哈工大传热学上机作业
传热学ANSYS计算大作业
李思远--1120200116 1 模型简介
二维稳态导热实例
假设一用砖砌成的长方形截面的冷空气通道，其截面如右图所示，假设在垂直于纸面方向上冷空气及砖墙的温度变化很小，可以近似地予以忽略。
2定义单元类型
3 定义材料属性
4 创建几何模型
’5 划分网格
6 设置边界条件
7 求解
8 结果后处理
哈工大2008-2009年春季学期传热学试题A
哈工大08/09学年春季学期 一、名词解释（20分） 1、导热系数 2、热边界层 3、辐射强度 4、灰体 二、分析论述与回答问题（30分） 1、写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 2、简述在对流传热研究中，引入边界层理论的意义。 3、写出努谢尔数Nu与毕渥数Bi的表达式并比较异同。 4、太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收效率为0.9，它本身的 发射率为0.3，这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？ 5、厚度等于δ的常物性无限大平板，初始温度均为t0，过程开始后，左侧有一定热 流密度q w的热源加热，右侧与低温流体t f相接触（t0>t f），表面传热系数h等于常数，所有物性参数已知，写出改导热问题的数学描写。
三、如图所示的二维稳态导热物体，其导热系数λ为常数，边界面与环境发生对流换热， 环境温度为t F ，边界面对流换热表面传热系数为h ，网格划分如下图所示，试建立数值求解节点温度t 4，t 5，t 6的离散方程。 四、在一个特殊应用中，空气流过一个热的表面，其边界层温度分布可近似为 s s T-T =1-exp(Pr )T -T u y v ∞∞-，其y 是离开表面的垂直距离，普朗特数Pr =0.7u a ∞=是一个无量纲的流体物性。如果来流温度T 400K ∞=，表面温度s T 300K =，且-15000m u v ∞=，求表面热流密度是多少？（10分） （空气导热系数，330K 时，0.0263W/(m K)λ=?；400K 时，0.0339W/(m K)λ=?）
λ=?导热系数的热绝缘层，六、在太空中飞行的宇宙飞船，表面贴有厚0.15m、0.045W/(m K) 而外表面的黑度为0.04，设飞船内空气温度为20℃，空气与内壁间的对流换热系数为6W/(m.K)， 试求飞船外表面的温度。（假设宇宙空间温度为0K；忽略飞船壁面的导热热阻）（15分）
传热学数值计算大作业2014011673
数值计算大作业 一、用数值方法求解尺度为100mm×100mm 的二维矩形物体的稳态导热问题。物体的导热系数λ为1.0w/m·K。边界条件分别为： 1、上壁恒热流q=1000w/m2; 2、下壁温度t1=100℃； 3、右侧壁温度t2=0℃; 4、左侧壁与流体对流换热，流体温度tf=0℃，表面传热系数 h 分别为1w/m2·K、10 w/m2·K、100w/m2·K 和1000 w/m2·K; 要求： 1、写出问题的数学描述； 2、写出内部节点和边界节点的差分方程； 3、给出求解方法； 4、编写计算程序(自选程序语言)； 5、画出4个工况下的温度分布图及左、右、下三个边界的热流密度分布图； 6、就一个工况下（自选）对不同网格数下的计算结果进行讨论； 7、就一个工况下（自选）分别采用高斯迭代、高斯——赛德尔迭代及松弛法（亚松弛和超松弛）求解的收敛性（cpu 时间，迭代次数）进行讨论； 8、对4个不同表面传热系数的计算结果进行分析和讨论。 9、自选一种商业软件（fluent 、ansys 等）对问题进行分析，并与自己编程计算结果进行比较验证（一个工况）。（自选项） 1、写出问题的数学描述 设H=0.1m 微分方程 22220t t x y ??+=?? x=0，0 y=H ，0 HａrｂｉｎI n s t i tｕt e o fＴeｃh n o lｏｇy 机械设计大作业说明书大作业名称：轴系设计 设计题目: 5.1.5 班级：１2０８105 设计者: 学号： 指导教师: 张锋 设计时间：２０14．12.03 哈尔滨工业大学 哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书 题目___轴系部件设计＿_＿_ 设计原始数据: 方案电动机 工作功 率P/k Ｗ 电动机满 载转速n ｍ /(r／miｎ) 工作机的 转速ｎ w /(r/min） 第一级 传动比 ｉ1 轴承座 中心高 度 H/mm 最短工 作年限 工作环 境 5.1．５ 3 710 80 2 170 3年３ 班 室内清 洁 目录 一、选择轴的材料 (1) 二、初算轴径 (1) 三、轴承部件结构设计 (1) 3.1轴向固定方式 (2) ３.2选择滚动轴承类型 (2) 3.3键连接设计 (2) ３.4阶梯轴各部分直径确定 (2) 3．5阶梯轴各部段长度及跨距的确定 (2) 四、轴的受力分析 (3) 4.１画轴的受力简图 (3) 4.２计算支反力 (3) 4.３画弯矩图 (3) 4.4画转矩图 (5) 五、校核轴的弯扭合成强度 (5) 六、轴的安全系数校核计算………………………………………………６ 七、键的强度校核 (7) 八、校核轴承寿命 (8) 九、轴上其他零件设计 (9) 十、轴承座结构设计 (9) 十一、轴承端盖（透盖）.........................................................９参考文献 (10) 一、选择轴的材料 该传动机所传递的功率属于中小型功率，因此轴所承受的扭矩不大。故选45号钢，并进行调质处理。 二、初算轴径 对于转轴,按扭转强度初算直径 3min m P d C n ≥ 式中: P ————轴传递的功率,KW ； m n ————轴的转速,r/mi ｎ; Ｃ————由许用扭转剪应力确定的系数，查各种机械设计教材或机械设计手册。 根据参考文献1表9.４查得Ｃ=118~106,取C=118, 所以, mm n P C d 6.23355 85.211833==≥ 本方案中,轴颈上有一个键槽,应将轴径增大５%，即 ????d ≥23.6×（1+5％)＝24.675mm 按照ＧB ２８2２-2０05的a R ２0系列圆整，取d=２5ｍｍ。 根据GB/Ｔ10９6—2００３，键的公称尺寸78?=?h b ，轮毂上键槽的尺寸 b=8m ｍ，mm t 2.0013.3+= 三、轴承部件结构设计 由于本设计中的轴需要安装带轮、齿轮、轴承等不同的零件，并且各处受力不同,因此，设计成阶梯轴形式，共分为七段。以下是轴段的草图: ３.1及轴向固定方式 因传递功率小,齿轮减速器效率高、发热小,估计轴不会长,故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此，所涉及的轴承部件的结构型式如图2所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从min d 处开始设计。 3.2选择滚动轴承类型 因轴承所受轴向力很小,选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度,齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境清 洁,脂润滑,密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毡圈密封，由于是悬臂布置所以不用轴上安置挡油板。 3．３ 键连接设计 轴段⑦ 轴段⑥ 轴段⑤ 轴段④ 轴段③ 轴段② 轴段① L1 L2 L3 图1 《传热学》复习题 一、判断题 1．稳态导热没有初始条件。（） 2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。（） 3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（） 4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。（） 5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。（） 6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。（） 7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。（） 8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。（） 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。（） 10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。 2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。 3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。 4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。 5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。 6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。 取步长δx=0.02。已知x=0,Φ=0;x=1,Φ=1.令k=ρｕ/Γ计算结果图表： 程序及数据结果： 追赶法： #include a[i]=2+0.02*k; b[i]=4; c[i]=2-0.02*k; f[i]=0; } tdma(a,b,c,f,x); for(i=0;i 哈工大机械制造大作业 一、零件分析 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的孔与操纵机构相连，二下方的Φ55叉口则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，拨动下方的齿轮变速。 其生产纲领为批量生产，且为中批生产。 图1-1 CA6140拨叉零件图 二、零件的工艺分析 零件材料采用HT200，加工性能一般，在铸造毛坯完成后，需进行机械加工，以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求： 1、小头孔Φ25：该加工面为内圆面，其尺寸精度要求为； 2、叉口半圆孔Φ55：该加工面为内圆面，其尺寸精度要求为； 3、拨叉左端面：该加工面为平面，其表面粗糙度要求为，位置精度要求与内圆面圆心距离为； 4、叉口半圆孔两端面，表面粗糙度要求为，其垂直度与小头孔中心线的垂直度为； 5、拨叉左端槽口，其槽口两侧面内表面为平面，表面粗糙度要求为，其垂直度与小头孔中心线的垂直度为0.08mm。 6、孔圆柱外端铣削平面，加工表面是一个平面，其表面粗糙度要求为。 三、确定毛坯 1、确定毛坯种类： 零件材料为，查阅机械制造手册，有，考虑零件在机床运行过程中受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸造毛坯。 图3-1 毛坯模型 2、毛坯特点： （1）性能特点： （2）结构特点：一般多设计为均匀壁厚，对于厚大断面件可采用空心结构。CA6140拨叉厚度较均匀，出现疏松和缩孔的概率低。 （3）铸造工艺参数： 铸件尺寸公差：铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差成为铸件尺寸公差。成批和大量生产 绪论 1.冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ——与地面的导热量 f Q——与空 气的对流换热热量 注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的 总失热量减少。（T T? 外内 ） 冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分 热量，最终的总失热量增加。（T T? 外内 ）。挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。 7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。以热传导和热对流的方式。 9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数 降低，故能较长时间地保持热水的温度。 当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性 能变得很差。 10．t R R A λλ = ? 1t R R A λ λ = = 221 8.331012 m --=? 11．q t λσ =? const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ） 时→曲线 12. i R α 1 R λ 3 R λ 0 R α 1 f t ??→ q 首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响a α的大小。） 13．已知：360mm σ=、0.61()W m K λ=? 1 18f t =℃ 2187() W h m K =? 2 10f t =-℃ 22124() W h m K =? 墙高2.8m ，宽3m 求：q 、1 w t 、2 w t 、φ 解：12 11t q h h σλ?= ++＝ 18(10) 45.9210.361 870.61124 --=++2W m 一、零件加工图样 在CA6140机床中,拨叉在变速箱中起到控制齿轮组的移动,改变啮合齿轮对,从而改变传动比实现变速功能。 零件材料采用200HT 灰铸铁,生产工艺简单、可铸性高,但材料脆性大不易磨削。需要加工的部分及加工要求如下: 1、0.0210Φ22+孔,还有与其相连的8M 螺纹孔与Φ8锥销孔; 2、小孔的上端面,大孔的上下两端面; 3、 大头的半圆孔0.40Φ55+; 4、 Φ40上端面,表面粗 5、 糙度为 3.2Ra ,该面与Φ20孔中心线垂直度误差为0.05mm ; 5、0.50Φ73+半圆形上下端面与Φ22孔中心线垂直度误差为0.07mm 。 二、零件加工工艺设计 (一)确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200。考虑到零件在机床运行时过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级。 (二)工艺初步安排 零件的加工批量以大批量为主,用通用机床加工,工序适当集中,减少工件装夹次数以缩短生产周期、保证其位置精度。 (三)选择基准 基准的选择就是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择得正确合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。 (1)粗基准的选择:以零件的底面为主要的定位粗基准,以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就能限制工件的五个自由度,再加上垂直的一个机械加紧,就可达到完全定位。 (2)精基准的选择:考虑到要保证零件的加工精度与装夹准确方便,依据“基准重合”原则与“基准统一”原则,以粗加工后的底面为主要定位基准,以两个小孔头内圆柱表面为辅助的定位精基准。 (四)制定工艺路线 1、工艺方案分析 此零件加工工艺大致可分为两个:方案一就是先加工完与Φ22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二恰恰相反,先加工Φ22mm的孔,再以孔的中心线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一装夹次数较少,但在加工Φ22mm的时候最多只能保证一个面与定位面之间的垂直度要求。其她的两个面很难保证。因此,此方案有很大弊端。方案二在加工三个面时都就是用Φ22mm孔的中心线来定位,这样很容易就可以保证其与三个面之间的位置度要求。 2、总体工艺路线: 详细工艺安排: 工序1:以Φ22孔的外表面为基准,扩、精铰Φ22孔; 工序2:以Φ22孔的底面为基准,钻、扩、精铰Φ8锥销孔,攻Φ8螺纹; 工序3:以Φ22孔为基准,粗铣Φ40上端面; 工序4:以Φ22孔为基准,粗铣Φ73上下端面; 工序5:以Φ22孔为基准,镗、精镗Φ55孔; 工序6:铣断Φ73半圆; 工序7:半精铣Φ40上端面; 工序8:半精铣Φ73上、下端面; 工序9:检查,去毛刺。 加工工艺卡片 拨叉加工工艺过程 序号工序内容定位基准机床设备 1 扩、精铰Φ22孔Φ22孔的外表面立式钻床 2 钻Φ8锥销孔Φ22孔的底面立式钻床 3 精铰Φ8锥销孔Φ22孔的底面立式钻床 镁合金激光-TIG复合热源焊接热源模型 学院：材料学院 专业：材料加工工程 学号： 姓名： 指导教师： 江苏科技大学 2015年4 月11 日 镁合金激光—TIG复合焊接热源模型与热过程 1 前言 镁合金被称为“21世纪绿色工程材料”。镁合金是目前被国内外重新认识并积极开发的一种轻量化材料,具有低密度、高比强度、阻尼减震性好、易机械加工以及良好的可回收性等优点。高效合理的镁合金焊接方法将大大推动镁合金的发展与应用。激光--电弧复合热源焊接具有高速、高效、接头质量优异等特点,目前正在被国内外的研究者日益关注。对这一过程的焊接数值模拟研究有助于更深层次地理解过程的物理机制,从而实现指导焊接工艺、控制焊接质量的目的。目前，YAG激光--TIG复合热源焊接AE31B镁合金已经被证明是一种可行而且高质量的焊接工艺[1], 迫切需要数值模拟工作对这一过程进行指导,并通过数值模拟更深层次的理解复合热源焊接这一过程。 但目前复合热源的数值模拟工作开展的却非常有限。其中一个主要原因是复合热源焊接热源模型一直解决得。首先，高能束激光焊接的热源模型虽然经过线热源、面热源、柱状热源乃至双椭球体热源的变迁,始终没有得到很好的解决; 其次激光、电弧两热源之间存在着一定的物理机制, 需要考虑热源之间的能量影响关系。 在复合热源焊接工艺研究的基础上,结合镁合金材料特点,建立了基于旋转高斯体热源与高斯面热源相结合的复合热源模型:高能束激光热源由旋转高斯体热源描述;TIG电弧则由高斯面热源描述。热源模型的建立充分考虑了过程的物理特点与热源间的能量增强效应。 1.1激光--电弧复合热源焊接概况 激光--TIG电弧复合热源焊接的特点是YAG激光、TIG电弧这两种不同物理性质与能量传输机制的热源同时作用于焊接区。这种方法克服了单独采用激光和单独采用TIG电弧焊接的缺点,并且两种热源相互藕合获得了更大能量形式。其原理如图1.1。其在实践中的优点却是非常明显的:速度快,桥接能力强,焊接变形小,焊接过程稳定,焊接质量和效率高等[2-4]。 工业大学 机械设计课程大作业 螺旋起重机的设计 （最终版） 设计人：段泽军 学号： 1120810810 院系：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 1208108 目录 机械设计大作业任务书 .................................. - 1 -一，螺杆、螺母材料的选择 .............................. - 2 -二，耐磨性设计........................................ - 2 -三，螺杆强度设计...................................... - 2 -四，螺母螺纹牙强度校核 ................................ - 2 -五，自锁条件校核...................................... - 3 -六，螺杆的稳定性校核 .................................. - 3 -七，螺母外径及凸缘设计 ................................ - 4 -八，手柄设计.......................................... - 4 -九，底座设计.......................................... - 6 -十，其他配件设计...................................... - 7 -十一，参考文献........................................ - 7 - 一维非稳态导热计算 4-15、一直径为1cm,长4cm 的钢制圆柱形肋片，初始温度为25℃，其后，肋基温度突然升高到200℃，同时温度为25℃的气流横向掠过该肋片，肋端及两侧的表面传热系数均为 100。试将该肋片等分成两段（见附图），并用有 限差分法显式格式计算从开始加热时刻起相邻4个时刻上的温度分布（以稳定性条件所允许的时间间隔计算依据）。已知＝43W/(m.K)，。（提示：节点4的离散方程可按端面的对流散热与从节点3到节点4的导热相平衡这一条件列出）。 解：三个节点的离散方程为： 节点2： 节点3： 节点4： 。 以上三式可化简为： 稳定性要求，即 。 ，代入得： ， 如取此值为计算步长，则： ，。 于是以上三式化成为： )./(2 K m W λs m a /10333.12 5 -?=()()12223212222/2444k k k k k k k f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ???????????? ()()12224323333/2444k k k k k k k f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ???????????? () 22344/244k k k f t t d d h t t x ππλ????-=- ? ?????? 12132222 43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+????????????? =+++-- ? ? ? ????????????13243222 43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+????????????? =+++-- ? ? ? ??????????? ?()4322k k f xh t t xht λλ+?=+?2 3410a h x cd ττ ρ??- -≥?2341/a h x cd τρ???≤+ ????5 54332.25810 1.33310c a λρ-===??5253 1.33310410011/8.898770.020.013 2.258100.0999750.0124s τ-??????≤+== ???+??5221.333108.898770.29660.02a x τ-???==?5441008.898770.110332.258100.01h cd τρ???==??1132 20.29660.29660.1103k k f t t t t +?++=12430.29660.296620.1103k k k f t t t t ++?+=34 0.97730.0227k k f t t t += 1-1.（什么是生产过程，工艺过程和工艺规程） 生产过程—机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。 工艺过程—按一定顺序逐渐改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机械加工)、 相对位置(装配)和性质(热处理)使其成为成品的过程 机械加工工艺规程—规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。 1-2.（什么是工序，安装，工步和工位） 工序—一个(或一组)工人，在一个工作地点，对一个(或同时几个)工件所连续完成的那部分工艺过程。 2．工步—在加工表面和加工工具(切削速度和进给量)都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。。 3．安装—工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。 4. 工位—一次装夹工件后，工件与夹具或机床的可动部分一起相对刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置，称为工位(在一个位置完成的部分工序) 。 5．行程(走刀)—对同—表面进行多次切削，刀具对工件每切削一次，称之为一次行程。 加工余量的概念：指加工过程中所切去的金属层厚度。余量有工序余量和加工总余量之分。工序余量：相邻两工序的工序尺寸之差;加工总余量：从毛培变为成品的整个加工过程中某表面切除的金属层总厚度，即毛培尺寸与零件图设计尺寸之差。 影响加工余量的因素：1上下表面粗糙度H1a和缺陷层H2a 2上工序的尺寸公差Ta 3上工序的尺寸误差4本工序加工时的装夹误差 时间定额的定义：在一定生产条件下，规定完成一定产品或完成一道工序所消耗的时间。 时间定额的组成：1基本时间tj 2辅助时间tf 3工作地点服务时间tfw 4休息与自然需要时间tx 5准备终结时间tzz 1-3.（生产类型是根据什么划分的常用的有哪几种生产类型他们各有哪些主要工艺特征） 生产类型—企业生产专业化程度的分类。一般分为单件生产、成批(批量)生产和大量生产 (1)单件(小批)生产—产品产量很少，品种很多，各工作地加工对象经常改变，很少 重复。 (2)成批生产—一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量， 工作地的加工对象周期地重复。 (3)大量生产—产品产量很大，工作地的加工对象固定不变，长期进行某零件的某道 工序的加工。 1-4.（什么叫基准工艺基准包括哪些方面） 基准—用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。 (1)工序基准(2) 定位基准(3) 测量基准(4) 装配基准 工艺基准在加工和装配过程中所采用的基准，包括：1工序基准2,：定位基准3：测量基准4：装配基准 第九章 4．一工厂中采用0.1MPa 的饱和水蒸气在—金属竖直薄壁上凝结，对置于壁面另一侧的物体进行加热处理。已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均壁温为70 ℃，壁高1.2m ，宽300 mm 。在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内升高30℃，试确定这一物体的平均热容量(不考虑散热损失)。 解:本题应注意热平衡过程，水蒸气的凝结放热量应等于被加热物体的吸热量。 P=0.1Mpa=105Pa,t s =100℃,r=2257.1kJ/kg, t m = 21( t s + t w )= 2 1 (100+70) ℃=85℃。 查教材附录5，水的物性为：ρ=958.4kg/m 3;λ=0.683 W ／(m 2·℃);μ=282.5×10-6N·s/m 2 假设流态为层流： 4 1 3 2)(13.1? ? ? ???-=w s t t l r g h μλρ 41 6 3 3 2 )70100(2.1105.282102257683.081.94.95813.1?? ????-???????=- W ／(m 2 ·℃) =5677 W ／(m 2·℃) 3 6102257105.2822 .13056774)(4Re ??????=-= -r t t hl w s c μ=1282<1800 流态为层流，假设层流正确 Φ=ωl t t h w s )(- =5677×（100?70）×1.2×0.3W=61312W 凝结换热量=物体吸热量 Φ?τ=mc p ?t 61068.330 60 3061312?=??=?Φ?= t mc p τJ/℃ 16．当液体在一定压力下做大容器饱和沸腾时，欲使表面传热系数增加10倍，沸腾温 差应增加几倍?如果同一液体在圆管内充分发展段做单相湍流换热，为使表面传热系数增加10倍，流速应增加多少倍?维持流体流动所消耗的功将增加多少倍?设物性为常数。 解 ①由米洛耶夫公式： { 5 .033.22 25.033.211122.0122.0p t h p t h ?=?= 10)(33.21 212=??=t t h h 所以 69.21033.211 2 ==??t t 即当h 增大10倍时，沸腾温差是原来的2.69倍。 ②如为单相流体对流换热，由D-B 公式可知8 .0m u h ∝，即 传热学习题答案 第一章 蓝色字体为注释部分 1-4、对于附图中所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间的热量交换方式有什么不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪种布置？ 答：图（a）的热量交换方式为导热（热传导），图（b）的热量交换方式为导热（热传导）及自然对流。应采用图(a)的方式来测定流体的导热系数。 解释：因为图(a)热面在上，由于密度不同，热流体朝上，冷流体朝下，冷热流体通过直接接触来交换热量，即导热；而图（b）热面在下，热流体密度小，朝上运动，与冷流体进行自然对流，当然也有导热。 因为图（a）中只有导热，测定的传热系数即为导热系数；而图（b）有导热和自然对流方式，测定的传热系数为复合传热系数。 1-6、一宇宙飞船的外形如附图所示，其中外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表面温度与遮光罩的表面温度不同。试分析：飞船在太空中飞行时与外遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 答：可能与外遮光罩表面发生热交换的对象有两个：一个是外遮光罩表面与外太空进行辐射换热，另一个是外遮光罩表面与船体表面进行辐射换热。 解释：在太空中，只有可能发生热辐射，只要温度大于0K，两个物体就会发生辐射换热。 1-9、一砖墙的表面积为12m2, 厚260mm，平均导热系数为1.5W/(m.K)，设面向室内的表面温度为25℃，外表面温度为-5℃，试确定此砖墙向外界散失的热 量。 解：()()()12 = 1.5122550.26 2076.92W λδΦ-=? ?--=w w A t t 此砖墙向外界散失的热量为2076.92W 。 1-12、在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径d =14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流传热传给空气，试问此时的对流传热表面传热系数多大？ 解：此题为对流传热问题，换热面积为圆管外侧表面积，公式为： ()()πΦ=-=??-w f w f hA t t h dl t t ∴ ()() 2()8.53.140.0140.08692049.3325πΦ= ?-=???-=?w f h dl t t W m K 此时的对流传热表面传热系数49.3325W/(m 2.K) 1-18、宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。 解：此题为辐射换热问题，公式为： ()()4412842 0.7 5.67102500155.04εσ-=-=???-=q T T W m 航天器单位表面上的换热量为155.04W/m 2。 《传热学》课程大作业 题目：____ 论传热学与飞行器制造工程的关系___________ 姓名：____ _ __________ 学号：_____ ________ 授课教师：_______ ___ _ ___ 哈尔滨工业大学 2015年5月4日 论传热学与飞行器制造工程的关系 摘要：本文主要介绍传热学的研究内容，研究简史，飞行器制造工程专业的研究内容与方向。其中重点介绍传热学对飞行器制造工程专业相关研究的影响。 关键词：传热学；飞行器制造工程 一传热学研究简史及研究内容 传热学是研究物体内部或物体与物体之间由温度差引起热量传递过程的学科。飞行器及其推进系统的发展提出了大量的传热学问题。传热的基本方式有导热、对流传热和辐射传热。传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等，都是典型的传热问题。 传热学作为学科形成于19世纪。在热对流方面，英国科学家牛顿于1701 年在估算烧红铁棒的温度时，提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式，不过它并没有揭示出对流换热的机理。 对流换热的真正发展是19世纪末叶以后的事情。1904年德国物理学家普朗特的边界层理论和1915年努塞尔的因次分析，为从理论和实验上正确理解和定量研究对流换热奠定了基础。1929年，施密特指出了传质与传热的类同之处。 二飞行器制造工程研究内容 飞行器制造工程专业以一般机械制造工程为基础，广泛吸收各种先进技术和科学理论的成果，针对飞行器的特点研究各种制造方法的机理和应用，探求制造过程的规律，合理利用资源，经济而高效率地制造先进优质飞行器的一门技术科学。 本专业主要以机械设计制造为基础，涉及机械工程、电机工程、电子技术、计算机技术、材料科学、管理工程、控制工程和系统工程等许多科学技术领域。各种新结构、新元件、新材料、新工艺、新方法的应用，正在加速整个飞行器制造工程的发展。设计-结构-材料-工艺技术的最佳配合将是飞行器制造工程中的一个新趋向。 三传热学对飞行器制造工程的影响 本专业涉及到各类制造加工技术，普通加工中切削加工占大多数，加工工件 哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目: 轴系部件设计 系别: 英才学院 班号: 姓名: 刘璐 日期: 2016.11.12 哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书 题目： 轴系部件设计 设计原始数据： 图1 表 1 带式运输机中V 带传动的已知数据 方案 d P （KW ） (/min)m n r (/min)w n r 1i 轴承座中 心高H （mm ） 最短工作 年限L 工作环境 5.1.2 4 960 100 2 180 3年3班 室外 有尘 机器工作平稳、单向回转、成批生产 目录 一、带轮及齿轮数据 (1) 二、选择轴的材料 (1) 三、初算轴径d min (1) 四、结构设计 (2) 1. 确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸 (2) 2. 确定轴的轴向固定方式 ................................................................................ 错误!未定义书签。 3. 选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式 ....................................... 错误!未定义书签。 4. 轴的结构设计 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 五、轴的受力分析 (4) 1. 画轴的受力简图 (4) 2. 计算支承反力 (4) 3. 画弯矩图 (5) 4. 画扭矩图 (5) 六、校核轴的强度 (5) 七、校核键连接的强度 (7) 八、校核轴承寿命 (8) 1. 计算轴承的轴向力 (8) 2. 计算当量动载荷 (8) 3. 校核轴承寿命 (8) 九、绘制轴系部件装配图（图纸） (9) 十、参考文献 (9) 2009传热学试卷（1）标准答案 一.填空题：（共20分）[评分标准：每小题2分] 1．按照导热机理，水的气、液、固三种状态中气态状态下的导热系数最小。 2．灰体是指吸收率与投入辐射的波长无关的物体。 3．对服从兰贝特定律的物体，辐射力E 与定向辐射强度L 之间的关系式为 E=πL 。 4．何为热边界层？固体壁面附近流体温度剧烈变化的薄层。 5．沸腾的临界热流密度是核态沸腾转变为过渡沸腾时的热流密度。 6．设计换热器时，温差修正系数ψ应大于0.9，至少不能小于0.8， 否则应改选其它流动型式。 7．热热流量φ为正表明该表面对外放热。 8．辐射网络图分析时，由于绝热面热流密度为零，所以J R =E bR ，该表面热 阻可以不画出来。 9．Nu=hL/λ，Bi=hL/λ，二者λ的的差异是Nu 中的λ为流体的导热系数， Bi 中的λ为固体的导热系数。 10．肋片在垂直于气流速度方向上开若干切口可以强化对流换热，其原因是减薄边界层厚度。 二．问答及推导题：（共50分） 1. 名词解释：（10分） ① 辐射力：单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. ② 速度边界层：把贴壁处速度剧烈变化的薄层称为速度边界层。 ③ 导温系数：c a ρλ= 表示物体内部温度扯平的能力. ④ 饱和沸腾：流体的主体温度达到了饱和温度，壁面温度大于饱和温度时发生的沸腾称为饱和沸腾。 ⑤太阳常数：大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m 2 2．厚度为δ，导热系数为λ，初始温度均匀并为t 0的无限大平板，两侧突然暴露在温度为t ∞，表面换热系数为h 的流体中。试定性画出当Bi=h δ/λ→0、Bi=h δ/λ→∞和Bi=h δ/λ为有限大小时平壁内部和流体中的温度随时间的变化示意曲线。（10分） 3． 根据大容器饱和沸腾曲线，饱和沸腾曲线可分为几个区段？其中那个区段具有温压小，换热强的特点？为什么在沸腾换热中必须严格监视并控制热通量在临界热通量以内？（10分） 答：分为四个区段：自然对流、核态沸腾、过渡沸腾和膜态沸腾。 核态沸腾具有温压小，换热强的特点。———————（5分） 对于依靠控制热流密度来改变工况的加热设备，一旦q ＞q max ，工况将沿q max 虚线跳至稳定膜态沸腾线，使△t 猛增，导致设备的烧毁。对于控制壁温的设备，可使q 大大减小。———————（5分） 4．已知空心球壁的内外半径为r 1和r 2，球壁的内外表面分别保持恒定的温度t 1和t 2。球壁的导热系数λ为常数。试用傅立叶定律，积分求证空心球壁的导热计算公式为： Q=4πλ(t 1-t 2)/(1/r 1-1/r 2) （10分） 解：由傅立叶定律， 2 121121 22211) (4)(4)11(442121 r r t t Q t t r r Q dt r dr Q dr dt r Q r r t t --=-=-==??πλπλπλλ π 哈工大-传热学虚拟仿真实验报告 Harbin Institute of Technology 传热学虚拟仿真实验报告 院系：能源科学与工程学院 班级：设计者： 学号： 指导教师：董士奎 设计时间：2016.11.7 传热学虚拟仿真实验报告 1 应用背景 数值热分析在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、以及日用家电等各个领域都有广泛的应用。 2 二维导热温度场的数值模拟 2.1 二维稳态导热实例 假设一用砖砌成的长方形截面的冷空气通道，其截面如图2.1所示，假设在垂直于纸面方向上冷空气及砖墙的温度变化很小，可以近似地予以忽略。 图2.1一用砖砌成的长方形截面的冷空气通道截面 2.2二维数值模拟 基于模型的对称性，简化为如图所示的四分之一模 型。 图2.2 二维数值模拟 2.3 建立离散方程 此时对于内部节点，如图2.3： ,1,,1,,,1,,1=? ? - +??-+??-+??--++-x y t t x y t t y x t t y x t t j t j i j t j i j t j i j t j i λ λ λ λ 对于平直边界上的节点，如图2.4： 2 22,,1,,1,,,1=?+Φ??+??-+??-+??-? -+-w j i j t j i j t j i j t j i yq y x x y t t x y t t y x t t λλλ 对于外部和内部角点，如图2.5： 2 43220 2422,,,1,1,,1,,,1,,1,,,1=?+?+Φ??+??-+??-+??-+??-=?+?+Φ??+??-+??-?+-+-?--w n m n m n m n m n m n m n m n m n m w n m n m n m n m n m q y x y x y x t t x y t t x y t t y x t t q y x y x x y t t y x t t λλλλλλ哈工大机械设计大作业轴系
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