南工大材料工程導(dǎo)論試題B答案

南京工業(yè)大學(xué)第南京工業(yè)大學(xué)第5頁共5頁南京工業(yè)大學(xué)材料工程導(dǎo)論 試題（B）卷試題標(biāo)準(zhǔn)答案2010--2011學(xué)年第二學(xué)期使用班級(jí)材實(shí)驗(yàn)0801一、名詞解釋（每題3分，共18分）1、泵的氣縛與氣蝕氣縛分汽蝕為離心泵葉輪入口最低壓力點(diǎn)處壓力降至液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，液體部分汽化并有部分氣體解造成葉輪呈現(xiàn)海綿狀、魚鱗狀的破壞現(xiàn)象分。2、運(yùn)動(dòng)相似與動(dòng)力相似運(yùn)動(dòng)相似（1.5分）原、模型對(duì)應(yīng)點(diǎn)同名力作用下的流動(dòng)，相同同名力大小成比例的現(xiàn)象稱動(dòng)力相似（1.5分）3、節(jié)點(diǎn)與控制容積：節(jié)點(diǎn)是數(shù)值模擬中需要求解未知量的幾何位置分控制容積制方程的最小幾何單位分。4、油的閃點(diǎn)與著火點(diǎn)閃點(diǎn)間閃火現(xiàn)象時(shí)的最低溫度分著火點(diǎn)為液體燃料自燃的最低溫度（1.5分）5、擴(kuò)散傳質(zhì)與對(duì)流傳質(zhì)擴(kuò)散傳質(zhì)1.5分對(duì)流傳質(zhì)（1.5分）6、恒定干燥條件與干燥曲線恒定干燥條件是干燥介質(zhì)（或熱空氣）干燥過程中保持不變的條件分干燥曲線：表征相同干燥條件下，物料含水量X的關(guān)系曲線。二、簡答題（每題6分，共36分）1、根據(jù)所學(xué)流體力學(xué)知識(shí)，簡述減小管內(nèi)流體流動(dòng)阻力的途徑及措施。答：途徑：改進(jìn)流體外部邊界，改善邊壁對(duì)流動(dòng)的影響，具體措施有1）減小管壁粗造（）采用柔性邊壁代替剛性邊壁（）采用平順管道進(jìn)口、漸擴(kuò)管、突擴(kuò)管（）減小支管與合流管間的夾角或?qū)⒅Ч芘c合流管連接處的折角改緩，等（4分）途徑2：部加入減小粘度的添加劑；加熱流體等（2分）2、簡述離心泵的軸功率、效率定義及其離心泵功率損失的主要原因。答：離心泵泵軸所需功率N稱為軸功率1分；有效功率（獲得的有效能量N）與軸功率之比稱為離心泵的效率分。離心泵功率損失的主要e1）泵內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦損失（）（3）泵軸與軸承間的機(jī)械摩擦損失（4分。3、簡述減少工業(yè)窯爐燃燒過程中NOx氣體產(chǎn)生的途徑。（）降低火焰溫度）降低空氣系數(shù)（）緩慢冷卻高溫區(qū)內(nèi)氣體（）（5）火焰根部噴水或水蒸汽（6）盡量使煤氣完全燃燒（）采用含氮（）為1分，其他每點(diǎn)1分。4、簡述換熱器的強(qiáng)化途徑及措施。（）（2分）增大換熱器單位體積的傳熱面積：可改進(jìn)傳熱面結(jié)構(gòu)和擴(kuò)2分增大總傳熱系數(shù)管內(nèi)插入旋流元件；改變傳熱面形狀和增加粗糙度（2分）5、簡述傳質(zhì)中Schmidt（Sc）準(zhǔn)數(shù)與Sherwood（Sh）準(zhǔn)數(shù)的表達(dá)式及其物理含義。答：Sc=/D，其物理含義是流體中動(dòng)量擴(kuò)散能力與質(zhì)量擴(kuò)散能力之比，它與對(duì)流傳熱中的APr（3分Sh=kX/D，其物理含義是流體邊界層的擴(kuò)散傳質(zhì)阻力與對(duì)流傳質(zhì)阻X A力之比，它與對(duì)流傳熱中的Nu相對(duì)應(yīng)分為擴(kuò)散系A(chǔ)數(shù)，k為對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)，X為擴(kuò)散距離。X6、簡述直角六面體均勻網(wǎng)絡(luò)剖分情況下，非穩(wěn)定傳熱顯示差分方程的穩(wěn)定性條件及滿足穩(wěn)定性條件的最小時(shí)間步長。答：內(nèi)部節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性條件（tx+at2+at2）1/；或F1/（3分）0滿足穩(wěn)定性條件的最小時(shí)間步長t ＝ρC/2λ1x2+12+12（2分）min paCp/λ，ρ為材料導(dǎo)熱系數(shù)（1分）三、計(jì)算題（第一題13分，其它每題11分，共46分）1下圖所示變徑管內(nèi)有密度為1000kg/m3的水自上而下流過測得U形管內(nèi)水銀（密度為13.6g/cm3）的液面高度差R＝44mm，已知變徑管d2 2d1－2面間阻力損失

hl

212g 。（1）由連續(xù)性方程可得2分）d2u d2u1 1 2 22 又因：d 2d2 u所以：2

1u2u

p u2 p

u2 1z1 2

2 hp測壓管水頭之差為：p

1 2g

2 2g

l,12（4分）p(

z)( 1

z)(2

)R/(Hg

)R/103100044103/10000.5544Pa（3分）代入伯努利方程得：u2

u(1)22

20.5544 1 1 29.81 29.81 29.81（4分）2100mm15mm的保里面一層的10.蒸汽管外表面溫度1

為150℃，最外保溫層外表3面溫度t蒸汽管道該每米管長的熱損失Ql交界處的溫度t2（2）t為20℃，空氣與保溫34層外表面的對(duì)流換熱系數(shù)為多大？1）r1

100 50mm2rr22

1565mm；外層保溫層外半徑r3

r1580mm2ln( )r12rln(3r3ln( )r12rln(3r3r)

t

At(5分）21ln(r ln(r )2 33rQ

222

22215050 15050 tln(6550)ln(ln(6550)ln(8065)

329W/m(2分）l23.140.5 23.14

0.08360.2204 0.2204t3290.220450122.5℃, （1分）2（2）對(duì)流換熱系數(shù)求解：QAt(2r

1)(

t) （2分）l 3 3 4QQrt)l3 3 4

21.8 W/m·℃, （1分）23.140.08(5020)30.4kg水/kg0.08kg水/kg干80.15kg水/kg干料，平衡含水0.04kg水/kg0.05kg水/kg干料，還需多少干燥時(shí)間。設(shè)X0.4kg水/kg0.08kg水/kg,經(jīng)歷的恒速干燥階段和降速干燥階段時(shí)間分別為1

和，則：2=G(X-X)/Au

=G(X-X*)ln(X

-X*)/(X-X*)/Au1 C 1 0 0

2 C

0 2 0=(X-X)/(X-X*)ln(X

-X*)=2.2471/2 1 0 0 0 2因 =8h，所以=5.536h; =2.464h （6分）1+2 1 2(2)設(shè)從X

=0.15kg水/kg干料降至X=0.05kg水/kg干料所需時(shí)間為,則繼續(xù)將該物料0 3 3干燥至0.05kg水/kg干料所需的時(shí)間為－：3 2=ln(X-X*)/(X-X*)/ln(X-X*)/(X-X*)=2.373/2 0 3 0 2繼續(xù)干燥所需時(shí)間-=1.37=3.376h （5分）3 2 24Gililand35C，2.5atm（表壓）（已知空氣和苯蒸氣的分子體積分別29.996cm3/mol,29780C、1.0atmD0.077c2/s。解：(1)按Gililand公式計(jì)算，令苯蒸氣為A,空氣為。P＝3.5101.32＝354.62kPa （1分D=4.3610-5T1.5(1/M

+1/M

)0.5/[P(V

1/3+V

1/3)2] （4分）A B A B將已知數(shù)據(jù)換算