材料工程基础题目

第一章工程研究方法1、 （Z10-11）。流体流动的压强降△p是速度▼,密度「，线性尺度I、11、12，重力加速度g。粘滞系数口，表面张力。，体积弹性模量E的函数。即△P=F（V、P、八«、匕、g、u、°、E）取v、p、/作为基本物理量，利用因次分析法，将上述函数写成无因次式。2、 已知固体颗粒在流体中以等速u沉降，且u与粒径d，颗粒密度pm（流体密度p），动力粘度|J和重力加速度g，试用n定律发和矩阵法求揭示该颗粒沉降的无量纲乘积。3、 试分别用瑞利法和口定理法将压差AP、速度w、重度r和重力加速度g组合成无量纲乘积。4、 试证明直径为d的小球在密度为p，动力粘度为口的流体中，以相对速度w运动时流动粘性阻力为：5、 请根据纳维斯托克斯（N-S）方程，分别用量纲分析法和方程分析法得出相似准则数，并写出准则方程。6、 （l5-1）。气流通过一等直径管道，拟用1/4缩小的透明模型中通过水故流的办法进行试验。已知：气体的p气=1.2kg/m3。v气=0.15cm2/s； 水的p水=1000kg/m3，v水=0.01cm2/s。 实物的气流速度为24m/s，试确定：1）相应的模型中之水流速度。

2）若测得模型单位管长的压力降为13.8kN/m2,则原型中单位管长的压力降应为若干?第二章工程流体力学1、.“、。质量为5kg,面积为40X45cm21、（L1-7）的斜面等速向下运动。已知v=1m/s，6=1mm（油膜厚度），求滑油2、2、（L19）。一套筒长H=20cm，内径D=5.04cm，重量G=6.8N，套在直径d=5cm的立轴上，如图所示。当套筒与轴之间充以甘油（口=8P）时求套筒在自重作用下将以多大速度沿立轴下滑？不计空气阻力。33、^）。图示的容器中，水和气达到下平衡状态，求容器内气体的压（L2-2）强，接触大气液面上为标准大气压，水的重度Y=9807N/m3。

4、（l2-3）。开敞容器，盛装丫2>Y1的两种液体，如图所示，求（a）在下层液体中任一点的压强；（b）1和2两测压管中的液面哪个高些？哪个和容器内的液面同高？为什么？5、,“。双U5、（L2-6）差来确定未知液体的比重值。（管中的水是在标准大气压下，4°C的纯水）6、（L2-8）。一直立的煤气官，在下部测压官中测得水柱差h1=100mm,在H=20m处测得h2=115mm如题2—8图示。煤气管外面的空气重度Y=12.64N/m3试求管内煤气的重度。

7、（L2-10）。用两个U型管串联在一起去测量一个贮气罐中的气体压强，见图示，已知h]=80cm,h2=70cm,h3=80cm，大气压为760mm汞柱，Y汞=1.3332X105N/m3，气柱重量可略去。求罐内气体的压强等于多少？8、（z2-13）。一封闭容器盛装Y2（水银）＞Y1（水）的两种不同液体，试问同一水平线上的1、2、3、4、5各点的压强哪点最大？哪点最小?哪些点相等?9、（L3-5）。如图，密度不变的流体以151/s的流量，沿100mm直径的管AB流动，此管在B点分为BC、BD管，管径均为25mm，第三条分支BE，管径为50mm，流经分支时，QBC=3QBE,vBD=4m/s。求三个支管中流量各为多少？AB、BC和BE管中的流速各为多少？10、（z3-9）。管路由不同直径的两管前后相连接所组成，小管直径dA=0,2m，大管直径dB=0.4m。水在管中流动时，A点压强PA=70kN/m2,B点压强PB=40kN/m2,B点流速VB=1m/s10、J —L11、 ““〉。如图，泵的吸水管以1：5的坡度（高度1水平距为5）放置、（L3-8）水以1.8m/s的速度通过，若已知压力降到低于大气压70kN/m2时空气会逸出，形成气蚀，使水泵不能正常工作，计算最大可能的管长l为多少？忽略水头损失，设水池中之水是静止的。12、 （L3-11）。用图示测压管测定水管中的点流速，当读数Ah=0.4m，«=0.3m，h2=0.1m时，测压计中介质的比重S=0.8，求A、B两点的流速uA、uB为多少？13、心7）。输水管路三通各管段的直径为，d1=400mm，d2=300mm，d3=200mm，流量Q1=5001/s，Q2=3001/s，Q3=2001/s，压力表读数Pg=77kN/m2,求另外两管段的压力?（不计损失，三通水平放置）

14、（L3-21）。一虹吸管直径100mm各管段垂直距离如图，求流量，A、B点压力，画管道总水头线，不计水头损失。15、“,）用水银比压计量测管中水流，过流断面中点流速U如图，测（Z3-12）得A点的比压计读数^h=60mm汞柱。（1）求该点的流速u；（2）若管中流体是密度为0.8g/cm3的油，△h仍不变。该点流速为若干。不计损失。16、（Z3-13）水由图中喷嘴流出，管嘴出口d=75mm•不考虑损失•计算H值以m计，P值以kN/m2计。17、（Z3-14）。计算管线流量，管出口d=50mm,求出A、B、C、D各点的压强。不计水头损失。18、 （Z3-18）。如图，闸门关闭时的压力表读数为49kN/m2。闸门打开后，压力表读数为0.98kN/m2，由管进口到闸门的水头损失为1m,求管中的平均流速。19、 （⑷3）。已知管径d=150mm，流量Q=151/s，液体温度为10°C，其运动粘性系数u=0.415cm2/s，试确定，①在此温度下的流动状态；②在此温度下的临界流速；③若过流断面积改为面积相等的正方形管道，则其流态如何？20、 （L4-15）。直径d=300mm的铁皮风管，通过20C的空气，平均流速v=2m/s，沿程压力损失乙p=5mm水柱，若将流速加大一倍，沿程压力损失将增大为多少？21、 …、。水泵抽水系统，流量Q=0.0628m3/s，水的粘度u=1.519（L4-18）X10-6m2/s，管径d=200mm，£=0.4mm，h1=3m，h2=17m，h3=15m，各处局部阻力系数z1=3,Z2（直角弯管d/R=0.8），Z3（光滑折管9=30°），Z4=10

求：（1）管道的沿程阻力系数入（用莫迪图）。（2） 水泵的扬程H。（3） 水泵的有效功率Ne。（Ne=vQH）管路由油库将油放出，出口处为大气压力。已1=0.5，弯头Z2=0.5,闸门Z3=3.0,求：①管中流量；②画出管路30，奴［=l2=50m,d=0.1,入=0.02，局部阻力系数：进口Z总水头线及测压管水头线，③若下游是流入另一个油池如图（b）,上下游池面高度差仍为9m,则上述两项结果又将如何?23、（L422）。虹吸管自水箱吸引水流入大气。已知d=25mm,«=6m,全管长20m,设A=0.025，进口Z1=0.8，直角弯头d/R=0.5,折管角e=30°(按光滑管得Z)，求虹吸管流量及最高点B处的压力。24、 (Z5-18)。如图所示官路，设其中的流量Qa=0.6m3/s,入=0.02，不计局部损失，其它已知条件如图，求A、D两点间的水头损失。i350(rn奇klOTIyjXJjBOOCm)\z&lSOO(tTt)d.4Q0(mE)25、 (Z5_22)。一水平安置的通风机，吸入官di=200mm，；i=10mm，入=0.02。压出管为直径不同的两段管道串联组成，d2=200mm， 12=50m，入=0.02，d3=100mm，l3=10mm，入=0.02。空气密度p=1.2kg/m2，风量为Q=0.15m3/s，不计局部阻力.试计算：⑴风机应产生的总压强为多少？⑵如风机与管道铅直安装，但管路情况不变，风机的总压有无变化？比较三段损失得何结论？⑶如果流量提高到0.16m3/s，风机总压变化多少？(d)绘出全压线与静压线图。_4厂由 •—一 「26、（7『）。如图水泵抽水系统，管长、管径单位为m,Z给于图中，（Z5-23）流量Q=40X103m3/s，求：（1） 吸水管及压水管的S数。（2） 求水泵所需水头。（3） 绘制总水头线。第三章传热学1、 （【S-lt2-2】）。设有一窑墙，用粘土砖和红砖两种材树砌成，厚度均为230mm,窑墙内表面温度为1200°C，外表面温度为100°C。试求每平方米窑墙的热损失。已知粘土砖的导热系数为入1=0.835+0.00058tW/mC，红砖的导热系数为入2=0.0467+0.00051tW/m2C红砖的允许使用温度为700C以下，那么在此条件下能否使用？2、 【S-lt,2-4】）。蒸汽管道里流过温度为540C的蒸汽，管外径d1=273mm，管外包有水泥蛭石保温层，最外侧是15mm厚的保护层，按照规定保护层外圆的温度为t3=48°C,热损失为440W/m,求所需保温层厚度。水泥蛭石的导热系数为入1=0.105W/mC，保护层的导热系数为入2=0.192W/mC。3、 （0t,2-8】）。试求平板间空气夹层的当量导热系数和对流换热量。设夹层厚度为25.0mm,高200mm,热表面温度为150C,冷表面温度50C。4、 （【g12】）。试求某余热锅炉中四排管子所组成的顺排管簇的换热系数。设管子的外直径为60mm,三=^=2,烟气的平均温度为tf=600C，管壁温度tw=120C，烟气通过最窄截面处的平均流速为w=800m/s，冲击角为60°。5、 （0t,2-16】）。用热电偶测量管道内的空气温度。如果管道内空气温度与管道壁的温度不同，则由于热电偶与管道壁之间的辐射换热会产生测温误差，试计算当管道壁温度t2=100C,热电偶读数温度t1=200C时的测温误差。假定热电偶接点处的对流换热系数ac=46.52W/m°C,其黑度£=0.9。16、 e,2函）。为了减少上题中由于辐射换热所引起的热电偶读数误差，在热电偶接点周围围以遮热罩。如果空气温度为233.6C，其它各给定值仍和例2-16相同， 由遮热罩表面到气流的对流换热系数ac’=11.63W/m2C，遮热罩黑度£3=0.8。试求此时热电偶的读数应为多少？7、 （沥）。有一座玻璃池窑的胸墙，用硅砖砌筑，内表面平均温度为1300C，外表面平均温度为300C,胸墙厚度为450mm，面积为10m2。试求通过胸墙的散热损失量。8、 （s2_2）。某炉窑炉墙由耐火粘土砖、硅藻土层与红砖砌成，硅藻土与红砖的厚度分别为40mm和250mm，导热系数分别为0.13和0.39w/m°C，如果不用硅藻土层，但又希望炉墙的散热维持原状，则红砖必须加厚到多少毫米？9、 （游）。试求通过如图所示的复合壁的热流量，假设热流是一维的；已知各材料的热导系数为：入A=1.2，入B=0.6，入C=0.3，入D=0.8w/mC。10、 （S2-16）。水平放置外径为0.3m的蒸汽管，管外表面温度为450C，管周围空间很大，充满着50C的空气。试求每米管对空气的自然对流热损失。11、 《,"。空气以10m/s的速度流过直径为50mm、长为1.75m的管（S2-20）道，管壁温度为150C，如果空气的平均温度为100C，求对流换热系数。12、 （S2-27）。两无限大平行平面，其表面温度分别为20C及600C，黑度均为0.8。试求这两块平行平面的（1）本身辐射、（2）投射辐射、（3）有效辐射、（4）净辐射热量。13、 （泣32）。热空气在^426x9mm的钢管内流过，热空气的温度用一个装在外径为15mm的瓷保护管中的热电偶来测量，已知钢管内壁温度为110°C，热电偶读数（即瓷管温度）为220°C，瓷管的黑度为0.8,空气向瓷管的对流换热系数为52.4w/m2C。设瓷管本身的热传导可忽略不计。试求由于热电偶保护管向钢壁的辐射换热而引起的测量相对误差（％）。并求出空气的实际温度。14、 （S2-37）。今设计一窑的侧墙。已知内表面湿度为1000C，要求外表面温度不超过120C（环境温度为20C）。如此壁用耐火粘土砖砌筑，其厚度应不低于多少毫米？15、 、。一根内径为20mm，外径为30mm的钢管，包上20mm厚（S3-40）的保温材料，保温材料的导热系数为0.057W/mC，表面黑度为0.7,保温层的内壁温度为200C，周围环境温度为20C。试计算每米管长的热损失。第四章干燥1、 （【S-lt,6-1】）。已知空气的干球温度t=30C，湿球温度twb=25C，大气压强p=99325Pa，求空气的相对湿度（W）、绝对湿度（Qw）、水蒸气分压（pw）、湿含量（X）、热含量（/）、露点（td）及密度（Qs）。2、 下列三种空气作为干燥介质，问采用何者干燥推动力最大？何者最小？为什么？⑴t=60C，X=0.015kg/kg干空气⑵t=70C，X=0.040kg/kg干空气⑶t=80°C,X=0.045kg/kg干空气3、 已知大气压强为0.1Mpa，温度为30C，露点温度为20C，求空气的相对湿度、含湿量、焓、水蒸气分压。4、 将干球温度27C，露点为22C的空气加热到80C，试求加热前后空气的相对湿度的变化量。5、 将20C，气=15%的新鲜空气与50C，$广80%的热气体混合，且m=5Qkg/s，m=20kg/s，且新鲜空气和废气的比热相同，求混合后气体的相对湿度、焓。如将混合气体加热到102C该气体的相对湿度和焓为多少？6、 一理想干燥器在总压为100kPa下，将湿物料水分由50%干燥至1%，湿物料的处理量为20kg/s。室外大气温度25C，湿含量为0.005kg水/kg干空气，经预热后送入干燥器。废气排出温度为50C，相对湿度60%。试求：⑴空气用量；⑵预热温度；⑶干燥器的热效率。第五章燃料与燃烧1、（【S-lt,4-1】）。已知煤的干燥无灰基组成（％）为^daf Hdaf°daf^daf 'daf80.2 6.1 11.6 1.4 0.7又知：收到基时水分组成Mar=3.5%干燥基时灰分组成Ad=8.2%求：收到基时Car的百分含量。2、（0t,4-4】）。某窑炉用发生炉煤气为燃料，其组成干基为