机械制造工艺学课后习题答案(哈工大,赵长发)

机械制造工艺学课后习题答案(哈工大,赵长发)
机械制造工艺学课后习题答案(哈工大,赵长发)

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

基准:用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点,线,面

根据作用的不同,基准可分为:1设计基准2工艺基准

1-5. (毛飞选择时,应考虑哪些因素)

(1)零件材料及其力学性能

(2)零件的形状和尺寸

(3)生产类型

(4)具体生产条件

(5)利用新工艺、新技术和新材料

1-6.(粗,精基准选择原则有哪些)

1. 保证相互位置要求原则。

2. 保证重要表面加工余量均匀原则

3. 保证加工余量分配合理原则。

4. 便于装夹的原则

5.粗基准一般不能重复使用原则。

2. 精基准的选择

(1) 基准重合原则

(2) 基准统一原则

(3) 互为基准原则

(4) 自为基准原则

1-10.(表面加工选择时应考虑哪些因素)

(1) 经济加工精度

(2) 工件材料的性质

(3)工件的结构形状和尺寸

(4) 生产类型和经济性

(5)现有设备情况和技术条件

1-11.(工件加工质量要求较高时,应划分哪几个阶段划分加工阶段的原因是什么)

①粗加工阶段是切除大部分加工余量并加工出精基准,目的是提高生产率。

②半精加工阶段是为零件主要表面的精加工做准备,并完成一些次要表面的加工,一般在热处理前进行。

③精加工阶段从工件上切除较少余量,所得精度和表面质量都比较高,目的是保证质量

④光整加工阶段是用来获得很光洁表面或强化其表面的加工过程。

⑤超精密加工阶段是按照稳定、超微量切除等原则,实现尺寸和形状误差在μmc以下的加工技术。

划分加工阶段的原因

(1) 保证加工质量

(2)合理地使用机床设备

(3) 便于热处理工序安排

(4)便于及时发现毛坯缺陷

(5)保护精加工过后的表面

1-12.

(1) 先基准面,后其它面

(2)先主要表面,后次要表面

(3) 先面后孔

(4)先粗后精

热处理工序的安排

(1)预备热处理

(2)最终热处理

(3)时效处理

(4)表面处理

1-13

工序余量—相邻两工序的工序尺寸之差

加工总余量—毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。

影响加工余量的因素

(1)上工序表面粗糙度H1a和缺陷层H2a

(2)上工序的尺寸公差Ta

(3)上工序的形位误差ρa

(4)本工序加工时的装夹误差εb

21.何谓时间定额批量生产时,时间定额由哪些部分组成

答:时间定额—在一定生产条件下,规定完成一件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;(2)辅助时间;(3)工作地点服务时间;(4)休息与自然需要时间;(5)准备终结时间。

22.提高机械加工劳动生产率的工艺措施有哪些

答:(1).缩短基本时间;(2).缩短辅助时间;(3).缩短工作地点服务时间;(4).缩短准备与终结时间;(5).采用新工艺和新方法;(6).高效自动化加工及成组加工。

不同机床加工时,一般可采用几种安装方法:

1直接安装2找正安装3夹具安装

2-1(什么叫安装,为什么说定位与夹紧不是一回事)

?安装—将工件在机床上或夹具中定位并夹紧的过程。

?定位—确定工件在机床或夹具上占有正确位置

?夹紧—工件定位后将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变。

2-2.(夹具一般由哪些部分组成)

1.定位元件

起定位作用,保证工件在机床上或夹具中占有正确的位置。

2.夹紧装置

将工件夹紧,保证工件定位后的正确位置不变。

3.导向元件和对刀装置

保证刀具加工时的正确位置

4.连接元件

用来保证夹具和机床之间的相对位置

5.夹具体

基础件,将上述各元件连成一体。

6.其它元件

2-3.(何谓六点定位原理)六点定位原理—采用六个按一定规则布置的约束点(支承点)限制工件六个自由度的方法

2-4.(什么是完全定位,不完全定位,欠定位和过定位正常定位和非正常定位包括哪些方面)

?I.完全定位

?完全定位—工件的六个自由度完全被限制

?2.不完全定位(部分定位)

?不完全定位—允许有一个或几个自由度不被限制。(由被加工零件的位置要求所决定)?3.欠定位

?欠定位—工件应该限制的自由度而未被限制。

?欠定位不能保证加工精度是绝对不允许的。

?4.过定位

?过定位—工件的同一自由度被重复限制

2-6.(使用夹具加工工件时,产生加工误差的组成部分)

?1.工件安装误差定位误差+夹紧误差

?2.夹具对定误差对刀误差+切削成形运动的误差

? 3. 加工过程误差

2-8.(何谓定位误差定位误差是由哪些因素引起的)定位误差—同批工件在夹具中定位时,某工序基准在工序尺寸方向的最大位移量。

?定位误差由基准位置误差和基准不重合误差组成。

2-9.(对夹紧装置有哪些基本要求夹紧力的三要素如何确定)①应保证定位准确,而不能破坏定位;

?②夹紧后工件与夹具的变形应在允许范围内

?③夹紧机构安全可靠,有足够的刚度和强度,手动夹紧应自锁,夹紧行程要足够;

?④结构简单,制造和操作方便,快速省力。

2-19.①夹具受力元件及夹具体要有足够的强度和刚度;

?②一般均设置对刀装置和定向键,保证工件与刀具、工件与进给运动之间的位置精

度;

?③铣床夹具一般要在工作台上对定后固定。

?刨床夹具可参照铣床夹具设计

2-20.(1)直线进给式

(2)圆周进给式

(3)仿形进给式

机械加工精度

1:(什么是加工精度和加工误差加工精度包括哪些方面他们是如何得到的)

加工精度:是指零件加工后的实际几何叁数对理想几何叁数的符合程度。加工精度包括尺寸精度,形状精度,位置精度三个方面。

尺寸精度的获得方法:1试切法2调整法3定尺寸刀具法4自动控制法

形状精度的获得方法:1成形运动法2非成形运动法

位置精度获得方法:1一次装夹获得法2多次装夹获得法:

2:(车床床身导轨在垂直面内及水平面的直线度,对车削轴类零件的加工误差有什么影响影响程度有何不同)

水平面的影响:导轨在X方向存在误差,磨削外圆时工件沿砂轮法线方向产生位移。引起工件方向上的误差,当磨削长外圆时,造成圆柱度误差。

垂直的影响:由于磨床导轨在垂直内存在误差,磨削外圆时,工件沿砂轮切线方向产生位移。工件产生圆柱度误差,其值很小。

3:(对平面磨床,为什么导轨在垂直面内直线要求高与平面内的直线度的要求镗床导轨为什么在垂直内和水平面的都有较高要求)

因为产生的圆柱度误差,虽然很小,但对平面磨床在法向的位移(敏感方向),将直接反映被加工的表面形成的形状误差。

4:机床制造误差有哪几种:1机床回转运动2机床导轨直线运动机床传动链的误差

(1)机床回转运动误差的概念与形式:指主轴的瞬时回转轴线相对其平均回转轴线,在规定测量平面内的变动量。变动量越小,主轴回转精度越高:反之越低。形式:画圆跳动,径向圆跳动,角度摆动三种形式。主轴回转运动误差的影响因素:主轴的误差,轴承的误差,轴承的间隙,轴承配合零件的误差及主轴系统的径向不等刚度和热变形等。

对于刀具回转类机床,切削力方向随旋转方向而改变。主轴支承轴颈的圆度误差影响越小,而轴孔的圆度影响越大。

(2 )机床导轨误差存在的影响:磨床导轨在水平面内直线误差的影响磨床导轨在垂直内直线度误差的影响导轨面平行度误差的影响

(3 )传动链误差的概念:指内联系的传动链中得首末两端传动元件之间相对运动的误差,他是按展成原理加工工件时,影响加工精度的主要因素。减少传动链传动误差的措施:尽可能缩短传动链减少各传动元件装配时的几何偏心,提高装配精度在传动链中按降速比递增的原则分配各传动副的传动比采用校正装置

5:工艺系统的受力变形:

车削细长轴时,工件在切削的作用下的弯曲变形,加工后会产生鼓形的圆柱度误差;

在内圆磨床上用横向切入磨孔时,磨孔会产生带有锥度的圆柱度误差

静刚度:作用力F与由它所引起的在作用力上产生的变形量y的比值。

负刚度:当Fy与yxt方向相反时,即出现负刚度

机床部件的刚度曲线的特点:(1)变形与作用力不是线性关系,反映力刀架变形不纯粹是弹性变形;(2)消耗在克服部件内零件间的摩擦和接触塑性变形所做的功(3)卸载后曲线不回到原点,说明有残留变形(4)部件的实际刚度比按实体所估算的小

提高工艺系统刚度的措施:(1)合理的结构设计(2)提高连接表面的接触刚度(3)提高工件定位基准面的精度和减小它的表面粗糙度值(4)采用合理的装夹和加工方式

6加工误差的统计分析

统计性质的不同,可分为:(1)系统性误差(2)随机性误差

分布曲线的缺点:(1)不能反映误差的变化趋势(2)不能在加工过程中及时提供控制精度的资料。

3-1. 加工精度—零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)对理想几何参数的符合程度。加工误差—零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。1.尺寸精度—加工后零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想尺寸之间的符合程度2.形状精度—加工后零件各表面的实际形状与表面理想形状之间的符合程度。3.位置精度—加工后零件表面之间的实际位置与表面之间理想位置的符合程度。

3-11.工艺系统刚度—工件加工表面和刀具在切削法向分力Fy与工艺系统在总切削力的作用下该方向上的相对位移yxt的比值

kxt= Fy /yxt

–(1)提高机床部件中零件间接合表面的质量

–(2)给机床部件以预加载荷

–(3)提高工件定位基准面的精度和减小它的表面粗糙度值

3-16.。(1)毛坯制造中产生的残余应力

(2)冷校直带来的残余应力

(3)切削加工中产生的残余应力

2.减少或消除残余应力的措施

(1)合理设计零件结构

(2)对工件进行热处理和时效处理

(3)合理安排工艺过程

4-1 机械加工表面质量包括哪些主要内容它们对机器使用性能有哪些影响

答:包括加工表面的几何形状误差和表面层的物理力学性能;(1)表面质量对耐磨性的影响(2)表面质量对疲劳性的影响(3)表面质量对耐蚀性的影响(4)表面质量对零件配合质量的影响。

4-2(为什么机器上许多静止连接的接触表面,往往要求表面粗糙度值较小,而有相对运动的表面又不能要求表面粗糙度值过小)

答:表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般来说,表面粗糙度值越小,其耐磨性越好。但是表面粗糙度值太小,因接触面容易发生分子粘接,且润滑液不易储存,磨损反而增加。因此,就磨损而言,存在一个最优表面的粗糙度值。

4-3(切削加工塑性材料时,为什么高速切削会得到较小的表面粗糙度

值)

答:砂轮速度越高,就有可能使表层金属的塑性变形的传播速度大于切削速度,工件材料来不及变形,致使表层金属的塑性变形减小,磨削表面的粗糙度值将明显减少。

4-5(什么叫冷作硬化切削加工中,影响冷硬的因素有哪些)

答:机械加工过程中产生的塑性变形,使晶格扭曲、畸变,晶粒间产生滑移,晶粒被拉长,这些都会使表面层金属的硬度增加,统称为冷作硬化;(1)影响切削加工表面冷作硬化的因素有:1)切削用量的影响2)刀具几何形状的影响3)加工材料性能的影响;(2)影响磨削加工表面冷作硬化的因素有:1)工件材料性能的影响2)磨削用量的影响3)砂轮粒度的影响。

4-6(何谓回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤)

答:1)如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度(碳钢的相变温度为720℃),但已超过马氏体的转变温度(中碳钢为300℃),工件表层金属的马氏体将转化为硬度较低的回火组织(索氏体或托氏体),这称为回火烧伤;

2)如果磨削区温度超过了相变温度,再加上冷却液的急冷作用,表层金属会出现二次淬火马氏体组织,硬度比原来的回火马氏体高;在它的下层,因冷却较慢,出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体),这称为淬火烧伤;

3)如果磨削区温度超过了相变温度,而磨削过程又没有冷却液,表层金属将产生退火组织,表层金属的硬度将急剧下降,这称为退火烧伤。

4-7(为什么同时提高砂轮速度和工件速可以避免产生磨削烧伤)

答:加大工件的回转速度,磨削表面的温度升高,但其增长速度与磨削深度影响相比小得多;且回转速度越大,热量越不容易传入工件内层,具有减小烧伤层深度的作用。但增大工件速度会使表面粗糙度增长,为了弥补这一缺陷,可以相应提高砂轮速度。实践证明,同时提高砂轮速度和工件速度可以避免烧伤。

4-8(试述产生表面残余应力的原因。)

答:1)冷态塑性变形引起残余应力2)热态塑性变形引起残余应力3)金相组织变化引起残余应力。

4-9(为什么要注意选择零件加工最终工序的加工方法)

答:工件表层金属的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。一般来说,工件表面残余应力的数值及性质主要取决于工件最终工序的加工方法。因次,工件最终工序加工方法的选择至关重要。

4-10(试述产生磨削裂纹的原因。)

答:在交变载荷的作用下,机器零件表面上存在的局部微观裂纹,由于拉应力的作用使原生裂纹扩大,最后导致零件断裂。

4-11(表面强化工艺的目的是什么常用的强化方法有哪些)

答:这里说的表面强化工艺是指通过冷压加工方法使表面层金属发生冷态塑性变形,以降低表面粗糙度值,提高表面硬度,并在表层产生压缩残余应力的表面强化工艺;1)喷丸强化2)滚压强化。

生产的振动主要有:1,受迫振,2自激振动

4-12(什么是受迫振动产生的原因是什么)

答:机械加工中的受迫振动是由于外界(相对于切削过程而言)周期性干扰力的作用引起的振动;1)系统外部的周期性激振力2)高速回转零件的质量不平衡引起的振动3)传动机构的缺陷和往复运动部件的惯性力引起的振动4)过程的间歇性。

4-13(简述受迫振动的特点。)

答:1)受迫振动是由周期性激振力引起的,不会被阻尼衰减掉,振动本身也不能使激振力变化2)受迫振动的振动频率与外界激振力频率相同,而与系统的固有频率无关3)受迫振动的幅值既与外界激振力的幅值有关,又与工艺系统的动态特性有关。

4-14(什么事自激振动其特性是什么)

答:这种由振动系统本身产生的交变力激发和维持的振动称为自激振动;1)自激振动的频率等于或接近系统的固有频率,即由系统本身的参数所决定2)自激振动是由外部激振力的偶然触发而产生的一种不衰减运动,但维持振动所需的交变力是由振动过程本身产生的3)自激振动能否产生和维持取决于每个振动周期内输入和消耗的能量自激振动系统维持稳定振动的条件是,在一个振动周期内,从能源输入到系统的能量等于系统阻尼所消耗的能量。

4-15(自激振动的机理有三种假说,你能说出都是什么吗)

答:1)再生原理2)振型耦合原理3)负摩擦原理。

4-16什么是表面粗糙度

表面粗糙度是加工表面的微观几何形状误差,其波长与波高比值一般小于50.

4-17.什么是宏观几何形状误差

当波长与波高比值大于1000时,称为宏观几何形状误差。

3.粒度

砂轮的粒度不仅表示磨粒的大小,而且还表示磨粒之间的距离。

4-18.切削用量对表面粗糙度的影响

(1).砂轮的速度越高,单位时间内通过被磨表面的磨粒就越多,因而工件表面的粗糙度值就越小。

(2).工件速度越对表面粗糙度的影响刚好与砂轮速度的影响相反,增大工件速度,单位时间内通过的被磨表面的磨粒

减少,表面粗糙度值将增加。

(3).砂轮的纵向进给减小,工件表面的每个部位被砂轮重复磨削的次数增加,倍磨削表面的粗糙度将减小。

4-19.评定表面冷作硬化的指标有下列三项:

(1)表面金属的显微硬度HV。

(2)硬化层深度h(um)

(3)硬化程度N

N=(HV-HVo/HVo)*%100

4-20.什么是磨削烧伤

对于已淬火的刚健,很高磨削温度往往会使表层金属的金相组织产生变化,使表层金属硬度下降,使工件表面呈现氧化膜

颜色,这种现象称为磨削烧伤。

4-21(如何进行受迫振动的诊断)

答:1)拾取振动信号,做机床工作时的频谱图2)做环境实验,查找机外振源3)做空运转实验。查找机内振源。

4-22(清除自激振动的措施有哪些)

答:1)合理选择切削用量2)合理选择刀具几何参数3)增加切削阻尼。

5-1(什么叫装配它包括哪些内容)

答:按规定的技术要求,将零件、组件和部件进行配合和连接,使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配;装配不仅是零、组件、部件的配合和连接等过程,还应包括调整、检验、试验、油漆和包装等工作。

5-2(零件精度和装配精度是什么关系)

答:零件的精度决定了机器的装配精度,零件的精度要求取决于对机器装配精度的要求及装

配方法。

5-3(装配精度包括哪些方面影响装配精度的主要因素有哪些)

答:(1)几何精度:1)尺寸精度2)相对位置精度(2)运动精度:1)回转精度2)传动链精度;因素有:1)零件的加工精度2)零件之间的配合及接触质量3)力、热、内应力等所引起的零件变形4)回转零件的不平衡。

5-5(完全互换装配法和大多数互换装配法各有何特点,其应用场合是什么)

答:完全互换装配法的特点有:装配质量稳定可靠,对装配工人的技术等级要求较低,装配工作简单、经济、生产率高,便于组织流水装配和自动化装配,又可保证零、部件的互换性,便于组织专业化生产和协作生产,容易解决备件供应。因此。只要各组成环的加工技术上有可能,且经济上合理时,应该尽量优先采用完全互换装配法,尤其在成批大量生产时更应如此;大多数互换装配法的特点和完全互换装配法的他点相似,只是互换程度不同。大多数互换装配法常应用于生产节拍不是很严格的成批生产中。

5-6(什么事分组装配法其特点和应用场合是什么)

答:分组装配法是先将组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大若干倍,使其能较经济地加工;然后,将各组成环按其实际尺寸大小分为若干组,各对应进行装配,从而达到封闭环公差要求;特点及应用场合:分组装配法可降低对组成环的加工要求,而不降低装配精度。但是,分组装配法增加了测量、分组和配套工作。当组成环较多时,这种工作就会变得非常复杂。所以,分组装配法适用于成批大量生产中封闭环公差要求很严、尺寸链组成环很少的装配尺寸链中。

5-7(什么是修配装配法其特点和应用场合是什么)

答:修配装配法是将尺寸链中各组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大,使其能按该生产条件下较经济的公差制造,装配时去除补偿环(预先选定的某一组成环)部分材料以改变其实际尺寸,使封闭环达到其公差于极限偏差要求;特点及应用场合:修配装配法可降低对组成环的加工要求,利用修配补偿环的方法可获得较高的装配精度,尤其是尺寸链中环数较多时,其优点更为明显。在大批大量生产中很少采用修配法;在单件小批生产中则广泛采用修配法;在中批生产中,一些封闭环要求较严的多环装配尺寸链大多采用修配法。

5-8(什么是调整装配法它有哪三种形式)装配时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整件来达到装配精度的装配方法,称为调整装配法。

动调整法、固定调整法和误差抵消调整法。

5-13(制定装配工艺规程时,应考虑哪些原则)1) 保证产品质量2) 满足装配周期的要求

3) 要尽量减少手工劳动量。

5-14(装配的组织形式有几种有何特点各应用于什么场合)(1)固定式装配(2)移动式装配

5-15(为什么要把机器装配划分为若干独立的装配单元)将产品

划分为套件、组件、部件等能进行独立装配的装配单元,是设计装配工艺规程中最重要的一项工作,这对于大批大量生产中装配那些结构较为复杂的产品尤为重要。

5-16(装配尺寸封闭环的要求方法)

1:互换装配法,分组装配法,修配装配法

不好测量的为封闭环,与封闭环同向的为减环,与封闭环反向的为增环。

1-14.为轴套零件,在车床上已加工好外圈,内孔路面,现须在床上铣出右端槽,并保存尺寸5 0^ 及(26+),求试切调刀时的测量尺寸H,A,及上下偏差。

解:(1)横向时,A为封闭环

(26+),(26+),10 +^0为增环,50 0^为减环

故A=20+26+10-50=6

ESA=+++()=

EIA=

∴A=6 +^

(2)5 0^为封闭环,20 0^为减环,H为增环

S=H-20

H=25

0=ESH-()

ESH=

=EIH-0

EIH=

H为25 ^

1-16.偏心零件忠,表示A要求。参碳处理,参碳层深度规定为~0.8mm,零件上与此有关的加工过程如下。

(1)精车A面,保证尺寸%% 0^-0.1mm

(2)参碳处理,控制参碳层深度为H。

(3)精度A面,保证尺寸%% 0^-0.016mm同时

保证参碳层深度达到规定的要求,试确定H的数值

解:Ho与+^0为封闭环,H与0^为增环

0^ 为减环

∴=H+

H=

+=ESH+0-()=

0==

H= ^

3-19.车削一批轴的外圆,其尺寸要求为%%c20 0^-0.1mm,若此工序尺寸按正态分布,均方差a=,公差带中心喜爱与分布曲线中心,其偏移值△=0.03mm,试指出

该批工件的常值系统误差及随机误差,计算合格率及废品率;有无废品产生,若有,能否修复。

解:常值

随机

Cp=T/65=6*=2/3

工序能力不足,一定产生废品

公差带中心

A=

分布中心X,X=+=

实际加工最大即可Xmax=+36=

图纸要求Amax Xmax>Amax产生废品,不能修复

Xmin=-3a=

Amin= 无废品

合格率=1-%%c()/

(完整版)哈工大工程热力学习题答案——杨玉顺版

第二章 热力学第一定律 思 考 题 1. 热量和热力学能有什么区别?有什么联系? 答:热量和热力学能是有明显区别的两个概念:热量指的是热力系通过界面与外界进行的热能交换量,是与热力过程有关的过程量。热力系经历不同的过程与外界交换的热量是不同的;而热力学能指的是热力系内部大量微观粒子本身所具有的能量的总合,是与热力过程无关而与热力系所处的热力状态有关的状态量。简言之,热量是热能的传输量,热力学能是能量?的储存量。二者的联系可由热力学第一定律表达式 d d q u p v δ=+ 看出;热量的传输除了可能引起做功或者消耗功外还会引起热力学能的变化。 2. 如果将能量方程写为 d d q u p v δ=+ 或 d d q h v p δ=- 那么它们的适用范围如何? 答:二式均适用于任意工质组成的闭口系所进行的无摩擦的内部平衡过程。因为 u h pv =-,()du d h pv dh pdv vdp =-=-- 对闭口系将 du 代入第一式得 q dh pdv vdp pdv δ=--+ 即 q dh vdp δ=-。 3. 能量方程 δq u p v =+d d (变大) 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+(变大) 很相像,为什么热量 q 不是状态参数,而焓 h 是状态参数? 答:尽管能量方程 q du pdv δ=+ 与焓的微分式 ()d d d h u pv =+(变大)似乎相象,但两者 的数学本质不同,前者不是全微分的形式,而后者是全微分的形式。是否状态参数的数学检验就是,看该参数的循环积分是否为零。对焓的微分式来说,其循环积分:()dh du d pv =+???蜒? 因为 0du =??,()0d pv =?? 所以 0dh =??, 因此焓是状态参数。 而对于能量方程来说,其循环积分: q du pdv δ=+???蜒?

传热学MATLAB温度分布大作业完整版

传热学大作业(第四章) 姓名:张宝琪学号:03110608 一、题目及要求 1.各节点的离散化的代数方程 2.源程序 3.不同初值时的收敛快慢 4.上下边界的热流量(λ=1W/(m℃)) 5.计算结果的等温线图 6.计算小结 题目:已知条件如下图所示: 二、方程及程序 (1)各温度节点的代数方程 ta=(300+b+e)/4 ; tb=(200+a+c+f)/4; tc=(200+b+d+g)/4; td=(2*c+200+h)/4 te=(100+a+f+i)/4; tf=(b+e+g+j)/4; tg=(c+f+h+k)/4 ; th=(2*g+d+l)/4

ti=(100+e+m+j)/4; tj=(f+i+k+n)/4; tk=(g+j+l+o)/4; tl=(2*k+h+q)/4 tm=(2*i+300+n)/24; tn=(2*j+m+p+200)/24; to=(2*k+p+n+200)/24; tp=(l+o+100)/12 (2)源程序 【G-S迭代程序】 【方法一】 函数文件为: function [y,n]=gauseidel(A,b,x0,eps) D=diag(diag(A)); L=-tril(A,-1); U=-triu(A,1); G=(D-L)\U; f=(D-L)\b; y=G*x0+f; n=1; while norm(y-x0)>=eps x0=y; y=G*x0+f; n=n+1; end 命令文件为: A=[4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; -1,4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; 0,-1,4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

传热学习题及参考答案

《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。

传热学答案+第五版+章熙民(完整版)

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

传热学MATLAB温度分布大作业完整版

东南大学能源与环境学院 课程作业报告 作业名称:传热学大作业——利用matlab程序解决热传导问题 院系:能源与环境学院 专业:建筑环境与设备工程 学号: 姓名: 2014年11月9日

一、题目及要求 1.原始题目及要求 2.各节点的离散化的代数方程 3.源程序 4.不同初值时的收敛快慢 5.上下边界的热流量(λ=1W/(m℃)) 6.计算结果的等温线图 7.计算小结 题目:已知条件如下图所示: 二、各节点的离散化的代数方程 各温度节点的代数方程 ta=(300+b+e)/4 ; tb=(200+a+c+f)/4; tc=(200+b+d+g)/4; td=(2*c+200+h)/4 te=(100+a+f+i)/4; tf=(b+e+g+j)/4; tg=(c+f+h+k)/4 ; th=(2*g+d+l)/4 ti=(100+e+m+j)/4; tj=(f+i+k+n)/4; tk=(g+j+l+o)/4; tl=(2*k+h+q)/4

tm=(2*i+300+n)/24; tn=(2*j+m+p+200)/24; to=(2*k+p+n+200)/24; tp=(l+o+100)/12 三、源程序 【G-S迭代程序】 【方法一】 函数文件为: function [y,n]=gauseidel(A,b,x0,eps) D=diag(diag(A)); L=-tril(A,-1); U=-triu(A,1); G=(D-L)\U; f=(D-L)\b; y=G*x0+f; n=1; while norm(y-x0)>=eps x0=y; y=G*x0+f; n=n+1; end 命令文件为: A=[4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; -1,4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0; 0,-1,4,-1,0,0,-1,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

哈工大传热学作业答案

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 +=

太阳能电池——大学物理实验.

太阳能电池特性的测量 能源短缺和地球生态环境污染已经成为人类面临的最大问题,新能源利用迫在眉睫。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的新能源。太阳电池可以将太阳能转换为电能,随着研究工作的深入与生产规模的扩大,太阳能发电的成本下降很快,而资源枯竭与环境保护导致传统电源成本上升。太阳能发电有望在不久的将来在价格上可以与传统电源竞争,太阳能应用具有光明的前景。 根据所用材料的不同,太阳能电池可分为硅太阳能电池,化合物太阳能电池,聚合物太阳能电池,有机太阳能电池等。其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的,在应用中居主导地位。 本实验研究单晶硅,多晶硅,非晶硅3种太阳能电池的特性。 实验目的 1. 学习太阳能电池的发电的原理 2. 了解太阳电池测量原理 3. 对太阳电池特性进行测量 实验原理 太阳能电池利用半导体P-N 结受光照射时的 光伏效应发电,太阳能电池的基本结构就是一个大 面积平面P-N 结,图1为P-N 结示意图。 P 型半导体中有相当数量的空穴,几乎没有自由电子。N 型半导体中有相当数量的自由电子, 几乎没有空穴。当两种半导体结合在一起形成 P-N 结时,N 区的电子(带负电)向P 区扩散, P 区的空穴(带正电)向N 区扩散,在P-N 结附近形成空间电荷区与势垒电场。势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动,最终扩散与漂移达到平衡,使流过P-N 结的净电流为零。在空间电荷区内,P 区的空穴被来自N 区的电子复合,N 区的电子被来自P 区的空穴复合,使该区内几乎没有能导电的载流子,又称为结区或耗尽区。 当光电池受光照射时,部分电子被激发而产生电子-空穴对,在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N 区和P 区,使N 区有过量的电子而带负电,P 区有过量的空穴而带正电,P-N 结两端形成电压,这就是光伏效应,若将P-N 结两端接入外电路,就可向负载输出电能。 在一定的光照条件下,改变太阳能电池负载电阻的大小,测量其输出电压与输出电流,得到输出伏安特性,如图2实线所示。 负载电阻为零时测得的最大电流I SC 称为短路电 流。 负载断开时测得的最大电压V OC 称为开路电压。 太阳能电池的输出功率为输出电压与输出电流的 乘积。同样的电池及光照条件,负载电阻大小不一样 时,输出的功率是不一样的。若以输出电压为横坐标, 输出功率为纵坐标,绘出的P-V 曲线如图2点划线所 示。 输出电压与输出电流的最大乘积值称为最大输出 空间电荷区 图1 半导体P-N 结示意图 I V

传热学作业参考答案

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-第一章习题答案

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。

哈工大2011年大学物理试题

大学物理期末考题(A) 2003年1月10日 得分__________ 班级_________姓名_________学号___________ 序号____________ 注意:(1)共三张试卷。(2)填空题★空白处写上关键式子,可参考给分。计算题要排出必要的方程,解题的关键步骤,这都是得分和扣分的依据。(3)不要将订书钉拆掉。(4)第4、5页是草稿纸。 一、选择题 1、在宽度a =0.05mm 的狭缝后置一焦距f 为0.8m 的透镜, 有一屏幕处在透镜的焦平面上,如图所示。现将某单色光垂直照射在单缝上,在屏幕上形成单缝衍射条纹,试问:若在离中央明条纹上方x =1.6cm 的P 处恰为暗条纹,则该光的波长约为 (a) 450nm (b) 500nm (c) 550nm (d) 600nm _____________ 1、在宽度a =0.05mm 的狭缝后置一焦距f 为0.8m 的透镜,有一屏幕处在透镜的焦平面上,如图所示。现将某单色光垂直照射在单缝上,在屏幕上形成单缝衍射条纹,试问:若在离中央明条纹上方x =1.6cm 的P 处恰为暗条纹,则该光的波长约为 (a) 450nm (b) 500nm (c) 550nm (d) 600nm 选_____B ______ λ θθk a f x ==sin kf ax = ?λ 2、在牛顿环实验中,观察到的牛顿环的干涉圆环形条纹第9级明条纹所占的面积与第16级明条纹所占的面积之比约为 (a) 9/16 (b) 3/4 (c) 1/1 (d) 4/3 (e) 16/9 选_____________ 2、在牛顿环实验中,观察到的牛顿环的干涉圆环形条纹第9级明条纹所占的面积与第16级明条纹所占的面积之比约为 (a) 9/16 (b) 3/4 (c) 1/1 (d) 4/3 (e) 16/9 选_____C ______ 明:2 ) 12(λ -= k R r , 暗:λRk r = , λπR S S k k =-+1 3、用频率为ν的单色光照射某金属时,逸出光电子的动能为k E ,若改用频率 2ν的单色光照射该金属时,则逸出光电子的动能为 (a )k E 2 (b) k E h -ν (c) k E h +ν (d) k E h -ν2 选_____________

2009传热学试卷(1)标准答案

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

传热学课后作业标准答案

传热学课后作业答案

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1-10 一炉子的炉墙厚13cm ,总面积为202 m ,平均导热系数为1.04w/m.k ,内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ,问每天因热损失要用掉多少千克煤? 解:根据傅利叶公式 KW t A Q 2.7513.0) 50520(2004.1=-??=?= δλ 每天用煤 d Kg /9.3101009.22 .753600244 =??? 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8.5w ,如果全部热量通过对流换热传给空气,试问此时的对流换热表面传热系数多大? 解:根据牛顿冷却公式 ()f w t t rlh q -=π2 所以 ()f w t t d q h -= π=49.33W/(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250℃,表面发射率为0.7,试计算航天器单位表面上的换热量。 解:4T q εσ==0.7 155250)./(1067.54 428=???-K m W W/2m 1-30 设图1-4所示壁面两侧分别维持在20℃及0℃,且高温侧受到 流体的加热, )./(200,100,08.02 101K m W h C t m f ===δ,过程是稳态的,试确定壁面材料的导热系数。 解: ()()21111w w w f t t t t h q -= -=δλ () 21111w w w f t t t t h --= ∴δλ =64)./(K m W 1-32 一玻璃窗,尺寸为60cm cm 30?,厚为4mm 。冬天,室内及室外温度分别为20℃及-20℃,内表面的自然对流换热表面系数为W ,外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。 解: λδA Ah A h T + +?= Φ2111 =57.5W

传热学课后作业答案

1-10 一炉子的炉墙厚13cm ,总面积为202m ,平均导热系数为1.04w/m.k ,内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ,问每天因热损失要用掉多少千克煤? 解:根据傅利叶公式 KW t A Q 2.7513.0)50520(2004.1=-??=?=δλ 每天用煤 d Kg /9.3101009.22.753600244=??? 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8.5w ,如果全部热量通过对流换热传给空气,试问此时的对流换热表面传热系数多大? 解:根据牛顿冷却公式 ()f w t t rlh q -=π2 所以 ()f w t t d q h -=π=49.33W/(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250℃,表面发射率为0.7,试计算航天器单位表面上的换热量。 解:4T q εσ==0.7155250)./(1067.54 428=???-K m W W/2m 1-30 设图1-4所示壁面两侧分别维持在20℃及0℃,且高温侧受到 流体的加热,)./(200,100,08.02101K m W h C t m f ===δ,过程是稳态的,试确定壁面材料的导热系数。 解:()()21111w w w f t t t t h q -= -=δλ ()21111w w w f t t t t h --=∴δλ =64)./(K m W 1-32 一玻璃窗,尺寸为60cm cm 30?,厚为4mm 。冬天,室内及室外温度分别为20℃及-20℃,内表面的自然对流换热表面系数为W ,外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。 解: λδA Ah A h T ++?=Φ2111 =57.5W

哈工大模电期末考试题及答案

一、 填空(16分) 1、在电流控制方式上,双极型晶体管是__电流控制电流源____型,而场效应管是__电压控制电流源___型;二者比较,一般的由_____场效应管___构成的电路输入电阻大。 2、放大电路中,为了不出现失真,晶体管应工作在___放大___区,此时发射结___正偏______,集电结___反偏______。 3、负反馈能改善放大电路性能,为了提高负载能力,应采用___电压___型负反馈,如果输入为电流源信号,宜采用___并联___型负反馈。 4、正弦波振荡电路应满足的幅值平衡条件是___AF=1____。RC 振荡电路、LC 振荡电路及石英晶体振荡电路中,___石英晶体振荡电路___的频率稳定性最好。 5、直流电源的组成一般包括变压器、_整流电路__、_滤波电路_和_稳压电路_。 6、下列说法正确的画√,错误的画× (1)放大电路的核心是有源器件晶体管,它能够实现能量的放大,把输入信号的能量放大为输出信号的能量,它提供了输出信号的能量。 ( × ) (2)共集组态基本放大电路的输入电阻高,输出电阻低,能够实现电压和电流的放大。 ??? ? ? ? ( ×?) (3)图1所示的文氏桥振荡电路中,对于频率为01 2f RC π=的信号,反馈信号Uf 与输出信号Uo 反相,因此在电路中引入了正反馈环节,能产生正弦波振荡。? ? ??? ? ???? ( ×?) 第 1 页 C C R R + + + +R R 3 4 o U ?f U ?t 图1

(共 8 页) ?试 题: 班号: 姓名: 二、(18分)基本放大电路及参数如图2所示,U BE =0.7V ,R bb ’=300?。回答下列各问: (1) 请问这是何种组态的基本放大电路?(共射、共集、共基) (2) 计算放大电路的静态工作点。 (3) 画出微变等效电路。 (4) 计算该放大电路的动态参数:u A ,R i 和Ro (5) 若观察到输出信号出现了底部失真,请问应如何调整R b才能消除失真。 图2 答:(1)是共射组态基本放大电路 ??? ?(1分) (2)静态工作点Q : Vcc =I BQ *Rb +U BEQ +(1+β) IBQ *R e ,即15= IBQ *200k ?+0.7V+51* I BQ *8k?, ∴I BQ =0.0235mA ? ? ??(2分) ∴I C Q=βIBQ =1.175mA, ? ? ? ??? (2分) ∴UCEQ =V cc-I CQ*RC -I EQ *R E≈Vcc-I CQ *(RC+R E)=15-1.175*10=3.25V (2分) (3)微变等效电路 o ?? ?? (4分) (4)r be =rbb ’+(1+β)U T /I EQ =0.2+51*26/1.175=1.33K ? A u =-β(R c //R L )/r b e=-50*1.32/1.33=-49.6 ? ? (2分) Ri=R b //r be ≈1.33K ?;?????? ?? (2分) R o≈Rc=2K?? ??? ??? ?(2分)

哈工大模电第二章习题册答案

【2-1】 填空: 1.本征半导体是 ,其载流子是 和 。两种载流子的浓度 。 2.在杂质半导体中,多数载流子的浓度主要取决于 ,而少数载流子的浓度则与 有很大关系。 3.漂移电流是 在 作用下形成的。 4.二极管的最主要特征是 ,与此有关的两个主要参数是 和 。 5.稳压管是利用了二极管的 特征,而制造的特殊二极管。它工作在 。描述稳压管的主要参数有四种,它们分别是 、 、 、和 。 6.某稳压管具有正的电压温度系数,那么当温度升高时,稳压管的稳压值将 。 1. 完全纯净的半导体,自由电子,空穴,相等。 2. 杂质浓度,温度。 3. 少数载流子,(内)电场力。 4. 单向导电性,正向导通压降U F 和反向饱和电流I S 。 5. 反向击穿特性曲线陡直,反向击穿区,稳定电压(U Z ),工作电流(I Emin ),最大管耗(P Zmax )和动态电阻(r Z ) 6. 增大; 【2-2】电路如图2.10.4所示,其中u i =20sinωt (mV),f =1kHz ,试求二极管VD 两端电压和通过它的电流。假设电容C 容量足够大。 - +- +C R +k 5ΩV 6i u VD +- D u D i a) ( 图2.10.4 题2-5电路图 1.静态分析 静态,是指u i =0,这时u i 视作短路,C 对直流视作开路,其等效电路如图1.4.2(a)所示。不妨设U D = 则 D D 6V (60.6)V 1.08mA 5k U I R --= ==Ω 对于静态分析,也可以根据二极管的伏安特性曲线,用图解法求解。 2.动态分析 对于交流信号,直流电源和电容C 视作短路;二极管因工作在静态工作点附近很小的范 围内,故可用动态电阻r d 等效,且D d D 1i r u ?=?,由此可得等效电路如图1.4.2(b)所示。 二极管伏安特性方程: )1e (T D /S D -=U u I i (1.4.1) 由于二极管两端电压U D U T =26 mV ,故式1.4.1可简化为: T D /S D e U u I i ≈ T D D D d d d 1U I u i r ≈=

2010哈工大传热学试题及答案终版

1、用电炉加热一壶3kg ,初温为20℃的水,加热功率为1500w 。同时该壶通过其表面向20℃的环境空气对流放热,表面积为0.1m 2,放热系数为50(w/m 2℃)。试给出水温随时间变化的关系式,并计算将水加热至100℃需多长时间。(15) 解:取该容器内的水为研究对象,由能量平衡列方程可得: ()f dt mc P hA t t d τ =-- 其中:t -壶内逐时水温;P -加热功率;f t -空气温度。 上述方程可变化为:f P hAt dt hA t d mc mc τ++= 该方程的通解为:hA f mc P hAt hA t C e τ -+= +? 代入已知参数3m kg =;2 50/h w m =?℃;2 0.1A m =;1500P =w ;20f t =℃,代入通解可得: 4 3.9710320t C e τ--?=+? 由初始条件0,20t τ==℃;得300C =- 故可得容器内水温变化函数为:43.9710320300t e τ --?=-? 将100t =℃代入上式可得:78013min s τ== 答:将此壶水从初温20℃加热到100℃需要13min 。 2、某圆筒壁内、外半径为1R 与2R ,导热系数为λ。内壁加入定常热流q ,外壁与温度为f t ,放热系数为h 的流体接触。试求解过程处于稳态时壁内的温度分布。(10分) 解: 导热微分方程为: 0t r r r ????= ????? (1) 令f t t θ=-,则导热微分方程可变为: 0r r r θ ??? ?= ?????

边界条件为: 当1r R =时,d q dr θ λ =-; (2) 当2r R =时,d h dr θ λ θ-= (3) 解微分方程(1)得: 12ln t C C θ=+ (4) 由(2)得到11q C R λ =- , (5) 联立(3)和(5)可得 12122ln qR q C R R hR λ = +? (6) 将1C 、2C 代入到(4)中可得 11122ln ln qR q q R r R R hR θλλ =-++? 得:1 22 (ln )qR R r hR λ θλ = + 又f t t θ=+ 1 22 (ln )f qR R t t r hR λλ = ++ 故温度分布为1 22 (ln )f qR R t t r hR λλ = ++。 3、如图所示,一等截面直肋,高为H=45mm ,厚15mm δ=,肋根温度0100t =℃,流体温度20f t =℃,表面传热系数h=50 W/(m 2. K),肋片导热系数50λ=W/(m. K),设肋端绝热。将它平分为四个节点。试列出节点2、3、4的离散方程式,并计算其温度。(15分)

传热学部分习题答案(第五版)

教材P8 1.冰雹落地后.即慢慢融化,试分析一下,它融化所需的热虽是由那些途径得到的? 答:共有3个途径: ⑴冰雹与地面接触处的导热;⑵冰雹表面与周围空气的热对流与导热(对流换热);⑶冰雹表面与周围固体表面的热辐射。 4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么?填写在各箭头上。 答: 暖气片:暖气片内的蒸汽或热水对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁⑴对流换热室内空气对流换热人体;暖气片外壁⑵热辐射墙壁热辐射人体。 电热暖气片:电加热后的油对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热室内空气对流换热人体。 红外电热器:红外电热元件⑴热辐射人体;红外电热元件⑵热辐射墙壁热辐射人体。 电热暖风机:电加热器对流换热加热风对流换热人体。 冷暖两用空调机(供热时):加热风对流换热人体。 太阳辐射:阳光热辐射人体。 6.夏季在维持20℃的室内,穿单衣感到舒服,而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣,试从传热的观点分析其原因?冬季挂上窗帘布后顿觉暖和,原因又何在? 答:人体衣服表面散热途径有两个:一是通过对流换热向周围空气散热;二是通过热辐射向周围墙壁表面散热。室内空气温度相同说明冬夏季对流换热散热相同,但因为冬季墙壁温度低于夏季,造成表面热辐射散热多于夏季,所以为保暖起见,冬季必须穿绒衣。 冬季挂上窗帘减少了通过窗户的热辐射散热,因此人感觉暖和。 9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层,夹层内两侧镀银,为什么它能较长时间地保持热水的温度?并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界的?什么情况下保温性能会变得很差? 答:保温瓶胆为真空玻璃夹层,其目的是保证夹层散热方式仅是热辐射而没有对流换热方式,同时夹层内两测镀银是为了提高表面反射率,以降低热辐射散热,因此保温瓶可以较长时间地保持热水温度。 热水散热的途径:热水对流换热内胆内壁面导热内胆外壁面⑴热辐射外胆内壁面导热外胆外壁面对流换热室内空气;内胆外壁面⑵

传热学课后作业答案()

1-10 一炉子的炉墙厚13cm ,总面积为202 m ,平均导热系数为1.04w/m.k ,内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ,问每天因热损失要用掉多少千克煤? 解:根据傅利叶公式 每天用煤 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8.5w ,如果全部热量通过对流换热传给空气,试问此时的对流换热表面传热系数多大? 解:根据牛顿冷却公式 所以 ()f w t t d q h -= π=49.33W/(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250℃,表面发射率为0.7,试计算航天器单位表面上的换热量。 解:4T q εσ==0.7 155250)./(1067.54 428=???-K m W W/2m 1-30 设图1-4所示壁面两侧分别维持在20℃及0℃,且高温侧受到流体的 加热, )./(200,100,08.02 101K m W h C t m f ===δ,过程是稳态的,试确定壁面材料的导热系数。 解: ()()21111w w w f t t t t h q -= -=δλ =64)./(K m W 1-32 一玻璃窗,尺寸为60cm cm 30?,厚为4mm 。冬天,室内及室外温度分别为20℃及-20℃,内表面的自然对流换热表面系数为W ,外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。 解: λδA Ah A h T + +?= Φ2111 =57.5W 2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A 及B 组成,且B A δδ2=(见附图)。已知 )./(1.0K m W A =λ,)./(06.0K m W B =λ,烘箱内空气温度4001=f t ℃,内壁面的总表 面传热系数)./(501K m W h =。为安全起见,希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理,试决定所需保温材料的厚度。

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