当前位置:文档之家› 材料工程基础作业题(2013-09)

材料工程基础作业题(2013-09)

第一章工程研究方法1、(Z10-11)。

流体流动的压强降Δp是速度v,密度ρ,线性尺度l、l1、l2,重力加速度g。

粘滞系数μ,表面张力σ,体积弹性模量E的函数。

即ΔP=F(v、ρ、l、l1、l2、g、u、σ、E)取v、ρ、l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ρm(流体密度ρ),动力粘度μ和重力加速度g,试用π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π定理法将压差ΔP、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ρ,动力粘度为μ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ρ气=1.2kg/m3。

v气=0.15cm2/s;水的ρ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、(L 1-7)。

质量为5kg,面积为40×45cm2的—收木板,沿着涂有滑油的斜面等速向下运动。

已知v=1m/s,δ=1mm(油膜厚度),求滑油的粘度。

2、(L 1-9)。

一套筒长H=20 cm,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(μ=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。

3、(L 2-2)。

图示的容器中,水和气达到下平衡状态,求容器内气体的压强,接触大气液面上为标准大气压,水的重度γ=9807N/m3。

4、(L 2-3)。

开敞容器,盛装γ2>γ1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、(L2-6)。

双U型管,用来测定比重比水小的液体的比重。

试用液柱高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℃的纯水)6、(L2-8)。

一直立的煤气管,在下部测压管中测得水柱差h1=100 mm,在H=20 m处测得h2=115mm如题2—8图示。

煤气管外面的空气重度γ=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h1=80cm,h2=70 cm,h3=80 cm,大气压为760mm 汞柱,γ汞=1.3332×105N/m3,气柱重量可略去。

求罐内气体的压强等于多少?8、(Z 2-13)。

一封闭容器盛装γ2(水银)>γ1(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50 mm,流经分支时,Q BC=3Q BE ,v BD=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、(Z 3-9)。

管路由不同直径的两管前后相连接所组成,小管直径d A =0,2m,大管直径d B=0.4m。

水在管中流动时,A点压强P A=70kN/m2,B点压强P B=40kN/m2,B点流速V B=1m/s。

试判断水在管中的流动方向,并计取水流经两断面间的水头损失。

11、(L3-8)。

如图,泵的吸水管以1:5的坡度(高度1水平距为5)放置、水以1.8m/s的速度通过,若已知压力降到低于大气压70 kN/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Δh=0.4m,h1=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u A、u B为多少?13、(L3-17)。

输水管路三通各管段的直径为,d1=400 mm,d2=300 mm,d3=200mm,流量Q1=5001/s,Q2=3001/s,Q3=2001/s,压力表读数P g=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100 mm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、(Z3-12)用水银比压计量测管中水流,过流断面中点流速u如图,测得A点的比压计读数Δh=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,Δh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、(L4-3)。

已知管径d=150mm,流量Q=151/s,液体温度为10℃,其运动粘性系数υ=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=300 mm的铁皮风管,通过20℃的空气,平均流速v=2m/s,沿程压力损失Δp=5mm水柱,若将流速加大一倍,沿程压力损失将增大为多少?21、(L4-18)。

水泵抽水系统,流量Q=0.0628m3/s,水的粘度υ=1.519×10-6m2/s,管径d=200 mm,ε=0.4mm,h1=3m,h2=17m,h3=15m,各处局部阻力系数ζ1=3,ζ2 (直角弯管d/R=0.8),ζ3 (光滑折管θ=30°),ζ4 =1。

求:(1)管道的沿程阻力系数λ(用莫迪图)。

(2)水泵的扬程H。

(3)水泵的有效功率Ne。

(Ne=γQH)22、(L4-21)。

如图所示,管路由油库将油放出,出口处为大气压力。

已知H=9m,l1=l2=50m,d=0.1,λ=0.02,局部阻力系数:进口ζ1=0.5,弯头ζ2=0.5,闸门ζ3=3.0,求:①管中流量;②画出管路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、(L4-22)。

虹吸管自水箱吸引水流入大气。

已知d=25mm,l1=6m,全管长20m,设λ=0.025,进口ζ1=0.8,直角弯头d/R=0.5,折管角θ=30°(按光滑管得ζ),求虹吸管流量及最高点B处的压力。

24、(Z5-18)。

如图所示管路,设其中的流量Q A =0.6m3/s,λ=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。

25、(Z5-22)。

一水平安置的通风机,吸入管d1=200mm,l1=10mm,λ=0.02。

压出管为直径不同的两段管道串联组成,d2=200mm,l2=50m,λ=0.02,d3=100mm,l3=10mm,λ=0.02。

空气密度ρ=1.2kg/m2,风量为Q=0.15m3/s,不计局部阻力.试计算:(1)风机应产生的总压强为多少?(2)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?(3)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。

26、(Z5-23)。

如图水泵抽水系统,管长、管径单位为m,ζ给于图中,流量Q=40×103 m3/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-lt,2-2】)。

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℃,外表面温度为100℃。

试求每平方米窑墙的热损失。

已知粘土砖的导热系数为λ1=0.835+0.00058t W/m℃,红砖的导热系数为λ2=0.0467+0.00051tW/m2℃红砖的允许使用温度为700℃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540℃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℃,热损失为440 W/m,求所需保温层厚度。

水泥蛭石的导热系数为λ1=0.105W/m℃,保护层的导热系数为λ2=0.192W/m℃。

3、(【S-lt,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150℃,冷表面温度50℃。

4、(【S-lt,2-12】)。

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,,烟气的平均温度为t f =600℃,管壁温度t w=120℃,烟气通过最窄截面处的平均流速为w=800m/s,冲击角为60°。

5、(【S-lt,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=100℃,热电偶读数温度t1=200℃时的测温误差。

假定热电偶接点处的对流换热系数a c=46.52W/m℃,其黑度ε1 = 0.9。

6、(【S-lt,2-18】)。

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233.6℃,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a c’=11.63W/m2℃,遮热罩黑度ε3=0.8。

试求此时热电偶的读数应为多少?7、(S2-1)。

有一座玻璃池窑的胸墙,用硅砖砌筑,内表面平均温度为1300℃,外表面平均温度为300℃,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℃,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、(S2-6)。

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:λA=1.2,λB=0.6,λC=0.3,λD =0.8w/m℃。

相关主题