传输原理复习.ppt

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1、指导教师指导教师 陈慧敏陈慧敏二、牛顿粘性定律温度对粘度的影响温度对粘度的影响:温度升高，气体的粘度增大，液体的粘度减小。温度升高，气体的粘度增大，液体的粘度减小。压力对粘度的影响压力对粘度的影响:压力大小对流体的粘度影响甚微。压力大小对流体的粘度影响甚微。流体产生粘性阻力的物理原因：流体产生粘性阻力的物理原因：（1）分子不规则运动的动量交换形成的粘性阻力，即快层分子由于热运动）分子不规则运动的动量交换形成的粘性阻力，即快层分子由于热运动而进入慢层，给慢层以向前的碰撞，交换能量，使慢层加速，而慢层分子进而进入慢层，给慢层以向前的碰撞，交换能量，使慢层加速，而慢层分子进入快层时，给快层以向后的碰

2、撞，形成阻力使快层减速。入快层时，给快层以向后的碰撞，形成阻力使快层减速。（2）当相邻流体层有相对运动时，快层分子的引力拖动慢层，满层分子的）当相邻流体层有相对运动时，快层分子的引力拖动慢层，满层分子的引力阻滞快层，两流层之间的吸引力而形成的阻力。引力阻滞快层，两流层之间的吸引力而形成的阻力。例题例题2.12.1：质量为5kg，面积为4045cm2的一块木板，沿着涂有滑油的斜面等速向下运动。已知v=1m/s，油膜厚度=1mm，求滑油动力粘度。解：木板重量G=59.81 N 重力G沿滑动方向的分力为:G=GCOS=59.815/13=18.9 N板的面积A=4045cm2=0.40.45 m2根

3、据牛顿粘性定律 例题例题2.22.2：炉内充满静止的热气体，气=2.68N/m3，炉外的空气空=11.54N/m3，炉门中心平面上内外压力相等。求炉门中心以上1.5米处的炉气相对压力。解：p1相=p1-pa1p1=p2-煤H，pa1=pa2-空Hp1相=p2-pa2+H(空-煤)又 P2=pa2p1相=H(空-煤)=1.5(11.54-2.68)=13.29N/m2炉内的压力大于炉外压力试计算炉门中心以下1米处的炉气相对压力。补充作业补充作业1.在图示容器中，水和气体达到平衡状态，求容器内气体的压强，接触大气液面上为标准大气压,水的重度=9807N/m2。答案：71904 N/m22.一直立的

4、煤气管，在下部测压管中测得水柱差h1=115mm，在H=20m处测得h2=100mm。煤气管外面空气的重度为12.64N/m3,试计算管内煤气的重度。例题例题3.1：某化铁炉的送风系统如图所示。将风量=50m3/min的0的冷空气（密度为1.293kg/m3）经风机送入冷风管，再经换热气加热到250。然后，经热风管送至风箱中。若冷风管和热风管的内径相同，即d1=d2=300mm。试计算两管的平均风速1及2。补充作业题 某化铁炉的送风系统如图所示。将风量=50m3/min的0的冷空气（密度为1.293kg/m3）经风机送入冷风管，再经换热气加热到230。然后，经热风管送至风箱中。若冷风管和热风管

5、的内径相同，即d1=d2=280mm。试计算两管的平均风速1及2。若夏天经风机送入冷风管的空气温度为30，为保证正常燃烧化铁，送风量应为多少？风速1及2各为多少？例题例题3.23.2 (P43)用虹吸管由水池引水至C端流入大气，已知a=1.8m,b=3.6m,若不计能量损失，设大气压为10m水柱，求：管中流速及S点之绝对压力。若S点绝对压强0.24 m水柱，将发生气化而不能正常引水，设C端保持不变，a不能超过多少？解：取过流截面1-1,3-3列伯努利方程，以3-3为基准再取过流截面1-1,2-2，列伯努利方程，以1-1为基准例题例题3.33.3：如图示，水自压力容器中定常流出，液面的相对压力为

6、10大气压，h=3m,d1=100mm,d2=50mm,不计管嘴和液体的重力，求管嘴上螺栓群共受多少拉力？解：以喷嘴中心线为基准，在0-0,2-2截面列伯努利方程例题例题3.43.4 烟囱直径d=1m,通过烟气量G=176.2kN/h，烟气密度=0.7kg/m3,空气密度a=1.2kg/m3，烟囱内的压力损失 ，为了保证烟囱底部烟气的负压在-10mm水柱以下，烟囱高度H应为多大。例题例题4.14.1（P63,5P63,5）并计算流过）并计算流过100100米长的管路损失的功率。米长的管路损失的功率。例题例题4.24.2 沿直径沿直径d=305mmd=305mm的管道，输送密度为的管道，输送密度

7、为980kg/m980kg/m3 3、运动粘度为运动粘度为4cm4cm2 2/s/s的重油。若流量的重油。若流量=60L/s=60L/s，管道起点，管道起点z z1 1=85m,=85m,终点终点z z2 2=105m,=105m,管管长长L=1800mL=1800m。试求管道中损失功率及重油的压力降各为若干？。试求管道中损失功率及重油的压力降各为若干？例4.3 设有1000m水平钢管，直径150mm，两端压强分别为1106Pa和3.5104Pa，油在油管中流动,油=920kg/m3,运动粘度=410-4m2/s,求通过 管道流量。补充作业补充作业 上下两水池液面高差上下两水池液面高差H为为1

8、5米米,保持不变保持不变,由一管道连接由一管道连接,管长管长120米米,直径直径d=0.1米米,沿程阻力系数沿程阻力系数1=2=0.02,管中点有一阀门管中点有一阀门,当阀当阀门打开时自由出流门打开时自由出流,自由出流流量为自由出流流量为q。已测得测压管液面高度。已测得测压管液面高度h为为1.4m，距离下游，距离下游L为为20m,不计局部损失不计局部损失,试计算试计算1,2,及及q。（。（15分）分）例题4.4 如图所示一直浇注系统，已知H=500mm,h=150mm,铁水的流量m=12kg/s,铁水的密度=7103kg/m3,为了不使空气由型砂渗入浇注系统，浇注系统不应产生真空。计算浇注口A

9、处和内浇口C处的面积。已知A=0.3，B=1.3，C=0.1，B处截面与A处相同。P63-8无介质磨矿送风管道（钢管，=0.2mm ），长l=30m，直径d=750mm,在温度t=20 的情况下，送风量=30000m3/h.问：(1)此风管中的沿程损失为若干？解:(1)查表附录F t=20 时，空气的=1.205kg/m3,=0.157cm2/s）所设流动在IV区正确，即=0.016补充作业 直径d=300mm的铁皮风管水平放置,粗糙度=0.15mm通过20的干燥空气,平均流速v=2m/s,沿程压力损失p=5mm水柱,若流速加大一倍，沿程压力损失将增大为多少？第九章 导热一、傅里叶定律一、傅里

10、叶定律二、导热微分方程式二、导热微分方程式当、和c均为常数,无内热源时例题9.1 某工厂使用粘土砖砌的换热器，烟气和空气分别在砖壁两侧流过。烟气平均温度Tf1=800，空气平均温度为Tf2=52.8；烟气侧的换热系数1=25W/（m2）；砖壁厚=35mm，导热系数=1.05 W/（m）；空气侧的换热系数2=11.6 W/（m2）。试计算热流密度q和砖壁两侧温度T1,T2。0 xqT1T2例题9.2 有一厚度为20cm的平面墙，其导热率为1.3W/(m*)。为使墙的热损失q1500W，在外侧覆盖了一层 为0.1W/(m*)的隔热材料，已知复合壁两侧表面温度分别为750 和55，试确定隔热层的厚度

11、。解：利用热阻的概念解题例题例题9.39.3 某地冬天土壤温度为某地冬天土壤温度为77，导温系数为，导温系数为2.082.081010-7 7m m2 2/s,/s,导热系数为导热系数为0.315W/(m).0.315W/(m).据统计冬天有一周为据统计冬天有一周为-7,-7,试问水管应埋入地下多深方可避免冻结。在这一周内，地表试问水管应埋入地下多深方可避免冻结。在这一周内，地表向大气散失了多少热量？向大气散失了多少热量？Tz-70+7地面地面10.310.3对流换热的准数方程对流换热的准数方程一、相似分析一、相似分析通过相似分析可以得出稳态无相变对流换热时的相似准数：Re Pr Gr Nu

12、要求写出准数的表达式相似现象的性质：彼此相似的现象，它们的同名准则必定相等。（相似第一定律（相似第一定律p.89）判别相似的条件：凡同类现象，如单值性条件相似，同名已定准则相等，则现象必定相似。(相似第二定律相似第二定律)对流换热问题，单值性条件为：1.几何条件 换热面的形状、尺寸、粗糙度、管子的进口状况等。2.物理条件 物性和流体的种类3.边界条件 壁面温度、壁面热流密度。4.时间条件 非稳态时物理量随时间的变化规律这一定律是判别两现象相似的充分必要条件。这一定律是判别两现象相似的充分必要条件。相似第三定律相似第三定律物理现象中，物理量不是单个起作用的，而是由其组成的准数起作用的。物理现象的

13、解原则上都可表示成相似准数之间的函数关系，这种关系称为准数方程。例题例题10.1 一台换热设备在稳态的强制对流紊流条件下工作一台换热设备在稳态的强制对流紊流条件下工作,壁面温度壁面温度TW=150,加热加热Tf=0的空气的空气,空气流速空气流速v=0.5m/s,采用一个全盘缩小为原采用一个全盘缩小为原设备设备1/6的模型来研究它的换热情况的模型来研究它的换热情况,即通过模型实验来求出设备的换热系数。即通过模型实验来求出设备的换热系数。在模型中也对空气加热在模型中也对空气加热,TW=50,Tf=10，试问模型流速，试问模型流速v应为多少才应为多少才能保证与原换热设备现象相似？取定性温度为能保证与

14、原换热设备现象相似？取定性温度为Tm=(TW+Tf)/2。如果模型实。如果模型实验测得验测得为为180W/（m2 ）,求换热设备的换热系数求换热设备的换热系数。解：（1）相似分析因为是强制对流紊流的换热，有Nu=f(Re,Pr)空气的Pr可视为常数，如果Re=Re，则能保证模型与设备相似。强制对流的换热计算强制对流的换热计算管内强制对流紊流（Re104）换热计算公式自然对流的换热计算自然对流的换热计算例题例题10.210.2 水流过管长水流过管长L=5mL=5m的直管时，从的直管时，从T Tf1f1=25.3=25.3被加热到被加热到T Tf2f2=34.6=34.6，管内径，管内径d=20m

15、m,d=20mm,水在管内的流速水在管内的流速2m/s,2m/s,求换热系数求换热系数。例题10.3 有一热风炉D=7m,(外径)，H=42m(高度),当其外表面温度为200时，若与周围环境温度之差为40，求自然对流的散热量。习题10-9 发电机的冷却从空气改为氢气后可以提高冷却效果。试对氢气与空气的冷却效果进行比较。比较的条件是：都是管内湍流换热，几何尺寸，流速均相同，定性温度均为50，不考虑修正。习题10-11 管内强制对流湍流时的表面换热系数对流速和管内径有何种依变关系？流速提高一倍，提高多少？内径减为一半，提高多少？角系数的性质：（1）角系数的相对性（2）角系数的完整性灰体间的辐射换热

16、灰体表面辐射换热时有三个热阻：u1表面的表面热阻u2表面的表面热阻u1,2表面之间的空间热阻例题11.1 100W灯泡中的钨丝温度为2800K，黑度系数0.3，若96%的热量依靠辐射方式散出，试计算：（1）钨丝所需最小面积；（2）钨丝单色辐射力最大时的波长。11.2 一外直径为100mm的钢管通过室温为27的大厂房，已知管子外壁面温度为100，表面黑度0.5，空气与管子的自然对流换热系数为6W/(m2),试确定单位管长的热损失。练习11-8 一电炉内腔如图所示。已知顶面1的温度t1=30，侧面2的温度t2=250，其余表面都是重辐射面。试求（1）1和2两个面均为黑体时的辐射换热量；（2）1和2

17、两个面均为灰体时的辐射换热量，1=0.2，2=0.8。练习11-10 已知钢液包敞口面积为2m2，满包时钢液表面开始时温度为1600。（1）计算敞口开始瞬间散热的热流量；（2）若包内存钢液180t，1600时钢液的比热容为703.4J/（kg），试计算开始时钢液因辐射散热引起的降温率为多少？解：设厂房温度为25，A1/A20,且X12=1。查附录I=0.4，例题14.2 试估算1大气压下，25的水从直径为10mm，长为150mm的试管底部向25的干燥空气中扩散时的迁移通量。例题14.3 将一块初始含碳量为c=0.2%的钢置于渗碳环境中2小时，在这种条件下钢的表面含碳量为0.8%，如果碳在钢中的扩散系数为1.010-11m2/s.试计算钢件表面以下0.01cm,0.02cm,0.04cm处的含碳量各为多小？