动量传输与冶金过程的关系

冶金传输原理要点及习题左海滨 冶金与生态工程学院 010-62332353 zuohaibin@

第一篇 动量传输力学学科内容与方法比较

流体力学研究内容及方法μ(v),ρ 科学 动量 传输 研究 内容 工程 A,D P 内因 边界条件 外因 流化床，喷枪等设计 参数关系 速度分布 应力分布

动量 传输 研究 方法

理论研究方法

宏观方法(系统论) 微观方法(还原论，微分方程+物理模型+边界条件)

相似理论指导的模型试验 试验研究方法 试验测试手段 流场显示技术 计算流体力学

理论方法中，流体力学引用的主要定理有： (1)质量守恒定律； (2)动量守恒定律；(3)牛顿运动第二定律； (4) 机械能转化与守恒定律：动能+压能+位能+能量损失=const

第一篇 动量传输

动量传输现象在冶金工艺中可解决两类问题 第一类是研究系统内流动参数间的整体关系。例如，管道 中流体流量与压差的关系，钢包钢水流出所需的时间等。 我们只要根据质量、能量和动量平衡原理，就能较容易地 计算出结果来。 第二类是研究系统内部的“微细结构”。例如，研究某一 流场中速度分布，研究湍流能量的耗散模型等。显然，这 要复杂得多，需要求解非线性偏微分方程的数值解。 本篇首先介绍动量传输的基本概念，

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Q?74.2m3/min,风温

t?25℃，试判断管中流动状态。

解 管中平均风速为

74.2Q60v???17.5A3.14?0.324m/s

查相关表得25℃时空气的运动粘度为??15.53?10?6m2/s,管内气流的雷诺数为

Re??dudu17.5?0.35???3.375?10?2300 ?6??15.53?10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=35000m3/h,烟道长L=10m,表面粗糙度??5mm,烟气的运动粘度??0.9?10?4m2/s,烟气600℃时的密度?0?0.403kg/m3,求摩擦阻力。

解 烟气的平均流速

35000u??6.48m/s 1.0?1.5?3600烟道的当量直径

de?4A4(1.0?1.5)??1.2m S2(1.0?1.5)Re为

Re?ude??6.48?1.2 ?86400(湍流）0.9?10?4烟道的相对粗糙度

?5??0.00417 d1200查图4.9得??0.03,代入达西公式——式（4.26），得

lu2100.40

一、动量传输

1、 流体；连续介质模型；流体模型；动力粘度、运动粘度、恩式粘度；压缩性、膨胀性 2、 表面力、质量力；静压力特性；压强（相对压强、绝对压强、真空度）；等压面 3、 Lagrange 法、Euler法，迹线、流线

4、 稳定流、非稳定流 ，急变流、缓变流，均匀流、非均匀流

5、 运动要素：流速、流量，水力要素：过流断面、湿周、水力半径、当量直径

6、 动压、静压、位压；速度能头、位置能头、测压管能头、总能头；动能、动量修正系数 7、 层流、湍流；自然对流、强制对流

8、 沿程阻力、局部阻力；沿程损失、局部损失 9、 速度场；速度梯度；速度边界层 二、热量传输

1、温度场、温度梯度、温度边界层；热流量、热流密度 2、导热、对流、辐射

3、导热系数、对流换热系数、辐射换热系数、热量传输系数 4、相似准数Fo、Bi、Re、Gr、Pr、Nu

5、黑体、白体、透热体；灰体；吸收率、反射率、透过率、黑度

6、单色辐射力、全辐射力、方位辐射力；角系数；有效辐射；表面网络热阻、空间网络热阻

7、解析法、数值分析法、有限差分法、集总参数法、网络元法 三、质量传输

1、 质量传输；扩散传质、对流传质、相间传质

2、 浓度、速度、传质通量；浓度场、

冶金与物流的关系这篇文章希望对你们大家有所帮助

简述冶金生产及其与物流的关系

摘要：该文章主要进行了两个方面的探讨：一方面是对钢铁与冶金联合企业的主要生产环节，每一个生产环节的主要过程，主要设备，生产方法及特点进行概括论述，另一方面又对冶金专业与物流专业的联系进行介绍。目的在于更进一步增长冶金知识，研究冶金与物流领域的高度联系。论文的写作主要采用收集资料，进行综合研究的方法，在写作上以记叙为主。通过整理思考得出了冶金的生产流程和其主要工艺，及冶金与物流相互依赖，共同发展的结论。

关键字：钢铁与冶金联合企业；生产；冶金；物流

Briefly metallurgical production and logistics relationship Abstract: this passage disscuss on two point:one point is that the produce link of iron and steel and metallurgy joint enterprise,the important process of each link,important machine,how to produce it,and it’

第2章 流体静力学

【题2-1】如图2-1所示，一圆柱体d?0.1m,质量m?50kg,在外力

F?520N的作用下压进容器中，当h?0.5m时达到平衡状态。求测压管

中水柱高度H=？

图2-1 题2-1示意图 F?mg解 ?(H?h)??

?2d4H?(F?mg)?44040?h??0.5?12.6??d2????0.12?998?9.81m

【题2-2】两个容器A、B充满水，高度差为a。为测量它们之间的压强差，用顶部充满油的倒U形管将两个容器相连，如图2-2所示。已知油的密度?油?900kg/m3,h?0.1m,a?0.1m。求两容器中的压强差。

图2-2 题2-2示意图

解 ：（略）

参考答案：pA?pB?1075Pa

【题2-3】如图2-3所示，直径D?0.8m,d?0.3m的圆柱形容器自重1000N，支撑在距液面距离b?1.5m的支架上。由于容器内部有真空，将水吸入。若a?b?1.9m,求支架上的支撑力F。

图2-3 题2-3示意图

解: 略

【题2-4】如图2-4所示，由上下两个半球合成的圆球，直径d=2m,球中充满水。当测压管读数H=3m时，不计球的自重，求下列两种情况下螺栓群A-A所受的拉

冶金传输原理习题

习题课目录第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章动量传输概论积分质量、动量和能量平衡动量传输的微分方程管道中的流动边界层流动射流可压缩气体的流动气固两相流动相似原理与模型研究方法

冶金传输原理习题

动量传输部分前言动量传输现象在冶金工艺中可解决两类问题第一类是研究系统内流动参数间的整体关系。例如，管道中流体流量与压差的关系，钢包钢水流出所需的时间等。我们只要根据质量、能量和动量平衡原理，就能较容易地计算出结果来。第二类是研究系统内部的“微细结构”。例如，研究某一流场中速度分布，研究湍流能量的耗散模型等。显然，这要复杂得多，需要求解非线性偏微分方程的数值解。本篇首先介绍动量传输的基本概念，在此基础上建立积分质量、动量和能量平衡，建立动量传输的微分方程。而以后各章，如管道内流体流动、边界层流动、射流、可压缩气体流动、气固两相流动等都是基本方程在具体条件下的应用。最后，本篇还要介绍相似原理及模型实验研究方法。

冶金传输原理习题

力学学科内容与方法比较

冶金传输原理习题

流体力学研究内容及方法μ(v),ρ科学动量传输研究内容工程 A,D P内因边界条件外因流化床，喷枪等设计参数关系速度分布应力分布

动量传输研究方法

理论研究方法

宏观方

冶金传输原理习题

习题课目录第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章动量传输概论积分质量、动量和能量平衡动量传输的微分方程管道中的流动边界层流动射流可压缩气体的流动气固两相流动相似原理与模型研究方法

冶金传输原理习题

动量传输部分前言动量传输现象在冶金工艺中可解决两类问题第一类是研究系统内流动参数间的整体关系。例如，管道中流体流量与压差的关系，钢包钢水流出所需的时间等。我们只要根据质量、能量和动量平衡原理，就能较容易地计算出结果来。第二类是研究系统内部的“微细结构”。例如，研究某一流场中速度分布，研究湍流能量的耗散模型等。显然，这要复杂得多，需要求解非线性偏微分方程的数值解。本篇首先介绍动量传输的基本概念，在此基础上建立积分质量、动量和能量平衡，建立动量传输的微分方程。而以后各章，如管道内流体流动、边界层流动、射流、可压缩气体流动、气固两相流动等都是基本方程在具体条件下的应用。最后，本篇还要介绍相似原理及模型实验研究方法。

冶金传输原理习题

力学学科内容与方法比较

冶金传输原理习题

流体力学研究内容及方法μ(v),ρ科学动量传输研究内容工程 A,D P内因边界条件外因流化床，喷枪等设计参数关系速度分布应力分布

动量传输研究方法

理论研究方法

宏观方

习题一

推导柱坐标下的连续性方程

我们取微元控制体的体积为rd?drdz，则质量守恒定律对该微元体可写为：

?单位时间流入??微元体的质量???-??单位时间流出?微元体的质量??单位时间微元体?=???的质量增量?? ?由控制体体积为rd?drdz，故控制体的质量为?rd?drdz ， 控制体的质量随时间的变化率为

单位时间

从r方向流入控制体的质量为?Urrd?dz，从r方向流出控制体的质量为

?Urrd?dz+

?(?Urrd?dz)?rdr

?(?rd?drdz)??，变化量为

?(?rd?drdz)???1

从?方向流入控制体的质量为?U?drdz 从?方向流出控制体的质量为

?U?drdz+

?(?U?drdz)??d?

从z方向流入控制体的质量为?Uzrd?dr 从z方向流出控制体的质量为

?Uzrd?dr+

?(?Uzrd?dr)?zdz

由控制体的体积为rd?drdz，则控制体的质量为?rd?drdz， 控制体的质量随时间的变化率为

?(?rd?drdz)??，变化量为

?(?rd?drdz)??rd?drdz，

?1，由于微

元体的体积不随时间变化，故单位时间的质量增量可写为

根据质量守恒定律则有

????rd?drdz=-[

?????(

第一章 流体的主要物理性质（吉泽升版）

1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？

答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度y和质量体积v。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：

??G??g?900?9.8?8820(N/m3) V∴质量体积为??1??0.001(m3/kg)

1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT为多少? 解：等温压缩率KT公式(2-1): KT??1??V? ?V??P??TΔV=995-1000=-5*10-6m3

注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa

将V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1。 注意：式中V是指液体变化前的体积

1.6 如图1.5所示，在相距h＝0.06m的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平方米受合力F=2

第一章 流体的主要物理性质（吉泽升版）

1-1何谓流体，流体具有哪些物理性质？

答：流体是指没有固定的形状、易于流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有：密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。

1-2某种液体的密度ρ=900 Kg／m3，试求教重度y和质量体积v。 解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：

??G??g?900?9.8?8820(N/m3) V∴质量体积为??1??0.001(m3/kg)

1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN／m2时体积为995cm3，当压强为1MN／m2时体积为1000 cm3，问它的等温压缩率kT为多少? 解：等温压缩率KT公式(2-1): KT??1??V? ?V??P??TΔV=995-1000=-5*10-6m3

注意：ΔP=2-1=1MN/m2=1*106Pa

将V=1000cm3代入即可得到KT=5*10-9Pa-1。 注意：式中V是指液体变化前的体积

1.6 如图1.5所示，在相距h＝0.06m的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄 板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。当薄板以匀速v＝0.3m/s被拖动时，每平方米受合力F=2