材料工程基礎題目

第一章工程研究方法1、 （Z10-11）。流體流動的壓強降△p是速度▼,密度「，線性尺度I、11、12，重力加速度g。粘滯系數(shù)口，表面張力。，體積彈性模量E的函數(shù)。即△P=F（V、P、八?、匕、g、u、°、E）取v、p、/作為基本物理量，利用因次分析法，將上述函數(shù)寫成無因次式。2、 已知固體顆粒在流體中以等速u沉降，且u與粒徑d，顆粒密度pm（流體密度p），動力粘度|J和重力加速度g，試用n定律發(fā)和矩陣法求揭示該顆粒沉降的無量綱乘積。3、 試分別用瑞利法和口定理法將壓差AP、速度w、重度r和重力加速度g組合成無量綱乘積。4、 試證明直徑為d的小球在密度為p，動力粘度為口的流體中，以相對速度w運動時流動粘性阻力為：5、 請根據(jù)納維斯托克斯（N-S）方程，分別用量綱分析法和方程分析法得出相似準則數(shù)，并寫出準則方程。6、 （l5-1）。氣流通過一等直徑管道，擬用1/4縮小的透明模型中通過水故流的辦法進行試驗。已知：氣體的p氣=1.2kg/m3。v氣=0.15cm2/s； 水的p水=1000kg/m3，v水=0.01cm2/s。 實物的氣流速度為24m/s，試確定：1）相應的模型中之水流速度。

2）若測得模型單位管長的壓力降為13.8kN/m2,則原型中單位管長的壓力降應為若干?第二章工程流體力學1、.“、。質量為5kg,面積為40X45cm21、（L1-7）的斜面等速向下運動。已知v=1m/s，6=1mm（油膜厚度），求滑油2、2、（L19）。一套筒長H=20cm，內徑D=5.04cm，重量G=6.8N，套在直徑d=5cm的立軸上，如圖所示。當套筒與軸之間充以甘油（口=8P）時求套筒在自重作用下將以多大速度沿立軸下滑？不計空氣阻力。33、^）。圖示的容器中，水和氣達到下平衡狀態(tài)，求容器內氣體的壓（L2-2）強，接觸大氣液面上為標準大氣壓，水的重度Y=9807N/m3。

4、（l2-3）。開敞容器，盛裝丫2>Y1的兩種液體，如圖所示，求（a）在下層液體中任一點的壓強；（b）1和2兩測壓管中的液面哪個高些？哪個和容器內的液面同高？為什么？5、,“。雙U5、（L2-6）差來確定未知液體的比重值。（管中的水是在標準大氣壓下，4°C的純水）6、（L2-8）。一直立的煤氣官，在下部測壓官中測得水柱差h1=100mm,在H=20m處測得h2=115mm如題2—8圖示。煤氣管外面的空氣重度Y=12.64N/m3試求管內煤氣的重度。

7、（L2-10）。用兩個U型管串聯(lián)在一起去測量一個貯氣罐中的氣體壓強，見圖示，已知h]=80cm,h2=70cm,h3=80cm，大氣壓為760mm汞柱，Y汞=1.3332X105N/m3，氣柱重量可略去。求罐內氣體的壓強等于多少？8、（z2-13）。一封閉容器盛裝Y2（水銀）＞Y1（水）的兩種不同液體，試問同一水平線上的1、2、3、4、5各點的壓強哪點最大？哪點最小?哪些點相等?9、（L3-5）。如圖，密度不變的流體以151/s的流量，沿100mm直徑的管AB流動，此管在B點分為BC、BD管，管徑均為25mm，第三條分支BE，管徑為50mm，流經(jīng)分支時，QBC=3QBE,vBD=4m/s。求三個支管中流量各為多少？AB、BC和BE管中的流速各為多少？10、（z3-9）。管路由不同直徑的兩管前后相連接所組成，小管直徑dA=0,2m，大管直徑dB=0.4m。水在管中流動時，A點壓強PA=70kN/m2,B點壓強PB=40kN/m2,B點流速VB=1m/s10、J —L11、 ““〉。如圖，泵的吸水管以1：5的坡度（高度1水平距為5）放置、（L3-8）水以1.8m/s的速度通過，若已知壓力降到低于大氣壓70kN/m2時空氣會逸出，形成氣蝕，使水泵不能正常工作，計算最大可能的管長l為多少？忽略水頭損失，設水池中之水是靜止的。12、 （L3-11）。用圖示測壓管測定水管中的點流速，當讀數(shù)Ah=0.4m，?=0.3m，h2=0.1m時，測壓計中介質的比重S=0.8，求A、B兩點的流速uA、uB為多少？13、心7）。輸水管路三通各管段的直徑為，d1=400mm，d2=300mm，d3=200mm，流量Q1=5001/s，Q2=3001/s，Q3=2001/s，壓力表讀數(shù)Pg=77kN/m2,求另外兩管段的壓力?（不計損失，三通水平放置）

14、（L3-21）。一虹吸管直徑100mm各管段垂直距離如圖，求流量，A、B點壓力，畫管道總水頭線，不計水頭損失。15、“,）用水銀比壓計量測管中水流，過流斷面中點流速U如圖，測（Z3-12）得A點的比壓計讀數(shù)^h=60mm汞柱。（1）求該點的流速u；（2）若管中流體是密度為0.8g/cm3的油，△h仍不變。該點流速為若干。不計損失。16、（Z3-13）水由圖中噴嘴流出，管嘴出口d=75mm?不考慮損失?計算H值以m計，P值以kN/m2計。17、（Z3-14）。計算管線流量，管出口d=50mm,求出A、B、C、D各點的壓強。不計水頭損失。18、 （Z3-18）。如圖，閘門關閉時的壓力表讀數(shù)為49kN/m2。閘門打開后，壓力表讀數(shù)為0.98kN/m2，由管進口到閘門的水頭損失為1m,求管中的平均流速。19、 （⑷3）。已知管徑d=150mm，流量Q=151/s，液體溫度為10°C，其運動粘性系數(shù)u=0.415cm2/s，試確定，①在此溫度下的流動狀態(tài)；②在此溫度下的臨界流速；③若過流斷面積改為面積相等的正方形管道，則其流態(tài)如何？20、 （L4-15）。直徑d=300mm的鐵皮風管，通過20C的空氣，平均流速v=2m/s，沿程壓力損失乙p=5mm水柱，若將流速加大一倍，沿程壓力損失將增大為多少？21、 …、。水泵抽水系統(tǒng)，流量Q=0.0628m3/s，水的粘度u=1.519（L4-18）X10-6m2/s，管徑d=200mm，￡=0.4mm，h1=3m，h2=17m，h3=15m，各處局部阻力系數(shù)z1=3,Z2（直角彎管d/R=0.8），Z3（光滑折管9=30°），Z4=10

求：（1）管道的沿程阻力系數(shù)入（用莫迪圖）。（2） 水泵的揚程H。（3） 水泵的有效功率Ne。（Ne=vQH）管路由油庫將油放出，出口處為大氣壓力。已1=0.5，彎頭Z2=0.5,閘門Z3=3.0,求：①管中流量；②畫出管路30，奴［=l2=50m,d=0.1,入=0.02，局部阻力系數(shù)：進口Z總水頭線及測壓管水頭線，③若下游是流入另一個油池如圖（b）,上下游池面高度差仍為9m,則上述兩項結果又將如何?23、（L422）。虹吸管自水箱吸引水流入大氣。已知d=25mm,?=6m,全管長20m,設A=0.025，進口Z1=0.8，直角彎頭d/R=0.5,折管角e=30°(按光滑管得Z)，求虹吸管流量及最高點B處的壓力。24、 (Z5-18)。如圖所示官路，設其中的流量Qa=0.6m3/s,入=0.02，不計局部損失，其它已知條件如圖，求A、D兩點間的水頭損失。i350(rn奇klOTIyjXJjBOOCm)\z&lSOO(tTt)d.4Q0(mE)25、 (Z5_22)。一水平安置的通風機，吸入官di=200mm，；i=10mm，入=0.02。壓出管為直徑不同的兩段管道串聯(lián)組成，d2=200mm， 12=50m，入=0.02，d3=100mm，l3=10mm，入=0.02?？諝饷芏萷=1.2kg/m2，風量為Q=0.15m3/s，不計局部阻力.試計算：⑴風機應產(chǎn)生的總壓強為多少？⑵如風機與管道鉛直安裝，但管路情況不變，風機的總壓有無變化？比較三段損失得何結論？⑶如果流量提高到0.16m3/s，風機總壓變化多少？(d)繪出全壓線與靜壓線圖。_4廠由 ?—一 「26、（7『）。如圖水泵抽水系統(tǒng)，管長、管徑單位為m,Z給于圖中，（Z5-23）流量Q=40X103m3/s，求：（1） 吸水管及壓水管的S數(shù)。（2） 求水泵所需水頭。（3） 繪制總水頭線。第三章傳熱學1、 （【S-lt2-2】）。設有一窯墻，用粘土磚和紅磚兩種材樹砌成，厚度均為230mm,窯墻內表面溫度為1200°C，外表面溫度為100°C。試求每平方米窯墻的熱損失。已知粘土磚的導熱系數(shù)為入1=0.835+0.00058tW/mC，紅磚的導熱系數(shù)為入2=0.0467+0.00051tW/m2C紅磚的允許使用溫度為700C以下，那么在此條件下能否使用？2、 【S-lt,2-4】）。蒸汽管道里流過溫度為540C的蒸汽，管外徑d1=273mm，管外包有水泥蛭石保溫層，最外側是15mm厚的保護層，按照規(guī)定保護層外圓的溫度為t3=48°C,熱損失為440W/m,求所需保溫層厚度。水泥蛭石的導熱系數(shù)為入1=0.105W/mC，保護層的導熱系數(shù)為入2=0.192W/mC。3、 （0t,2-8】）。試求平板間空氣夾層的當量導熱系數(shù)和對流換熱量。設夾層厚度為25.0mm,高200mm,熱表面溫度為150C,冷表面溫度50C。4、 （【g12】）。試求某余熱鍋爐中四排管子所組成的順排管簇的換熱系數(shù)。設管子的外直徑為60mm,三=^=2,煙氣的平均溫度為tf=600C，管壁溫度tw=120C，煙氣通過最窄截面處的平均流速為w=800m/s，沖擊角為60°。5、 （0t,2-16】）。用熱電偶測量管道內的空氣溫度。如果管道內空氣溫度與管道壁的溫度不同，則由于熱電偶與管道壁之間的輻射換熱會產(chǎn)生測溫誤差，試計算當管道壁溫度t2=100C,熱電偶讀數(shù)溫度t1=200C時的測溫誤差。假定熱電偶接點處的對流換熱系數(shù)ac=46.52W/m°C,其黑度￡=0.9。16、 e,2函）。為了減少上題中由于輻射換熱所引起的熱電偶讀數(shù)誤差，在熱電偶接點周圍圍以遮熱罩。如果空氣溫度為233.6C，其它各給定值仍和例2-16相同， 由遮熱罩表面到氣流的對流換熱系數(shù)ac’=11.63W/m2C，遮熱罩黑度￡3=0.8。試求此時熱電偶的讀數(shù)應為多少？7、 （瀝）。有一座玻璃池窯的胸墻，用硅磚砌筑，內表面平均溫度為1300C，外表面平均溫度為300C,胸墻厚度為450mm，面積為10m2。試求通過胸墻的散熱損失量。8、 （s2_2）。某爐窯爐墻由耐火粘土磚、硅藻土層與紅磚砌成，硅藻土與紅磚的厚度分別為40mm和250mm，導熱系數(shù)分別為0.13和0.39w/m°C，如果不用硅藻土層，但又希望爐墻的散熱維持原狀，則紅磚必須加厚到多少毫米？9、 （游）。試求通過如圖所示的復合壁的熱流量，假設熱流是一維的；已知各材料的熱導系數(shù)為：入A=1.2，入B=0.6，入C=0.3，入D=0.8w/mC。10、 （S2-16）。水平放置外徑為0.3m的蒸汽管，管外表面溫度為450C，管周圍空間很大，充滿著50C的空氣。試求每米管對空氣的自然對流熱損失。11、 《,"?？諝庖?0m/s的速度流過直徑為50mm、長為1.75m的管（S2-20）道，管壁溫度為150C，如果空氣的平均溫度為100C，求對流換熱系數(shù)。12、 （S2-27）。兩無限大平行平面，其表面溫度分別為20C及600C，黑度均為0.8。試求這兩塊平行平面的（1）本身輻射、（2）投射輻射、（3）有效輻射、（4）凈輻射熱量。13、 （泣32）。熱空氣在^426x9mm的鋼管內流過，熱空氣的溫度用一個裝在外徑為15mm的瓷保護管中的熱電偶來測量，已知鋼管內壁溫度為110°C，熱電偶讀數(shù)（即瓷管溫度）為220°C，瓷管的黑度為0.8,空氣向瓷管的對流換熱系數(shù)為52.4w/m2C。設瓷管本身的熱傳導可忽略不計。試求由于熱電偶保護管向鋼壁的輻射換熱而引起的測量相對誤差（％）。并求出空氣的實際溫度。14、 （S2-37）。今設計一窯的側墻。已知內表面濕度為1000C，要求外表面溫度不超過120C（環(huán)境溫度為20C）。如此壁用耐火粘土磚砌筑，其厚度應不低于多少毫米？15、 、。一根內徑為20mm，外徑為30mm的鋼管，包上20mm厚（S3-40）的保溫材料，保溫材料的導熱系數(shù)為0.057W/mC，表面黑度為0.7,保溫層的內壁溫度為200C，周圍環(huán)境溫度為20C。試計算每米管長的熱損失。第四章干燥1、 （【S-lt,6-1】）。已知空氣的干球溫度t=30C，濕球溫度twb=25C，大氣壓強p=99325Pa，求空氣的相對濕度（W）、絕對濕度（Qw）、水蒸氣分壓（pw）、濕含量（X）、熱含量（/）、露點（td）及密度（Qs）。2、 下列三種空氣作為干燥介質，問采用何者干燥推動力最大？何者最?。繛槭裁?？⑴t=60C，X=0.015kg/kg干空氣⑵t=70C，X=0.040kg/kg干空氣⑶t=80°C,X=0.045kg/kg干空氣3、 已知大氣壓強為0.1Mpa，溫度為30C，露點溫度為20C，求空氣的相對濕度、含濕量、焓、水蒸氣分壓。4、 將干球溫度27C，露點為22C的空氣加熱到80C，試求加熱前后空氣的相對濕度的變化量。5、 將20C，氣=15%的新鮮空氣與50C，$廣80%的熱氣體混合，且m=5Qkg/s，m=20kg/s，且新鮮空氣和廢氣的比熱相同，求混合后氣體的相對濕度、焓。如將混合氣體加熱到102C該氣體的相對濕度和焓為多少？6、 一理想干燥器在總壓為100kPa下，將濕物料水分由50%干燥至1%，濕物料的處理量為20kg/s。室外大氣溫度25C，濕含量為0.005kg水/kg干空氣，經(jīng)預熱后送入干燥器。廢氣排出溫度為50C，相對濕度60%。試求：⑴空氣用量；⑵預熱溫度；⑶干燥器的熱效率。第五章燃料與燃燒1、（【S-lt,4-1】）。已知煤的干燥無灰基組成（％）為^daf Hdaf°daf^daf 'daf80.2 6.1 11.6 1.4 0.7又知：收到基時水分組成Mar=3.5%干燥基時灰分組成Ad=8.2%求：收到基時Car的百分含量。2、（0t,4-4】）。某窯爐用發(fā)生爐煤氣為燃料，其組成干基為