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冶金传输原理课后答案

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:γ=ρg=800*9.8=7840kg/(˙)比重:ρ/=800/1000=0.8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℃水的密度(1000kg/)之比---------------------------------------------课本p4。

1-11 设烟气在标准状态下的密度为1.3kg/m3,试计算当压力不变温度分别为1000℃和1200℃时的密度和重度解:已知:t=0℃时,0=1.3kg/m3,且=则根据公式当t=1000℃时,烟气的密度为kg/m3=0.28kg/m3烟气的重度为kg/m3=2.274kg/m3当t=1200℃时,烟气的密度为kg/m3=0.24kg/m3烟气的重度为kg/m3=2.36kg/m31—6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,采用真空表测量。

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=︱绝对压力-大气压力︱=大气压力-绝对压力1-81 物理大气压(atm)= 760 mmHg = 10332 mm H2O1 物理大气压(atm) = 1.033 kgf/cm2 = 101325 Pa1mmH20 = 9.81 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68.5kPa 时其真空度又为多少?解:P 绝=P 表+P 大气=70kPa+98kPa=168kPaP 真=-(P 绝-P 大气)=-(68.5kPa-98kPa)=29.5kPa1、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(V<70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=-µdv/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 µ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μ,表征了流体抵抗变形的能力,即流体粘性的大小,单位pa.s运动粘性系数v ,粘度μ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:㎡/s 两者的关系:v=μ/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m N 2/,变形:/2skgm=m2s skgm m 2/ 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。

dyd dyd A F u u x x )()(/ρνμτ-=-==,dyd u x )( 为单位体积流体的动量在y 方向上的动量梯度。

粘性动量通量与在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400mm ×600mm ,设在温度为400℃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 1.293kg/。

解: 管道中空气的平均流速为. 标准状态下空气的密度 1.293kg/.在400℃时,空气的密度.由得:==0.373 kg/.由Qm=有:8000kg/h =0.373 kg/×3600m/h ×400×600×得=24.824 m/h.0804905019 郑新宇 2-6 有一文氏管,已知=15cm ,=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+ρg +ρ/2=+ρg +ρ/2= , 得=2(-)/ρ+=2/ρ+又/=/=/=1/2.25代入上式得=2*0,.2*13600/1000+求得=1.16m/s 流量q==1.16*π*/4=0.02/s冶金2班 0804905020 陈昭云 解:根据题意得:由s m Asm Ad q qVdq q V BvvBA VVA /59.12/37.6222=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛===⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==ππ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:()()ph h 101010h h a323323322222121k 0.8380.18.9259.1/100002.39237.6/kg 1000.668222221=+⨯⨯+⨯+⨯=⨯+⨯+∆++=++++=++失失失失算得:m m V P Pz V pz V P kg h g Vg g BBAAρρρρρρρ假设水是从B 管道流向A 管道的; 则()()P m m V P V P kg kg h g AA BB a||233233|220.648-0.18.91000237.6/10006.68259.1/100002.3922h h 1010h =+⨯⨯+⨯+⨯=⨯+⨯+∆++=+失失失计算得:ρρρ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 失一定大于0. 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→连续性方程 动量守恒定律→动量方程 能量守恒定律→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。

P62 3-2 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=λLρv2/2d(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;λ:沿程阻力损失系数,对于管内层流,λ=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=ξ局ρv2/2h局:单位体积流体的局部阻力损失,pa;ξ局:局部阻力损失系数。

3-5 温度t=5℃的水在直径d=100mm圆管中流动,体积流量Qv=15L/s,问管中水流处于什么流动状态?解:由已知可得:v=Qv/A=15/(3.14*0.052)=1.9m/s查表并计算水在t=5℃时的粘度η1.366×10-6 一1.789×10-6/(10-0)=η-1.789×10-6/(5-0)得η=1.578×10-6得雷诺数Re=v×d/η=1.9×0.10/1.578×10-6=120405.5>2300所以管中流态为湍流。

3-7.横断面积为2.5m×2.5m的井矿巷道中(已知:井下温度t=20℃,空气η=0.15c㎡/s),当空气流速v=1m/s时,气体处于什么流动状态?解:∵ t=20℃;v=1m/s; η=0.15c㎡/s=1.5×10-5㎡/s Re=vds/η其中,ds=4A/SA=2.5×2.5=6.25m;S=2.5×4=10m∴ ds=4×6.25/10=2.5则:Re=vds/η=1×2.5/1.5×10-5㎡/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=20℃时的运动黏度η=0.013*10-4m2/s,流过直线段长度L=20m。

试计算水流量q v1=0.3m3/h和q v2=1.2m3/h时的摩擦阻损?解:(1)水流速和Re数U1=q v1/π(D2/4)=0.3/[(3.14*0.052)/4]*3600=0.04m/sRe1=U1D/η=0.04*0.05/0.013*10-4=1538<2300,层流U2=q v2/π(D2/4)=1.2/[(3.14*0.052)/4]*3600=0.16m/sRe2=U2D/η=0.16*0.05/0.013*10-4=6153>4000,湍流(2)管道摩擦阻力损失(设ρ=1000kg/m3)层流:h1摩=λ*L/D*ρU12/2=64/Re1*20/0.05*1000/2*(0.04)2=13.3N/m2湍流:h2摩=λ*L/D*ρU22/2=0.3164/Re20.25*20/0.05*1000/2*(0.16)2=182.84N/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;(2)内、外直径分别为d1和d2的同心圆环套管.解:(1)由当量直径的公式de=4A/sA-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* *)/6a= a.(2)S同心圆==(-)/4同心圆周长=同心圆环管道的当量直径de=(-)/4]/=+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0.99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。

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