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1、材料成型传输原理课后答案(吴树森版)第一章 流体的主要物理性质1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 1-2某种液体的密度=900 Kgm3，试求教重度和质量体积v。 解：液体密度、重度和质量体积的关系知：质量体积为某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MNm2时体积为995cm3，当压强为1MNm2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT为多少解：等温压缩率KT公式(2-1): V=995-1000=-5*10-6m3 注意：P=2-1=1MN/m2=1*106Pa
2、将V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1。 注意：式中V是指液体变化前的体积如图所示，在相距h的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v/s被拖动时，每平方米受合力F=29N，求两种油的粘度各是多少解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即代入数据得= 第二章 流体静力学2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小与质量成正比，加速度产生，与质点外的流体无关
3、。而表面力是指作用在流体表面上的力，大小与面积成正比，与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何 解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。静止流体中任意一点的静压强值只该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。解:流体静力学基本方程为：同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强可以互换，比势能总是相等的。 第三章习题已知某流场速度分布为，试求过点(3。1，4)的流线。解：此流场速度分布可知该流场为稳定流，流线与迹线重合，此流场
4、流线微分方程为：即：求解微分方程得过点(3,1,4)的流线方程为：试判断下列平面流场是否连续解：不可压缩流体流动的空间连续性方程知：当x=0，1，或y=k 时连续。三段管路串联如图所示，直径d1=100 cm，d2=50cm，d325cm，已知断面平均速度v310m/s，求v1,v2，和质量流量(流体为水)。 解：可压缩流体稳定流时沿程质量流保持不变。spanstyle=mso-ignore:vglayout;z-index:6;left:0px;margin-left:79px;margin-top:7px;width:145px; height:45px故： spanstyle=mso-i
5、gnore:vglayout;z-index:7;left:0px;margin-left:79px;margin-top:10px;width:124px; height:46pxspanstyle=mso-ignore:vglayout;z-index:8;left:0px;margin-left:133px;margin-top:0px;width:222px; height:24px质量流量为：水从铅直圆管向下流出，如图所示。已知管直径d110 cm，管口处的水流速度vI/s，试求管口下方h2m处的水流速度v2，和直径d2。 spanstyle=mso-ignore:vglayout;
6、z-index:11;left:0px;margin-left:65px;margin-top:47px;width:172px; height:48px为基准面，不计损失，建立上出口和下出口面伯努利方程：解：以下出口 代入数据得：v2=/sspanstyle=mso-ignore:vglayout;z-index:12;left:0px;margin-left:27px;margin-top:14px;width:76px; height:23px得:d2=水箱侧壁接出一直径D的管路，如图所示。已知h1，h2=,不计任何损失，求下列两种情况下A的压强。(1)管路末端安一喷嘴，出口直径d=；(
7、2)管路末端没有喷嘴。spanstyle=mso-ignore:vglayout;z-index:14;left:0px;margin-left:369px;margin-top:9px;width:192px; height:48px面为基准面建立水平面和A面的伯努利方程：解：以Aspanstyle=mso-ignore:vglayout;z-index:15;left:0px;margin-left:287px;margin-top:15px;width:208px; height:48px面为基准，建立A,B面伯努利方程：以Bspanstyle=mso-ignore:vglayout;z
8、-index:16;left:0px;margin-left:160px;margin-top:14px;width:77px; height:24px当下端接喷嘴时，解得va=/s, PA=spanstyle=mso-ignore:vglayout;z-index:18;left:0px;margin-left:181px;margin-top:17px;width:46px; height:24px当下端不接喷嘴时，解得PA=n-top:40px;width:223px; height:53px纲参数选择d， ，V为基本物理量，则 ， ，均可它们表示，此得到三个无量所以此可得准数方程：5用
9、孔板测流量。管路直径为d，流体密度为，运动粘性系数为，流体经过孔板时的速度为v，孔板前后的压力差为p。试用量纲分析法导出流量Q的表达式。解：物理量之间的关系选择d。V为基本物理量，则对，1=b对,-1=-C对，0=a-3b+c对1=y对对-1=x-3y+z, -2=-z可得准数方程所以。第八章 热量传递的基本概念2当铸件在砂型中冷却凝固时，于铸件收缩导致铸件表面与砂型间产生气隙，气隙中的空气是停滞的，试问通过气隙有哪几种基本的热量传递方式？答：热传导、辐射。 注：无对流换热3在你所了解的导热现象中，试列举一维、多维温度场实例。答：工程上许多的导热现象，可以归结为温度仅沿一个方向变化，而且与时间
10、无关的一维稳态导热现象。例，大平板、长圆筒和球壁。此外还有半无限大物体，如铸造时砂型的受热升温多维温度场：有限长度的圆柱体、平行六面体等，如钢锭加热，焊接厚平板时热源传热过程。4假设在两小时内，通过152mm152mm13mm实验板传导的热量为 837J，实验板两个平面的温度分别为19和26，求实验板热导率。 解：傅里叶定律可知两小时内通过面积为152152mm2的平面的热量为873=-得第九章导 热1. 对正在凝固的铸件来说，其凝固成固体部分的两侧分别为砂型及固液分界面，试列出两侧的边界条件。 解：有砂型的一侧热流密度为 常数，故为第二类边界条件，即0时固液界面处的边界温度为常数， 故为第一
11、类边界条件，即 0时w=f()注：实际铸件凝固时有气隙形成，边界条件复杂，常采用第三类边界条件 3. 用一平底锅烧开水，锅底已有厚度为3mm的水垢，其热导率为1W/(m )。已知与水相接触的水垢层表面温度为111 。通过锅底的热流密度q为42400W/m2，试求金属锅底的最高温度。解：热量从金属锅底通过水垢向水传导的过程可看成单层壁导热，公式知111， 得 =4. 有一厚度为20mm的平面墙，其热导率为/(m)。为使墙的每平方米热损失不超过1500W，在外侧表面覆盖了一层为 W/(m)的隔热材料，已知复合壁两侧表面温 度分布750 和55 ，试确定隔热层的厚度。 解：多层壁平板导热热流密度计算
12、公式知每平方米墙的热损失为得6. 冲天炉热风管道的内/外直径分别为160mm和170mm，管外覆盖厚度为80mm的石棉隔热层，管壁和石棉的热导率分别为1=/(m)。2=/(m)。已知管道内表面温度为240 ，石棉层表面温度为40 ，求每米长管道的热损失。解：多层壁圆管道导热热流量公式知,所以每米长管道的热损失为7解：查表已知8. 外径为100mm的蒸汽管道覆盖隔热层采有密度为20Kg/m3的超细玻璃棉毡，已知蒸汽管外壁温度为400，要求隔热层外壁温度不超过50，而每米长管道散热量小于163W，试确定隔热层的厚度。解：已知查附录C知超细玻璃棉毡热导率 圆筒壁热流量计算公式知：得特征尺寸， 热面朝
13、上：故为湍流。 查表得4. 上题中若工件热面朝下散热，试求工件热面自然对流表面传热系数 解：热面朝下：, 层流，查表得5. 有一热风炉外径D=7m，高H=42m，当其外表面温度为200，与环境温度之差为40，求自然对流散热量解：定性温度定性温度下空气的物性参数为：,依题应为垂直安装，则特征尺寸为H = 42 m., 为湍流.查表得自然对流散热量为 7.在外掠平板换热问题中，试计算25的空气及水达到临界雷诺数各自所需的板长，取流速v=1m/s计算，平板表面温度100解：定性温度为(1).对于空气查附录计算得(2). 对于水则有：8.在稳态工作条件下，20的空气以10m/s的速度横掠外径为50mm
14、，管长为3m的圆管后，温度增至40。已知横管内匀布电热器消耗的功率为1560W，试求横管外侧壁温 解： 采用试算法假设管外侧壁温为60，则定性温度为查表得，即:与假设不符，故重新假设，设壁温为.则定性温度查表得 ，即：与假设温度误差小于5%，是可取的。即壁面温度为. 10.压力为*105Pa的空气在内径为76mm的直管内强制流动，入口温度为65，入口体积流量为/s，管壁平均温度为180，试问将空气加热到115所需管长为多少？解：强制对流定性温度为流体平均温度流体平均温度附录F得查查为旺盛湍流。于流体温差较大应考虑不均匀物性的影响，应采用实验准则式计算Nuf即 =质量流量散热量因为，所以需要进行入口段修正。入口段修正系数为第一章 流体的主要物理性质1-1何谓
