冶金传输原理(朱光俊版,第二章)
冶金传输原理习题
计算题3：已知拉格朗日变量的速度分布：u=(a+1)et-1， v=(b+1)et-1，且t=0时，x=1,y=1。求（1）t=2时质点分 布；（2）a=1,b=2时质点的运动规律；（3）质点加速度。
解： dx 对 = (a + 1)et −1积分得： dt x = (a + 1)et −1 + c1 已知t = 0, x = a，得常数c1 = 1 − (a + 1)e −1 所以x = (a + 1)et −1 + 1 − (a + 1)e −1 同理y = (b + 1)et −1 + 1 − (b + 1)e −1 (1)当t = 2时，代入即可。 (2)当a=1,b=2时，代入即可。 du dv t −1 (3)a x = = (a + 1)e , a y = = (b + 1)et −1 dt dt
计算题2：已知流场的速度分布为u=x2y，v=-3y，w=2z2，求 点（1，2，3）处的流体加速度。
解： ∂u ∂u ∂u ax = u + v + w = 2 x3 y 2 − 3x 2 y = 2 ∂x ∂y ∂z ∂v ∂v ∂v a y = u + v + w = 9 y = 18 ∂x ∂y ∂z ∂w ∂w ∂w az = u +v +w = 8 z 3 = 216 ∂x ∂y ∂z
理论方法中，流体力学引用的主要定理有： （1）质量守恒定律； （2）动量守恒定律；（3）牛顿运动第二定律； （4）机械能转化与守恒定律：动能+压能+位能+能量损失=const
冶金传输原理2
1、有一水平放置的钢坯，长1.5m ，宽0.5m ，黑度0.6ε=，周围环境温度为20C ︒，试比较钢坯温度在200C ︒和1000C ︒时，钢坯上表面由于辐射和对流造成的单位面积热损失？ 解：钢坯上表面单位面积的辐射热损失200C ︒时：44202002730.6 5.671702.9/100100T E C W m ε+⎛⎫⎛⎫==⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 1000C ︒时：4210002730.6 5.6789340.4/100E W m +⎛⎫=⨯⨯= ⎪⎝⎭钢坯上表面单位面积的对流热损失 定型尺寸0.5 1.512L m +== 1Tβ=200C ︒时：定型温度2002011022w fm t t t C ++===︒()23.2710/24.24/Pr 0.687W m C v m sλ-=⨯⋅︒==()()()3392269.811200200.687Pr Pr 5.41011027324.2410gL Gr t vβ-⨯⨯-⨯⋅=⋅∆⋅==⨯+⨯⨯属于湍流：()()193Pr 0.15 5.410263num m N C G r ∴=⋅=⨯⨯=()22263 3.27108.6/1um N a W m C Lλ-⨯⨯===⋅︒()()28.6200201548/c w f q a t t Wm =-=⨯-=1000C ︒时：定型温度10002051022w fm t t t C ++===︒()25.7510/79.4/Pr 0.688W m C v m s λ-=⨯⋅︒==()()()39269.8111000200.688Pr 1.41051027324.2410Gr -⨯⨯-⨯⋅==⨯+⨯⨯属于湍流：()()193Pr 0.15 1.410165.4num m N C G r ∴=⋅=⨯⨯=()22263 3.27109.5/1a W m C -⨯⨯==⋅︒()28.61000209318.5/c q W m =⨯-=2、试估算350C ︒及82atm 下氢气通过储气瓶的漏损量？已知：气瓶直径为200m m 、长1.8m 、壁厚25m m 。
冶金传输原理(三传
一、动量传输层流：流体质点在流动方向上分层流动，各层互不干扰和掺混，这种流线呈平等状态的流动称为层流表面力：作用于流体微元界面（而非质点）上的力，该力与作用面的大小成比例流体的流动型态分为层流和紊流作用于流体上的力是表面力和质量力两种不同流体的分界面一定是等压面动量传输方式有物性动量传输和对流动量传输黏性系数：表征流体变形的能力，由牛顿粘性定律所定义的系数，速度梯度为1时，单位面积上摩擦力的大小不可压缩流体：流体密度不会随压强改变而改变或该变化可忽略的流体速度边界层：在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为0到0.99倍的地方成为速度边界层理想流体：不存在黏性力或者其作用可以忽略的流体牛顿流体：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动量通量：单位时间通过单位面积的动量变化N/m2等压面：1等压面就是等势面2作用在静止流体中任一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面3两种不同流体间的分界面一定是等压面流体流动的起因：自然流动、强制流动连续介质：将流体视为由连续不断的质点群构成;内部不存在间隙的介质流体微团（微元体法（精确解））：由质点组成的微小的流体单元控制体（控制体法（近似解））:流场中某一确定的空间区域，其周界称为控制面场：在空间中每点处都对应着某个物理量的精确值，在该空间存在该物理量的场附面层（边界层）：具有黏性的流体，流过固体表面时，由于流体的黏性作用在固体表面附近会形成具有速度梯度的一个薄层区域，此区域叫做附面层梯度：垂直于等值面，指向方向导数最大的方向流体动量传输的阻力损失：摩擦阻力和局部阻力流体流动的基本能量：动能、热能动量传输的实质：力和能量的传递相似理论：具有相同运动规律的同类物理现象作类似现象中，表征过程的同类各物理量之间彼此相似相似条件：1几何相似：两类现象各部分比例为常数2物理相似：物理过程相同，数学描述相同3初始条件和边界条件相似(包括几何和物理)相似的充要条件：相似常数存在，相似准数相等因次（量纲）：物理量单位的种类因此和谐原理：物理方程中各项的因此必须相等Π定理：Π=n-m n：物理量个数，m：基本因次个数Π：独立相似准数个数公式：二、热量传输薄材与厚材：不是指几何性质，而是物体内外温差较小或者趋近于0的是薄材，否则就是厚材热量传输的基本方式：导热、对流、辐射等温面：温度场中，同一瞬间相同温度各点构成的面傅克方程物理意义：包括导热和对流的一般性传热规律平壁和曲壁导热异同：平壁：单位面积热量不变。
冶金传输原理
第二节
一维稳态导热
稳态导热是指热传导物体内温度场不随时间变化的导热过程。 一维稳态导热即温度仅沿一个方向发生变化。 常见的一维稳态导热有大平板、长圆筒、球壁等几何形状规则物 体的导热问题。 解决方法： 傅里叶导热定律 导热微分方程 直接积分法
•平壁导热 1.单层平壁导热 由傅里叶定律：
温度梯度
温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率称为该点的温度梯度。
T n
稳态传热和非稳态传热 稳态温度场下发生的传热过程称为稳态传热。
特点：以导热为例，发生稳态传热时物体各处温度不随时间变化，物体不吸热， 也不放热，物体的热焓量不变，没有热量的蓄积，仅起到导热的作用，同时物体 的导热量为常数。
辐射
物体依靠电磁波的发射与吸收传递能量的过程称为辐射。 热辐射是由热引起的物体内部的分子、原子或离子振动或电子激动而发 射的辐射能，并以电磁波的形式向空间传播。 自然界中各物体不停地向空间发射热辐射，同时不断地吸收其他物体发 出的热辐射，这种发射与吸收的综合效果就构成了物体间的辐射传热。 当某一物体与周围环境达到热平衡时，辐射换热热量等于零，处于动 态平衡状态，但发射与吸收过程仍在进行。 特点：①不需要物体或质点的直接接触，可以在真空中传播； ②不仅发生能量转移，而且还伴有能量形式的转化，即发射时能 量转换为辐射能，而吸收时又将辐射能转化为热能。
n
•曲壁导热
1.圆筒壁导热
单层圆筒壁导热热量计算公式：
T1 T2 Q r2 1 ln 2L r1
多层圆筒壁导热热量计算公式：
T1 Tn 1 Q 1 n 1 ri 1 ln r 2L i 1 i i
冶金传输原理课后习题答案
冶金传输原理课后习题答案【篇一：冶金传输原理课后答案(朱光俊版,第一章)】/m3 10001?273prtprtprt1-16 , r=(1) (2)1-21 dvxdy65010.5?0.0012dvx dy=vd1-23,,o=vx=hdy0.181.3?0.001=0.1385?1000 1/sdvx dy=1.011?1030.1385?107.2 pa.s【篇二：《冶金传输原理》吴铿编质量传输习题参考答案】s=txt>1. 解：（1）?ch4?ych4mch4ych4mch4?yc2h6mc2h6?yc3h8mc3h8?yco2mco2?90.27%（2）?ych4mch4?yc2h6mc2h6?yc3h8mc3h8?yco2mco2?16.82 （3）pch4?ych4p?9.62?104pa2. 解：dab?1/3b1/3pva?v?1.56?10?5m2/s3. 解：ch4的扩散体积24.42，h2的扩散体积7.07dab?1/3b1/3pva?v?3.19?10-5m2/s4. 解：（1）v??co2vco2??o2vo2??h2ovh2o??n2vn2?3.91m/s （2）vm?yco2vco2?yo2vo2?yh2ovh2o?yn2vn2?4.07m/s （3）jco2??co2?co2?????mco2pco2rtpco2rt??co2????0.212kg/?m2?s? ?（4）jco2?cco2?co2??m?????co2??m??5.33mol/?m2?s? ?5. 解：（1）21% （2）21%pvm?15.46kg （3）m?nm?rtm（4）?o2??0.117kg/m3vm（5）?n2??0.378kg/m3vm（6）?空气??0.515kg/m3v（7）c空气??空气m?17.4mol/m3（8）29.6g/mol（9）pn2?yn2p?7.9?104pa6. 证明：?a?manamaxama??mnama?nbmbxama?xbmb得证。
冶金传输原理1-8[1].2.
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冶金传输原理1-8[1].2.冶金传输原理(Principles of Transfer in Metallurgy)绪论1、冶金的分类：钢铁冶金、有色冶金共同特点（1）发生物态变化固?液态（2）物理化学变化原料与产品的性质、化学成分截然不同钢铁冶金：原料是矿石产品是钢铁钢铁工艺流程：（1）长流程：高炉、转炉、轧机（2）短流程：直接还原或熔融还原、电炉、轧机（1）高炉炼铁：烧结矿或球团矿（铁矿石造块）、焦炭（煤炼焦）、熔剂铁水（2）非高炉炼铁：天然块矿、粉矿或造块、块煤或气体还原剂、熔剂海绵铁（3）转炉炼钢：铁水、废钢、铁合金、氧气、造渣剂钢水（4）电炉炼钢：废钢（海绵铁）、铁水、铁合金、造渣剂钢水2．有色冶金：原料是矿石产品是有色金属（1）重金属：铜（造锍熔炼）、铅（还原熔炼）、锌（湿法冶炼）、锡（火法精炼）（2）轻金属：铝冶金、镁冶金（3）稀贵金属：锂冶炼、铍冶炼、钙锶钡制取、金银提炼3、课程概况一、课程性质专业基础课，是基础课和专业课之间的桥梁。
二、课程内容传输原理（动量、热量、质量传输）简称“三传”传输是指流体的（输送、转移、传递）动力过程、传热过程、物质传递过程的统称热量、动量、质量的传递与输送，热量传输、质量传输、动量传输（类似统一性）传输原理类似性：基本概念、运动规律、解析方法类似。
冶炼过程：高温、多相条件下进行的复杂物理化学过程。
传输过程：?冶炼过程中的物理过程，不涉及化学反应。
动量、热量、质量传递的过程。
（TransportPhenomena）举例：高炉炼铁的气固两相流动。
高炉强化冶炼，目的就是改善传输条件。
转炉炼钢的气液两相流动。
转炉底吹，目的也是改善传输条件。
冶金传输原理已成为现代冶金过程理论的基础!研究对象：动量、热量、质量传输（传递）过程的速率。
研究方法：理论研究（简单问题）、实验研究、数值计算（复杂问题）习题与思考题：如何加深对所学传输理论的理解和应用。
三、课程特点物理概念抽象，数学推导繁琐，计算公式多，计算过程复杂。
冶金传输原理PPT课件
dz
dy 0yBiblioteka dx x3.2 连续性方程
单位时间输入微元体的质量-输出的质量＝累积的质量
单位时间内，x方向输入输出的流体质量为：
A点坐标（ x,y,z), 流体质点速u度 x、uy、uz,
kgkg m
kg
mm 32
ss
mm s
密度。
z
输入面（左侧面）：（ux) xdydz
输出面（右侧面）：
ux A
Y
1
1
P x P y
dux dt duy
dt
Z
1
P z
duz dt
(3.38) 欧拉方程
适用范围——可压缩、不可压缩流体，稳定流、非稳定流。
用矢量表示—— W1PDu
Dt
(3.39)
3.3 理想流体动量传输方程——欧拉方程
把 d d x u t u tx u x u x x u y u y x u z u z x a x
对于不可压缩流体ρ=常数，根据连续性方程，上式最后一项为0：
d dxu tX P x 2 x u 2 x 2 y u 2 x 2 zu 2x
3.4 实际流体动量传输方程——纳维尔-斯托克斯方程
上式两边同除以ρ，且 得：
d dxu tX 1 P x 2 x u 2 x 2 y u 2 x 2 z u 2 x
将式（b)代入式（a),方程两边同除以ρ，得：
1d d t u xx u yy u zz 0 (c)
3.2 连续性方程
引入哈密顿算子：i jk x y z
所以： U x i y j k k u x i u y j u z k u x x u y y u z z
在流场中取一微元体dxdydz，顶点A处的运动参数为：
冶金传输原理
《冶金传输原理》动量传输的发展历程❖大约公元前250年，阿基米德提出浮力定律推动了造船和航海的发展；❖17至18世纪牛顿提出了粘性内摩擦公式，伯努利得到不可压缩流体的伯努利方程，欧拉建立理想流体微分方程；❖19世纪末期，雷诺的层、湍流实验；❖20世纪普朗特提出边界层理论为飞机制造和航空业的发展铺平了道路；❖19世纪气体动力学研究才开始，黎曼和马赫观测到了激波。
动量传输应用领域❖航空航天、造船、水力等行业与流体力学同步发展起来的；❖热能、动力设备的运行靠其内部的流体流动；❖化学工业的生产是在伴有化学反应、传热、传质的流动过程中完成的；❖建筑工业中的给排水与暖通、机械工业中的润滑与液压传动；❖电子产品的生产和计算机运行所需的冷却。
1、动量传输基本概念❖1。
动量传输：是以流体为研究对象去研究流体的运动和平衡规律的基本规律，以及流体与固体之间相互作用的一门学科。
❖2．内容❖⑴流体的重要特性、平衡规律（第一章）❖流体流动基本方程、运动规律（第二章）❖实际流体的运动规律（一维的管内流动）（第三章）❖气体动力学理论（第四章）❖相似原理与模型研究（第五章）❖⑵掌握压力、流速、流量等测量仪表结构、原理。
❖⑶解决实际工程问题：如管路设计、计算流场P、v分布及改进混合均匀程度1、1 流体1.1.1 流体的定义：❖1定义：流体是一种受任何微小剪切应力作用都能连续变形的物质。
❖如压力：是与物体表面想垂直的力，不属剪切力。
❖2与固体的区别：❖⑴固体只能以静变形抵抗剪切力存在（只要作用力不变，固体变形不再变化）❖⑵流体受任何微小剪切应力则连续变形。
除非外力停止作用以密度为例：说明连续介质的概念。
1、流体质点从几何上讲，宏观上看仅是一个点，无尺度、无表面积、无体积，从微观上流体质点中又包含很多流体分子。
从物理上讲，具有流体诸物理属性。
2、流体微团流体微团虽很微小，但它有尺度、有表面积、有体积，可作为一阶、二阶、三阶微量处理。
流体微团中包含很多很多个流体分子，也包含很多个流体质点。