冶金传输原理考试样卷

冶金传输原理考试题一、判断下列说法是否正确（2分/题×15题=30分）1、迹线与流线是完全重合的。

2、本书中对应力的双下标描述中，第一个下标是应力的作用面的法向方向，第二个下标为作用力的方向。

3、利用量纲分析法导出准数方程，必须首先得到描述现象的微分方程式以及全部单值条件。

4、欧拉方程是N-S方程的简化。

5、管内流体层流流动时其最大速度是平均速度的两倍。

6、无论是圆管水流还是明渠水流，流态判别雷诺数均为2300。

7、在温度场中，等温面可以是连续的，也可以是不连续的。

8、导温系数就是导热系数。

9、温度梯度是矢量，其方向沿等温面的法线指向温度增加的方向。

10、普朗特准数反映了物体的导热能力与蓄热能力之间的关系。

11、自然界中黑体并不存在，但灰体是广泛存在的。

12、实际物体的辐射力总是小于黑体，其辐射能量的分布遵守普朗克定律。

13、黑体就是黑色的。

14、质量浓度就是密度。

15、球形物体在静止流体中传质时，谢伍德准数为一固定值。

二、选择题（2分/题×10题=20分）1、不同的液体其粘滞性_______，同一种液体的粘滞性具有随温度_______而降低的特性。

A 相同降低B 相同升高C 不同降低D 不同升高2、在研究液体运动时,按照是否考虑粘滞性,可将液流分为A 牛顿液体流动及非牛顿液体流动;B 可压缩液流及不可压缩液流;C 均匀流动及非均匀流动;D 理想液体流动及实际液体流动。

3、雷诺数的物理意义是A.惯性力与压力之比；B.惯性力与重力之比；C.惯性力与黏性力之比；D.惯性力与表面张力之比；4、非恒定流是：A、；B、；C、；D、。

5、如模型比尺为1:20, 考虑粘滞离占主要因素，采用的模型中流体与原型中相同，模型中流速为50m/s,则原型中流速为______m/s。

A 11.1B 1000C 2.5D 2236、下列那个方程可描述自然对流给热？A ()Pr Re,f Nu =；B ()Pr ,Gr f Nu =；C ()Gr f Nu Re,=；D()Sc f Sh Re,=7、根据兰贝特定律，黑体的辐射力是其辐射强度的 倍。

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★编号：重科院（学冶金2007-2008-1）考字第（ ）号 第 2 页
3、在间距为2cm 的可动平板与不动平板间充满某种流体，若可动平板以2.0m/s 的速度移动，为了维持这一速度，在可动平板上需施加18.1N/m 2的力。

求两平板间流体的动力粘度。

4、图示的竖直管道流过热空气，标态流量V 0为3600m 3/h ，温度为100℃。

气体由上向下流动，其能量损失为18Pa ，测得Ⅰ-Ⅰ截面处热气体静压力为160Pa ，试计算Ⅱ-Ⅱ截面处热气体静压力。

Ⅰ
四、综合题：（本题共2小题，每小题10分，共20分）
1、根据边界传热微分方程，利用相似转换法求得努赛尔特准数Nu 。

提示：t
y t
y ∆∂∂-==0
λα
2、气体垂直喷向液体表面时液体运动有何特点？对冶金生产有何实际意义？
专业班级： 姓 名： 学 号：
第4页。

【题6-1】 一窑炉的耐火硅砖炉墙为厚度mm 250=δ的硅砖。

已知内壁面温度,15001C T ︒=外壁面温度为,4002C T ︒=，试求每平方米炉墙的热损失。

已知硅砖在400～1500℃区间的平均热导率为T 0007.093.0+=λ。

解：)/(60.1)/(240015000007.093.00007.093.0C m W C m W T ︒⋅=︒⋅⎪⎭⎫⎝⎛+⨯+=+=λ 2221/7040/25.0)6731773(60.1)(m W m W T T q =-⨯=-=δλ【题6-2】 已知灰铸铁、空气及湿砂型的热导率分别为)/(0321.0)/(3.50C m W C m W ︒⋅︒⋅、及)/(13.1C m W ︒⋅，试比较1mm 厚灰铸铁、空气及湿砂型的热阻。

试问：在砂型铸造中，气隙的作用是否可以忽略？解：导热热阻,λδ=T R 故有灰铸铁 W C m R T /1098.13.50001.025︒⋅⨯==- 空气 W C m R T /1012.30321.0001.022︒⋅⨯==-湿砂型 W C m R T /1085.813.1001.024︒⋅⨯==-1mm 的空气隙的热阻相当于灰铸铁热阻的1500余倍，因此在铸铁冷却分析中，气隙的作用是不可忽略的因素。

【题6-3】某热风管外径为812mm,厚5mm ，为了保温，热风管内砌有厚115mm 的硅藻土砖，且砖间垫有20mm 厚的石棉板。

已知热风温度为700℃，风管外表面温度为50℃，求每米热风管的导热量。

已知硅藻土及石棉板导热系数分别为;)/(1020.048.031C m W T ︒⋅⨯+=-λ。

)/(1019.0157.032C m W T︒⋅⨯+=-λ提示：因钢的导热系数大且管壁薄，可忽略其热阻。

解： 热风管可看做由硅藻土砖和石棉板组成的双层圆筒壁导热。

平均传热面积为)(011.2266.0381.0ln )266.0381.0(14.32ln)(2212121m L L r r r r L A =-⨯⨯=-=π)(456.2381.0401.0ln )381.0401.0(14.32ln)(2223232m L L r r r r L A =-⨯⨯=-=π设,2502C T ︒=则)/(576.022507001020.0048.031C m W ︒⋅=+⨯⨯+=-λ)/(185.02502501019.0157.032C m W ︒⋅=+⨯⨯+=-λ得 )(4536456.2185.002.0011.2576.0115.050070022211121W L L L A A T T Q =⨯+⨯-+-=λδλδC LL A QT T ︒=⨯⨯-=-=249001.2576.0115.0453670011112λδ 与假设值,2502C T ︒=相近，计算结果有效，故每米热风管导热量为m W LQq /4536==【题6-4】 一块厚200mm 的钢板，初始温度为30℃，放入1200℃高温加热炉内两面对称加热。

冶金传输原理考试题一、选择题（每题2分，共30分）请在每道题的括号内选择出正确答案，并将其序号填写在答题卡上。

1. 冶金传输原理主要研究的是（）。

A. 金属的冶炼过程B. 金属的物理性质C. 金属的化学性质D. 金属的机械性质2. 冶金传输原理课程的教学目标是培养学生掌握（）。

A. 冶金工艺设计的基本原理B. 金属材料的性能分析方法C. 输送过程中温度、压力、流动速度等参数的计算能力D. 冶金设备的选择与配置能力3. 冶金传输原理的基本假设之一是（）。

A. 金属在输送过程中不会发生相变B. 输送过程中不考虑能量损失C. 流体处于非稳定状态D. 输送过程中不考虑阻力4. 输送系统中由于管道摩擦而产生的能量损失称为（）。

A. 动能损失B. 摩擦损失C. 管道耗散D. 流体摩擦阻力5. 管道输送中的瞬时损失主要是指（）。

A. 弯头和管径突变带来的局部阻力B. 管道与周围环境的传热损失C. 由于管道内液体流动产生的压力波动造成的损失D. 输送过程中发生的事故导致的能量损失二、判断题（每题2分，共20分）请在每道题的括号内选择出正确答案，并将其序号填写在答题卡上。

1. 对于非牛顿流体，其粘滞系数与应变速率呈正相关。

（）A. 正确B. 错误2. 液体在沿管道流动时，由于摩擦阻力将产生管道壁面附近的速度剖面，即流速剖面会变平整。

（）A. 正确B. 错误3. 定常流体运动的主要特点是流量、速度和流态都随时间的变化而变化。

（）A. 正确B. 错误4. 弯头对流体流动的阻力主要是由于流体在弯头处的对流和扰动效应引起的。

（）A. 正确B. 错误5. 管道摩阻系数是和管道长度成正比的。

（）A. 正确B. 错误三、简答题（每题10分，共30分）请简要回答下列问题，并将答案写在答题卡上。

1. 请简述流体的黏度和流变特性对管道输送过程的影响。

答案：黏度是流体流动的基本性质之一，对管道输送过程中的摩擦阻力、能量损失和泵功耗等起到重要影响。

冶金传输原理考研试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 在冶金过程中，下列哪项不是影响金属传输速率的因素？A. 温度B. 压力C. 金属的化学性质D. 金属的物理状态答案：B2. 冶金传输原理中，扩散系数与温度的关系通常可以用以下哪个方程描述？A. D = D0 * exp(-Q/RT)B. D = D0 * exp(Q/RT)C. D = D0 / (1 + exp(Q/RT))D. D = D0 * (1 + exp(-Q/RT))答案：A3. 在冶金过程中，金属的传输主要通过哪种机制？A. 对流B. 扩散C. 过滤D. 电迁移答案：B4. 下列哪项不是影响金属溶解速率的因素？A. 金属的晶格结构B. 溶液的浓度C. 金属的表面粗糙度D. 溶液的pH值答案：C5. 在冶金传输原理中，哪种类型的边界条件通常用于描述固体表面的传输现象？A. 狄利克雷边界条件B. 诺伊曼边界条件C. 罗宾边界条件D. 周期性边界条件答案：C二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述冶金过程中对流传输和扩散传输的区别。

答案：对流传输是指流体中的物质由于整体运动而发生的宏观传输，它与流体的流动速度直接相关，通常发生在流体中，传输速率较快。

扩散传输是指由于分子或原子的热运动导致的微观传输，它不需要整体运动，可以在静止的介质中发生，传输速率相对较慢。

2. 描述冶金传输原理中的菲克第一定律及其物理意义。

答案：菲克第一定律描述了稳态扩散过程中，单位时间内通过单位面积的扩散通量与浓度梯度成正比的关系，即J = -D * (dc/dx)，其中J是扩散通量，D是扩散系数，dc/dx是浓度梯度。

这一定律的物理意义在于，它表明了物质从高浓度区域向低浓度区域传输的速率与浓度梯度的大小成正比，且与介质的扩散性质有关。

3. 解释为什么在冶金过程中需要考虑金属的热力学性质和动力学性质。

答案：在冶金过程中，金属的热力学性质决定了反应的方向和平衡状态，而动力学性质则决定了反应的速率。

上海应用技术学院 学年第 学期《冶金传输原理》考试（6）试卷课程代码: 学分: 考试时间: 分钟课程序号:班级： 学号： 姓名: 我已阅读了有关的考试规定和纪律要求，愿意在考试中遵守《考场规则》，如有违反将愿接受相应的处理。

试卷共 3 页，请先查看试卷有无缺页，然后答题。

一.选择题（不定向选择，每题2分，共20分）1.表面温度为常数时半无限平板的加热是属于：（1） 导热的第一类边界条件（2） 导热的第二类边界条件（3） 导热的第三类边界条件（4） 是属于稳态导热2. 动量、热量和质量传输过程中，他们的传输系数分别为：(1) ν, a, D (2) μ, a, D(3) ν, λ, kc (4) ν, λ, D3．在求解管内强制对流换热系数时，其定性温度选取：(1) 边界层平均温度 （2）壁面温度(3) 流体平均温度 (4) 以上三个都不对4．下列有关发射率和吸收率的描述正确的有：（1） 物体的吸收率只与自身的性质和温度有关。

（2） 物体的发射率只与自身的性质和温度有关。

（3） 物体的发射率和吸收率相等。

（4） 对于漫辐射表面，物体的单色吸收率和单色发射率相等。

5．已知Nu=αL/λ，Bi=αΣs/λ请问下面哪种描述是正确的。

（1）Nu 和Bi 是相同的。

（2）λ(Nu)与λ(Bi)是相同的。

（3）α和αΣ是一样的。

（4）λ(Nu)与λ(Bi)是不一样的。

6．关于薄材，下面的描述正确的有：（1） 物体很薄，就是薄材。

（2） 材料内部的温差很小可以近似地看成薄材。

（3） 工程上把Bi<0.1的物体称为薄材。

（4） 以上三个都不对7．关于大空间自然对流，下面的准数方程正确的有：（1） m C Nu Re = （2）n Gr C Nu )(Re =（3）n C Nu Pr)(Re = （4）n m Gr C Nu Re =8.关于角系数，下列描述正确的有：（1） 角系数是一个纯几何量（2） 角系数与物体的温度有关（3） 角系数与物体的黑度有关（4） 非自见面的角系数为零9．斯坦顿准数St 的正确表达式是： (1) υραp C St = (2) St=C f /2(3) St=Nu/(Re ×Pr) (4) St=Nu/(Re ×Sc)10．下面哪些对分子扩散的描述是错误的：（1） 扩散组元A 的分子总是从高浓度区向低浓度区扩散。

第4章 流动状态及能量损失【4-1】某送风平直管道，内径d=300mm,流量m in,/2.743m Q =风温25=t ℃，试判断管中流动状态。

解 管中平均风速为s m A Q v /5.173.0414.3602.742=⨯==查相关表得25℃时空气的运动粘度为,/1053.1526s m -⨯=ν管内气流的雷诺数为230010375.31053.153.05.17Re 56>⨯=⨯⨯===-νμρdu du 故空气在管道中做湍流流动。

【4-2】 设矩形截面（1.0m ×1.5m ）的砖砌烟道，排除温度t=600℃的烟气量Q=35000m 3/h,烟道长L=10m,表面粗糙度mm 5=∆,烟气的运动粘度,/109.024s m -⨯=ν烟气600℃时的密度,/403.030m kg =ρ求摩擦阻力。

解 烟气的平均流速s m u /48.636005.10.135000=⨯⨯= 烟道的当量直径m S A d e 2.1)5.10.1(2)5.10.1(44=+⨯==Re 为湍流）(86400109.02.148.6Re 4=⨯⨯==-νeud 烟道的相对粗糙度00417.012005==∆d 查图4.9得03.0=λ,代入达西公式——式（4.26），得222/115.2248.6403.02.11003.02m N u d l p =⨯⨯⨯==∆ρλ【4-3】 管道直径d=100mm,输送水的流量,/01.03s m q v =水的运动粘度,/10126s m -⨯=ν求水在管中的流动状态。

若输送s m /1014.124-⨯=ν的石油，保持前一种情况下的流速不变，流动又是什么状态？解 （1）雷诺数νvd=Re)/(27.11.014.301.04422s m d q v v =⨯⨯==π 23001027.11011.027.1Re 56>⨯=⨯⨯=∴- 故水在管道中是湍流状态。

上海应用技术学院—学年第学期《冶金传输原理》考试（2）试卷课程代码:学分: 考试时间:分钟课程序号:班级：学号：姓名:我已阅读了有关的考试规定和纪律要求，愿意在考试中遵守《考场规则》，如有违反将愿接受相应的处理。

试卷共4 页，请先查看试卷有无缺页，然后答题。

一.选择题（每题1分，共15分）1. 动量、热量和质量传输过程中，他们的传输系数的量纲为：（1）Pa.s (2)N.s/m2 (3) 泊 (4)m2/s2．流体单位重量的静压能、位能和动能的表示形式为：（1）P/ρ, gz, u2/2 (2)P, ρgz, ρu2/2(3) P/r, z, u2/2g (4)PV, mgz, mu2/23．非圆形管道的当量直径定义式为：（1）D当=4S/A (2) D当=D(3) D当=4A/S (4) D当=A/4S（A：管道的截面积；S：管道的断面周长）4．不可压缩流体绕球体流动时（Re<1），其阻力系数为：(1) 64/Re (2) 24/Re (3) 33/Re (4) 28/Re 5．判断流体流动状态的准数是：（1）Eu （2）Fr （3）Re （4）Gr6．激波前后气体状态变化是：（1）等熵过程（2）绝热过程（3）可逆过程（4）机械能守恒过程7．Bi→0时，其物理意义为：（1）物体的内部热阻远大于外部热阻。

（2）物体的外部热阻远小于内部热阻。

（3）物体内部几乎不存在温度梯度。

（4）δ/λ>>1/h。

8．根据四次方定律，一个物体其温度从100℃升到200℃，其辐射能力增加 (1) 16倍 (2) 2.6 倍(3)8 倍 (4)前三个答案都不对9．表面温度为常数时半无限大平板的加热属于：（1）导热的第一类边界条件（2）导热的第二类边界条件（3）导热的第三类边界条件（4）是属于稳态导热10．强制对流传热准数方程正确的是：（1）Nu=f(Gr) （2）Nu=f(Re)(3) Nu=f(Re,Pr) (4) Eu=f(Gr,Re)11．下面哪个有关角度系数性质的描述是正确：（1）ψ1,2=ψ2,1 (2) ψ1+2,3=ψ1,3 +ψ2,3(3) ψ1,1=0 (4) ψ1,2 F1=ψ2,1 F212．绝对黑体是指：（1）它的黑度等于1。

传输原理B 卷标答一、选择题（30分）1、B ；2、A ；3、C ；4、B ；5、A ；6、C ；7、A ；8、A ；9、B ；10、B二、判断题：（对的在括号内打√、错的打×） （30分）1、√2、×3、×4、×5、√6、×7、√8、×9、× 10、×二、简答题：（30分）1、答：在作相对运动的两流体层的接触面上，存在一对等值而反向的作用力来阻碍两相邻流体层作相对运动，流体的这种性质叫做流体的粘性，由粘性产生的作用力叫做粘性力或内摩擦力。

（4分）2、答：附壁效应又称柯安达效应，是流体在射流中发生的一种贴壁现象，对于贴壁射流而言，自由湍流层的情况与自由射流相同，但贴近壁面的区域，由于壁面的限制，周围的介质不能被卷吸进来，使得贴近壁面的区域的速度梯度很大，动能的增加和摩擦力的作用，使静压下降，射流的上、下两侧的压力失去了平衡，在压差的作用下，使射流弯曲并贴向壁面。

此即为贴壁效应。

（4分）3、答：无论是对过渡区还是湍流区，边界层最靠近壁面的一薄层始终作层流流动，这一薄层称为层流底层，这主要是因为在最靠近壁面处，壁面的作用使该层流体所受的粘性力永远大于惯性力所致。

（4分）4、答：从形式上看，Nu 数(λhlN u =)与Bi 数(λhl B i =)完全相同，但二者物理意义却不同。

（1）Nu 数中的为流体的λ导热系数，而一般h 未知，因而Nu 数一般是待定准则。

Nu 数的物理意义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，他表示流体对流换热的强弱。

（2）Bi 数中的λ为导热物体的导热系数，且一般情况下h 已知，Bi 数一般是已定准则。

Bi 数的物理意义是导热物体内部导热热阻(λl )与外部对流热阻(hl )的相对大小。

（6分）5、答：横向冲刷时表面传热系数大。

（1）因为纵向冲刷时相当于外掠平板的流动，热边界层较厚。

（2）横向冲刷时热边界层薄且存在由于边界层分离而产生的漩涡，增加了流体的扰动，因而换热强。

一、名词解释1 流体：能够流动的物体。

不能保持一定的形状，而且有流动性。

2 脉动现象：在足够时间，速度始终围绕一平均值变化，称为脉动现象。

3 水力粗糙管：管壁加剧湍流，增加了流体流动阻力，这类管称为水力粗糙管。

4 牛顿流：符合牛顿粘性定律的流体。

5 湍流：流体流动时，各质点在不同方向上做复杂无规那么运动，相互干扰的运动。

这种流动称为湍流。

6 流线：在同一瞬时，流场中连续不同位置质点的流动方向线。

7 流管：在流场取任意封闭曲线，通过该曲线上每一点，作流线，组成的管状封闭曲面，称流管。

8 边界层：流体通过固体外表流动时，在紧靠固体外表形成速度梯度较大的流体薄层称边界层。

9 伪塑性流:其特征为〔〕，当n＜1时，为伪塑型流。

10非牛顿流体:不符合牛顿粘性定律的流体，称之为非牛顿流体，主要包括三类流体。

11宾海姆塑流型流体:要使这类流体流动需要有一定的切应力ι时流体处于固结状态，只有当切应力大于ι时才开场流动。

12稳定流:运动参数只随位置改变而与时间无关，这种流动就成为稳定流。

13非稳定流:流场的运动参数不仅随位置改变，又随时间不同而变化，这种流动就称为非稳定流。

14迹线:迹线就是流体质点运动的轨迹线，特点是:对于每一个质点都有一个运动轨迹，所以迹线是一族曲线，而且迹线只随质点不同而异，与时间无关。

16 水头损失:单位质量〔或体积〕流体的能量损失。

17 沿程阻力:它是沿流动路程上由于各流体层之间的摩擦而产生的流动阻力，也叫摩擦阻力。

18 局部阻力:流体在流动中因遇到局部障碍而产生的阻力。

19脉动速度:脉动的真实速度与时均速度的差值成为脉动速度。

20 时均化原那么:在某一足够长时间段以平均值的速度流经一微小有效断面积的流体体积，应该等于在同一时间段以真实的有脉动的速度流经同一微小有效断面积的流体体积。

21热传导:物体各局部之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进展的热量传递称为热传导。

第7章对流换热题7-1 一个大气压下20C的空气，以1.5m/s的速度流过温度为100C的平面炉墙表面，炉宽1.0m,长2.0m，若不计自然对流影响，求炉墙的对流换热量。

已知在60C下空气的有关物性为18.97 10 6m2/s; 2.90 10 2W/(m C); Pr 0.6961 1解：T m T W) J。

20) 60 C对长L=2.0m的平板，有Re L 泌上羊1.5818.97 10105 5 105 层流Nu 0.664 Re 0.5 Pr 130.664 l 1 Pr 13Re X 20.66422.90 100.696 1/3 (1.58 105) 1/22.03.39W/(m 2 C)于是传热热量为Q h(T W T f )A 3.39 (100 20) 2.0 1.0 542.4W题7-2 一个大气压下24C 的空气，以60m/s 的速度流过温度为 216C 的平面炉墙表面, 炉宽1.0m,长0.4m ，若不计辐射换热，求炉墙的对流换热量。

已知在 120 C 下空气的有关物性为25.45 10 6m 2/s; 3.34 10 2W/(m C); Pr 0.6861 1解：T m ^(T f T W ) ^(216 24) 120 CRe L V 0160 0.4 25.45 10 6从而有Nu (0.037 Re 0.8 871) Pr 13c 0 8 1/3[0.037(9.43 10 ).871] 0.68611962 2h Nu /l 1196 3.34 10 /0.499.9 W/(m C)于是传热热量为Q h(T W T f )A 99.9 (21624) 0.4 1.0 7672.32W题7-3水在内径d=0.03m 、长度I 2.0m 的水平直管中流动，管内水流速u 0.04m/ s,所以，对长L=0.4m 的平板有559.43 105 10 湍流平均温度T f 20 C,当管壁温度为T W 60 C 时，求对流换热系数。

内蒙古科技大学2009/2010学年第一学期《冶金传输原理》考试试题A课程号：61102301考试方式：闭卷 使用专业、年级：冶金07-1，2 任课教师：张胤 考试时间：2010年1月备 注：带计算器一、概念题（共5题，每题4分，共20分）1.辐射强度2.粘性3. 相似准数4. 薄材5. 角系数二、推导题（共4题，每题10分，共40分）1、通过圆筒壁一维稳态导热。

圆筒壁的内外层半径分别为r 1和r 2，长度为L ，无内热源，导热系数为常数，圆筒壁内侧给定温度1w T ，外侧的流体温度为2f T ，与壁面间的对流换热系数为2α。

确定圆筒壁内的温度分布、热通量和热流量。

2. 用相似转换法推导下列方程所包含的相似准数。

)(12222yu xu g xpyu u xu u u x x x x yx xx ∂∂+∂∂++-=++ν∂∂ρ∂∂∂∂∂τ∂3、用数学方法推导二维稳定态导热问题内部节点的差分方程，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为q v 。

0v T T q x x y y λλ⎛⎫∂∂∂∂⎛⎫++= ⎪ ⎪∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭4、用物理方法推导二维非稳定态导热问题下边界节点（如图）的差分方程显式格式，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为q v 。

下边界为对流换热边界，对流换热系数为α，环境温度为T f 。

三、计算题（共4题，每题10分，共40分）1. 设空气从宽为40cm 的平板表面流过，空气的流动速度s /m 6.2u 0=，空气在当时温度下的运动粘度s /m 1047.125-⨯=ν，密度3m /kg 239.1=ρ。

试求流入深度x=30cm 处的边界层厚度，距板面高y=4.0mm 处的空气流速及板面上的总阻力。

2. 在金属铸模中浇铸平板铝铸件，已知平板铝铸件的长、宽分别为1000mm 及100mm ，铸件和铸型的表面温度分别为600℃和300℃，发射率分别为0.3和0.8。

由于铸件凝固收缩，铸型受热膨胀，在铸件和铸型之间形成气隙，若气隙中的气体为透明气体，试求此时铸件和铸型之间的辐射换热量。

《冶金传输原理》试题（A ）参考答案一、名词解释（每题8分，共40分）1. 不压缩流体：指流体密度不会随压强改变而变化，或该变化可忽略的流体。

2. 速度边界层：指在靠近边壁处速度存在明显差异的一层流体，即从速度为零到0.99倍的地方称为速度边界层。

3. 雷诺准数及其物理意义：uL Re ρμ=,表征惯性力与粘性力之比。

是流态的判断标准。

4. 黑度（发射率）：实际物体的辐射力与相同温度下黑体的辐射力之比称为物体的黑度，也叫发射率。

5. 傅立叶准数及其物理意义：2sa Fo τ=，也称时间准数，表示非稳定传热所进行的时间与其达到平衡状态所需要的总时间之比；或τ时间内非稳态传热的传热量与其达到稳态（平衡）时传输的总热量之比。

二、填空题（每题3分，共24分）1 理想流体是指不存在 粘性力，或其作用可忽略的流体。

2 气体超音速射流产生过程中，气体流股截面积先 收缩 后 膨胀 ，压强 不断降低。

3 流场中流体各物理量只是 空间单一方向的函数，称一维流场4 固体壁面无滑移边界条件是指 壁面速度与相接触的流体层速度相等 ，而无渗透边值条件为 垂直于壁面方向流体速度为零 。

5 如果流场中每点的物理量值都一致,则称其为 均匀场；如果各点的物理量值不随时间而变化，则称其为 稳态场。

6 根据动量守恒定律，可以推导出纳维－斯托克斯方程；根据 能量守恒定律 ，可以推导出传热微分方程；根据 质量守恒定律 则可以分别推导出流体连续性方程方程和 质量传输 微分方程。

7 研究对流给热的主要任务，就是求解对流给热系数h 。

现在求解h 的方法有四种，它们分别是 边界层微分方程组解析解 、边界层近似积分解、 类比律法 、和 相似理论指导下的实验方法 。

8 一般说来，固体的导热系数 大于 （大于、等于、小于）液体，液体的导热系数 大于 （大于、等于、小于）气体；在固体中，通常金属的导热系数 大于 （大于、小于、等于）非金属，结晶物质的导热系数 大于 （大于、小于、等于）非晶物质的导热系数；大多数金属的导热系数随温度的升高而 降低 （升高、降低、不变）。

冶金传输原理试题每题5分，共计30分1. 试由连续性方程说明速度散度的物理含义2. 请说明yx τ的物理含义3. 请写出标量的梯度、拉普拉斯算子运算及矢量的散度、旋度在直角坐标下的表达式，并说明运算后变量为标量还是矢量。

4. 请写出运动方程矢量式并说明各项的含义。

5. 请分别从扩散型与对流型通量的表达式说明动量传输、热量传输、质量传输的相似性。

6. 结合实例说明冶金传输原理在冶金工程中的作用7. 钢包内表面积为A 1，水口截面积为A 2，钢液初始深度为H ，不计阻力，计算钢包流空时间。

要点：2212220,2dMu A dtM hA u gh u ρρ=-=-==而：1222dhA u A dt=-=，积分之：21/2011/221()(/)HA dh h A H A A t ===⎰8.如图所示文特利管可测流量，如处于开口试验段，d=400mm,D=1m,h=150mm,空气和酒精密度分别为1.293,795 kg/m 3 计算出口处的气流速度。

要点：2211221122V P V P ρρ+=+ 12P P gh ρ-=洒所以：22211()2V V h g ρρ-=洒另据：22122 =43.6m/sD V d V V ==9．不可压缩流体沿无限大水平面做稳定流动，在只有重力作用下，赯压力与高度的关系要点：运动方程为：1Pg yρ∂=-∂ 积分可得：P gy C ρ=-+10.Re=3500, 20℃水(ρ=998.23kg/m 3621.00710/m s ν-=⨯)流过直径为50.8mm 长1.3m 的光滑管。

求：(1) 湍流、层流平均流速比、压力损失比 (2) 湍流总压降 (3) 层流时中心流速要点：(1)据Re 定义式，/1层湍=(2)22Lp d λρ∆=，0.250.3164/Re λ湍=，64/Re λ层=，/ 2.25p p ∆∆层湍=(3)Re /0.0694/;0.041,d m s νλ=⋅==湍v22.52/p N m ∆=(4)20.1388/m s ==center v v11.不可压缩流体在两个同轴垂直圆筒间作切向层流流动，外筒以角速度ω旋转，内筒静止，设端口效应可忽略，求流体的速度分布，内筒外径kR ，外筒内径R(可参考P75例题()()1()kR r r kR r Rk kθω-=-v )12.在一半径为R 的圆柱形容器内盛有 液体，该容器绕其自身轴以角速度ω旋转，求系统定态下自由表面的形状。

西安建筑科技大学研究生试卷冶金传输试题答案一、解释名词（共20分，每题5分）1、连续介质答：将流体视为由连续不断的质点构成的、内部不存在间隙的介质。

连续介质是研究流体运动的一种模型概念2、牛顿流体答：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。

3、温度梯度答：温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率。

4、热边界层答：流体与固体进行对流换热时，在流体与固体表面间形成具有温度梯度的流体薄层。

二、回答问题（共30分，每题6分）1、什么是迹线？什么是流线？它们有什么区别？①在连续介质的流场中，流体质点在某一段时间间隔内经过的路线叫做迹线。

②在连续介质的流场中，相邻流体质点于同一瞬间的速度向量所构成的连线称为流线。

③迹线是对某一流体质点而言的，它表示在某一段时间间隔内某一特定的流体质点在空间所经过的路线；流线则是对连续分布的许多质点而言的，它表示某一特定时刻这些质点的运动方向。

在稳定流动中，各质点的速度不随时间而变化，因而在不同时刻，流体质点是沿着不变的流线流动，所以流线与迹线重合。

2、什么是层流流动？什么是湍流流动？如何判断两种流动状态？答：①当流体流动时，流体在流动方向上水平平行流动，各层间无横向干扰和掺混。

如果是管流流动是平行管轴的平行流动，此种流动状态称为层流流动。

②当流体流动时，流体质点在各方向都有分速度，相互干扰和掺混的向前，全部流场中流体质点做复杂的无规则运动。

这种流动状态称为湍流流动。

③通常用雷若准数（R e=uρd/μ）1）由紊流向层流转变时R e=23002）由层流向紊流转变时R e可达138003、什么是稳定态传热？什么是非稳定态传热？举例说明。

答：①稳定温度场下发生的传热叫稳定态传热。

所谓稳定温度场是指温度场仅是空间坐标的函数，与时间无关。

以导热为例，发生稳定态导热时，物体各处温度不随时间变化，物体不吸热，也不放热，没有热量的积蓄，仅起导热作用。

例如连续加热炉的炉墙导热。