材料工程基础习题 第一章流体力学习题 11一块面积为40×45cm2,高为lcm的木块,质量为5kg,沿着涂有润滑油的斜面等速向 下运动。已知u=1m/s,δ=1mm,求润滑油的动力粘性系数 题1 题12 1.2在封闭端完全真空的情况下,水银柱差Z2=50mm,求盛水容器液面绝对压强p和液 柱高度Z1。 1.3水管上安装一复式水银测压计,如图1.3所示。问p2P2,P3,P哪个最大?哪个最小? 那些相等?为什么? 题1.3图 题14图 14封闭水箱各测压管的液面高程为:V1=100m,V2=20cm,V4=60cm,问V3为多少? 1.5管路由不同直径的两管前后相连接所组成,小管直径d4=02m,大管直径d2=0.4m。 水在管中流动时,A点压强P=70AN/m2,B点压强P=40kN/m2,B点流速lg=1m/s。 试判断水在管中流动方向。并计算水流经两断面间的水头损失
材料工程基础习题 第一章流体力学习题 1.1 一块面积为 2 40 45 × cm ，高为1cm 的木块，质量为5kg ，沿着涂有润滑油的斜面等速向 下运动。已知u m s mm = = 1 /, 1 δ ，求润滑油的动力粘性系数。 题 1.1 图 题 1.2 图 1.2 在封闭端完全真空的情况下，水银柱差 2 Z = 50mm，求盛水容器液面绝对压强 1 p 和液 柱高度Z1。 1.3 水管上安装一复式水银测压计，如图 1.3 所示。问 1234 p ,,, ppp 哪个最大？哪个最小？ 那些相等？为什么？ 题 1.3 图 题 1.4 图 1.4 封闭水箱各测压管的液面高程为： 1 24 ∇ = ∇= ∇= 100 , 20 , 60 cm cm cm，问∇3 为多少？ 1.5 管路由不同直径的两管前后相连接所组成，小管直径 0.2 A d m = ，大管直径 0.4 B d m = 。 水在管中流动时，A 点压强 2 70 / P kN m A = ，B 点压强 2 40 / P kN m B = ，B 点流速 1 / B u ms = 。 试判断水在管中流动方向。并计算水流经两断面间的水头损失
材料工程基础习题 16水由图中喷嘴流出,管嘴出口d=75mm,补考虑损失,其它数据见图,计算H值(以 m计),p值(以kN/m2计) 题16图 题1.7图 1.7油沿管线流动,A断面流速为2m/s,不计损失,求开口C管中的液面高度(其它数 据见图)。 18如果管道的长度不变,通过的流量不变,欲使沿程水头损失减少一半,直径需增大百 分之几?试分别讨论下列三种情况: (1)管内流动为层流64 (2)管内流动为光滑区=0.3164 (3)管内流动为粗糙区A=0.11( 1.9试确定下列各流场是否满足不可压流体的连续性条件: (2)a2=y+=,ly=z+x,l2=x+y (3)u1=k(x2+xy-y2),ly=k(x2+y2),l2=0 (4)u,=ksin xy, uy =-ksin xy, u=0 1.10设两平板之间的距离为2h,平板长宽皆为无限大,忽略质量力,如图所示。试用N-S 方程推导不可压恒定流体的流速分布
材料工程基础习题 题 1.5 图 1.6 水由图中喷嘴流出，管嘴出口d mm = 75 ，补考虑损失，其它数据见图，计算 H 值（以 m 计），p 值（以 2 kN m/ 计）。 题 1.6 图 题 1.7 图 1.7 油沿管线流动，A 断面流速为2 / m s ，不计损失，求开口 C 管中的液面高度（其它数 据见图）。 1.8 如果管道的长度不变，通过的流量不变，欲使沿程水头损失减少一半，直径需增大百 分之几？试分别讨论下列三种情况： （1）管内流动为层流 64 Re λ = ； （2）管内流动为光滑区 0.25 0.3164 Re λ = ； （3）管内流动为粗糙区 0.25 0.11( ) K d λ = ； 1.9 试确定下列各流场是否满足不可压流体的连续性条件： （1） , , 0; xy z u kx u ky u = =− = （2） ,,; x yz u y zu z xu x y =+ =+ =+ （3） 2 2 22 ( ), ( ), 0; x yz u k x xy y u k x y u = +− = + = （4） sin , sin , 0; xy z u k xy u k xy u = =− = 1.10 设两平板之间的距离为 2h，平板长宽皆为无限大，忽略质量力，如图所示。试用 N S − 方程推导不可压恒定流体的流速分布
材料工程基础习题 题1.10图 第三章热量传递习题 31蒸汽管道的外径d1=30m,淮备包两层厚度都是15m的不同材料的热绝缘层。A种 材料的导热系数=004W(m2℃),B种材料的导热系数石=0.1W(m2℃)。若温差 定,试问从减少热损失的观点看下列两种方案:(1)A在里层,B在外层;(2)B在里层 A在外层。哪一种方案更好?为什么? 3.2红砖平壁墙,厚度为500mm,一侧温度为200℃,另一侧为30℃,设红砖的导热系数 =081W(m2℃)。试求 (1)单位时间,单位面积上的导热量 (2)距离高温侧370mm处的温度; 3.3某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成: 耐火砖h=230mmx1=15W(m2℃) 绝热砖b2=230m2=0.151w/m2℃) 普通砖b=240m,3=093wm2℃) 若已知耐火砖内侧温度为1000℃。耐火砖与绝热砖接触处的温度为940℃,而绝热砖 与普通砖接触处的温度不得超过138℃,试问: (1)绝热层至少需要几块绝热砖? (2)普通砖外侧温度为多少? 34空气以4m/s的速度通过一=755×375mm的钢管,管长为20m,空气入口温度为32 ℃,出口为68℃,试计算空气与管壁间的对流传热系数。如空气流速增加一倍,其它条 件均不变,对流传热系数又为多少? 3.5有一套管式换热器,外管尺寸为p=38×2.5mm,内管为25×25mm的钢管,冷水在管 内以0.3ms的流速流动。水进、出口温度分别为20℃和40℃,试计算管壁对水的对流传 热系数。 36黑度分别为03,0.5的两个大的平行平板,其温度分别维持在800℃和370℃,它们
材料工程基础习题 题 1.10 图 第三章热量传递习题 3.1 蒸汽管道的外径 1 d mm = 30 ，准备包两层厚度都是15mm 的不同材料的热绝缘层。A 种 材料的导热系数 0.04 λa = W/(m2 ·℃)，B 种材料的导热系数 0.1 λb = W/(m2 ·℃)。若温差一 定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案：（1）A 在里层，B 在外层；（2）B 在里层， A 在外层。哪一种方案更好？为什么？ 3.2 红砖平壁墙，厚度为 500mm，一侧温度为 200℃，另一侧为 30℃，设红砖的导热系数 λ = 0.81W/(m2 ·℃)。试求： （1）单位时间，单位面积上的导热量； （2）距离高温侧 370mm 处的温度； 3.3 某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成： 耐火砖 230 , 1.05 b1 = mm λ1 = W/(m2 ·℃) 绝热砖 230 , 0.151 b2 = mm λ2 = W/(m2 ·℃) 普通砖b3 = 240mm,λ3 = 0.93W/(m2 ·℃) 若已知耐火砖内侧温度为 1000℃。耐火砖与绝热砖接触处的温度为 940℃，而绝热砖 与普通砖接触处的温度不得超过 138℃，试问： （1）绝热层至少需要几块绝热砖？ （2）普通砖外侧温度为多少？ 3.4 空气以 4m/s 的速度通过一φ = 75.5× 3.75mm 的钢管，管长为 20m，空气入口温度为 32 ℃，出口为 68℃，试计算空气与管壁间的对流传热系数。如空气流速增加一倍，其它条 件均不变，对流传热系数又为多少？ 3.5 有一套管式换热器，外管尺寸为φ = 38× 2.5mm ，内管为25× 2.5mm的钢管，冷水在管 内以 0.3m/s 的流速流动。水进、出口温度分别为 20℃和 40℃，试计算管壁对水的对流传 热系数。 3.6 黑度分别为 0.3，0.5 的两个大的平行平板，其温度分别维持在 800℃和 370℃，它们
材料工程基础习题 中间放一个两面辐射率皆为005的辐射遮热板,试计算: (1)没有辐射遮热板时,单位面积的换热率是多少? (2)有辐射遮热板时,单位面积的换热率是多少? (3)辐射遮热板的温度? 第五章干燥习题 51:在湿空气中用干湿球湿度计测得干球温度为20℃,,湿球温度为15℃,求此湿空气 的其它状态参数? 52:将(5-1)状态的湿空气加热至65℃,求此时湿空气的状态参数? 53:已知空气的状态为t0=20℃,0O=30%,已知烟气的状态为tf=1200℃,xf=0.04kg/kg, 当要求混合气体的温度为750℃时,求空气与烟气混合的比例? 5-4:今有500kg含水物料,其湿基水分ww=15%, 试求:(1)其干基水分? (2)当其干燥至含湿基水分为2%时的湿物料量 (3)绝对干燥物料量? 5-5:某烘干机烘干湿物料,初水分wlw=20.6%,出烘干机水分w2w=1.5%,烘干机干 物料产量为4υh;物料进烘干机温度为15℃,出口温度为90℃;进烘干机混合气体温度 为800℃,废气跛为100℃,采取混合废气,以降低燃烧烟气的温度。冷空气状态t0=15 φO=70%,使用燃料的组成为(%) Oar Mar 3.2 0.404 28.7 过剩空气系q=2,燃烧热效率n=0.9,A=690KJ/kg水,干物料比热为084Kj/kg·℃ 试用I—X图计算 (1)蒸发kg水干烟气用量? (2)蒸发1kg水的干废气量? (3)蒸发lkg水的循环废气量? (4)蒸发Ikg水的热量消耗和小时用煤量? 5-6:耐火材料制品在逆流式隧道干燥器中进行干燥,进料量为1000kg/h,制品最初的水 分为wlw=6%,干后w2w=1.5%,用空气为干燥介质;空气的状态为t0=15℃,xO= 0.008kg/kg,进干燥器的空气温度tl=140℃,出口废气相对湿度为60%,4=3190KJ/kg
材料工程基础习题 中间放一个两面辐射率皆为 0.05 的辐射遮热板，试计算： （1）没有辐射遮热板时，单位面积的换热率是多少？ （2）有辐射遮热板时，单位面积的换热率是多少？ （3）辐射遮热板的温度？ 第五章干燥习题 5.1：在湿空气中用干湿球湿度计测得干球温度为 20℃，．湿球温度为 15℃，求此湿空气 的其它状态参数？ 5.2：将(5-1)状态的湿空气加热至 65℃，求此时湿空气的状态参数？ 5.3：已知空气的状态为 t0 = 20℃，φO = 30％，已知烟气的状态为 tf=1200℃，xf=0．04kg/kg， 当要求混合气体的温度为 750℃时，求空气与烟气混合的比例？ 5—4：今有 500kg 含水物料，其湿基水分 ww=15％’， 试求：(1)其干基水分？ (2)当其干燥至含湿基水分为 2％时的湿物料量？ (3)绝对干燥物料量？ 5—5：某烘干机烘干湿物料，初水分 w1w=20.6％，出烘干机水分 w2w=1.5％，烘干机干 物料产量为 4t/h；物料进烘干机温度为 15℃，出口温度为 90℃；进烘干机混合气体温度 为 800℃，废气跛为 100℃，采取混合废气，以降低燃烧烟气的温度。冷空气状态 t0=15 ℃，φO = 70％，使用燃料的组成为（%）： Car Har Oar Nar Sar Aar Mar 35.5 3.2 0.4 0.4 2.7 28.7 18 过剩空气系α=2，燃烧热效率η=0.9，⊿=-690 KJ/kg 水，干物料比热为 0.84Kj/kg·℃， 试用 I—X 图计算： （1）蒸发 lkg 水干烟气用量？ （2)蒸发 l kg 水的干废气量？ （3)蒸发 lkg 水的循环废气量？ （4)蒸发 lkg 水的热量消耗和小时用煤量？ 5—6：耐火材料制品在逆流式隧道干燥器中进行干燥，进料量为 1000kg/h，制品最初的水 分为 w1w=6％，干后 w2w=1.5％，用空气为干燥介质；空气的状态为 t0=15℃，xO = 0.008kg/kg，进干燥器的空气温度 t1=140℃，出口废气相对湿度为 60％，⊿=-3190KJ/kg
材料工程基础习题 水,大气压力为99325Pa 试求:(1)每小时水分蒸发量 (2)每小时干空气消耗量? (3)每小时耗热量? 5—7:分析比较等速干燥阶段与降速干燥阶段的干燥机理有何不同? 5—8:分析比较在等速干燥阶段与降速干燥阶段影响干燥速度的主要因素有何不同? 第六章燃料与燃烧习题 6-1:已知煤的组成如下(%) Car Har Nar Sar Aar 73.34.0 3.31.63.66 7.6 求:(1)当烘干后的水分为1.0%,求烘干后煤的百分组成? (2)煤的干燥基百分组成? 6-2:已知煤的干燥无灰基组成(%)为: Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Saf 9.2 0.7 测得空气干燥基水分Mad=30%,灰分Aad=150%,收到基水分Mar=50% 求:(1)lkg干燥无灰基煤折合为空气干燥基、收到基煤各多少? (2)收到基煤的百分组成? 6-3:已知甲煤的热值Qnet,ar=28500KJ/kg,乙煤的热值为Qnet,ar=20000KJkg,今 将甲乙二种煤混合后要求基热值Qnet,ar=2300KJkg,求甲乙煤的配比? 6-4:已知烟煤的组成(%)如下: Car Har Oar N S Mar Aar 66.14.874140.614.75 求:(1)煤的低热值Qnet,ar; (2)然烧理论空气量Va0及实际空气量Va。(a=12) (3)烟气生成量V (4)烟气成分及标况密度p0;
材料工程基础习题 水，大气压力为 99325Pa。 试求： (1)每小时水分蒸发量？ (2)每小时干空气消耗量？ (3)每小时耗热量？ 5—7：分析比较等速干燥阶段与降速干燥阶段的干燥机理有何不同？ 5—8：分析比较在等速干燥阶段与降速干燥阶段影响干燥速度的主要因素有何不同? 第六章燃料与燃烧习题 6—1： 已知煤的组成如下（%）： Car Har Oar Nar Sar Mar Aar 73.3 4.0 3.3 1.6 3.6 6.6 7.6 求：（1）当烘干后的水分为 1.0%，求烘干后煤的百分组成？ （2)煤的干燥基百分组成？ 6—2：已知煤的干燥无灰基组成（%)为： Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Sdaf 82.4 6.0 9.2 1.7 0.7 测得空气干燥基水分 Mad=3.0%，灰分 Aad=15.0%，收到基水分 Mar=5.0%。 求：(1)1kg 干燥无灰基煤折合为空气干燥基、收到基煤各多少？ （2)收到基煤的百分组成？ 6—3：已知甲煤的热值 Qnet，ar =28500 KJ/kg，乙煤的热值为 Qnet，ar =20000 KJ/kg，今 将甲乙二种煤混合后要求基热值 Qnet，ar =23000 KJ/kg， 求甲乙煤的配比? 6—4：已知烟煤的组成（%)如下： Car Har Oar Nar Sar Mar Aar 66.1 4.8 7.4 1.4 0.6 14.7 5.0 求：(1)煤的低热值 Qnet，ar； (2)燃烧理论空气量 Va0 及实际空气量 Va。(α = l.2) (3)烟气生成量 V； (4)烟气成分及标况密度 ρ0；
材料工程基础习题 (5)理论燃烧温度ω及实际燃烧温度t(已知高温系数η=0.75,煤及空气温度均 为0℃)。 6-5:某窑炉用发生炉煤气作燃料,其成分如下(%): C02 CO H2 CH4 C2H4 02 N2 H2 H20 5625612.72.5040.246.9 燃烧时α=1.1。 求:(1)燃烧时需实际空气量; (2)实际生成湿烟气量 (3)干烟气及湿烟气的百分组成 (4)高温系数ηt=0.75,空气、煤气均为20℃时的实际燃烧温度:若将空气预热 到1000℃时,实际燃烧温度为多少? 6-6:已知重油在20℃时的密度为0.92g/cm3,某窑炉燃烧重油时,用油量为200kg/h。 求:(1)重油的低热值Qnet,ar; (2)每小时实际空气用量及烟气生成量 (3)重油温度为200℃,空气温度0℃,n=0.80时的实际燃烧温度; 6-7:已知某烧煤窑出窑烟气的成分(%)为 C02 CO 02 10.8 1.0 8.0 求过剩空气系数a
材料工程基础习题 (5)理论燃烧温度 t0 及实际燃烧温度 t（已知高温系数 ηt=0.75，煤及空气温度均 为 0℃)。 6—5：某窑炉用发生炉煤气作燃料，其成分如下(％)： CO2 CO H2 CH4 C2H4 O2 N2 H2S H2O 5.6 25.6 12.7 2.5 0.4 0.2 46.9 1.4 4.4 燃烧时 α = l.1。 求：(1)燃烧时需实际空气量； (2)实际生成湿烟气量； (3)干烟气及湿烟气的百分组成； (4)高温系数 ηt=0.75，空气、煤气均为 20℃时的实际燃烧温度；若将空气预热 到 1000℃时，实际燃烧温度为多少？ 6—6：已知重油在 20℃时的密度为 0.92g/cm3，某窑炉燃烧重油时，用油量为 200kg/h。 求：(1)重油的低热值 Qnet，ar； (2)每小时实际空气用量及烟气生成量； (3)重油温度为 200℃，空气温度 0℃，ηt=0.80 时的实际燃烧温度； 6—7：已知某烧煤窑出窑烟气的成分（%)为： CO2 CO O2 N2 10.8 1.0 8.0 80.2 求过剩空气系数 α