冶金传输原理热量传输试题库(终审稿)
冶金传输原理考试题
冶金传输原理考试题一、判断下列说法是否正确（2分/题×15题=30分）1、迹线与流线是完全重合的。
2、本书中对应力的双下标描述中，第一个下标是应力的作用面的法向方向，第二个下标为作用力的方向。
3、利用量纲分析法导出准数方程，必须首先得到描述现象的微分方程式以及全部单值条件。
4、欧拉方程是N-S方程的简化。
5、管内流体层流流动时其最大速度是平均速度的两倍。
6、无论是圆管水流还是明渠水流，流态判别雷诺数均为2300。
7、在温度场中，等温面可以是连续的，也可以是不连续的。
8、导温系数就是导热系数。
9、温度梯度是矢量，其方向沿等温面的法线指向温度增加的方向。
10、普朗特准数反映了物体的导热能力与蓄热能力之间的关系。
11、自然界中黑体并不存在，但灰体是广泛存在的。
12、实际物体的辐射力总是小于黑体，其辐射能量的分布遵守普朗克定律。
13、黑体就是黑色的。
14、质量浓度就是密度。
15、球形物体在静止流体中传质时，谢伍德准数为一固定值。
二、选择题（2分/题×10题=20分）1、不同的液体其粘滞性_______，同一种液体的粘滞性具有随温度_______而降低的特性。
A 相同降低B 相同升高C 不同降低D 不同升高2、在研究液体运动时,按照是否考虑粘滞性,可将液流分为A 牛顿液体流动及非牛顿液体流动;B 可压缩液流及不可压缩液流;C 均匀流动及非均匀流动;D 理想液体流动及实际液体流动。
3、雷诺数的物理意义是A.惯性力与压力之比；B.惯性力与重力之比；C.惯性力与黏性力之比；D.惯性力与表面张力之比；4、非恒定流是：A、；B、；C、；D、。
5、如模型比尺为1:20, 考虑粘滞离占主要因素，采用的模型中流体与原型中相同，模型中流速为50m/s,则原型中流速为______m/s。
A 11.1B 1000C 2.5D 2236、下列那个方程可描述自然对流给热？A ()Pr Re,f Nu =；B ()Pr ,Gr f Nu =；C ()Gr f Nu Re,=；D()Sc f Sh Re,=7、根据兰贝特定律，黑体的辐射力是其辐射强度的 倍。
冶金传输原理考试题
冶金传输原理考试题一、选择题（每题2分，共30分）请在每道题的括号内选择出正确答案，并将其序号填写在答题卡上。
1. 冶金传输原理主要研究的是（）。
A. 金属的冶炼过程B. 金属的物理性质C. 金属的化学性质D. 金属的机械性质2. 冶金传输原理课程的教学目标是培养学生掌握（）。
A. 冶金工艺设计的基本原理B. 金属材料的性能分析方法C. 输送过程中温度、压力、流动速度等参数的计算能力D. 冶金设备的选择与配置能力3. 冶金传输原理的基本假设之一是（）。
A. 金属在输送过程中不会发生相变B. 输送过程中不考虑能量损失C. 流体处于非稳定状态D. 输送过程中不考虑阻力4. 输送系统中由于管道摩擦而产生的能量损失称为（）。
A. 动能损失B. 摩擦损失C. 管道耗散D. 流体摩擦阻力5. 管道输送中的瞬时损失主要是指（）。
A. 弯头和管径突变带来的局部阻力B. 管道与周围环境的传热损失C. 由于管道内液体流动产生的压力波动造成的损失D. 输送过程中发生的事故导致的能量损失二、判断题（每题2分，共20分）请在每道题的括号内选择出正确答案，并将其序号填写在答题卡上。
1. 对于非牛顿流体，其粘滞系数与应变速率呈正相关。
（）A. 正确B. 错误2. 液体在沿管道流动时，由于摩擦阻力将产生管道壁面附近的速度剖面，即流速剖面会变平整。
（）A. 正确B. 错误3. 定常流体运动的主要特点是流量、速度和流态都随时间的变化而变化。
（）A. 正确B. 错误4. 弯头对流体流动的阻力主要是由于流体在弯头处的对流和扰动效应引起的。
（）A. 正确B. 错误5. 管道摩阻系数是和管道长度成正比的。
（）A. 正确B. 错误三、简答题（每题10分，共30分）请简要回答下列问题，并将答案写在答题卡上。
1. 请简述流体的黏度和流变特性对管道输送过程的影响。
答案：黏度是流体流动的基本性质之一，对管道输送过程中的摩擦阻力、能量损失和泵功耗等起到重要影响。
冶金传输原理-热量传输-第5章 试题库
第5章 热量传输的基本概念及基本定律5-1 一块厚50mm 的平板，两侧表面分别维持在3001=w T ℃，1002=w T ℃。
试求下列条件下导热的热流密度：（1）材料为铜，)/(389 C m W ⋅=λ;(2)材料为灰铸铁，)/(8.35 C m W ⋅=λ；（3）材料为铬砖，)/(04.5 C m W ⋅=λ。
解 参见式（5.6）有dxdT q λ-=在稳态导热过程中，垂直于x 轴的任一截面上的热流密度是相等的，即q 是常量。
将上式分离变量并积分得⎰⎰-=21w w T T dTdx q δ21w w T T Tqxλδ-=于是 δλδλ2121)(w w w w T T T T q -=--=这就是当导热系数为常数时一维稳态导热的热流密度计算式。
将已知数值代入该式，得铜 26/1056.105.010*******mW q ⨯=-⨯= 灰铸铁 25/1043.105.01003008.35mW q ⨯=-⨯= 铬砖 24/1002.205.010030004.5mW q ⨯=-⨯=5-2 一块温度127℃的钢板。
（1）已知钢板的发射率8.0=ε，试计算钢板发射的热流密度（即单位面积发射出的辐射热流量）。
（2）钢板除本身发射出辐射能散热外，还有什么其它散热方式？（3）已知)/(702C m W h ⋅=,钢板周围的空气温度为27℃，试求自然对流散热的热流密度。
解 （1）按式（5.15），钢板发射出的热流密度为24840/1160)127273(1067.58.0mW TA q =+⨯⨯⨯==Φ=-εσ（2）还有自然对流散热方式。
（3）自然对流散热按牛顿冷却公式（5.11）计算2/700)27127(7)(m W T T h q f w =-⨯=-=5-3 为了测量某种材料的热导率，用该材料制成厚5mm 、直径25mm 的圆形平板试件。
第一次试验时测得通过试件的导热量为0.22W ，试件两侧温度分别为20℃和50℃。
材料加工冶金传输原理考试题
材料加工冶金传输原理考试题
1. 请解释什么是材料加工的传输原理？
2. 描述一下热传导传输原理在材料加工中的应用。
3. 如何利用扩散传输原理改善材料的性能？
4. 请解释液体金属在浇注过程中的传输原理。
5. 描述一下材料加工中的质量迁移传输原理。
6. 什么是材料的力学传输原理？它在加工过程中的作用是什么？
7. 请解释材料加工中的辐射传输原理及其应用。
8. 课堂教学和实际实验中材料加工过程中可能遇到的传输原理问题有哪些？
9. 利用传输原理如何解决材料加工过程中的质量控制问题？
10. 为什么传输原理在材料加工冶金中起着重要的作用？。
Problem Set 5-solu
The heat flux at this evaporation rate is simply: qvap = Jvap ΔHvap = 7.8 × 10−3 (c) The total required power density is the sum of: • Heat loss to radiation as calculated in part 3a: qrad = 442 kW m2 . • Heat loss to evaporation as calculated in part 3b: qvap = 3.44 kW m2 . • Heat required to raise the titanium temperature from 300K to its melting point of 1940K, which we can call qcp . Assuming constant heat capacity, and neglecting solid-solid phase transformations (since no information about them was given), the required heat per unit volume is: Hcp = ρcp ΔT If we assign the variable u to the melt interface speed, then the power required per unit area to heat the titanium to the melting point at that speed is: qcp = uHcp = uρcp ΔT Inserting our parameters gives: qcp = 0.01 m 1min kg J kW · · 4700 3 · 700 · (1940K − 300K) = 900 2 min 60s m kg · K m mol kJ kW · 440 = 3.44 2 m2 · s mol m
冶金传输原理复习试题库
一、名词解释1 流体：能够流动的物体。
不能保持一定的形状，而且有流动性。
2 脉动现象：在足够时间，速度始终围绕一平均值变化，称为脉动现象。
3 水力粗糙管：管壁加剧湍流，增加了流体流动阻力，这类管称为水力粗糙管。
4 牛顿流：符合牛顿粘性定律的流体。
5 湍流：流体流动时，各质点在不同方向上做复杂无规那么运动，相互干扰的运动。
这种流动称为湍流。
6 流线：在同一瞬时，流场中连续不同位置质点的流动方向线。
7 流管：在流场取任意封闭曲线，通过该曲线上每一点，作流线，组成的管状封闭曲面，称流管。
8 边界层：流体通过固体外表流动时，在紧靠固体外表形成速度梯度较大的流体薄层称边界层。
9 伪塑性流:其特征为〔〕，当n＜1时，为伪塑型流。
10非牛顿流体:不符合牛顿粘性定律的流体，称之为非牛顿流体，主要包括三类流体。
11宾海姆塑流型流体:要使这类流体流动需要有一定的切应力ι时流体处于固结状态，只有当切应力大于ι时才开场流动。
12稳定流:运动参数只随位置改变而与时间无关，这种流动就成为稳定流。
13非稳定流:流场的运动参数不仅随位置改变，又随时间不同而变化，这种流动就称为非稳定流。
14迹线:迹线就是流体质点运动的轨迹线，特点是:对于每一个质点都有一个运动轨迹，所以迹线是一族曲线，而且迹线只随质点不同而异，与时间无关。
16 水头损失:单位质量〔或体积〕流体的能量损失。
17 沿程阻力:它是沿流动路程上由于各流体层之间的摩擦而产生的流动阻力，也叫摩擦阻力。
18 局部阻力:流体在流动中因遇到局部障碍而产生的阻力。
19脉动速度:脉动的真实速度与时均速度的差值成为脉动速度。
20 时均化原那么:在某一足够长时间段以平均值的速度流经一微小有效断面积的流体体积，应该等于在同一时间段以真实的有脉动的速度流经同一微小有效断面积的流体体积。
21热传导:物体各局部之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进展的热量传递称为热传导。
(完整版)冶金传输原理-热量传输-第7章试题库
第7章对流换热题7-1 一个大气压下20C的空气，以1.5m/s的速度流过温度为100C的平面炉墙表面，炉宽1.0m,长2.0m，若不计自然对流影响，求炉墙的对流换热量。
已知在60C下空气的有关物性为18.97 10 6m2/s; 2.90 10 2W/(m C); Pr 0.6961 1解：T m T W) J。
20) 60 C对长L=2.0m的平板，有Re L 泌上羊1.5818.97 10105 5 105 层流Nu 0.664 Re 0.5 Pr 130.664 l 1 Pr 13Re X 20.66422.90 100.696 1/3 (1.58 105) 1/22.03.39W/(m 2 C)于是传热热量为Q h(T W T f )A 3.39 (100 20) 2.0 1.0 542.4W题7-2 一个大气压下24C 的空气，以60m/s 的速度流过温度为 216C 的平面炉墙表面, 炉宽1.0m,长0.4m ，若不计辐射换热，求炉墙的对流换热量。
已知在 120 C 下空气的有关物性为25.45 10 6m 2/s; 3.34 10 2W/(m C); Pr 0.6861 1解：T m ^(T f T W ) ^(216 24) 120 CRe L V 0160 0.4 25.45 10 6从而有Nu (0.037 Re 0.8 871) Pr 13c 0 8 1/3[0.037(9.43 10 ).871] 0.68611962 2h Nu /l 1196 3.34 10 /0.499.9 W/(m C)于是传热热量为Q h(T W T f )A 99.9 (21624) 0.4 1.0 7672.32W题7-3水在内径d=0.03m 、长度I 2.0m 的水平直管中流动，管内水流速u 0.04m/ s,所以，对长L=0.4m 的平板有559.43 105 10 湍流平均温度T f 20 C,当管壁温度为T W 60 C 时，求对流换热系数。
冶金传输原理热量传输精选第章试题库
第8章 辐射换热题1、试分别计算温度为2000K 和5800K 的黑体的最大单色辐射力所对应的波长m λ。
解：根据 K m T m ⋅⨯≈⨯=--33109.2108976.2λ题2、试分别计算30℃和300℃黑体的辐射力。
解：30℃时，2411/4781003027367.5100m W T C E b b =⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛= 300℃时，2422/612210030027367.5100m W T C E b b =⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛= 题3、人体的皮肤可近似按灰体处理，假定人体皮肤温度为35℃，发射率，0.98=ε求人体皮肤的辐射力。
解：略)/500(2m W E = 题4、液氧储存容器为下图所示的双壁镀银夹层结构。
已知镀银夹层外壁温度，C 20T W1︒=内壁温度，C -183T W2︒=镀银壁的发射率，0.02=ε试求容器壁每单位面积的辐射换热量。
题4示意图 液氧储存容器解：因为容器夹层的间隙很小，本题可认为属于无限大平行平板间的辐射换热问题。
先算得两表面的绝对温度容器壁单位面积的辐射换热量可用式（）计算题5、在金属铸型中铸造镍铬合金板铸件。
由于铸件凝固收缩和铸型受热膨胀，铸件和铸型形成厚1mm 的空气隙。
已知气隙两侧铸型和铸件的温度分别为300℃和600℃，铸型和铸件的表面发射率分别为和。
试求通过气隙的热流密度。
已知空气在450℃时的。
)/(0.0548W C m ︒⋅=λ解：由于气隙尺寸很小，对流难以发展而可以忽略，热量通过气隙依靠辐射换热和导热两种方式。
辐射换热量可用式（）计算24421424112/1540018.0167.0110027330010027360067.511110010067.5m W T T q =-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=εε 导热换热量可用式（）计算通过气隙的热流密度=15400+16400=31800 W/m 2题6、为了减少铸件热处理时的氧化和脱碳，采用马弗炉间接加热铸件。
(完整word版)冶金传输原理总复习
第一章动量传输的基本概念 1．流体的概念物质不能抵抗切向力，在切向力的作用下可以无限地变形，这种变形称为流动，这类物质称为流体，其变形的速度即流动速度与切向力的大小有关，气体和液体都属于流体。
2 连续介质流体是在空间上和时间上连续分布的物质。
3流体的主要物理性质密度；比容（比体积）；相对密度；重度（会换算） 4.流体的粘性在作相对运动的两流体层的接触面上，存在一对等值而反向的作用力来阻碍两相邻流体层作相对运动，流体的这种性质叫做流体的粘性，由粘性产生的作用力叫做粘性力或内摩擦力。
1) 由于分子作不规则运动时，各流体层之间互有分子迁移掺混，快层分子进入慢层时给慢层以向前的碰撞，交换能量，使慢层加速，慢层分子迁移到快层时，给快层以向后碰撞，形成阻力而使快层减速。
这就是分子不规则运动的动量交换形成的粘性阻力。
2) 当相邻流体层有相对运动时，快层分子的引力拖动慢层，而慢层分子的引力阻滞快层，这就是两层流体之间吸引力所形成的阻力。
5.牛顿粘性定律在稳定状态下，单位面积上的粘性力（粘性切应力、内摩擦应力）为dydv x yx μτ±==A Fτyx 说明动量传输的方向（y 向）和所讨论的速度分量（x 向）。
符号表示动量是从流体的高速流层传向低速流层。
动力粘度μ，单位Pa·s 运动粘度η，单位m 2/s 。
ρμη=例题1-16.温度对粘度的影响粘度是流体的重要属性，它是流体温度和压强的函数。
在工程常用温度和压强范围内，温度对流体的粘度影响很大，粘度主要依温度而定，压强对粘性的影响不大。
当温度升高时，一般液体的粘度随之降低；但是，气体则与其相反，当温度升高时粘度增大。
这是因为液体的粘性主要是由分子间的吸引力造成的，当温度升高时，分子间的吸引力减小，μ值就要降低；而造成气体粘性的主要原因是气体内部分子的杂乱运动，它使得速度不同的相邻气体层之间发生质量和动量的交换，当温度升高时，气体分子杂乱运动的速度加大，速度不同的相邻气体层之间的质量和动量交换随之加剧，所以μ值将增大。
冶金传输原理试卷试题A参考答案期末考试试题及参考答案
《冶金传输原理》试题（A ）参考答案一、名词解释（每题8分，共40分）1. 不压缩流体：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0.99倍的地方称为速度边界层。
3. 雷诺准数及其物理意义：uL Re ρμ=,表征惯性力与粘性力之比。
是流态的判断标准。
4. 黑度（发射率）：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，也叫发射率。
5. 傅立叶准数及其物理意义：2sa Fo τ=，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之比；或τ时间内非稳态传热的传热量与其达到稳态（平衡）时传输的总热量之比。
二、填空题（每题3分，共24分）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 固体壁面无滑移边界条件是指 壁面速度与相接触的流体层速度相等 ，而无渗透边值条件为 垂直于壁面方向流体速度为零 。
5 如果流场中每点的物理量值都一致,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。
6 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 则可以分别推导出流体连续性方程方程和 质量传输 微分方程。
7 研究对流给热的主要任务，就是求解对流给热系数h 。
现在求解h 的方法有四种，它们分别是 边界层微分方程组解析解 、边界层近似积分解、 类比律法 、和 相似理论指导下的实验方法 。
8 一般说来，固体的导热系数 大于 （大于、等于、小于）液体，液体的导热系数 大于 （大于、等于、小于）气体；在固体中，通常金属的导热系数 大于 （大于、小于、等于）非金属，结晶物质的导热系数 大于 （大于、小于、等于）非晶物质的导热系数；大多数金属的导热系数随温度的升高而 降低 （升高、降低、不变）。
冶金传输原理习题集
《冶金传输原理—传热传质》部分习题集一、概念题-11. 温度场2. 温度梯度3. 对流给热（对流换热）4. 热流量与热通量5. 流向传质与非流向传质6. 热通量与传质通量7. 黑体8. 黑度（辐射率） 9. 热辐射 10. 有效辐射 11. 角系数 12. 非稳态导热13. 导热问题第三类边界条件（导热问题第一类边界条件） 14. 热边界层（传质边界层） 15. 努塞尔特准数及其物理意义 16. 格拉晓夫准数及其物理意义 17. 施密特与修伍德准数的表达式 18. 傅立叶准数及其物理意义 19. 修伍德准数的表达式 20. 傅立叶准数的物理意义二、概念题-21. 在平板层流给热分析解法求解对流给热系数的过程中，层流边界层对流给热微分方程组有四个微分方程，若用文字或数学解析式表达，它们分别是① 、② 、③ 、和④连续性方程（0=∂∂+∂∂y v x v y x ）。
2. 影响流体对流给热系数的因素可以归结为四个方面。
他们是 、 、温度 和 壁面几何形状与位置。
3. 求解传热微分方程或传质微分方程的定解条件一般有四类，分别是 、 、 和边界条件。
4. 根据斯蒂芬－波尔兹曼定律和有关实际物体黑度的定义，实际物体的辐射力与温度的关系可表示为：E ＝ w/m 2，其中 ε 称为物体的黑度，或称 ，其值介于0～1之间。
5. 对三维稳态导热的有限差分方法来说，任何一个内部节点的温度，其实就等于周围相邻节点温度的 ，即t i,j,k = 。
6. 影响流体对流给热系数的因素可以归结为四个方面。
它们分别为：流体流速、 、 和 。
7. 根据动量守恒定律，可以推导出纳维－斯托克斯方程；根据 ，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流体连续性方程方程和 微分方程。
8. 研究对流给热的主要任务，就是求解对流给热系数h 。
一般求解h 的方法有四种，它们分别是 、边界层近似积分解、 、和 。
9. 如果动量传输微分方程可以写作x x x x xz x y x x x g x pz v y v x v v z v v y v v x v v v +∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂ρτ1222222，则热量传输微分方程可以写作 ，质量传输微分方程可以写作 。
冶金传输原理试题
冶金传输原理试题每题5分，共计30分1. 试由连续性方程说明速度散度的物理含义2. 请说明yx τ的物理含义3. 请写出标量的梯度、拉普拉斯算子运算及矢量的散度、旋度在直角坐标下的表达式，并说明运算后变量为标量还是矢量。
4. 请写出运动方程矢量式并说明各项的含义。
5. 请分别从扩散型与对流型通量的表达式说明动量传输、热量传输、质量传输的相似性。
6. 结合实例说明冶金传输原理在冶金工程中的作用7. 钢包内表面积为A 1，水口截面积为A 2，钢液初始深度为H ，不计阻力，计算钢包流空时间。
要点：2212220,2dMu A dtM hA u gh u ρρ=-=-==而：1222dhA u A dt=-=，积分之：21/2011/221()(/)HA dh h A H A A t ===⎰8.如图所示文特利管可测流量，如处于开口试验段，d=400mm,D=1m,h=150mm,空气和酒精密度分别为1.293,795 kg/m 3 计算出口处的气流速度。
要点：2211221122V P V P ρρ+=+ 12P P gh ρ-=洒所以：22211()2V V h g ρρ-=洒另据：22122 =43.6m/sD V d V V ==9．不可压缩流体沿无限大水平面做稳定流动，在只有重力作用下，赯压力与高度的关系要点：运动方程为：1Pg yρ∂=-∂ 积分可得：P gy C ρ=-+10.Re=3500, 20℃水(ρ=998.23kg/m 3621.00710/m s ν-=⨯)流过直径为50.8mm 长1.3m 的光滑管。
求：(1) 湍流、层流平均流速比、压力损失比 (2) 湍流总压降 (3) 层流时中心流速要点：(1)据Re 定义式，/1层湍=(2)22Lp d λρ∆=，0.250.3164/Re λ湍=，64/Re λ层=，/ 2.25p p ∆∆层湍=(3)Re /0.0694/;0.041,d m s νλ=⋅==湍v22.52/p N m ∆=(4)20.1388/m s ==center v v11.不可压缩流体在两个同轴垂直圆筒间作切向层流流动，外筒以角速度ω旋转，内筒静止，设端口效应可忽略，求流体的速度分布，内筒外径kR ，外筒内径R(可参考P75例题()()1()kR r r kR r Rk kθω-=-v )12.在一半径为R 的圆柱形容器内盛有 液体，该容器绕其自身轴以角速度ω旋转，求系统定态下自由表面的形状。
冶金传输原理试题标准答案
西安建筑科技大学研究生试卷冶金传输试题答案一、解释名词（共20分，每题5分）1、连续介质答：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2、牛顿流体答：符合牛顿粘性定律，流体剪切应力与速度梯度的一次方成正比的流体。
3、温度梯度答：温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。
4、热边界层答：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。
二、回答问题（共30分，每题6分）1、什么是迹线？什么是流线？它们有什么区别？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，它表示在某一段时间间隔内某一特定的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，所以流线与迹线重合。
2、什么是层流流动？什么是湍流流动？如何判断两种流动状态？答：①当流体流动时，流体在流动方向上水平平行流动，各层间无横向干扰和掺混。
如果是管流流动是平行管轴的平行流动，此种流动状态称为层流流动。
②当流体流动时，流体质点在各方向都有分速度，相互干扰和掺混的向前，全部流场中流体质点做复杂的无规则运动。
这种流动状态称为湍流流动。
③通常用雷若准数（R e=uρd/μ）1）由紊流向层流转变时R e=23002）由层流向紊流转变时R e可达138003、什么是稳定态传热？什么是非稳定态传热？举例说明。
答：①稳定温度场下发生的传热叫稳定态传热。
所谓稳定温度场是指温度场仅是空间坐标的函数，与时间无关。
以导热为例，发生稳定态导热时，物体各处温度不随时间变化，物体不吸热，也不放热，没有热量的积蓄，仅起导热作用。
例如连续加热炉的炉墙导热。
冶金传输原理-热量传输-第6章 导热 试题库
【题6-1】 一窑炉的耐火硅砖炉墙为厚度mm 250=δ的硅砖。
已知内壁面温度,15001C T ︒=外壁面温度为,4002C T ︒=，试求每平方米炉墙的热损失。
已知硅砖在400～1500℃区间的平均热导率为T 0007.093.0+=λ。
解：)/(60.1)/(240015000007.093.00007.093.0C m W C m W T ︒⋅=︒⋅⎪⎭⎫⎝⎛+⨯+=+=λ 2221/7040/25.0)6731773(60.1)(m W m W T T q =-⨯=-=δλ【题6-2】 已知灰铸铁、空气及湿砂型的热导率分别为)/(0321.0)/(3.50C m W C m W ︒⋅︒⋅、及)/(13.1C m W ︒⋅，试比较1mm 厚灰铸铁、空气及湿砂型的热阻。
试问：在砂型铸造中，气隙的作用是否可以忽略？解：导热热阻,λδ=T R 故有灰铸铁 W C m R T /1098.13.50001.025︒⋅⨯==- 空气 W C m R T /1012.30321.0001.022︒⋅⨯==-湿砂型 W C m R T /1085.813.1001.024︒⋅⨯==-1mm 的空气隙的热阻相当于灰铸铁热阻的1500余倍，因此在铸铁冷却分析中，气隙的作用是不可忽略的因素。
【题6-3】某热风管外径为812mm,厚5mm ，为了保温，热风管内砌有厚115mm 的硅藻土砖，且砖间垫有20mm 厚的石棉板。
已知热风温度为700℃，风管外表面温度为50℃，求每米热风管的导热量。
已知硅藻土及石棉板导热系数分别为;)/(1020.048.031C m W T ︒⋅⨯+=-λ。
)/(1019.0157.032C m W T︒⋅⨯+=-λ提示：因钢的导热系数大且管壁薄，可忽略其热阻。
解： 热风管可看做由硅藻土砖和石棉板组成的双层圆筒壁导热。
平均传热面积为)(011.2266.0381.0ln )266.0381.0(14.32ln)(2212121m L L r r r r L A =-⨯⨯=-=π)(456.2381.0401.0ln )381.0401.0(14.32ln)(2223232m L L r r r r L A =-⨯⨯=-=π设,2502C T ︒=则)/(576.022507001020.0048.031C m W ︒⋅=+⨯⨯+=-λ)/(185.02502501019.0157.032C m W ︒⋅=+⨯⨯+=-λ得 )(4536456.2185.002.0011.2576.0115.050070022211121W L L L A A T T Q =⨯+⨯-+-=λδλδC LL A QT T ︒=⨯⨯-=-=249001.2576.0115.0453670011112λδ 与假设值,2502C T ︒=相近，计算结果有效，故每米热风管导热量为m W LQq /4536==【题6-4】 一块厚200mm 的钢板，初始温度为30℃，放入1200℃高温加热炉内两面对称加热。
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冶金传输原理热量传输试题库TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】第8章 辐射换热题1、试分别计算温度为2000K 和5800K 的黑体的最大单色辐射力所对应的波长m λ。
解：根据 K m T m ⋅⨯≈⨯=--33109.2108976.2λ时，K T 2000=m m μλ45.12000109.23=⨯=- 时，K T 5800=m m μλ50.05800109.23=⨯=- 题2、试分别计算30℃和300℃黑体的辐射力。
解：30℃时，2411/4781003027367.5100m W T C E b b =⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=300℃时，2422/612210030027367.5100m W T C E b b =⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=题3、人体的皮肤可近似按灰体处理，假定人体皮肤温度为35℃，发射率，0.98=ε求人体皮肤的辐射力。
解：略)/500(2m W E =题4、液氧储存容器为下图所示的双壁镀银夹层结构。
已知镀银夹层外壁温度，C 20T W1︒=内壁温度，C -183T W2︒=镀银壁的发射率，0.02=ε试求容器壁每单位面积的辐射换热量。
题4示意图 液氧储存容器解：因为容器夹层的间隙很小，本题可认为属于无限大平行平板间的辐射换热问题。
先算得两表面的绝对温度293K 27320T W1=+= 90K 273-183T W2=+=容器壁单位面积的辐射换热量可用式（8.16）计算[]24421424112/18.4102.0102.019.093.267.511110010067.5m W T T q W W =-+-⨯=-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=εε题5、在金属铸型中铸造镍铬合金板铸件。
由于铸件凝固收缩和铸型受热膨胀，铸件和铸型形成厚1mm 的空气隙。
已知气隙两侧铸型和铸件的温度分别为300℃和600℃，铸型和铸件的表面发射率分别为0.8和0.67。
试求通过气隙的热流密度。
已知空气在450℃时的。
)/(0.0548W C m ︒⋅=λ解：由于气隙尺寸很小，对流难以发展而可以忽略，热量通过气隙依靠辐射换热和导热两种方式。
辐射换热量可用式（8.16）计算24421424112/1540018.0167.0110027330010027360067.511110010067.5m W T T q =-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=-+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=εε 导热换热量可用式（6.12）计算2/16400)300600(001.00548.0m W T q =-⨯=∆=δλ 通过气隙的热流密度=15400+16400=31800 W/m 2题6、为了减少铸件热处理时的氧化和脱碳，采用马弗炉间接加热铸件。
这种炉子有马弗罩把罩外的燃气与罩内的物料隔开，马弗罩如下图所示。
已知马弗罩的温度,800T 1C ︒=罩内底架上平行放置一块被加热的1m 长的金属棒材，棒材截面为50mm ×50mm,棒材表面发射率。
0.70=ε试求金属棒材温度C ︒=004T 2时马弗罩对棒材的辐射换热量。
题6示意图 马弗炉内加热物料示意图1—马弗罩； 2—被加热物料解：由于棒材的面积较马弗罩的面积小得多，根据公式（见教材例8.2）A T T Q W ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=414210010067.5ε其中 215.0105.03m A =⨯⨯=因此，当钢棒温度为400℃时，所接受的辐射热为W Q W 66700.151002734001002738000.7067.544=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯=题7、将一根长1m 、直径为2cm 经一般研磨的钢棒投入1000℃的加热炉内，试求将钢棒从20℃加热到500℃的温度区间内所接受的平均辐射热为多少？已知钢棒表面发射率。
0.23=ε 解：钢棒由于吸收了热辐射，导致它的温度上升，由于钢棒的面积较炉膛的面积小得多，根据公式A T T Q W ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=414210010067.5ε其中 225063.020.02210.02m A =⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯=ππ于是钢棒投入炉内时的热辐射量为W Q 21530.06351002732010027310000.2367.544W=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯=’当温度升至500℃时，钢棒所接受的辐射热为W Q 18800.063510027350010027310000.2367.544W=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯=’‘因此，钢棒吸收的平均辐射热为2016W 2Q W W =+=‘’‘Q Q W题8、某燃烧加热室内的火焰平均温度为1000℃。
计算为使火焰的辐射传热增加一倍，应当使火焰燃烧的温度升高到多少？假定被燃烧的物体的平均温度为400℃，火焰及被燃烧物表面的辐射率均为定值。
解：略)226(C T ︒=∆题9、计算车间内蒸汽管道外表面的辐射散热损失（见下图）已知管道保温层外径,5830mm d =外壁温度,48C T W ︒=室温。
C T ︒=230另外，可取保温材料的表面发射率为0.9。
题9示意图解：略 )/275(2m W Q W =题10、一长0.5m 、宽0.4m 、高0.3m 的小炉窑，窑顶和四周壁温度为300℃，发射率为0.8；窑顶温度为150℃，发射率为0.6.试计算窑顶和四周壁面对底面的辐射产热量。
（提示：炉窑有6个面，但窑顶及四周壁面的温度和发射率相同，可视为表面1，而把底面作为表面2）.题10示意图解：本题属于有两个表面组成的封闭系统（见教材图8.6 （c ））.可用公式（8.19）求解。
此情况下角系数。
，121221/1A A ==ϕϕ由题给条件，得2174.02.03.05.02.03.04.05.04.0m A =⨯⨯+⨯⨯+⨯=8.01=ε222.05.04.0m A =⨯=6.02=ε。
，27.074.0/2.0/1121221====A A ϕϕ于是，窑顶和四周壁面对底面的辐射传热量为W A T T C A T T C Q b 496116.01127.018.0112.010027315010027330067.511111100100100100442121212124241212424112=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⨯⎪⎭⎫⎝⎛-⨯⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=ϕεϕεϕϕ导题11、某燃气轮机燃烧室壁面保持500℃，燃气温度为1000℃，燃气对包壁辐射的发射率,119.0=g ε燃烧室内壁可视为发射率为0.8的灰体，试计算燃气与每单位包壁面积的辐射换热量。
解：本题为气体与固体壁面间的辐射换热，可直接用公式（8.32）求解24444/14868100273500100273100018.01119.0167.5100100111m W T T C A Q q Wg Wg b =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫⎝⎛+-+=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==εε题12、两块无限大的平行平板，其发射率均为0.6，温度分别为648.9℃和426.6℃，两平板间充满了压力为Pa 5101.013⨯的CO 2气体，已知两平板间距为76.2mm 时的。
13.02=CO ε试求两个平板间每平方米面积的辐射换热量。
解：由g W g W Q Q ,2,1=有424441100100100100⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛W g g W T T T T 解得 K T g 833=本题为气体与固体壁面间的辐射换热，可直接用公式（8.32）求解W T T T T C A Q Wg Wg W g W g b 163524146774.0100700100833167.17.7167.5100100111167.5100100111444444=⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=εεεε题13、两块平行放置的钢板，其间距远小于长和宽，已知钢板的温度分别为500℃和25℃，黑度均为0.8。
若将钢板视为灰体，试计算：（1） 钢板两表面的自身辐射； （2） 钢板两表面间的辐射换热。
解：（1）温度为500℃的钢板的辐射力为：442773.150.8 5.67516000/100100b T E C W m ε⎛⎫⎛⎫==⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 温度为25℃的钢板的辐射力为：442298.150.8 5.675358.8/100100b T E C W m ε⎛⎫⎛⎫==⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭（2）两平板平行放置，12211,1ϕϕ==，故12 5.6753.781111110.80.8b C C εε===+-+-导则两平板间的辐射换热为：44443121212773.15298.153.7813.2110100100100100Q T T q C A ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫==-=-=⨯⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦导 2/W m题14、某一辐射换热器，内径1.2m,长2.5m,内表面黑度为0.85，壁面温度 为650℃，流过烟气温度为950℃，烟气黑度为0.149，求辐射换热量。
解：略 )10173.1(5W Q ⨯=题15、一敞口面积为2m 2的钢液包，满钢水后，装有200t 的钢液。
已知开始液面温度为1600℃，钢液表面黑度为0.35，钢液平均热容为700J/(kg ·℃).试计算：（1）开始瞬间钢包口辐射散热为多少（2）开始时钢液因辐射引起的降温速率为多少解：（1）开始瞬间钢包口辐射散热为：44516002730.35 5.6752 4.8910100100b T Q C A W ε+⎛⎫⎛⎫==⨯⨯⨯=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （2）开始时钢液因辐射引起的降温速率为：53489100.35/20010700P dT Q C s dt mc ⨯===︒⨯⨯题16、外径d=1m 的热风管外表面温度为227℃，置于露天环境中，环境温度为27℃时该热风管每米管长的辐射散热量为多少？如果把风管放在1.8m ×1.8m 的砖柱中，砖柱内表面温度还是27℃，风管散热量又是多少？设管表面、砖表面的黑度均为0.8，比较计算结果。