冶金传输原理课后答案

1、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论模型？答：(1)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。(2)引入连续介质模型的必要性：把流体视为连续介质后，流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,求它的重度及比重。解：重度：Y=Pg=800*=7840kg(m2S5比重：p/P水=800/1000=注：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下4°C水的密度(1

2、000kg/)之比课本p4。1-11设烟气在标准状态下的密度为m3,试计算当压力不变温度分别为1000C和1200C时的密度和重度解：已知：t=0C时，：o=m3,且F：二则根据公式",+|覚：当t=1000C时，烟气的密度为p二1+爲x1000kg/m3=m3烟气的重度为丫卩甘.2H：kg/m3=kg/m3当t=1200C时，烟气的密度为：'-'/:1.x：200ikg/m3=m3烟气的重度为y卩甘kg/m3=m316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。表压力：当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时，用压力表进行

3、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。既：表压力=绝对压力-大气压力真空度：当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时，釆用真空表测量。真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值，称为真空度。既：真空度=I绝对压力-大气压力I=大气压力-绝对压力1-81物理大气压（atm）=760mmHg=10332mmH2O1物理大气压（atm）=kgf/cm2=101325Pa1mmH20=Pa1-21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），若绝对压力为时其真空度又为多少？

4、解：P绝二P表+P大气=70kPa+98kPa=168kPaP真=-（P绝-P大气）1、气体在什么条件下可作为不可压缩流体？答：对于气体，在压力变化不太大（压力变化小于10千帕）或流速不太高（VV70米/秒）条件下（如流速较低的通风道），气体压缩程度很小，可忽略气体密度变化而作为不可压缩流体来处理。牛顿粘性定律的物理意义:F/A=-Pdv/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A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？答：动力粘性系数表征了流体抵抗变

5、形的能力，即流体粘性的大小，单位运动粘性系数v粘度卩与密度p的比值，它是个基本参数，是动量扩散系数的一种度量，单位:tf/s两者的关系：v=u/p什么是粘性动量通量？答: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,变形：kgm/m2=怨m/m2ss2s即单位时间通过单位体积的通量，称为动量通量。故粘性切应力可理解为粘性动量通量。二F/A二一卩d(U)dyxd(pUX)为单位体积流体的动量在y方向上的动量梯度。粘性动量dy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，即动量从高速到低速的方向传输，这和热量从高温向低温传输一样。P37,2-5从换热

6、器两条管道输送空气至炉子的燃烧器，管道横断面尺寸均为40OmmX600mm,设在温度为400°C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皿:。解：管道中空气的平均流速为卩.标准状态下空气的密度九在400C时，空气的密度Pi1.293由PiTTJ1得:UJ冲巧卒=聊皿由Qm=PF4有：8000kg/h=kg/川X7>3600m/hX400X600X10得卩=m/h.09郑新宇2-6有一文氏管，已知d-=15cm,d二=10cm,水银压差计液面高差=20cm。若不计阻力损失，求通过文氏管的流量。解：由伯努利方程P-+pgL+p巧/2

7、=p二+p配+p»/2匚=耳,得七=2（p.-P二）/p+H=2/p+vj又匚/丫二=二/A=d】/d=1/代入上式得（二穴1=2*0,2*13600/1000+订求得匸=s流量q=*n*152/4=讦/s00陈昭云冶金2班解：根据题意得:rdV兀A12J2=6.37m/s兀B12J2=1.59m/s6假设水是从A管道流向B管道的;则根据实际流体的伯努利方程：pV2pV2P+1+PgZ=P+2+pgZ121222pVpV2P+pH=P+B+pgAh+hA2B2失1000kg/m3x(6.37)21000kg/m3x(1.59)268.6x2算得:h=38.80kP失假设水是从B管道流

8、向A管道的;则103+=39.02x103+103x9.8x1.0+h失P+巴=P+巴+pgAh+hiB2A2失+1000x9.8x1.0+hi失1000kg/m3x6.591000kg/m3x(6.372计算得:hi=-48.60P失a39.02x103+=68.6x103+因为在水管中流动时一定有内摩擦阻力损失（内粘性力阻力损失）,且能量是从高能量向低能量传输的，所以h一定大于0.失即判断水是从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？答：质量守恒定律一连续性方程动量守恒定律一动量方程能量守恒定律f能量方程什么是稳定流动？什么是非稳定流动？答：稳定流动：流场中运

9、动参数不随时间发生变化，仅与位置有关的流动；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。什么是迹线？什么是流线？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；流线就是不同质点在同一时刻的运动方向线。P623-2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产生的阻力损失，用h摩表示。沿程阻力损失计算公式：h摩=LPv2/2d（流体力学中的达西公式）h摩：单位体积流体的沿程阻力损失；入：沿程阻力损失系数，对于管内层流，入=64/Re;L,d:管的长度，内径，m.局部阻力：流体流过管件，阀门及管截面突然扩大或缩小

10、百度文库-让每个人平等地提升自我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：h局=E局Pv2/2h局:单位体积流体的局部阻力损失，pa;§局:局部阻力损失系数。3-5温度t=5°C的水在直径d=100mm圆管中流动，体积流量Qv=15Ls,问管中水流处于什么流动状态？解：由已知可得：v=Qv/A=15/(*)=s查表并计算水在t=5°C时的粘度nX10-6一X10-6/(10-0)=nX10-6/(5-0)得n=x10-6得雷诺数Re=vxd/n=xx10-6=>2300所以管中流态为湍流。3-7横断面积为X的井矿巷道中(已知：井下温度t

11、=20C，空气n=tf/s),当空气流速v=1m/s时，气体处于什么流动状态？解：Tt=20C;v=1m/s;n=tf/s=X10-5tf/sRe=vds/n其中，ds=4A/SA=X=;S=X4=10mds=4X/10=则：Re=vds/n=1X/X10-5tf/s=167000>2300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=20C时的运动黏度n=*10-4m2/s，流过直线段长度L=20m。试计算水流量qv1=h7百度文库-让每个人平等地提升自我和qv2=h时的摩擦阻损?解：（1）水流速和Re数U1=qv1/n（D2/4）=*/4*3600=sRe1

12、=U1D/n=*10-4=1538<2300，层流U2=qv2/n（D2/4）=*/4*3600=sRe2=U2D/n=*10-4=6153>4O00，湍流（2）管道摩擦阻力损失（设p=1000kg/m3）层流：h=k*L/D*pU12/2=64/Re1*20/*1000/2*（）2=m2湍流：h2摩=k*L/D*pU22/2=*20/*1000/2*（）2=m23-12、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；内、外直径分别为di和d2的同心圆环套管.解：(1)由当量直径的公式de=4AsA-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因为正六

13、边形的横截面是由6个正三角形组成,S六边形=6*S三角形=6*a*；a*1/2=3*£*/正六边形横截面管道周长S=6a，de=(4*3*鳥怜)/6a=、,3a(2)S同心圆=口'=11(山-山)/4同心圆周长=川W?-山i同心圆环管道的当量直径de=i巩芒-击)/4/打4-山；第四章边界层理论1、什么叫边界层厚度？答:流速相当于主流区速度的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。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。收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，直至加速到跨音速。

14、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（收缩段），在这一阶段，气体的运动遵循"流体在管中运动时，截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，因此气流被不断加速。当到达喉部时，气流流速已经超过了音速。而跨音速的流体在运动时却不再遵循"截面小处流速大，截面大处流速小"的原理，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。所以气流通过喉部进入扩张段时，气流的速度被进一步加速，最终起到增大气流流速的作用。什么是滞止状态和临界状态？滞止状态：流动中某截面或某区域的速度等于零，处于静止或滞止状态，则此断面上的参数称为滞止参数，角标用0表示。临界状态：一元恒定等熵气流某一截面上气流速度当地音速时,该断面上的参数称为临界参数，角标用*表示。1什么是马赫数？答：在可压缩性气体流动过程中常以当地条件下的声速作为标准来表示气体流出的相对速度，该比值称为马赫数。用M或Ma定义式为:Ma=uus式中u为可压缩性气体流出的实际速度（ms）US为相同条件下气体介质的声速(ms)1等觞流动为什么看成绝热可逆流动答: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的，因而流动很接近等熵流动。