040mm：＜10 30mm：220 40mm：380从分析可以看出，解析法时间步长大的多有关，可以通过优化解析法每步的平均材料物性参数解决这个问题。实测数据比2种计算方法的温降都大，这是因为钢板表面被氧化铁皮和水覆盖，高温计并不能测得轧件的表面真实温度，从上述试验数据可知，分步解析法和数值算法结果接近并都与实测数据有较小的偏差，因此，本文所述方法可用于生产实践，并能大大减少计算时间，方便在线使用。4结论本文给出的板坯温度场的分步解析解能够满足较长时间加热或冷却过程；能求出任一时间单位厚度方向积分平均温度；能求出任一单位任一位置的温度梯度，并可应用于其他同形式的微抛物线型偏微分方程。通过试验对比，本方法可用于中厚板温度场的在线计算，计算结果与数值解法及实测数据偏差较小，计算熟读较高。文中的解法在应用中需要注意的事项：在实践中，为了保证计算精度总要保证每个傅里叶数大于0.2，因此，对于较短时间内的温度计算将不能的到所需的精度，在长时间加热或冷却情况下，本解析解应该满足工程的需要。当有多个时间单位并且最后一个时间段小于一个由F0＞0.2条件决定的时间单位时，建议求出级数解的满足精度要求的项数或干脆舍去最后一个时间段，则总时间越长，这个舍去误差将越小。阅读详情：
范文七：冶金传输原理推导习题习题一推导柱坐标下的连续性方程我们取微元控制体的体积为rd?drdz，则质量守恒定律对该微元体可写为：?单位时间流入??微元体的质量???-??单位时间流出?微元体的质量??单位时间微元体?=???的质量增量?? ?由控制体体积为rd?drdz，故控制体的质量为?rd?drdz ， 控制体的质量随时间的变化率为单位时间从r方向流入控制体的质量为?Urrd?dz，从r方向流出控制体的质量为?Urrd?dz+?(?Urrd?dz)?rdr?(?rd?drdz)??，变化量为?(?rd?drdz)???1从?方向流入控制体的质量为?U?drdz
从?方向流出控制体的质量为?U?drdz+?(?U?drdz)??d?从z方向流入控制体的质量为?Uzrd?dr
从z方向流出控制体的质量为?Uzrd?dr+?(?Uzrd?dr)?zdz由控制体的体积为rd?drdz，则控制体的质量为?rd?drdz， 控制体的质量随时间的变化率为?(?rd?drdz)??，变化量为?(?rd?drdz)??rd?drdz，?1，由于微元体的体积不随时间变化，故单位时间的质量增量可写为根据质量守恒定律则有????rd?drdz=-[?????(?Urrd?dz)?rdr+?(?U?drdz)??d?+?(?Uzrd?dr)?zdz]由于r,?,z,?是相互独立的变量，故上式可变为????rd?drdz=-[?(?Urr)?rd?drdz+?(?U?)??d?drdz+?(?Uz)?zrd?drdz]消去rd?drdz，移向得????+1?(?Urr)r?r+1?(?U?)r??+?(?Uz)?z……（柱坐标下的连续性方程）习题二推导理想流体在y方向的动量守恒方程取微元体的体积为dxdydz，控制体从ABFE面(即x方向)流入的质量为?Uxdydz，流入的沿y方向的动量为?Uxdydz?Uy，从CDHG面(即x方向)流出的沿y方向的动量为?Uxdydz?Uy+?(?Uxdydz?Uy)?xdx， dx；净流出的动量为?(?Uxdydz?Uy)?x控制体从ABCD面(即y方向)流入的沿y方向的质量为?Uydxdz，动量为?Uydxdz?Uy从EFGH?Uydx?dUzy+面(即y方向)流出的沿y方向的动量为?ydy，?(?Uydxdz?Uy)净流出的动量为?(?Uydxdz?Uy)?ydy；控制体从ADHE面(即z方向)流入的质量为?Uzdxdy，沿y方向的动量为?Uzdxdy?Uy，从BCGF?Uzdx?dUyy+面(即z方向)流出的沿y方向的动量为?zdz，dz；?(?Uzdxdy?Uy)净流出的动量为?(?Uzdxdy?Uy)?z控制体的质量为?dxdydz，沿y方向的动量为?Uydxdydz，动量随时间的变化率为?(?Uydxdydz)??，变化量为?(?Uydxdydz)???1作用在微元体上的压力沿y方向的冲量为{pdxdz?(p??p?ydy)dxdz}?1???p?ydxdydz假设单位质量的体积力沿y方向的分量为Y,则体积力的冲量为： ?Ydxdydz 故总的动量沿y方向分量守恒可写为：?Ydxdydz??p?ydxdydz=+?(?Uxdydz?Uy)?x?(?Uzdxdy?Uy)?zdx++?(?Uydxdz?Uy)?ydydz?(?Uydxdydz)???1由于x,y,z,?是相互独立的变量，消去dxdydz，故上式可变为?Y??p?y=?(?UxUy)?x+?(?UyUy)?y+?(?UzUy)?z+?(?Uy)??……(y方向的欧拉方程）把上式等号右边的偏导展开可得?Y??p?yy=Uy+Uy?????(?Ux)?x?y?Ux?U?xy+Uy?(?Uy)?y??U?Uyy?y+Uy?(?Uz)?z??Uz?U?z+??U??由于U?(?Ux)y?x?U?(?Uy)y?y?U?(?Uz)y?z?U??y??=Uy[?(?Ux)?x??(?Uy)?y??(?Uz)?z?????（根据连续性方程）?p?y故上式可简化为：?Y?=?Ux?U?xy+?Uy?U?yy+?Uz?U?zy+??U??y同理可推导理想流体在z方向的动量守恒方程（略）习题三推导实际流体在y方向的动量守恒方程（即N-S方程）对于实际流体，??0，它比理想流体多了流体的粘性导致的粘性动量通量，其动量守恒定律些写为：?单位时间作用??在控制体上合?外力对控制体???内流体的冲量????????单位时间内?=?由控制体输?出的动量???????单位时间内?-?输出控制体?内的动量???????单位时间内?+?控制体内流?体动量的增量??????即实际流体在y方向的动量守恒方程为?Y=?Ux?U?xy+?Uy?U?yy+?Uz?U?zy+??U??y+y方向粘性动量的净输出量（其中压力归到粘性力之中了）， 而 y方向粘性动量的净输出量为又因为?yx??2????yx?x+??yy?y+??yz?z，?Uy?Uy?Ux1?Ux(?)???(?)， 2?y?x?y?x?yy??2??U?yy?(p?23???U)??yz?Uy?Uz1?Uy?Uz??2??(?)???(?)2?z?y?z?y代入?yx,?yy,?yz得到?Y=?Ux???y[2??U?yy?U?xy+?Uy??U?y??zy+?Uz?U?zy?U?z?U?yzy+??U??y???x[?(?U?yx??U?xy)]?(p?23???U)]?[?(?（一般情况下流体流动过程)]……中的动量守恒方程），对于不可压缩流体，并且密度与粘性为常量时，上式可化简为：??U??y+?Ux?(?U?yy?U?x)?y+?Uy23?U?yy+?Uz??U?z(y=?Y?y?p?yz+???x(?U?yx??U?xy)?2??y???y?(??U)???U?z?z??U?y)上式等号右边的后三项等于?(?U2x?x?y?U?x22y??U?x222y)?2??U?z22?U?yy2y2?23??y?(?U2x?x?yx??U?U?yy2y2??U2z?y?z)??(?U?z22y??U2z?z?y)=?(??U?y2y?)+13?(?U?x???y??Uz?z)由不可压缩流体的连续性方程方??U??y?U?xx?U?yy??Uz?z?0，故不可压缩流体的动量守恒程+?Ux?U?xy为?p?y+?Uy?U?yy+?Uz?U?zy=?Y?+?(?U?x22y??U?y22y??U?z22y)。习题四 求旋转角速度?yBBA点的速度分量为Ux,Uz，则B,C,D各点的速度分量分别为
Ux??Ux?x?Ux?zdx
Uz??Uz?x?zdxC
Ux??UzdzDUx??Ux?xdx??Ux?zdz
Uz??Uz?xdx??Uz?zdz因边长是微量，所以速度的增量按泰勒级数展开后都只取一阶微量， 经过d?时间后，该微团运动到A'B'C'D' 位置，C点沿z方向的速度比B点快?Uz?z故边长BC在z方向要被拉伸dz，?Uz?z那dzd?，么微团在z方向的单位时间单位长度的线变形（即线变形速率）为?Uz?zdzd?dzd???Uz?z，下面我们分析在B点原来相互垂直的两边BC，BA经过d?时间后方位的变化。因C点在x方向的速度分量比B点有增量的转动成为B'C'，?Ux?Ux?z所以BC边产生一个逆时针方向dz，令单位时间转角为?1，BC的转角（角速度）为?1d???z,忽略分母中?Uzdz?dzd??zdzd?的二阶微量，于是有?1??Ux?z，?Uz?xdx，即?Uz?xdx?0，所再来看BA边，A点在z方向的速度分量比B点快以BA边产生一个顺时针方向的转动成为B'A'，单位时间转角为?2， (?2?0)BAdxd??x的转角（角速度）为?2d??，忽略分母中的二阶微量，于是有?Uxdx?dxd??x?Uz?2???U?xz，12(?1??2)?12(所以微团绕y轴的角速度?y??Ux?z??U?xz）最后看BC，BA两边夹角的变化，两边夹角的角度的减小量为?2?[?2??1d??(??2d?)]??1d???2d?12(，??U?xz所以微团的角变形速率为?y??Ux?z）。习题五把流场中邻近两点速度的变化关系用微团运动方式的组合加以表示（即求UAy,UAz）设流场中任意一点的坐标为（x，y，z），其速度分量为（Ux ，Uy，Uz），在该点邻域的A点的坐标为（x?dx，y?dy，z?dz），因为速度分量是坐标的连续函数，所以A点的速度分量可按泰勒级数展开得到（略去二阶以上微量）：UAy?Uy??U?xydx+?U?yzydy+?Uy?zdz把?U1?U2?y?Uxdx和?1?U2?ydz加到上式的等号右边，重新整理，可得：Ayy??U?yydy+?Uy?Ux?Uz1?Ux1?Uy1?Uy(?)dx+(?)dz+(?)dx-2?y?x2?z?y2?x?y?Uy1?Uz(?)dz 2?y?z=Uy??ydy??zdx??xdz??zdx??xdzUAz?Uz??Uz?xdx+?U?yyzdy+?Uz?zdz把?U1?Ux2?zdx和??Uz1?U2?zdy加到上式的等号右边，重新整理，可得：Az?Uz?Uz?Uz1?Ux1?Ux1?Uy?)dy-dz+(?)dx+((?)dx-?Uz?2?z?y?z2?z?x2?z?x?Uy1?Uz(?)dy 2?y?z=Uz??zdz??ydx??xdy??ydx??xdy习题六两平行平板间的等温层流流动设两块无限大的平板，上板静止，下板沿水平方向以速度U0作 匀速运动，流体做等温不可压层流流动，且流体密度为常量， 流动过程中沿流动方向存在恒定的压力梯度，求解流动稳定 后速度场的分布。解：由于两平板无限大，该问题为二维问题，又因为要求稳定 后速度场的分布，故该问题 游客视为稳定态，所以定解问题为：连续性方程：：
Ux?Ux?xx+?U?yy=0xM?U?x?U?xx+Uy+U?U?y=?=?1?p??x1?p+?(+?(?U?x222x??U?y222x)（由于x方向无体积力）My?Uyy?U?x2yy?y??y??U?y2y)?g由于讨论的是稳定后流场的分布，初始条件对定解条件已无影响。 边值条件为无渗透、无滑移边值条件，即Ux
Uxy?hy?0?U0,
Uyyy?hy?0?0,?0,
U?0,由于平板无限大，在不同x处的任意截面上速度分布相同，即速度对的一阶、二阶偏导为零，即?Ux?x?U?y?y?U?x22x?0，由连续性方程，可得=0 ，此式说明Uy仅是x的函数，又因为Uy与x无关，故yy?hUy为常数函数，所以Uy=U?0,即Uy?0，这时动量方程可以简化为Mx：
0=?M1?p??x+??U?y22x，y：
0=?1?p??y?gy方向的方程说明，对不可压缩流体y方向的压力差与重力平衡，对于x方向上的方程，因为已知压力差给定为常量，所以的函数，这时?U?y22x?p?x已知，又因为?Ux?x=0，故Ux仅是y1?p可以写成dUdy22x，方程进一步简化为：C1 =C12?2??x=?dUdy22x，由二阶常微分方程求解公式可得：Ux=B?U0 ， D??y?Dy?B 再由边界条件可得出： 1?pU0h?C12?2h ，注意到C1 =U0h?C12???x，最后可得Ux=1?p2??xy?()h+U0习题七垂直同轴圆筒间流体的旋转流动一个底部封闭的垂直同轴圆筒，其间充满了不可压缩流体，当外筒保持静止，内筒以角速度?旋转时，由于粘性的作用使 流体在切线方向上做层流流动，如图所示。 当圆筒足够长时，求解稳定后流体中的速度分布：解：由于圆筒足够长，可忽略边缘效应，这时流动与轴向 坐标无关。该问题可简化为二维问题，在柱坐标系下与z无关 的二维定解问题可写为：连续性方程：Mr：?(Urr)?r)=-?p?r+?U????=0[1?(rUr)]?U??Urr??-U?r2+?{1?Urr22?rr?r??2?2?U?r2??M?：?(Ur?U??r+U??U?r??r?r2+U?Urr)=-1?pr??+?{??rr?r[1?(rU?)]?1?U?r22??2?2?Urr2??定解条件为：U?
Urr?r2?0,?r1?1,
Urr?r1?0,?U???22由于该问题有中心对称性，物理量不随?变化，即：??U????0由连续性方程可得，rUr仅是?的函数，与r无关。由定解条件UrUr?0,r?r1?0,可得这时方程可以简化为：Mr：M?U?r2=-1?p??r：?p??=?r{??rr?r[1?(rU?)]Mr方程说明，由于流体的转动而产生的离心力与径向压力梯度平衡。由于场量分布与?无关，?r{?[1?(rU?)]=0?p???0,M?方程可写为二阶常微分方程：?rr?r其通解为：U??C1r?C2rr12221由定解条件可定出：C1??U??r?rr2r221?1，
C2?r1r21222r?r122?1 ，则r1221r2?r12?1(?r?)习题八P79页涡量输运方程的过程运算?对于二维平面流场，按涡量的定义：????U,如取平面流场所处的平面为平面，涡量????U就仅有一个z分量，其值为：?z?12(??U?xy??U?yx）
……⑴对不可压缩稳定流动，N-S连续性方程在直角坐标系下可写为：U?Uxx?x?Uy+Uy+U?U?yx=?=?1?p??x1?p++??U?(?x22x2??U?y222x)………⑵U?Uyy??U?(?x2yx?x?y??y??U?y2y) ………⑶⑵式两边对y求导，得?U?yx?Ux?x+Ux?U2x?y?x+?U?yy?U?yx+U?Uy2x?y2=?1?p??y?x+????y(?U?x22x??U?y22x)……⑷⑶式两边对x求导，得?Ux?U?x?xy2+Ux?U?x2y+?U?xy?U?yy+Uy?U2y?x?y=?1?p??y?x+????x(?U?x22y??U?y22y)……⑸⑸式减⑷式，得?Ux?x?U?x?U?y)y-y?U?yx）+2yy?U?x(y-2?U?yxx）+Ux?U?yx??x)(?U?xy??U?yx）+Uy??y(?U?xy??U?yx）==????x?[?(22?U?x(22??U?y?U?y2-????y?22?U?xy22??U?yx2?U?xy??x-x)+?y(?U?x-)在根据⑴式和二维不可压缩流体的连续性方程，可得U??xz?x+Uy??z?y=???z?(?x22???z?y22)上式即为以涡量为控制变量的输运方程，叫涡量输运方程。阅读详情：
范文八：冶金传输原理课后答案1、什么是连续介质，在流体力学中为什么要建立连续介质这一理 、什么是连续介质， 论模型？ 论模型？ （1）连续介质是指质点毫无空隙的聚集在一起， 答： ）连续介质是指质点毫无空隙的聚集在一起，完全充满所占 （ 空间的介质。 空间的介质。 （2）引入连续介质模型的必要性：把流体视为连续介质后，流 ）引入连续介质模型的必要性：把流体视为连续介质后， 体运动中的物理量均可以看为空间和时间的连续函数， 就可以利用数 体运动中的物理量均可以看为空间和时间的连续函数， 学中的连续函数分析方法来研究流体运动， 实践表明采用流体的连续 学中的连续函数分析方法来研究流体运动， 介质模型，解决一般工程中的流体力学问题是可以满足要求的。 介质模型，解决一般工程中的流体力学问题是可以满足要求的。 1-9 一只某液体的密度为 800kg/m ,求它的重度及比重。 求它的重度及比重。 求它的重度及比重 解: 重度： 重度：γ=ρg=800*9.8=7840kg/(m ˙s ) 比重： 比重：ρ/ρ水 =800/比重即相对密度。 液体的相对密度指该液体的密度与一个大气压 注： 比重即相对密度。 下 4 ℃ 水 的 密 度 （ 1000 kg/m）之比---------------------------------------------课本 p4。 ---------------------------------------------课本 p4。 1-11 设烟气在标准状态下的密度为 1.3kg/m3，试计算当压力不变温 ， 度分别为 1000℃和 1200℃时的密度和重度 ℃ ℃ 解：已知：t=0℃时， 0=1.3kg/m3,且 已知： ℃ 则根据公式ρ 则根据公式 / 1 当 βt 1.3 （1 ρg 0.28 =t=1000 ℃ 时 ， 烟 气 的 密 度 为 ρ1000） kg/m3=0.28kg/m3 烟 气 的 重 度 为 γ 9.8 kg/m3=2.274 kg/m3 当 t=1200 ℃ 时 ， 烟 气 的 密 度 为 ρ1.3 （1 ρg 0.241200） kg/m3=0.24kg/m3 烟 气 的 重 度 为 γ（）9.8 kg/m3=2.36kg/m3 =2.36kg/m3 1—6 — 绝对压强：以绝对真空为起点计算的压力，是流体的实际， 答： 绝对压强：以绝对真空为起点计算的压力，是流体的实际，真 实压力，不随大气压的变化而变化。 实压力，不随大气压的变化而变化。 表压力： 当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时， 用压力表 表压力： 当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时， 进行测量。压力表上的读数（指示值） 进行测量。压力表上的读数（指示值）反映被测流体的绝对压力比大 气压力高出的数值，称为表压力。 绝对压力-大气压力 气压力高出的数值，称为表压力。既：表压力=绝对压力 大气压力 表压力 绝对压力 真空度： 当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时， 采用真空 真空度： 当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时， 表测量。 空表上的读数反映被测流体的绝对压力低于大气压力的差 表测量。 真 称为真空度。 真空度=︱绝对压力-大气压力 大气压力︱ 大气压力 大气压力值，称为真空度。既：真空度 ︱绝对压力 大气压力︱=大气压力 绝对压力 1-8 1 物理大气压（atm） = 760 物理大气压（ ） 物理大气压（atm） 1 物理大气压（atm） = 1mmH20 = 9.81 Pa mmHg = 10332 mmH2O H2O1.033 kgf/cm2 = 101325 Pa已知某气体管道内的绝对压力为117kPa 若表压为70kPa 117kPa， 70kPa， 1-21 已知某气体管道内的绝对压力为117kPa，若表压为70kPa，那 么该处的绝对压力是多少（已经当地大气压为98kPa），若绝对压力 么该处的绝对压力是多少（已经当地大气压为98kPa），若绝对压力 98kPa）， 时其真空度又为多少？ 为68.5kPa 时其真空度又为多少？ 解：P 绝=P 表+P 大气 =70kPa+98kPa =168kPa 大气) P 真=-(P 绝-P 大气) =-(68.5kPa-98kPa) (68.5kPa=29.5kPa 1、 、 气体在什么条件下可作为不可压缩流体？ 气体在什么条件下可作为不可压缩流体？（）千帕） 答：对于气体，在压力变化不太大（压力变化小于 10 千帕）或流速 对于气体， 压力变化不太大（压力变化小于 不太高（ ，气体压缩程 不太高（V牛顿粘性定律的物理意义： 牛顿粘性定律的物理意义： F/A=-udv/dy udv/dy 物理意义： 流体的内摩擦力大小与流体的性质有关， 与流体速度梯度 物理意义： 流体的内摩擦力大小与流体的性质有关， 和流体面积成正比。 和流体面积成正比。 dv/dy 是在与流动方向垂直的方向上单位速度的变化率 A 是流体层间接触面积 u 是动力粘度系数 1-4 什么是动力粘性系数和运动粘性系数，两者的关系如何？ 什么是动力粘性系数和运动粘性系数，两者的关系如何？ 答：动力粘性系数μ，表征了流体抵抗变形的能力，即流体粘性的大 动力粘性系数μ 表征了流体抵抗变形的能力， 小，单位 pa.s 的比值，它是个基本参数， 运动粘性系数 v，粘度μ与密度 p 的比值，它是个基本参数，是动量 ，粘度μ 扩散系数的一种度量，单位：㎡/s 扩散系数的一种度量，单位：㎡ ：㎡ 两者的关系： μ 两者的关系：v=μ/p 什么是粘性动量通量？ 什么是粘性动量通量？ 粘性动量通量： 有牛顿内摩擦定律， 粘性切应力的单位是 N / m2 ， 答： 粘性动量通量： 有牛顿内摩擦定律，kgm变形： 变形：s2/m2=kgm 2 /m s s即单位时间通过单位体积的通量， 称为动量通量。故粘性切应力可理 即单位时间通过单位体积的通量， 称为动量通量。 解为粘性动量通量。 解为粘性动量通量。（）τ = F / A = -ud (u x ) dy= -νd ( ρ u x) dy，d ( ρ u x) dy为单位体积流体的动量在 y 方向上的动量梯度。粘性动量 方向上的动量梯度。方向的动量浓度梯度成正比。 通量与在 y 方向的动量浓度梯度成正比。 负号表示动量通量方向和动 量浓度梯度方向相反， 量浓度梯度方向相反， 即动量从高速到低速的方向传输， 这和热量从 即动量从高速到低速的方向传输， 高温向低温传输一样。 高温向低温传输一样。从换热器两条管道输送空气至炉子的燃烧器， 从换热器两条管道输送空气至炉子的燃烧器 P37,2-5.从换热器两条管道输送空气至炉子的燃烧器，管道横断面 mm× 400℃时通向燃烧器的空气量为 尺寸均为 400mm×600mm， mm 600mm， 设在温度为 400℃时通向燃烧器的空气量为 8000kg/h，试求管道中空气的平均流速。在标准状态下空气的密度为 ，试求管道中空气的平均流速。 1.293kg/ 。$ 解: 管道中空气的平均流速为# .标准状态下空气的密度 400℃ 在 400℃时，空气的密度 由 1.293kg/ . .!粘性力阻力损失） ， 且能量是从高能量向低能量传输的， 且能量是从高能量向低能量传输的，所以 h失 一定大于 0. 即判断水是从 A 管道流向 B 管道的1连续性方程、动量方程、能量方程分别由哪个定律推出？ 连续性方程、动量方程、能量方程分别由哪个定律推出？质量守恒定律→ 答: 质量守恒定律→连续性方程 动量守恒定律→ 动量守恒定律→动量方程 能量守恒定律→ 能量守恒定律→能量方程什么是稳定流动？什么是非稳定流动？ 什么是稳定流动？什么是非稳定流动？ 答：稳定流动：流场中运动参数不随时间发生变化，仅与位置有关的 稳定流动：流场中运动参数不随时间发生变化， 流动； 流动； 非稳定流动：流场中运动参数不仅随时间发生改变， 非稳定流动：流场中运动参数不仅随时间发生改变，又与位置 改变而发生改变的流动。 改变而发生改变的流动。 什么是迹线？什么是流线？ 什么是迹线？什么是流线？ 迹线就是在流场中同一运动质点在不同时刻的运动轨迹线； 流线 答： 迹线就是在流场中同一运动质点在不同时刻的运动轨迹线； 就是不同质点在同一时刻的运动方向线。 就是不同质点在同一时刻的运动方向线。 P62 3-2 沿程阻力和局部阻力的物理本质是什么 沿程阻力和局部阻力的物理本质是什么? 答：沿程阻力：流体流过一定的直管时，由于流体的内摩擦而 沿程阻力：流体流过一定的直管时， 产生的阻力损失， 摩表示。 产生的阻力损失，用 h 摩表示。（）沿程阻力损失计算公式： 沿程阻力损失计算公式：h 摩=λLρv2/2d(流体力学中的达西 λ ρ 流体力学中的达西 公式) 公式 h 摩：单位体积流体的沿程阻力损失； 单位体积流体的沿程阻力损失； λ：沿程阻力损失系数，对于管内层流，λ=64/Re; 沿程阻力损失系数，对于管内层流， L,d:管的长度，内径，m. 管的长度，内径， 管的长度 局部阻力：流体流过管件，阀门及管截面突然扩大或缩小 局部阻力：流体流过管件，阀门及管截面突然扩大或缩小 等局部地方所引起的阻力损失， 局表示； 等局部地方所引起的阻力损失，用 h 局表示； 局部阻力损失的计算公式： v2／ 局部阻力损失的计算公式：h 局=ξ局ρv2／2 ξ h 局:单位体积流体的局部阻力损失， 单位体积流体的局部阻力损失， 单位体积流体的局部阻力损失 局部阻力损失系数。 ξ局:局部阻力损失系数。 局部阻力损失系数 3-5 温度 t=5 ℃ 的 水 在直径 d=100mm 圆 管 中 流 动 ， 体 积流量Qv=15L/s，问管中水流处于什么流动状态？ ，问管中水流处于什么流动状态？解：由已知可得：v=Qv/A=15/（3.14*0.052）=1.9m/s 由已知可得：（ 查表并计算水在 t=5℃时的粘度η ℃时的粘度η 1.366×10-6 一 1.789×10-6/（10-0）=η-1.789 1.366 （ ） η 1.789×10-6/（5-0） （ ） 得η=1.578×10-6 =1.578 得雷诺数 Re=v×d/η=1.9 η=1.9×0.10/1.578×10-6=>2300 所以管中流态为湍流。 所以管中流态为湍流。3-7.横断面积为 2.5m×2.5m 的井矿巷道中 已知： 横断面积为 5m 5m× t=20℃ （已知： 井下温度 t=20℃， 空气η ㎡／s ， ，当空气流速 v=1m／ 空气η=0.15c ㎡／s） 当空气流速 v=1m／s 时，气体处于什么流动 状态？ 状态？ t=20℃;v=1m／ ㎡／s=1.5 10- ㎡／s s=1.5× 解：∵ t=20℃;v=1m／s; η=0.15c ㎡／s=1.5×10-5 ㎡／s Re=vds／ 其中，ds=4A／ Re=vds／η 其中，ds=4A／S A=2.5×2.5=6.25m;S=2.5× A=2.5×2.5=6.25m;S=2.5×4=10m（）ds=4×6.25／ ∴ ds=4×6.25／10=2.5 则： Re=vds／ =1×2.5／1.5×10- ㎡／s Re=vds／η=1×2.5／1.5×10-5 ㎡／s =0 ∴管中流态为湍流 3-10. 设金属光滑水管，直径 D=50mm，流过水的温度 t=20℃时的运 设金属光滑水管， ， ℃ 。 动黏度 η=0.013*10-4m2/s，流过直线段长度 L=20m。试计算水流量 ， qv1=0.3m3/h 和 qv2=1.2m3/h 时的摩擦阻损？ 时的摩擦阻损？ 解： （1）水流速和 Re 数 ） U1=qv1/π(D2/4)=0.3/[(3.14*0.052)/4]*m/s Re1=U1D/η=0.04*0.05/0.013*10-4=， 湍流 ， （2）管道摩擦阻力损失 ） 层流：2（设 ρ=1000kg/m3）h1摩=λ*L/D*ρU12/2=64/Re1*20/0.05*1000/2* （ 0.04 ）=13.3N/m2 湍流： 湍流 ： h2 摩 =λ*L/D*ρU22/2=0.3164/Re20.25*20/0.05*1000/2*（0.16） （ ）2=182.84N/m23-12、计算下面两管道的当量直径: 、计算下面两管道的当量直径 (1)横截面边长为 a 的正六边形管道 横截面边长为 的正六边形管道; (2)内、外直径分别为 d1 和 d2 的同心圆环套管 内 的同心圆环套管. 解: (1)由当量直径的公式 de=4A/s 由当量直径的公式 A-导管或设备的流通截面积 导管或设备的流通截面积, 导管或设备的流通截面积（）S-被流体所浸润的导管或设备的周长 被流体所浸润的导管或设备的周长 个正三角形组成,S 六边形=6*S 三 因为正六边形的横截面是由 6 个正三角形组成 六边形 角形=6* a* a*1/2= 角形 1 3*√0 1 √0*21√0 1正六边形横截面管道周长 S=6a，de=（4*3* ， （ (2)S 同心圆 同心圆=34 1=3(51 -51 )/4 1 6 同心圆周长=3（ 同心圆周长 （51 7 56 ）*21 ）/6a=√0a.同心圆环管道的当量直径 de=893(51 -51 )/4]/ 3（51 7 56 ） （ 1 6 =51 +56 第四章 边界层理论1、什么叫边界层厚度？ 、什么叫边界层厚度？ 答：流速相当于主流区速度的 0.99 处到固定体壁面间的距离叫边界 层厚度 1.简述拉瓦尔喷管的原理。 简述拉瓦尔喷管的原理。 简述拉瓦尔喷管的原理 拉瓦尔喷管的前半部是一段由大变小向中间收缩的管道。 收 答： 拉瓦尔喷管的前半部是一段由大变小向中间收缩的管道。 缩到一定程度之后又由小变大向外扩张。 这种管路可使气流的速度因 缩到一定程度之后又由小变大向外扩张。 喷管截面积的变化而变化， 使气流从亚音速到音速， 直至加速到跨音 喷管截面积的变化而变化， 使气流从亚音速到音速， 速。 拉瓦尔喷管的原理： 气体以一定的初速度进入喷管的前半部 收 （ 拉瓦尔喷管的原理： 缩段） 在这一阶段，气体的运动遵循， 答:当高速气体通过一很短的喷管时，过程进行的时间很短，通过管 当高速气体通过一很短的喷管时 过程进行的时间很短， 壁散失的热量相对于流动的液体输运的能量而言， 非常少， 可以看作 壁散失的热量相对于流动的液体输运的能量而言， 非常少， 是绝热流体， 又因为摩擦影响很小， 可以近似地认为流动过程是可逆 是绝热流体， 又因为摩擦影响很小， 的，因而流动很接近等熵流动。 因而流动很接近等熵流动。10-6 外径 d=150mm 的蒸汽管道要求散量不大于 465J/(m·s),试确定 m 试确定 用珍珠岩磷酸盐制品〔 ·℃) 用珍珠岩磷酸盐制品〔λ=0.052+0.29×10·-3tW/(m·℃)〕作保温材 9 0 tW/(m·℃ 料包扎层的最小厚度。 设蒸汽管外表温度为 400℃,保温层外壳 250℃。 料包扎层的最小厚度。 0 保温层外壳 0tW/(m·℃ ·℃) 解: λ=0.052+0.29×10-3tW/(m·℃) 9 =0.052+0.29×10-3×（400+250）/2 9 400+250）（）≈0.15W/（m·℃） 0.15W/（ ·℃）t/〔1/2π 1/λ d2/d1） q =△t/〔1/2π×（1/λ×㏑ d2/d1） 〕 465=（400-250） 1/2π 465=（400-250）/〔1/2π×（100/15×㏑ d2/150） 100/15× d2/150） 〕 带入数据得： 带入数据得：d2=202.5 ∴h=（d2-d1）/2 h=（d2-d1） =（202.5-150）/2 202.5-150） =26.25 ㎜阅读详情：
范文九：冶金传输原理---名词解释动量传输:研究流体在外界作用下运动规律的一门科学。可流动性：流体在任意小的切应力作用下都会发生明显的变形，区别于固体可压缩性：在压力的作用下，流体的体积会发生明显的变化。－－分子间隙变化粘性：流体在运动时表现出的抵抗剪切变形的能力。连续介质模型: 把流体视为由大量的宏观上的微小单元无间隙的布满的模型梯度:场量在空间变化快慢程度的一种度量，来源于等值面的方向导数散度:描述矢量场源（汇）及矢量场体积膨胀速度的一个概念表征物理量是否有源及源的强度流线：流场中不同质点在同一时刻构成的曲线。迹线：流场中同一质点在不同时刻运动留下的轨迹。流函数：流线的空间变量函数表达式。一般存在于不可压缩流体的二维流动中。涡量：流场中速度场的涡旋强度。散度:描述了流场中流体单位体积的体膨胀速率层流:规则的层状流动，流体层与层之间互不相混，质点轨迹为平滑的随时间变化较慢的曲线。湍流:无规则的运动方式，质点轨迹杂乱无章而且迅速变化，流体微团在向流向运动的同时，还作横向、垂向及局部逆向运动，与周围流体混掺，随机、非定常、三维有旋流。爬流：低速或非常低的雷诺数下流体绕球体的流动，如粒子在流体中沉降。脉动: 湍流最主要的特征是脉动，即使在宏观稳定的湍流中，湍流的主要参数，如速度、压力、密度、温度等，也总要产生脉动，从本质上这是一种非稳定现象。旋涡:湍流的另一个特征是旋涡，即流体中存在着的局部迅速旋转的流体微元，并且这些流体微元处于不断的形成、变化与被破坏过程中。边界层: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的流体薄层称为流动边界层热量传输(传热):由于温度差引起的热量传递过程统称为热量传输导热（热传导）:指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时,
不发生宏观运动，仅依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象.热辐射:物体由于自身温度引起的发射辐射能的现象，通过电磁波或光子来传递热量。辐射换热;通过物体间相互辐射和吸收进行的热量传输过程称为辐射换热。黑体：能全部吸收投射到其表面辐射能的物体， 或称绝对黑体.温度场:物体温度随空间坐标的分布和随时间的变化规律叫温度场.温度梯度:两等温面之间的温度差与某点法线方向距离的比值的极限称为该点的温度梯度热流量： 单位时间内通过某一给定面积F的热量.用Q来表示，单位为W。热通量：是指在单位时间内通过单位面积的热量,亦称热流密度，用q表示单位为: W/㎡对流:流体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象。辐射换热:指物体之间通过相互辐射和吸收进行的热量传输过程。热辐射:高温物体的热能以电磁波的形式传递给低温物体辐射强度：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发射的全部波长的辐射能量辐射力：单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能量发射率：实际物体的辐射力与同温度下
黑体的辐射力的比值分子传质:依靠宏观的混合作用发生的传质现象对流传质:发生在运动着的流体与固体表面之间，或互不相溶的两种或多种运动着的流体之间的质量传输现象
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。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。角系数：由表面1投射到表面2的辐射能量Q1?2占离开表面1的总辐射能量Q1的份额称为表面1对表面2的角系数。阅读详情：
范文十：冶金传输原理小抄概念题1.不可压缩流体：指流体密度不会随压强改变而变化，或该变化可忽略的流体。2.速度边界层：指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为零到0.99 倍的地方称为速度边 界层。3.雷诺数及其物理意义：Re = ρvL /u，表征惯性力与粘性力之比。是流态的判断标准。4.黑度：实际物体的辐射力与相同温度下黑体的辐射力之比称为物体的黑度。5.傅立叶准数及其物理意义： 也称时间准数，表示非稳定传热所进行的时间与其达到平衡状态所需要的总时间比；或τ时间内非稳态传热的热量与其到达稳态（平衡)时传输的总热量之比。6.热量通量与传质通量：单位时间内通过单位面积的热量成为热通量；单位时间通过单位面积的物质量称 为传质通量。7 理想流体是指不存在（粘性力）或其作用可忽略的流体。8 气体超音速射流产生过程中，气体流股截面积先（收缩）后（膨胀），压强（不断降低）。9 流场中流体各物理量只是（空间单一方向）的函数，称一维流场10 如果流场中每点的物理量值都是一致，则称其为（均匀）场：如果各点的物理量值不随时间而变化，则 称其为（稳态）场。11根据动量守恒定律，可以推导出纳维-斯托克斯方程；根据（能量守恒定律），可以推导出传热微分方程； 根据（质量守恒定律）则可以分别推导出（连续性方程）和（质量传输）微分方程。12一般来说，固体的导热系数（大于）液体，液体的导热系数（大于）气体；在固体中，通常金属的导热 系数（大于）非金属，结晶物质的导热系数（大于）非晶物质的导热系数；大多数金属的导热系数随温度 升高而（降低）13.主体流动过程主要受到哪几类力的作用？各自常见的力有哪些？流体主要受到体积力和表面力两大类力的作用，体积力常见的有：质量力、电磁力；表面力常见的有：粘 性力和压应力。14.什么是速度边界层，边界层的提出有何意义？指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为零到0.99 倍的地方称为速度边界层。提出后对 于湍流流动可分为主流区和边界层流动，据各自方程可求速度，使原本不可求的流动问题可解。 在室内温度相同、穿着相同的条件下，为什么冬天的室内比夏天的室内让人感觉更冷？是因为人体与墙壁辐射换热的作用。室内气温相同、穿着相同的条件下，人的体温大致相同。但冬天的墙 壁温度要低于夏天的墙壁温度，冬天人体通过辐射换热传给墙壁的热量要比夏天的大，因此会使人感觉更 冷。15 分子扩散传质与传导传热的联系与区别：两者都是依靠物体之间相互接触时分子或原子之间的热运动来 实现的，在温度差和浓度差同时存在时，基本粒子之间的热运动可同时引起分子扩散和传导传热，这是他 们之间的联系。区别是分子扩散传质要发生宏观物质位移，而传导传热则没有或可以忽略。因此温度对分 子扩散传质和传导传热的影响是不同的。16.连续介质：将流体视为由连续不断的质点构成的、内部不存在间隙的介质。连续介质是研究流体运动的一种模型概念。17.牛顿流体：符合牛顿粘性定律，流体剪切应力与速度梯度的一次方成正比的流体。温度梯度：温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。热边界层：流体与固体进行对流换热时，在流体与固体表面间形成具有温度梯度的流体薄层。18.什么是迹线？什么是流线？他们有什么区别？（1）在连续介质的流场中，流体质点在某一段时间间隔内经过的路线叫做迹线。（2）在连续介质的流场中，相邻流体质点于同一瞬间的速度向量所构成的连线称为流线。（3）迹线是对某一流体质点而言的，它表示某一特定时流体质点在空间所经过的路线；流线则是对连续分 布的许多质点而言的，它表示某一特定时刻这些质点的运动方向。在稳定流动中，各质点的速度不随时间 而变化，因而在不同时刻，流体质点是沿着不变的流线流动，所以流线与迹线重合。迹线特点：对于每一个质点都有一个运动轨迹，所以迹线是一族曲线，而且迹线只随指点不同而异，与时间无关。流线特点：A非稳定流动时，经过同一点的流线空间方位和形状随时间改变。B稳定流动时，同一点的流线始终保持不变，且与迹线重合C流线不能相交也不能转折。19..对流传热和传导导热有什么联系与区别，为什么有人认为对流给热不是一种独立的传热方式？两者之间的联系是：都是接触传热，有温差时必然发生，与材料的物性参数有关；在流体参与导热的情况 下，由于有温差的存在，必然发生对流，有对流又影响传热过程。即发生对流给热；对流给热发生在温度 边界层内，层流边界层或过渡区、湍流边界层的层流底层的传热机理是传导传热，即导热是构成对流传热 的一部分。两者之间的区别是：导热是依靠相接触的物体之间微观粒子的振动波来进行的，物体之间不发生物质的宏 观位移，虽然也有物质的扩散迁移，但对导热影响不大；对流给热则不同，从传热机理上说，给热包括导 热、辐射和宏观物质位移造成的热量迁移三者综合结果，且一般说来，宏观物质位移造成的热量迁移占对 流给热的主要部分，但从传热机理上，它并非是一种传热机理。正因为如此，有人认为对流给热不是一种独立的传热方式。20.热辐射的特点有哪些？从本质上说，由于物体内部围观粒子热运动状态改变，而使物体的热力学能转化成电磁能向外发射的过程。 热辐射其射线的波长范围在0.1-100μm 即通常所说的可见光和红外线部分的电磁辐射。任何物体，只要温度高于热力学温度的零度，就能不断向外发射出辐射能，辐射能可以在真空中以光速进 行传递而无需传递介质的参与，这是导热和对流传热所无法做到的。物体在消耗热力学能发射辐射的同时，21.简述对流给热（换热）的机理，为什么说边界层导热是对流给热的限制性 环节？答：对流给热是指流体流经与之温度不同的固体界面时，流体与固体之间 所发生的热量传输现象， 是对流传热和传导传热的综合结果。 在流体与固体壁 面交界处存在（速度边界层和）温度边界层，温度边界层外近似无温度梯度， 温度梯度只存在于边界层内。 对于层流边界层， 层与层之间没有宏观物质传输， 传热主要依靠传导传热，热阻很大；湍流边界层内由于存在层流底层，传热也 要依靠传导传热，热阻也很大。因此，边界层导热是对流给热的限制性环节。22.简述气体辐射与火焰辐射及其区别。答：气体的辐射和吸收能力与其分子结构有关，对波长有明显的选择性， 因此气体的辐射和吸收光谱是不连续的， 支能吸收或辐射一定波长范围的辐射 能，不同的气体，波长范围不同；另外气体辐射属于表面辐射。而实际火焰中 一般含有大量的固体颗粒， 多是发光火焰， 少有纯净气体燃烧发出的不发光火焰，因此在火焰辐射中起主要作用的是炭黑、灰尘等固体颗粒，这些固体颗粒 的辐射和吸收类似于固体辐射， 可以在可见光谱和红外光谱范围内连续发射辐 射能量，由此它们的光谱是连续的。23.纳维尔-斯托克斯方程和欧拉方程的应用条件各是什么？N-S 方程：不可压缩、物性守常、粘性流体 欧拉方程：无粘流体 什么是速度边界层,边界层的提出有何意义? 指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为零到 0.99 倍的 地方称为速度边界层。提出后对于湍流流动可分为主流区（无粘流动）和 边界层流动，据各自方程可求速度，使原本不可求的流动问题可解。24.在室内温度相同、穿着相同的条件下，为什么冬天的室内比夏天的室内让 人感觉更冷？ 答：是因为人体与墙壁辐射换热的作用。室内气温相同、穿着相同的条件下，人的体温大致相同。但冬天的墙壁温度要低于夏天的墙壁温度，冬天 人体通过辐射换热传给墙壁的热量要比夏天的大，因此会使人感觉更冷25.分子扩散传质与传导传热的联系与区别： 两者都是依靠物体之间相接触时 分子或原子（基本粒子）之间的热运动来实现的，在温度差和浓度差同时 存在时，基本粒子之间的热运动可同时引起分子扩散传质和传导传热，这 是他们之间的联系。区别是分子扩散传质要发生宏观物质位移，而传导传 热则没有或可以忽略。 因此温度对分子扩散传质和传导传热的影响是不同的。阅读详情：