1、有一水平放置的鋼坯，長(zhǎng)，寬，黑度，周?chē)h(huán)境溫度為，試比較鋼坯溫度在和時(shí)，鋼坯上表面由于輻射和對(duì)流造成的單位面積熱損失？ 解：鋼坯上表面單位面積的輻射熱損失 時(shí)： 時(shí)： 鋼坯上表面單位面積的對(duì)流熱損失 定型尺寸 時(shí)：定型溫度 屬于湍流： 時(shí)：定型溫度 屬于湍流： 2、試估算及下氫氣通過(guò)儲(chǔ)氣瓶的漏損量？已知：氣瓶直徑為、長(zhǎng)、壁厚。 3、計(jì)算在壓強(qiáng)下，溫度為空氣中的擴(kuò)散系數(shù)？ 4、有一爐頂隔焰加熱熔鋅爐，爐頂被煤氣燃燒加熱到，熔池液態(tài)鋅溫度保持，爐膛高，爐頂為砌成，設(shè)爐頂面積和熔池面積相等，為。知：， （液態(tài)鋅）不計(jì)爐墻散熱損失，求爐頂與熔池間的換熱量？ 1-1什么是連續(xù)性介質(zhì)，在流體力學(xué)中為什么要建立連續(xù)介質(zhì)這一理論模型？ 答：連續(xù)介質(zhì)模型：任一時(shí)刻流動(dòng)空間的每點(diǎn)都被相應(yīng)的流體質(zhì)點(diǎn)占據(jù)這樣的模型是連續(xù)介質(zhì)模型。 原因：采用連續(xù)介質(zhì)模型，流體性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)特性的物理量和力學(xué)量一般為時(shí)間和空間的連續(xù)函數(shù)，就可以用數(shù)學(xué)中連續(xù)函這一有力手段來(lái)分析和解決流體力學(xué)問(wèn)題。 1-4什么是動(dòng)力粘性系數(shù)和運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，兩者的關(guān)系如何？ 答：表征了流體抵抗變形的能力，即流體粘性的大小，稱為流體的動(dòng)力黏性系數(shù)，或簡(jiǎn)稱動(dòng)力黏度。流體的動(dòng)力黏度與其密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)，即 1-6什么是理想流體，引入這一概念有什么意義？ 答：沒(méi)有粘性的流體即不存在內(nèi)摩擦力的流體是理想流體， 例2-3如圖所示，設(shè)是澆包內(nèi)金屬液的初始質(zhì)量，是需要澆注的鑄件質(zhì)量。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)包內(nèi)的內(nèi)徑是不變的。因澆口的直徑比澆包的直徑小很多，自由液面1的下降速度與澆口處2金屬液的流出速度相比可以忽略不計(jì)，求金屬液澆注的時(shí)間。 解：由題意， 設(shè)：澆注時(shí)間為時(shí)，金屬液的液位高度為由伯努利方程 由總質(zhì)量平衡原理，有將代入上式，得忽略柱塞的體積，有流體的密度一定，可整理得：根據(jù)題意，按下列范圍積分：定積分： 2-1取軸向長(zhǎng)度為和徑向間隙的兩個(gè)同心圓柱面所圍成的體積作為控制體（單元），試導(dǎo)出流體在圓管內(nèi)做對(duì)稱流動(dòng)時(shí)的二維（、方向）連續(xù)方程。 2-3試判斷下列平面流場(chǎng)是否連續(xù)？ 2-4設(shè)有流場(chǎng)，其歐拉表達(dá)式為求此流場(chǎng)中的流線微分方程式。若取流場(chǎng)中的一點(diǎn)：。在及時(shí)通過(guò)該點(diǎn)的流線方程式又為如何？ 解： 2-11某爐膛如圖所示。已知爐氣，爐外空氣 。 （1）在同一坐標(biāo)圖上繪出兩種氣體壓力隨高度變化的示意圖。 （2）導(dǎo)出隨爐膛高度的變化關(guān)系，并據(jù)此計(jì)算出爐頂、爐底兩處的的值。 （3）在本圖所示的條件下，若打開(kāi)爐門(mén)，爐內(nèi)外氣體將如何流動(dòng)？ 3-1流動(dòng)有那兩種形態(tài)，各有什么特點(diǎn)，如何判別？ 答：流動(dòng)有層流和湍流兩種形態(tài)。 層流：流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上分層流動(dòng)，各層互不干擾和摻混，流線呈平行狀態(tài)。 湍流：流體內(nèi)部充滿了可以目測(cè)的漩渦，這些漩渦除了在主體流動(dòng)方向上隨流體運(yùn)動(dòng)外，還在各個(gè)方向上做無(wú)規(guī)則的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，流體在運(yùn)動(dòng)中相互摻混極不規(guī)則。 3-2沿程阻力和局部阻力的物理本質(zhì)是什么？ 答：由于流體的粘性產(chǎn)生的摩擦力，流體與流體間（沿程阻力），流體與固體壁面間（局部阻力）。 沿程阻力：沿流動(dòng)路程上由于個(gè)流體層之間的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的流動(dòng)阻力； 局部阻力：在邊壁尺寸急劇變化的流動(dòng)區(qū)域，由于尾流區(qū)、漩渦區(qū)等分離現(xiàn)象的出現(xiàn)，使局部流動(dòng)區(qū)域出現(xiàn)較集中的阻力。 3-9在內(nèi)徑為的足夠長(zhǎng)的圓管內(nèi)，有一外徑為的同軸圓管，現(xiàn)有不可壓縮黏性流體在套管環(huán)隙內(nèi)沿軸向作定常層流。試確定環(huán)形通道內(nèi)的速度分布式和流量公式。 3-12計(jì)算下面兩管道的當(dāng)量直徑： （1）橫截面邊長(zhǎng)為的正六邊形管道； （2）內(nèi)、外直徑分別為和的同心圓環(huán)套管。 3-13判斷下列管流條件下流體的流動(dòng)性質(zhì)： （1）； （2）； （3）。 3-19流體流經(jīng)如圖所示的環(huán)狀間隙管道，兩側(cè)壓力分別為和，設(shè)間隙摩擦系數(shù)為，局部阻力系數(shù)為，物體密度為，求流體的質(zhì)量流量。 例3-2設(shè)有的液體，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)為，直徑的鑄鐵管流動(dòng)，流量為。試求摩擦壓力損失。 解：屬于層流流動(dòng)。 例3-3長(zhǎng)度，內(nèi)徑的普通鍍鋅鋼管，用來(lái)運(yùn)輸運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)的重油，已測(cè)得其流量。（已知）問(wèn)其沿程損失是多少？ 解： 對(duì)于， 故沿程阻力損失為 4-2流體在圓管中流動(dòng)時(shí)，“流動(dòng)已經(jīng)充分發(fā)展”的含義是什么？在什么條件下會(huì)發(fā)生充分發(fā)展了的層流，又在什么條件下會(huì)發(fā)生充分發(fā)展了的湍流？ 4-4流體平行流過(guò)平板，試確定距板端不同距離處的附面層性質(zhì)： （1） （2） 4-6按下表計(jì)算不同處平板附面層厚度，并將其繪成圖（已知流體的）。 0.00 0.01 0.10 0.20 0.40 0.50 0.60 0.80 1.00 2.00 20.00 注：：距板端的距離，；：來(lái)流速度，；：附面層厚度，。 例6-1已知某離心式壓縮機(jī)第一級(jí)工作輪出口氣流的速度，出口溫度，氣體常數(shù)，絕熱系數(shù)，試求出口氣流的馬赫數(shù)為多大？ 解：因速度已知，求只需求的當(dāng)?shù)匾羲偌纯伞? 6-4某轉(zhuǎn)爐氧槍的壓力，爐內(nèi)壓力 ，氧氣流量，試求氧槍的臨界直徑、出口速度及出口直徑。 9-2磚墻的表面積為，厚為，平均熱導(dǎo)率為。設(shè)磚墻室內(nèi)側(cè)的表面溫度為，室外側(cè)的表面溫度為，試確定此磚墻向外散失的熱量。 解： 例10-1如圖所示，一平壁由三層材料組成。第一層是耐火磚，熱導(dǎo)率，允許的最高使用溫度為，第二次是絕熱磚，熱導(dǎo)率為，允許最高是使用溫度為，第三層是鐵板，厚度，爐壁內(nèi)表面溫度，外表面溫度，在穩(wěn)定狀態(tài)下，。試問(wèn)各層壁應(yīng)該多厚才能使壁的總厚度最??？ 解：為了使總厚度最小，應(yīng)該把熱導(dǎo)率最小的材料在其允許的使用范圍內(nèi)做到最厚，因?yàn)榻^熱磚的熱導(dǎo)率最小，其最高使用溫度，固將耐火磚和絕熱磚的界面溫度設(shè)為。由單層平壁的公式 又據(jù)多層平壁的公式，即當(dāng)耐火磚的厚度為91mm，絕熱磚的厚度為66mm時(shí)，爐墻的總厚度最小，總厚度為91+66+6=163mm。 例10-2有一爐墻大平壁，內(nèi)層為硅磚，，外層為硅藻土磚，，已知，，求導(dǎo)熱熱通量及界面溫度? 解：查得： 假定界面溫度為，求得 由式，驗(yàn)算界面溫度，由單層平壁的計(jì)算公式 與假定溫度相差太大，必須再次計(jì)算，以做為界面溫度，重復(fù)以上操作步驟得： 例10-3蒸汽直管道的外徑，準(zhǔn)備包兩層厚度都是15mm的不同材料的絕熱層，第一種材料的熱導(dǎo)率，第二種材料的熱導(dǎo)率，若溫差一定，試問(wèn)從減少熱損失的觀點(diǎn)看下列倆種方案：（1）一在里層，二在外層；（2）二在里層，一在外層，哪一種好，為什么？ 解：方案一單位管長(zhǎng)熱損失為 方案二單位管長(zhǎng)熱損失為 比較倆種方案的熱損失，固從減小熱損失的觀點(diǎn)來(lái)看，方案一好。 10-2一平壁處于一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱（無(wú)內(nèi)熱源）。平壁厚度為，平壁左側(cè)表面溫度為。平壁分別由下列材料制成： （1） 純鋁；（2）碳鋼；（3）耐火粘土磚；（4）煤粉灰泡沫磚。 解：（1） 10-4用厚的普通耐火粘土磚和厚的輕質(zhì)粘土磚，密度砌成的平面爐墻，其內(nèi)表面溫度為，外表面溫度為，求導(dǎo)熱通量。 已知：普通耐火粘土磚： 輕質(zhì)粘土磚： 解： 10-8外徑為的熱力管道外，包扎有厚為、平均熱導(dǎo)率為的礦渣棉，其外為厚、平均熱導(dǎo)率為的煤灰泡沫磚。絕熱層外表面溫度為。試檢查礦渣棉與煤灰泡沫磚交界處的溫度是否超過(guò)允許值？又，增加煤灰泡沫磚的厚度對(duì)熱損失及交界面處的溫度有什么影響？蒸汽管道的表面溫度取為。 解： 10-9在一根外徑為的熱力管道外擬包扎兩層絕熱保溫材料，一種材料的熱導(dǎo)率為，另一種材料的熱導(dǎo)率為兩種材料的厚度都取為。試比較把熱導(dǎo)率小的材料緊貼管壁及把熱導(dǎo)率大的材料緊貼管壁這兩種方法對(duì)保溫效果的影響，這種影響對(duì)于平壁的情形是否存在，假定在這兩種做法中，絕熱層內(nèi)、外表面的總溫差不變？ 解： 與1比較 14-7外徑的熱風(fēng)管外表面溫度為，置于露天環(huán)境中，環(huán)境溫度為時(shí)該熱風(fēng)管每米管長(zhǎng)的輻射散熱量為多少？如果把風(fēng)管放在的磚柱中，磚柱內(nèi)表面溫度還是，風(fēng)管散熱量又是多少？設(shè)管表面、磚表面的黑度為，比較計(jì)算結(jié)果。 14-18一爐子的爐膛可以近似看成是高度等于直徑的圓柱殼體，直徑為，其內(nèi)徑是有二氧化碳、水蒸氣和非吸收性氣體組成的的燃?xì)?，總壓力為，的分壓力為，水蒸氣的分壓力為。爐膛四周布置有冷卻水管。試計(jì)算為保證爐膛四壁溫度維持在，冷卻水應(yīng)帶走多少熱量？燃?xì)馀c爐壁間的對(duì)流傳熱可以忽略不計(jì)。 14-19對(duì)于如圖所示的三表面系統(tǒng)，有人認(rèn)為表面2可以看到自己而不能用網(wǎng)絡(luò)法來(lái)計(jì)算3個(gè)表面的輻射換熱，你是否同意這個(gè)觀點(diǎn)。試對(duì)下列條件計(jì)算各個(gè)表面的凈輻射換熱量。 已知：