冶金炉热工基础
冶金热工基础燃料燃烧及计算
24
第四章 燃料及燃烧计算
无焰燃烧：煤气与空气在进入热设备前预先进行了 充分混合，所以燃烧速度快，火焰很短 甚至看不到火焰。
特点：燃烧空间旳热强度高；火焰短，炉内温度 分布不均匀。
4.2.2 液体燃料旳燃烧
燃烧过程：油旳雾化、油雾与空气旳混合、混合物旳 预热分解、着火燃烧、完毕燃烧反应。 关键性阶段，影响燃烧速度。
燃烧产物温度 冷却到燃烧反应物旳初始温度(20℃） 燃烧产物中旳水蒸气 冷凝为0℃旳水
试验室内鉴定燃料旳指标 （2）低发烧量QDw
燃烧产物温度 冷却到20℃旳蒸气状态
工程上，燃料旳发烧量是指QDw
16
第四章 燃料及燃料计算
20℃旳水蒸气 20℃旳水 0℃旳水
QGw y QDw y 2517 kJ/kg(水)
干空气： (O2 ) 21% (N2 ) 79%
(N 2 ) 3.762 (O2 )
(空气) 4.762 (O2 )
湿空气：水分含量按空气温度下旳饱和水蒸汽含量 计算。
（5）完全燃烧条件 根据：燃烧旳化学反应方程式。 已知：（1）燃料旳种类和构成（湿成份、 供用成份）
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第四章 燃料及燃烧计算
泥煤 褐煤 烟煤（0.929-1.072） 无烟煤(1.115-1.143) 焦炭 0.908-0.936 高炉炼铁 煤粉：高炉喷吹
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第四章 燃料及燃料计算
作业
P226 4-2
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第四章 燃料及燃烧计算
第二讲：
燃烧计算
一、本课旳基本要求
1．掌握气体燃料燃烧过程旳三个阶段及关键性 阶段，有焰燃烧、无焰燃烧旳特点。
块煤： 层状燃烧 粉煤：悬浮燃烧
冶金工业炉窑热工基础理论
烟气流速<1.0m/s，阻力小，对流换热少 空气流速15~30m/s，阻力大，对流换热系数大 导向肋片(内筒外壁)、风室、膨胀节等 外筒绝热措施：
内绝热：外筒温度低，保证强度 外绝热：结构及加工方便，但需外用支架支 撑，筒壁可向下自由膨胀
3
5.3 辐射式空气预热器
5.3.1 结构型式
低温段，能够承载 高温段，采用外支架支撑， 下部可自由膨胀
12
5.3 辐射式空气预热器
5.3.3 应用举例
均热炉用 板坯加热炉用 锻造炉用：(如图)
直肋片 顺流
加肋片的意义？
13
5.3 辐射式空气预热器
5.3.3 应用举例
均热炉用 板坯加热炉用 锻造炉用 玻璃窑炉用
Δ BQ dw > Q yu
Δ BQ dw >1 Q yu Δ BQ dw 1 = = Δ B (Q dw − V n C y t y ) ηT,li 1 = V C yt y 烟气带走热量 1 − nQ dw 的份额
解释：余热回收节约的燃料的发热量大于回收余热本身的热量。 燃料转换率：
假设t y = t ′ y 则：
Q yu = BL n C k t k Q yu = Δ B (Q dw − V n C y t y )
Δ B = B0 − B
Ln C k t k = Q dw −V n C y t y + Ln C k t k
影响因素：
Q dw , t y , t k ,
(－) (＋) (＋)
n ( Ln , V n )
5.2 预热器的型式与分类
按材质分：
金属(常用)
冶金炉热工基础-冶金炉热工基础-气体力学
提高燃烧效率与降低污染排放
优化燃料配比
01
根据不同燃料的特点和燃烧需求，合理配比燃料和空气的比例，
实现高效燃烧和低排放。
采用高效燃烧器
02
选用具有高效燃烧性能的燃烧器，提高燃料的燃烧速度和燃烧
效率，降低未燃尽气体和有害物质的排放。
烟气处理与净化
03
采用适当的烟气处理技术和净化设备，如脱硫、脱硝、除尘等
通过气体力学的研究，可以进一步揭示冶金炉内的流动规律和传热机制，为新型高 效、环保的冶金炉的开发提供科学依据。
未来发展方向与挑战
随着科技的不断发展，气体力学在冶金炉热工基础领域的 应用将更加广泛和深入，需要进一步研究新型的数学模型 和计算方法，以提高模拟精度和计算效率。
未来发展中，需要加强气体力学与其他学科的交叉融合， 如化学反应动力学、传热学和计算流体动力学等，以推动 冶金炉热工基础领域的创新发展。
装置，对排放的烟气进行净化处理，减少对环境的影响。
新型冶金炉的开发与应用
新型燃烧技术的研究与应用
研究开发新型的燃烧技术，如富氧燃烧、催化燃烧等，提高燃烧 效率和降低污染排放。
智能化控制技术的引入
将先进的智能化控制技术引入冶金炉中，实现炉内参数的实时监测、 控制和优化，提高冶金炉的自动化和智能化水平。
流动速度的影响
气体流动速度越快，越有利于燃料与氧气混合，提高燃烧效率。但 过高的流速可能导致氧气供应不足，影响燃烧效率。
流动状态的影响
湍流流动有利于增强燃料与氧气的混合程度，提高燃烧效率；层流流 动则有利于形成稳定的燃烧区域，减少燃烧产物的波动。
05
气体力学在冶金炉优化中的应用
优化炉内气流组织
1 2 3
合理设计炉膛结构
《冶金热工基础》课件
高效低耗冶炼技术包括熔融还原、直接还原、连铸连轧等工艺和设备，可以缩短生产流程、提高金属收得率、降 低能耗和成本，同时减少对环境的负面影响。
06 案例分析
某钢铁企业高炉节能改造案例
总结词
高炉是钢铁企业的主要能耗设备，通过节能改造可降低生产成本。
详细描述
该钢铁企业通过对高炉进行节能改造，采用了先进的燃烧控制技术，优化了高炉的送风制度，并加强 了余热回收利用，实现了高炉的高效、低耗、绿色生产。
余热回收利用技术
总结词
余热回收利用技术是冶金热工节能的重要手段，通过回收高 温废气、熔渣等余热，可以降低能耗、提高能源利用效率。
详细描述
余热回收利用技术包括余热锅炉、换热器和热力系统优化等 ，可以将冶金过程中产生的余热转化为蒸汽、热水或电能， 用于生产或辅助生产过程，降低对一次能源的依赖。
减少污染物排放技术
总结词
减少污染物排放技术是冶金热工环保的重要措施，通过控制烟气、粉尘等污染 物的排放，可以降低对环境的影响。
详细描述
减少污染物排放技术包括除尘器、脱硫脱硝装置和废气处理装置等，可以将冶 金过程中产生的污染物进行收集、处理和再利用，降低对环境的污染。
高效低耗冶炼技术
总结词
高效低耗冶炼技术是冶金热工技术进步的体现，通过采用先进的工艺和设备，可以提高生产效率、降低能耗和成 本。
铜、铝等有色金属的熔炼、凝固、连 铸、轧制等过程也涉及到冶金热工知 识。
冶金热工的发展历程
早期发展
古代冶金技术中，人们通过经验 积累和尝试，逐渐形成了对热量
传递和物质相变的基本认识。
近代发展
随着工业革命的兴起，人们对冶金 热工的理论和实践要求越来越高， 逐渐形成了系统的学科体系。
冶金炉热工基础试题
冶金炉热工基础一、填空题1、燃料根据其形态，可以分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。
2、气体燃料的可燃成分为CO、H2、CH4和C m H n；不可燃成分为CO2、H2O、N2和O2。
3、固、液体燃料的有机成分为C、H、O、N。
4、液体燃料的燃烧过程分为雾化、蒸发、热解和裂化、混合、着火与燃烧；雾化过程为关键。
5、气体燃料的燃烧方法可分为有焰燃烧、无焰燃烧。
6、气体燃料的燃烧过程可分为煤气与空气的混合、煤气与空气混合物的着火、完成燃烧反应，在整个燃烧过程中起最直接影响的是煤气与空气的混合过程。
7、耐火制品的气孔可分为开口气孔、闭口气孔、连通气孔。
8、耐火材料的物理性能包括体积密度、真比重、气孔率、热导率、热膨胀性；工作性能包括耐火度、荷重软化温度、抗渣性、耐急冷急热性、高温体积稳定性。
9、传热过程的基本方式为传导导热、对流换热、辐射传热；太阳照到万物是辐射传热方式；加热炉主要能量传播方式为热辐射。
二、选择题1、固、液体燃料中最主要的热能来源为____ b ______。
a、氢b、碳c、氧2、固、液体燃料的有机成分为_____ c _____。
a、C、N、O、Sb、C、O、N、Sc、C、H、O、N3、有焰燃烧的主要特点是煤气与空气的____ b ______。
a、先混合后燃烧b、边混合边燃烧c、先燃烧后混合4、无焰燃烧的主要特点是煤气与空气的____ a ______。
a、先混合后燃烧b、边混合边燃烧c、先燃烧后混合5、液体燃料燃烧过程关键是____ b _______。
a、混合b、雾化c、燃烧6、耐火制品单位体积的重量（不包括气孔体积），称____ c ______。
a、容积比b、体积密度c、真比重7、耐火材料抵抗温度剧变而不破裂或剥落的性能称为____ b ______。
a、高温体积稳定性b、耐急冷急热性c、荷重软化温度8、耐火材料是指耐火度大于____ c ______的材料。
a、1680℃b、1480℃c、1580℃9、流体流过另一物体表面时所发生的热交换称为____ a ______。
传热原理冶金炉热工基础
传热原理冶金炉热工基础1. 引言炉内传热是冶金炉操作中的重要环节，对于冶金炉的热工系统运行和工艺效果具有重要影响。
了解传热原理以及热工基础对于冶金炉的操作者来说是至关重要的。
本文将介绍传热原理在冶金炉中的应用以及与冶金炉热工基础相关的知识。
2. 传热原理传热是指热量在物体之间由高温区向低温区的传递过程。
在冶金炉中，主要的传热方式包括导热、对流和辐射。
2.1 导热传热导热传热是指热量通过固体传递的过程。
冶金炉内的固体材料通常具有较高的导热性能，因此导热在炉内的传热过程中起着重要作用。
导热传热的热流由热量的梯度驱动，即高温区的热量自动流向低温区。
导热传热的速率与材料的导热系数以及温度梯度成正比。
2.2 对流传热对流传热是指热量通过流体传递的过程。
流体可以是气体或液体，其传热方式包括自然对流和强制对流。
在冶金炉中，气体和液体往往被用作冷却介质或传递热量的媒介。
对流传热的速率与流体的热传导性能、流体的流动速度以及温度差异成正比。
2.3 辐射传热辐射传热是指热量通过辐射形式传递的过程。
当物体的温度高于绝对零度时，就会发射辐射能量。
辐射传热不需要媒介，可以在真空中传递。
在冶金炉中，炉内的物体因高温而发出辐射能量，同时也吸收周围物体发出的辐射能量。
辐射传热的速率与物体的辐射能力、温度差以及表面特性有关。
3. 冶金炉热工基础了解冶金炉的热工基础对于操作者来说至关重要，以下是一些与冶金炉热工基础相关的知识：3.1 温度控制冶金炉的操作需要精确控制炉内的温度，以保证冶炼的工艺效果。
温度控制可以通过调节燃料供给、冷却介质流量以及加热功率等方式实现。
3.2 热平衡冶金炉在工作时需要保持热平衡，即吸收的热量等于炉内的热损失。
热平衡的维持依赖于冷却系统的正常运行以及传热设备的有效运行。
3.3 热能利用在冶金炉操作中，合理利用热能是降低能源消耗的关键。
通过回收废热、优化能量利用以及有效利用传热原理，可以增加能源利用效率。
3.4 物料流动与热传递冶金炉中的物料流动对于热传递起着重要作用。
冶金热工基础课程标准
《热工基础》课程标准课程概述一、课程的性质和作用课程的性质：《热工基础》是冶金技术专业的一门专业基础课程。
课程的作用：本课程主要面向钢铁企业各车间的冶金炉，以冶金炉热工问题为研究对象；通过本课程的学习，旨在培养学生掌握冶炼生产的热工基础知识和解决生产实际问题的能力。
学生的基础和特点：在高职高专院校中我院生源质量较好，但与本科院校学生相比，仍不适应以知识逻辑为中心的学科课程学习和应试教育，他们抽象逻辑思维能力相对较弱，却具有形象思维的智能结构特点，适于“在做中学”，适合培养为技术技能型人才。
与其他课程的关系：本课程以公共基础课为依托，主要为其后续课程《烧结生产与操作》、《炼铁生产与操作》等专业课提供热工方面的专业基础知识。
所以本课程与前导课程和后续课程前后衔接合理，是本专业学生学习的一门重要专业基础课。
二、课程基本理念本课程以职业能力培养为重点，与行业企业合作，进行基于工作过程的课程开发与设计，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。
本课程在课程设计、建设和教学实施过程中，始终贯彻以下教育理念：校企合作的课程开发观：本门课程在目标设定、教学过程、课程评价和教学资源开发等方面都有企业专家参与，保证本课程建设切合实际，符合生产现场的实际需要，充分体现职业性、实践性和开放性的要求。
终身学习的教育观：本课程要把学生变成自己教育自己的主体，而教师要从传授者变为引导者，改变传统的以“教”为中心的教学方法，而是以“学”为中心，让学生在自己“动手”的实践中，建构属于自己的经验和知识体系，掌握终身学习的能力。
能力本位的质量观：课程的目标是职业能力开发，通过工作过程系统化课程学习，学生在个人实践经验的基础上，完成从初学者到胜任冶金技术岗位人才的职业能力发展。
过程导向的课程观：本课程按照从实践到理论的顺序组织每一个知识点，学生通过完成工作任务的过程来学习相关知识。
行动导向的教学观：行动导向的教学遵循“资讯、计划、决策、实施、检查、评估”这一完整的“行动”过程序列；在基于职业情境的学习情境中，通过师生之间的互动合作，学生在自己“做”的实践中，掌握职业技能和实践知识，主动建构真正属于自己的经验和知识体系三、设计思路和依据课程设计思路：本门课程构建课程内容时充分考虑专业知识共用性和知识的相互衔接，以培养和提高学生知识应用为主线来划分该课程的学习领域，本课程标准划分了“气体力学”、“燃料燃烧”、“热量传递”、“耐火材料”、“余热利用”五个项目。
冶金炉热工基础23360
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c、气体的压力与温度的关系
实验研究指出：当一定质量的气体其体积保持不变（即 等容过程）时，气体的压力随温度呈直线变化，即:
=10000mmH2O=735.6mmHg 由此可得：lmmH2O=1kgf/m2
lmmHg =13.6 mmH2O
应当注意: “标准大气压”和“工程大气压”都是压 力的计量单位，不要与所在地区的实际大气压相混淆。
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a、在高压容器中，气体的压力相当高，往往是几倍或几十倍于 大气压的，因此，对这些设备中气体的压力计量单位通常用 工程大气压表示。
K＝273.15+ t K
在不需要精确计算的情况下，可以近似地认为： T＝273+t K
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气体在运动过程中有温度变化时，气体的平均温度常取为气体 的始端温度t1和终端温度t2的算术平均值，即：
t均
t1
t2 2
⑵ 气体的压力
a、定义： 由于气体自身的重力作用和气体内部的分子运动作用，
气体内部都具有一定的对外作用力，这个力称为气体
P大气 ——设备外同高度的实际大气压；
P表 ——设备内气体的表压力。
⑴当气体的表压为正值时，称此气体的表压为正压;
⑵当气体的表压为负值时，称此气体的表压为负压，负压那部分
的数值，称为真空度;
⑶当气体的表压为零值时，称此气体的表压为零压。具有零压的
面常称为零压面。
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《冶金热工基础》复习提纲湖工大解读
《冶金热工基础》复习提纲Ⅰ、基本概念一、动量传输1、流体；连续介质模型；流体模型；动力粘度、运动粘度、恩式粘度；压缩性、膨胀性2、表面力、质量力；静压力特性；压强（相对压强、绝对压强、真空度）；等压面3、Lagrange 法、Euler法，迹线、流线4、稳定流、非稳定流，急变流、缓变流，均匀流、非均匀流5、运动要素：流速、流量，水力要素：过流断面、湿周、水力半径、当量直径6、动压、静压、位压；速度能头、位置能头、测压管能头、总能头；动能、动量修正系数7、层流、湍流；自然对流、强制对流8、沿程阻力、局部阻力；沿程损失、局部损失9、速度场；速度梯度；速度边界层二、热量传输1、温度场、温度梯度、温度边界层；热流量、热流密度2、导热、对流、辐射3、导热系数、对流换热系数、辐射换热系数、热量传输系数4、相似准数Fo、Bi、Re、Gr、Pr、Nu5、黑体、白体、透热体；灰体；吸收率、反射率、透过率、黑度6、单色辐射力、全辐射力、方位辐射力；角系数；有效辐射；表面网络热阻、空间网络热阻7、解析法、数值分析法、有限差分法、集总参数法、网络元法三、质量传输1、质量传输；扩散传质、对流传质、相间传质2、浓度、速度、传质通量；浓度场、浓度梯度、浓度边界层3、扩散系数、对流传质系数4、Ar、Sc、Sh准数四、燃料与燃烧1、燃料；标准燃料；发热量（高发热量、低发热量）2、燃料组成成分及其换算（应用、干燥、可燃、有机成分；湿、干成分）3、空气消耗系数；燃烧温度（绝热燃烧温度、量热燃烧温度、理论燃烧温度、实际燃烧温度）4、闪点、燃点、着火点；着火；有焰燃烧、无焰燃烧Ⅱ、基本理论与定律一、动量传输1、Newton粘性定律2、N-S方程3、连续方程、能量方程、动量方程、静力学基本方程二、热量传输1、F-K方程2、Fourier定律3、Newton冷却（加热）公式4、Planck定律、Wien定律、Stefen-Boltzman定律、Kirchhoff定律、Beer定律、余弦定律5、相似原理及其应用三、质量传输1、传质微分方程、Fick第一、二定律2、薄膜理论、双膜理论、渗透理论、更新理论四、燃料与燃烧1、空气需要量、燃烧产物的计算2、空气消耗系数的确定3、燃烧温度的计算Ⅲ、基本理论与定律在工程中的应用一、动量传输1、连通容器2、连续方程、能量方程、动量方程的应用、烟囱计算3、流体阻力损失计算二、热量传输1、平壁、圆筒壁导热计算2、相似原理在对流换热中的应用3、网络单元法在表面辐射换热中的应用4、通过炉墙的综合传热、火焰炉炉膛热交换、换热器5、不稳态温度场计算：解析法；有限差分法三、质量传输1、平壁、圆筒壁扩散计算2、相似原理在对流传质中的应用3、炭粒、油粒的燃烧过程4、相间传质（气—固、气—液、多孔材料）四、燃料与燃烧1、固体燃料燃烧、液体燃料燃烧、气体燃料燃烧2、水煤浆燃烧、重油掺水乳化燃烧、HTACⅣ、主要参考题型一、填空1、当体系中存在着（、、）时，则发生动量、热量和质量传输，既可由分子（原子、粒子）的微观运动引起，也可以由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起。
冶金热工基础——第1章 动量传输
第一章 动量传输
r0 rt = (1 + b t )
kg/m3
0 t = (1 + b t )
m3 m3/s
N/m3
G千克气体体积 ： Vt = V0 (1 + b t )
流量： Vt = V0 (1 + b t )
（热气体流动情况下）
流速： w t = w 0 (1 + b t )
m/s
V = wA
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第一章 动量传输
三、课程特点 难学：物理概念多；数学推导、计算复杂；(物理概念为主，数学为辅)重 点掌握基本概念、基本计算方法。 讲授方法：重点—讲授+作业，辅以习题课；难点—讲授+思考题，辅以 讨论课。 学习方法：上课认真听讲，课后认真复习，认真完成作业，不懂的即时解 决，“勤学苦炼”。
三、教参及教具:
⒈ 《加热炉》蔡乔方主编 冶金工业出版社 ⒉ 《冶金炉热工与构造》陈鸿复主编 冶金工 业出版社 教材《冶金炉热工基础》蒋光羲编
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重庆大学出版社
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第一章 动量传输 0
§0.1 冶金炉及其分类
冶金炉：冶金生产中各种冶炼和加热设备的统称。 分类：熔炼炉和加热炉两大类。 ⒈ 熔炼炉：完成物料的加热和熔炼。 特点：发生物态变化 固液态物理化学变化 原料与产品的性质、
x = r c o sq x = r sin j cos q y = r sin q
wx
wy
wz
wr wr
wq wj
wz wq
轴对称 (管流 ) 球体绕流
y = r sin j sin q
z = z z = r cos j
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冶金炉热工基础期末复习题讲解
《冶金炉热工基础》期末复习题一、填空题1.根据流动原因的不同，把对流给热分为自然对留给热和强制对留给热。
2.雷诺准数的物理意义是流体的惯性力与粘性力之比。
3.若两物理现象相似，则其同名相似准数相等，此即相似第一定理。
4.在冶金炉（尤其是高温炉）内，辐射是主要的传热方式。
5. 若A＝1，即R＋D＝0或对外来的热辐射全部吸收，没有反射和透过的物体称为绝对黑体或黑体。
6.普朗克定律说明绝对黑体的辐射强度与波长和温度的关系。
7.对任意两个表面而言F1φ12＝F2φ21，此关系称为角系数的互变性。
8.若在两平行表面间平行放置n块黑度、面积均相同的隔热板，则辐射传热量将减少为原来的1/n+1。
9.当辐射能投射到某物体上时，该物体对辐射能可能会产生反射、吸收和透过三种作用。
10.平壁厚度越薄，平壁材料的导热系数越大，则通过平壁的导热量越大。
11.物体各处温度不随时间变化的传热状态称为稳定态导热。
12.物体内温度相同的所有点连成的面称为等温面。
13.两种或两种以上传热方式同时存在的传热过程，称为综合传热。
14.耐火材料按耐火度的不同可分为普通耐火材料、高级耐火材料和特级耐火材料三种。
15. 对流现象只能在气体或液体中出现，它是借温度不同的各部分流体发生扰动和混合而引起的热量转移。
16. 传热学的任务，就是研究不同条件下热压和热阻的具体内容和数值，从而能计算出传热量大小，并合理地控制和改善传热过程。
17. 物体的黑度或称辐射率表示该物体辐射能力接近绝对黑体辐射能力的程度。
18.单位时间的传热量可称为热流，温度差可称为热压。
19.耐火材料抵抗高温而不变形的性能叫耐火度。
20.重油雾化的主要作用是将重油雾化成很细的油雾，增加与氧气的接触面积。
21.固体和液体燃料都是由五种元素、灰分、水分组成。
22.煤气的燃烧可分为扩散式燃烧和预混式燃烧两大类。
23.重油牌号的命名是按照该种重油在50℃的恩氏粘度来确定的。
24.粉煤的燃烧过程可分为混合、预热和燃烧三个阶段。
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1-1 某炉气的30/3.1m kg =ρ，求大气压下，t=1000℃时的密度与重度；30/7.12m N r =若，求相同条件下的密度与重度。
解：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧====+=+=⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧=⨯===+=+=330330/2776.081.97236.2/7236.2)27310001/(7.12)1/(/7350.281.92788.0/2788.0)27310001/(3.1)1/(m kg g r m N t r r m N g r m kg t ρβρβρρ 注意：① 式中t 的单位是℃，不是K 。
②⎭⎬⎫⎩⎨⎧+=+=)1/()1/(00t r r t ββρρ，不是⎭⎬⎫⎩⎨⎧+=+=)1()1(00t r r t ββρρ ③单位是33//米或千克m kg ，不是33//米或千克kg m 。
1-2 500ml 汞的质量为6.80kg ，求其密度与重度。
解： 353336/10334.181.9106.12/106.131050080.6m N g r m kg v m ⨯=⨯⨯==⨯=⨯==-ρρ 注意：国际单位γρ 33//m N m kg 不是⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧3///m kgf N kg 升升1-3 空气绝对压力由Pa Pa 5510079.6100132.1⨯⨯压缩到，温度由20℃升高到79℃，其体积被压缩了多少。
解： 因为 222111T V P T V P =，所以2.02027379273100792.610032.155122112=++⨯⨯⨯=⨯=T T P P V V 111128.02.0V V V V V V -=-=-=∆体积被压缩了0.8倍注意：表述⎭⎬⎫⎩⎨⎧倍压缩了倍压缩到原来的8.02.0 以1为基础1-4 拉萨气压为65.1kPa ，气温为20℃，重庆气压为99.2kPa ，温度为37℃，求两地空气的密度。
解: 因为 P v =RT 所以RTP =ρ 拉萨: 33/7741.0)20273(03.287101.65m kg =+⨯⨯=ρ 重庆: 33/1149.1)37273(03.287102.99m kg =+⨯⨯=ρ 注意：①式中R 的单位：Km K s m K kg m N K K /27.29)/(/03.287/31.8/082.022=⋅⋅⋅=⋅=⋅⋅摩尔焦耳摩尔升大气压②ρ不仅与温度有关，与压力也有关系。
不能应用)(1212P P ρρ=进行计算。
1-5 在间距3cm 的两平行板正中有一极薄平板以3.0m/s 的速度移动，两间隙间为两种不同粘度的流体，其中一种流体的粘度为另一种的两倍。
已测知极薄平板上下两面切应力之和为44.1N/m 2，在层流及线性速度分布下，求流体的动力粘度。
解：根据牛顿粘性定律212221111/147.02/0735.0310361.441.4461.44222m s N m s N yvy vy v ⋅==⋅=⨯⨯==⋅=⋅+⋅-μμμμμμ注意：①2y=δ y ≠δ ②2/m s N ⋅的单位是μ 不是4/m s N ⋅1-6 如图，质量为1.18×102kg 的平板尺寸为b ×b=67×67cm 2，在厚度为mm 3.1=δ的油腻支承下，以s m v /18.0=匀速下滑，问油的粘度为多大。
解：根据受力分析2432/163.710676718.0135103.181.91018.1sin sin m s N Av mg mg A v⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅==⋅⋅--αδμαδμ注意：①αsin mg F = 不是αcos mg αmgtg αsin m②2/m s N ⋅的单位是μ或S Pa . 不是Pa/s ③135sin =α 不是125sin =α 1-7 流体的密度3/1000m kg =ρ，运动粘度s cm v /007.02=在水平板上流动，速度分布式为s m y y v x /33-=，求1)在x=x 1处板面上的切应力；2)在x=x 1处，y=1mm 处粘性动量通量;3)在x=x 1处，y=1m 处，于x 方向有动量通量存在否？若有动量通量，试计算其数值。
解：1)230232424/101.2/)1(101.2)33(107)33(100010007.0m N y y y dydvv dy dv y x x yx -=---⨯=-⨯=-⨯=-⋅⨯⨯=⋅=⋅=ρμτ2)/)1(101.2)(123=-⨯=⋅==-y yx x yx y dy v d v τρτ 3)无粘性动量通量，有对流动量通量。
23321233232/104102/)3(10)3(mN v v y y y y v v v y x x x x x ⨯=⨯=⋅-⨯=-==⋅=ρρρρ1-8 粘性系数s Pa ⋅=048.0μ的流体流过两平行平板的间隙，间隙宽mm 4=δ，流体在间隙内的速度分布为 ()y Cyv -=δδ2， 其中C 为待定常数，y 为垂直于平板的坐标。
设最大速度s m v /4max =， 试求最大速度在间隙中的位置及平板壁面上的切应力。
解：1）由速度分布可知y 坐标原点位于下平板 由()[]2002δδδ=⇒=--⇒=y y y C dy dv 即中心处 v 取最大值，在两板中央取速度最大值 将2δ=y 代入速度分布式()s m v C C v /1644422max 2max =⨯==⇒⎪⎭⎫⎝⎛-=δδδδ 2）()y Cdy dv 22-==δδμμτ 0=y ()23/19210416048.0m N C=⨯⨯==-δμτ δ=y ()2/192m N C-=-=δμτ流体作用于上下平板的壁面切应力都是192N/m 2，且均指向流动方向，而正负号不同则源于应力正负向的规定。
1-9 如图，水箱中的水经过管道AB ，BC ，CD 流入大气。
水管直径分别为mm d mm d mm d CD BC AB 25,50,100===，出口流速s m v /00.10=，求AB 及BC 段的流速及管内水的体积流量。
解：根据连续性方程 s m v d d v d v d v A v A v BC CD BC BCBC CD BCBC CD /5.210)5025()(4.42222=⋅=⋅=∴=⋅⋅=⋅ππ同理s m d v A v q s m v d d v CD CD v AB CD AB /10906.4)100025(414.3104/625.010)10025()(332222-⨯=⨯⨯=⋅=⋅==⋅=⋅=π注意：①s m v /10= ②v d d v BC CD BC ⋅=2)(，而不是v d dv BCCD BC ⋅=1-10 如图，一变直径管道，dA=0.2m ，dB=0.4m ，高差H=1.0m ，现测得pA=68.6kPa ，pB=39.2kPa 。
若流体体积流量s m q v /2.0=,试判断流体在管道中的流向。
解：流量公式224,4dq v d v A v q vv ππ=∴⋅=⋅= )2()2(/592.14.014.32.044/369.62.014.32.044222222ρρρππB B A A B vB A vA vgH p v p s m d q v s m d q v ++-+=⨯⨯===⨯⨯== )102592.1181.910102.39()102369.6106.68(3233323⨯+⨯⨯+⨯-⨯+⨯= 3310277.5010882.88⨯-⨯= =310605.38⨯>0由此判断水在管道中的流向为A 到B.注意：流体在管道中的流向由总能量来判断，不是由位能的大小来判断。
1-11 如图，立管从水箱接出，图(a)(b)立管的直径及高度均相等，图(b)中立管下部有一缩口，若不计阻力损失，试问两图中A ，B 两点流速是否相同？压力是否相同。
解： 由题意知：P A ,B v 相等，由于(b)中的立管是收缩 的，A v 不等 (b>a)不等B A A B B P vP P v gh ∴+=++ρρρ2222 (b<a)(a)B A v v =,P A >P B (b)B A v v 〉,gh v v P P B A A B ρρ--+=)(222注意：①两图相比；②同一图相比。
1-12 大气压下20℃的水及空气分别流过同一光滑管道，若通水通气时阻力系数相等，即g O H k K =2，问在压差相等的条件下，空气与水的流量比。
解：根据ρ22v K P =∆ 81.28273201293.1101322=+⨯==∴===waterair water v air v v airwater waterairwater water air air v v q q Av q v v v v ρρρρ注意：20℃的空气密度tβρρ+=10(0ρ为空气标态时的密度)。
1-13 炉子的供风系统如图所示.已知各段长度:AB=2m,BC=5m,CD=20m,DE=2m,DE=3m.总风管ABCD 的直径D=0.435m,支管DEF 的d=0.25m,空气温度t=20℃,标准状态空气流量qv 0=5335m 3/h.管道系粗糙的金属管道.当地大气压为600mmHg,求空气由A 点流至F 点的总摩擦阻力为多少?(设管道的λ=0.045)解: 先分别计算总管与分管中的摩擦阻力: 1) 总管ABCD 摩擦阻力的计算 总管截面积A 总等于)(149.04)435.0(14.34222m D A =⨯==π总总管内空气的标准状态流速总v 等于 )/(95.9149.03600533536000s m A qv v =⨯=总总所以总管的摩擦阻力为)(0.243600760)273201(295.9293.1435.0)2052(045.0)1(22020Pa P P t v D L Pv t=⨯+⨯⨯⨯++⨯=+=∆βρλ总总总2) 支管DEF 摩擦阻力的计算 支管截面积A 支等于)(049.04)25.0(14.34222m d A =⨯==π支 设空气流入支管DEF 及DGH 的流量均等,则流经每边的标准状态流量为)/(5.2667253352130h m qv == 则支管空气的标准状态流速为 )/(12.15049.036005.266736002/10s m A qv v =⨯==支支支管的摩擦阻力为)(8.180300760)273201(212.15293.125.0)32(045.0)1(220200Pa P P t v d L P t v =⨯+⨯⨯⨯+⨯=+=∆βρλ支支支3) 由A 至F 的总摩擦阻力等于∑)(8.4238.1800.243Pa P P P v v v =+=∆+∆=∆支总摩1-14 水箱下部开口面积为A 0.当水位恒定时，试计算流出水流截面A 与x 的关系(不计阻损)。