1、冶金传输原理复习资料-1-概念题1.不可压缩流体：指流体密度不会随压强改变而变化，或该变化可忽略的流体。2.速度边界层：指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为零到0.9倍的地方称为速度边界层。3.雷诺数及其物理意义：uL=Re ，表征惯性力与粘性力之比。是流态的判断标准。4.黑度：实际物体的辐射力与相同温度下黑体的辐射力之比称为物体的黑度。5.傅立叶准数及其物理意义：2saFo=，也称时间准数，表示非稳定传热所进行的时间与其达到平衡状态所需要的总时间比；或时间内非稳态传热的热量与其到达稳态（平衡)时传输的总热量之比。6.热量通量与传质通量：单位时间内通过单位面积的热量成为热通量；
2、单位时间通过单位面积的物质量称为传质通量。填空：1理想流体是指不存在（粘性力）或其作用可忽略的流体。2气体超音速射流产生过程中，气体流股截面积先（收缩）后（膨胀），压强（不断降低）。3流场中流体各物理量只是（空间单一方向）的函数，称一维流场4如果流场中每点的物理量值都是一致，则称其为（均匀）场：如果各点的物理量值不随时间而变化，则称其为（稳态）场。5根据动量守恒定律，可以推导出纳维-斯托克斯方程；根据（能量守恒定律），可以推导出传热微分方程；根据（质量守恒定律）则可以分别推导出（连续性方程）和（质量传输）微分方程。6一般来说，固体的导热系数（大于）液体，液体的导热系数（大于）气体；在固体中，通
3、常金属的导热系数（大于）非金属，结晶物质的导热系数（大于）非晶物质的导热系数；大多数金属的导热系数随温度升高而（降低）。选择题：伯努利方程表达式错误的是：（D）A.常数=+22vpgz B. gvgpzgvpz 22 222211 +=+ C.常数=+gvgpz 22 D. 22 2222111 vgpgzvgpgz +=+ 单层圆筒壁内外流经物性和温度均不同的流体1和流体2，那么该单层圆筒壁在第三类边界条件下，一维稳态导热的总热阻为=R( )A.2121 1ln211 hddh +B. LdhddLLdh 221211 1ln211 +C. didLini i 11 ln21+=冶金传输原理
4、复习资料-2-D. 12ln21ddL已知环境流体对直径为10m的圆柱体的对流传热系数h为）2/(120mW,圆柱体的平均导热系数为）2/(163mW，比热PC为）（kgJ/440，密度为3/8800mkg，则（）A因为体系的1.00736.=Bi ，所以可以视为薄材。B因为体系的033.00368.0=vBi ，所以不能视为薄材C 1.00368.=Bi ，所以可以视为薄材D因为体系的05.00736.0=vBi ，所以不能视为薄材。1.主体流动过程主要受到哪几类力的作用？各自常见的力有哪些？流体主要受到体积力和表面力两大类力的作用，体积力常见的有：质量力、电磁力；表面力常见的有：粘性力和压
5、应力。2请说明yx的物理含义dyduxyx =，yx首先是粘性应力，由于x方向流动速度在y方向存在差异而产生于流体内部。下角标y表示力的法向，x表示力的方向。yx同样代表粘性动量通量，此时下角标y表示动量传递方向，x表示动量方向。冶金传输原理复习资料-3-什么是速度边界层，边界层的提出有何意义？指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为零到0.9倍的地方称为速度边界层。提出后对于湍流流动可分为主流区和边界层流动，据各自方程可求速度，使原本不可求的流动问题可解。在室内温度相同、穿着相同的条件下，为什么冬天的室内比夏天的室内让人感觉更冷？是因为人体与墙壁辐射换热的作用。室内气温相同、穿着
6、相同的条件下，人的体温大致相同。但冬天的墙壁温度要低于夏天的墙壁温度，冬天人体通过辐射换热传给墙壁的热量要比夏天的大，因此会使人感觉更冷。4分子扩散传质与传导传热的联系与区别：两者都是依靠物体之间相互接触时分子或原子之间的热运动来实现的，在温度差和浓度差同时存在时，基本粒子之间的热运动可同时引起分子扩散和传导传热，这是他们之间的联系。区别是分子扩散传质要发生宏观物质位移，而传导传热则没有或可以忽略。因此温度对分子扩散传质和传导传热的影响是不同的。连续介质：将流体视为由连续不断的质点构成的、内部不存在间隙的介质。连续介质是研究流体运动的一种模型概念。牛顿流体：符合牛顿粘性定律，流体剪切应力与速度
7、梯度的一次方成正比的流体。温度梯度：温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。热边界层：流体与固体进行对流换热时，在流体与固体表面间形成具有温度梯度的流体薄层。什么是迹线？什么是流线？他们有什么区别？（1）在连续介质的流场中，流体质点在某一段时间间隔内经过的路线叫做迹线。2在连续介质的流场中，相邻流体质点于同一瞬间的速度向量所构成的连线称为流线。（3）迹线是对某一流体质点而言的，它表示某一特定时流体质点在空间所经过的路线；流线则是对连续分布的许多质点而言的，它表示某一特定时刻这些质点的运动方向。在稳定流动中，各质点的速度不随时间而变化，因而在不同时刻，流体质点是沿着不变的流线流动，所以流线
8、与迹线重合。对流传热和传导导热有什么联系与区别，为什么有人认为对流给热不是一种独立的传热方式？两者之间的联系是：都是接触传热，有温差时必然发生，与材料的物性参数有关；在流体参与导热的情况下，由于有温差的存在，必然发生对流，有对流又影响传热过程。即发生对流给热；对流给热发生在温度边界层内，层流边界层或过渡区、湍流边界层的层流底层的传热机理是传导传热，即导热是构成对流传热的一部分。两者之间的区别是：导热是依靠相接触的物体之间微观粒子的振动波来进行的，物体之间不发生物质的宏观位移，虽然也有物质的扩散迁移，但对导热影响不大；对流给热则不同，从传热机理上说，给热包括导热、辐射和宏观物质位移造成的热量迁移
9、三者综合结果，且一般说来，宏观物质位移造成的热量迁移占对流给热的主要部分，但从传热机理上，它并非是一种传热机理。正因为如此，有人认为对流给热不是一种独立的传热方式。判断对错：1、当吸收剂需循环使用时，吸收塔的吸收剂入口条件将受到解吸操作条件的制约（对）2、对一定条件下的填料吸收塔，如将塔填料层增高一些，则塔的HOG将增大，NOG将不变。（错）3、根据相平衡理论，低温高压有利于吸收，因此吸收压力越高越好。（错）4、亨利定律是稀溶液定律，因此适用于任何压力下难溶气体。（对）冶金传输原理复习资料-4-5、难溶气体的吸收阻力主要集中在气膜上（错）6、填料塔的液泛仅受液气比影响，而与填料特性等无关。（错
10、）7、提高吸收剂用量对吸收是有利的。当系统为气膜控制时，Kya值将增大。（错）8、吸收操作是双向传质过程。（对）9、吸收操作的依据是根据混合物的挥发度的不同而达到分离目的。（错）10、填料吸收塔正常操作时气流流速必须大于载点气速，小于泛点气速（对）冶金传输原理复习资料-5-在冶金生产中，通常用浇包盛装金属液进行浇铸，如图所示：设mi是浇包内金属液的初始质量，mc是需要浇铸的铸件质量。为简化计算，假设包的内径是不变的。因浇口的直径D比浇包的直径小得多，自由液面1的下降速度与浇口处2金属液的流出速度相比可以忽略不计，求金属液的浇铸时间。解：由题意令v1=0,z1=H,Z2=0,P1=P2Pa浇铸时
11、间为时，金属液的液位高度为hP1+gh=1/2v2+P2V2=gh2由质量平衡原理：出入mmddm= =0-A2V2将v2带入，忽略柱塞的体积，有m=A1h冶金传输原理复习资料-6-ghAdhA 22)( 11 =流体的密度一定，可整理得：dgAhdh212=当=0，h=H0h0定积分： = 012 00 dgAhdhH需要的总流出时间为gHA2021=如图所示测量风机流量常用的集流管实验装置示意图。已知其内径D=0.3m,空气重度a=12.6N/m3,由装在管壁下边的U形测压管（内装水）测得h=0.25m。问风机的风量qv为多少？选水平基准o-，过风断面1-及2-。假定单位质量流体自A点流到
12、B点，ZA=ZB0；P0=PAPa；2=Bc=空-wh,则流体的伯努力方程：222211 221 +=+ gzPgzP因为10smhg hPaPgPPga aa a/7.61 25.080.922 )(2)(2 6.12980012112= = = 水水风量：smAvqv /36.47.61343.0222= 有一炉壁，由下列三种材料组成，耐火砖 mbKmW 230,4.1 1111 = 保温砖mbKmW 115,15.02112 = ，建筑砖 mbKmW 230,8.0 1113 = ，今测得其内壁温度为90，外壁温度为80，求单位面积的热损失和各层接触面上的温度。冶金传输原理复习资料-7-
13、解： WQ AbAbAb ttt 673288.0767.0164.0820 )18.0/(23.0)115.0/(115.0)14.1/(23.0 80900)/()/()/( 332211 321 =+ + + 4.110164.067311 =QRt 6.7894.110900112 =ttt 2.516767.067322 =QRt 4.2732.5166.789223 =ttt 4.193804.273433 =ttt 温降/ 热阻/.W-1耐火砖10.4 0.164保温砖516.2 0.76建筑砖193.4 0.2850m5m的不锈钢管，导热系数1为16Wm-1K-1,外包厚30m
14、的石棉，导热系数2为0.2Wm-1K-1。若管内壁温度温度为350，保温层外壁温度为10，试计算每米管长的热损失。解：不锈钢管内半径r1=40/2=0m,外半径r2=50/2=5m,r2/r12，可以按算数平均求每米管长的平均面积211 141.02/)02.0025.0(22 mrAmm =+= 石棉层内半径r2=5m,外半径r3=5m,r3/r2，需按对数平均计算导热面积mrm 038.0)025.0/055.0ln( 2 =每米管长的导热损失为16296.02506274.00022.0250100350397239.02.003.141.016005.222111 + + = = mW
15、mAbMAbtLQ 在一细管中，底部的水在恒定温293K下向干空气蒸发，干空气总压力为1.03125105Pa，温度为293K，设水蒸发后通过管内z=15cm的空气进行扩散若在该条件下，水蒸气在空气中的扩散系数为0.2510-4m2/s，已知293K时水的蒸汽压力为0.238105Pa,试计算定态扩散时的摩尔通量及其浓度分布。冶金传输原理复习资料-8-解：由于空气不溶于水，则为停滞组分，水蒸气扩散至管口后就被流动空气带走，属于组分A，NA由下式确定：mzKT KkmolJR sD PaPNAB PPPzRTDA BBBBAAAB15.0293)/(8314/1025.01001325.1ln2
16、45121221= = 当z=Z1，PA1=0.238105N/m2,当z=Z2时水的蒸汽压力很小可忽略不计，即PA2=025 ln 10)02338.001325.1(ln 25522 25 511251/100013.1 /1001325.1 01001325.1/1098937.010)02338.00325.1(/1002338.098937.001325.1 51212 mNP mNPP mNPP NBPBBPPBMAB ABA= = =由于PB1与PB2的数值相近，故可用算数平均值代替对数平均值)/(10619.1 )01002338.0()( 100013.110)01325.1
17、02338.0()(27 5100013.115.02938314)1001325.1)(1025.0( 2155212121554 smKmolPPNPaPPP AAzRTPDA BBBMBMAB = = = =+=+= 浓度分布12121 )( zzzzBBBB = 9764.0551 1001325.198937.01 = PBB 1552 1001325.1.2 = PBB所以15.00241.19764.0 ZB =冶金传输原理复习资料-9-基本概念：每个3分湿度：单位质量干空气中所含水汽的质量。湿比容：在湿空气中，单位质量干空气及其所带水汽的总体积称为湿空气的比容，简称湿比容。理想
18、溶液：若溶液中的各个组分在全部浓度范围内都服从拉乌尔定律，称之为理想溶液。非理想溶液：蒸汽压-组成关系与拉乌尔定律偏差较明显的溶液即为非理想溶液。边界层：在实际黏性流体流动过程中，在壁面附近存在一个速度梯度很大的薄层区域，称为边界层。音速：微弱扰动在介质中的传播速度。温度场：物体温度随空间坐标的分布和随时间的变化规律称为温度场。辐射力：在单位时间内从物体的单位面积上向半球空间发射的辐射能，这以辐射能是热射线具有的所有波长的电磁波能量的总和。简答题：每题6分描述流场中的流线具有哪些特征答：1.非稳态流动时，经过同一点的流线其空间方位和形状是随时间改变的。2.稳定流动时，同一点处的流线始终保持不变
19、，且流线上质点的迹线与流线相重合。3.流线既不能相交也不能转折。试评价吸收剂优劣的主要依据。1.溶解度，吸收剂对混合气中溶质的溶解度应尽可能的大，减少溶剂使用量，减低气体中溶质的最终残余量。2.选择性，吸收剂要具有高选择性。3.挥发性，要求其不易会发。4.黏度，吸收剂在操作温度下的黏度越小，其流动性越好，有利于传质和传热。5.再生性，化学吸收，溶解度应对温度的变化比较敏感，易于再生。6.稳定性，化学稳定性好。7.其它，易获得、价格低、无毒、不易燃、冰点低等。按加热方式的不同，干燥可以分为几种情况？1.对流干燥，使干燥介质直接与湿物料接触，热能以对流方式传给物料，使湿份汽化后生成的蒸汽为干燥介质
20、带走。2.传到干燥：热能通过传热壁面以传导方式加热物料，产生的蒸气为干燥介质带走。3.辐射干燥，热能以辐射能方式从热源到达物料表面，为后者所吸收以使湿份汽化。4.介电加热干燥，将需要干燥的物料置于高频电场内，依靠电能加热物料以使湿份汽化。热辐射的特点有哪些？从本质上说，由于物体内部围观粒子热运动状态改变，而使物体的热力学能转化成电磁能向外发射的过程。热辐射其射线的波长范围在0.1-0m即通常所说的可见光和红外线部分的电磁辐射。任何物体，只要温度高于热力学温度的零度，就能不断向外发射出辐射能，辐射能可以在真空中以光速进行传递而无需传递介质的参与，这是导热和对流传热所无法做到的。物体在消耗热力学能
21、发射辐射的同时，冶金传输原理复习资料-10-也在不断的吸收外界投射到其表面的辐射能，这一辐射能又可以转化成物质的热力学能，使物体的温度升高。两个物体只要能互相看到，它们之间就会发生辐射热交换。热辐射不能穿透固体和液体，与物体对太阳辐射的辐射特性截然不同。简述质量传输的基本方式？答：质量传递的基本方式有分子扩散和对流传质两类。分子扩散：分子传质在气相、液相和固相中均可能发生，由于组分的浓度在各处不均匀，使组分由高浓度区向低浓度区扩散，这种不依靠宏观混合作用二发生的质量传递现象成为分子扩散。扩散通量遵循费克第一定律。对流传质主要发生在流动介质和不同浓度之间或相际的不同浓度之间，即发生在流体内部、流
22、体与流体的分界面或流体与壁面之间，此时，质量传递不仅与质量传递的特性因素有关，而且与动量传递的动力学因素密切相关。问答：1.动量、热量和质量传输三种传输现象的类似性？答：类似定律可以直接描述对流传热系数h,对流传质系数kc,和阻力系数f三个传递系数本身类似，由以下定义式可直接看出：对流传热系数的定义式：)(wf tthq=对流传质系数定义式：)( AWAfcA ckN=阻力系数定义式：)0(222 = fffW ff 由以上三式可以看出，由对流传输的热通量、质量通量和动量通量都相应的等于对流传输系数乘上个物理量所对应的浓度差，这个浓度差就是相应的推动力wf tt热量浓度差，为对流传热的推动力；
23、AWAf cc，浓度差，对流传质的推动力；0f，动量浓度差，为对流动量的推动力。在层流条件下，描述传热过程和传质过程的微分方程和边界条件相类似，当对流传输系数采用无量纲数群，即Nu和Sh来表述时，则求算各类对流传递系数的准数表达式也具有相同的形式。在湍流条件下的热传递和质量传递在类似的边界条件下，个相应对流传递系数的准数表达式也具有相同的形式，如对流传热的温度差：121tttt；对流传质的浓度差：121AAAACCc.对流传热的雷诺数：l=Re对流传质的雷诺数：l=Re等。影响换热系数的因素有哪些？换热系数h,的大小不仅与流体热物性有关，还与流体流动的动力因素、流体流动的状态、换热壁面的热状态
24、以及换热壁面的几何因素等有关。1.流体流动的动力因素：流体流动的动力因素是指流体运动产生的原因。对流换热按流体流动的动力因素可以分为强制对流和自然对流两类。强制对流时由于整个流体有宏观运动，流体的流速对换热系数的影响大。而自然对流时，流体冶金传输原理复习资料-1-内部不存在整体的宏观运动，浮升力大小是影响换热系数的主要因素。一般强制对流传热量大于自然对流传热量。2.流体的流动状态：流体的流动状态指流动的流态或结构。热传递在层流和湍流中的机理不同，流动状态也影响换热系数的大小。一般，在其余条件相同的情况下，湍流时的对流换热系数比层流时的换热系数大。3.流体的热物性对对流传热具有明显影响的流体物性
25、主要有流体的密度、比热容、热导率、动力黏度、体膨胀系数，流体密度和比热容的乘积反映了流体携带和转移热量能力的大小。是热对流传热机理的主要来源；对流传热系数是受多变量作用的复杂函数。4换热壁面的热状态换热壁面的热状态是指壁温的大小，他对对流换热系数的影响如下：有相变时比无相变时比较，换热系数要大些。无相变时，如壁温与流体温度相差很大则要考虑大温差所引起的流体内部各部分热物性参数的不同对换热系数的影响。5变换热壁面的几何因素：固体表面的几何因素对对流传热的影响主要表现在表面的形状、尺寸、流体相对于表面的流动方向、表面的粗糙度等对对流传热的影响。冶金传输原理复习资料-12-冶金传输原理复习资料-13-冶金传输原理复习资料-14-传热冶金传输原理复习资料-15-冶金传输原理复习资料-16-冶金传输原理复习资料-17-冶金传输原理复习资料-18-冶金传输原理复习资料-19-冶金传输原理复习资料-20-冶金传输原理复习资料-21-冶金传输原理复习资料-2-冶金传输原理复习资料-23-冶金传输原理复习资料-24-冶金传输原理复习资料-25-冶金传输原理复习资料-26-冶金传输原理复习资料-27-冶金传输原理复习资料-28-冶金传输原理复习资料-29-冶金传输原理复习资料-30-
