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冶金传输原理总复习


冶金传输原理
总复习
湖南工业大学

冶金工程学院

《冶金传输原理》总复习
Ⅰ、基本概念 一、动量传输
?流体;连续介质模型;流体模型;动力粘度、运动粘度、恩式粘度; 压缩性、膨胀性 ?表面力、质量力;静压力特性;压强(相对压强、绝对压强、真空度 );等压面 ?Lagrange 法、Euler法,迹线、流线 ?稳定流、非稳定流 ,急变流、缓变流,均匀流、非均匀流 ?运动要素:流速、流量,水力要素:过流断面、湿周、水力半径、当 量直径 ?动压、静压、位压;速度能头、位置能头、测压管能头、总能头;动 能、动量修正系数 ?层流、湍流;自然对流、强制对流 ?沿程阻力、局部阻力;沿程损失、局部损失 ?速度场;速度梯度;速度边界层
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二、热量传输 1、温度场、温度梯度、温度边界层;热流量、热流密度 2、导热、对流、辐射 3、导热系数、对流换热系数、辐射换热系数、热量传输系数 4、相似准数Fo、Bi、Re、Gr、Pr、Nu 5、黑体、白体、透热体;灰体;吸收率、反射率、透过率、 黑度 6、单色辐射力、全辐射力、方位辐射力;角系数;有效辐射 ;表面网络热阻、空间网络热阻 7、解析法、数值分析法、有限差分法、集总参数法、网络元 法 三、质量传输 ?质量传输;扩散传质、对流传质、相间传质 ?浓度、速度、传质通量;浓度场、浓度梯度、浓度边界层 ?扩散系数、对流传质系数 ?Ar、Sc、Sh准数
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Ⅱ、基本理论与定律
?动量传输 ?Newton粘性定律 ?N-S方程 ?连续方程、能量方程、动量方程、静力学基本方程 ?热量传输 ?F-K方程 ?NewFourier定律 ?ton冷却(加热)公式 ?Planck、Wien、Stefen-Boltzman、Kirchhoff、Beer定律、余弦定律 ?相似原理及其应用 ?质量传输 ?传质微分方程、Fick第一、二定律 ?薄膜理论、双膜理论、渗透理论、更新理论
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Ⅲ、基本理论与定律在工程中的应用

?动量传输 1、连通容器 2、连续方程、能量方程、动量方程的应用、烟囱计算 3、流体阻力损失计算 ?热量传输 ?平壁、圆筒壁导热计算 ?相似原理在对流换热中的应用 ?网络单元法在表面辐射换热中的应用 ?通过炉墙的综合传热、火焰炉炉膛热交换、换热器 ?不稳态温度场计算:解析法;有限差分法 ?质量传输 1、平壁、圆筒壁扩散计算 2、相似原理在对流传质中的应用 3、炭粒、油粒的燃烧过程 4、相间传质(气—固、气—液、多孔材料)
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Ⅳ、主要参考题型
一、填空 1、当体系中存在着( 、 、 )时,则发生动量、热量和质量传输,既可由 分子(原子、粒子)的微观运动引起,也可以由旋涡混合造成的流体微团 的宏观运动引起。 2、连续介质模型是指( )。 3、温度升高、压强减少,则液体的粘度( );气体的粘度( )。 4、流体静压强的特性为( )。 5、作用在流体上的力有( 、 )二种。 6、静止液体作用于平面壁上的压力P为(浸水面积)与(其形心的液体压 强)的乘积。它的方向为受压面的(内法线)方向。 7、流体动力学的研究方法主要有( )、( )二种。 8、流体运动要素不随时间而变化,只随空间位置不同而变化的流动称为( ). 非稳定流是指( )。 9、迹线是( );流线为( )。. 10、流量是(单位时间内通过过流断面的液体数量),有( )、( )、( )三种。
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11、对于圆管中的流体,流动状态的判据依据是( )。 12、层流是( );湍流是指( )。 13、对于圆管中的流体,其流动状态为层流时的沿程阻力系数为( )。 14、时均速度是( );时均压强是( )。 15、过流断面突然缩小、突然扩大的沿程阻力系数分别为( 、 ) 。 16、温度梯度、速度梯度、浓度梯度分别是指( 、 、 )。 17、热量传输的三种基本方式为( 、 、 )。 18、单色辐射力是指( ),全辐射力又是( )。 19、黑体、白体、透明体分别是指( )、( )、( )。 20、热辐射中的Planck定律、Wien定律、Stefan-Boltzman定律、 Kirchhoff定律分别为( 、 、 、 )。 21、角系数是指( ),两相距很近的平行大平面的角系数分别为 ( )、( )。 22、有效辐射是指( ),表面辐射热阻、空间热阻分别为( )、 ( )。
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23、质量传输的三种基本方式为( 、 、 )。 24、二元混合体系中,两组分的质量分数关系为( );摩尔分数关系 为( )。 25、传质通量是( )。 26、Fick第一、二定律分别为( 、 );Fourier定律为( );Newton 粘性定律( )。 27、导温系数a=( );动力粘度μ=( )。 28、速度场、温度场、浓度场分别是指( )、( )、( )。 29、Fo=( ) ,Bi=( ),Re=( ), Nu=( ), Pr=( ),Gr=( )。 30、Sh=( ), Sc =( ), Ar=( )。 二、计算 1、一滑动轴承,轴与轴承的间隙0.1cm,轴的转速2980r/min,轴的直径 D=15cm,轴承宽度b=25cm。求轴承所消耗的功率。润滑油的粘度为 0.245Pa.s。 2、一沿着涂有润滑油的倾角为300的斜面等速向下运动的木板,其底面 积为50×50cm,其质量为5千克,速度为1m/s,平板与油斜面的距离为 δ=1mm。求润滑油的动力粘度系数。
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3、如图1为水管路系统,已知D1,D2,L1,L2,H,λ1,λ2,ξ1,ξ2 。求出口流速υ,并绘出其总水头线和测压管水头线示意图。 4、如图2为一喷嘴,出口直径D1=10 cm,管端直径D2=40 cm,流量 Q=0.4 m3/s,喷嘴和管以法兰盘连接,共用12个螺栓,不计水和管嘴的 重量,水流水平射向一垂直壁面,试求壁面所承受的水平推力及每个螺 栓受力。

图1

图2

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5、如图3 小管直径D1=0 .2 m,大管直径D2=0.4 m。 P1=70 KN/ m2,P2=40 KN/m2 ,2-2断面流速为1 m/s。 1、2断面高度差为1 m。试判断水在管中的流动方向, 并求水流经两断面间的水头损失。 6、水箱侧面壁接出一直径D=0.20m的管路,如图4所示, 已知H1=2.0m,H2=3.0m,不计任何损失, 求A点的压强及出流流速。 7、某冶金炉墙分别由耐火砖、硅藻土砖、保温板、 金属薄板组成,厚度分别为125, 125, 60, 4 mm, 导热系数分别为0.4, 0.14, 0.10, 45 W/m.℃。已知炉内、 外侧壁温分别为600℃,50℃,求炉墙单位面积上的热损 失及炉墙的温度分布。 8、某热风管道的内、外径分别为200、220mm,管外包扎 厚度为50mm的隔热材料,管壁与隔热材料的导热系数分别 为50.6 , 0.2 W/m.℃。已知管内、外表面温度分别为250℃, 50℃,求通过管道的单位长度上的热损失及两层接触界面的 温度。
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图3

图4

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9、空气流以3.1 m/s的速度平行于水的表面流动,水的温度为15 ℃,其饱和蒸气压 为1705 Pa,空气温度为20 ℃,求表面长为0.1米范围内水的蒸发速率。已知空气中 的水汽分压为777 Pa,总压为98070 Pa,空气粘度系数为15.5×10-6 m2/s,水汽在空

气中的扩散系数为7.25×10-2 m2/h。
提示:

Sh ? 0.664Re

1

2

Sc 3 (层流)
1

1

Sh ? 0.036Re 0.8 Sc 3 (湍流)
10、由组分A(O2)和组分B(CO2)组成的二元一维稳态扩散体系, cA=0.0207kmol/m3,cB=0.0622 kmol/m3,uA=0.0017m/s,uB=0.0003m/s,试计算其主流速度 和传质通量。 11、某炉气温度为1627℃,炉气在标准状态下的密度为1.3Kg/m3,炉外大气温度为 30℃,试求 吸冷风? 当距炉门坎高2.0m处,炉膛相对压强为12Pa时,炉门坎处是冒烟还是

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冶金工程学院《冶金传输原理》总复习

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12、烟气平均温度为1300℃,烟气在标态下的密度为1.3kg/m3,烟囱底部 要求的负压为100Pa,周围大气温度15℃,试求烟囱高度(不考虑烟气的 流动)。 13、两块平行放置的大钢板,其间距远小于长和宽。已知钢板的温度分 别为727℃、27℃,黑度均为0 .8。若视钢板为灰体,试计算其自身辐射 、有效辐射及净传热量。 14、有一管径为10 mm,长为10m的小水平直管,管中水流速为0.131m/s ,室温下水的粘度为1.31×10-6 m2/s,试判定其管中水的流态并求其能

量损失?
15、已知空气流动速度场vx=6(x+y2),vy=2y+z3,vz=x+y+4z,试分析此流动状 态是否连续?

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冶金工程学院《冶金传输原理》绪 论

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三、问答与分析
?试述三种传输现象的普遍规律。 ?简述流线的特点. ?试说明串联、并联管路的特点,并分析减少流体阻力损失的途径 ?试分析影响对流换热、对流传质的主要因素。 ?试分析某平壁炉墙的综合传热情况。

?简述对流传质中的薄膜理论。
?试比较相似原理在对流换热、对流传质中的应用。 ?试简单说明速度边界层、温度边界层和浓度边界层。 ?简单分析自然排烟烟囱的工作原理。 ?利用传质有关理论,分析炭粒、油粒的燃烧过程。
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