材料工程基础习题 (1)

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1、3-17（如图）输水管路三通各段的直径为：d1=400mm,d2=300mm,d3=200mm,流量Q1=500l/s,Q2=300l/s,Q3=200l/s,压力表读数pg=77KN/m2,求另外两管段的压力？（不计损失，三通水平放置）（68.89KN/m2,57.64KN/m2）3-21（如图）一虹吸管直径100mm各管段垂直距离如图，求流量，A、B点压力，画管道总水头线，不计水头损失。（0.0738m2/s）题3-17图题3-21图4-3已知管径d=150mm，流量Q=15l/s,液体温度为10℃，其运动

2、粘性系数v=0.415cm2/s,试确定：在此温度下的流动状态；在此温度下的临界流速；若过流断面积改为面积相等的正方形管道，则其流态如何？4-15直径d=300mm的铁皮风管，通过20℃空气，平均流速V=20m/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？（16.82mm水柱）4-18（如图）水泵抽水系统，流量Q=0.0628m3/s水的粘度ν=1.519×10-6㎡/s,管径d=200mm,ε=0.4mm,h1=3m,h2=17m,h3=15m,l2=12m,各处局部系数ζ1=

3、3，ζ2（直角弯管d/R=0.8）,ζ3(光滑折管θ=30⁰)，ζ4=1.求：1）管道的沿程阻力系数λ（用莫迪图）2）水泵的扬程H。3）水泵的有效功率Nε。(Nε=γQH)（21.99m,13.54Kw）题4-18图题4-22图4-21如图所示，管路由油库将油放出，出口处为大气压力。已知H=9m,l1=l2=50m,d=0.1m,λ=0.02,局部阻力系数：进口ζ1=0.5，弯头ζ2=0.5，阀门ζ3=3.0，求：管中流量;画出管路总水头线及测压管水头线；若下游是流入另一个油池如图（b）,上下游池面高度差为9m

4、，则上述两项结果将如何？（0.021m3/s）4-22虹吸管自水箱吸引水流入大气。已知d=25mm,l1=6m,全管长20m,设λ=0.025,进口ζ1=0.8，直角弯头d/R=0.5,折管角θ=30⁰（按光滑管的ζ），求虹吸管流量及最高点B处的压力。（0.000981㎡/s,3.62m水柱）（a）(b)题4-21图3-1在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热试验中，得到以下数据：管壁平均温度tw=69℃，空气温度tf=20℃，管子外径d=14mm,如加热段长80mm，输入加热段的功率为8.5W，如果全部热量

5、通过对流换热传给空气，试问对流换热系数为多大？3-2一外径为0.3m，壁厚为5mm圆管，长为5m，外表面平均温度为80℃。200℃的空气在管外横向掠过，表明传热系数为80W/(m2·℃),入口温度为20℃的水以0.1m/s的平均流速在管内流动，如果此过程处于稳态，试确定水的出口温度。水Cp=4184J/(kg•K),ρ=980kg/m3。3-17如图所示，一个封闭大空腔上开有一个直径d为10mm的小孔，整个空腔表面保持均匀一致的温度Tw＝1200K。试求小孔的辐射力及辐射能，最大光谱辐射强度及其对应的波长，空腔

6、内任何位置得到的投射辐射。3-21　试求直径为0.3m、辐射率为0.8的裸气管的辐射散热损失。已知裸气管的表面温度为440℃，周围环境温度为10℃。如果在裸气管周围安置遮热管（辐射率为0.82，直径为0.4m），试求：（1）重算裸气管的辐射散热损失；（2）如同时考虑对流换热损失，裸气管的散热损失又为多少？已知遮热管对流换热系数为35W/（m２·℃）。3-22　液氮储存容器为双壁镀银的夹层结构（如图），外壁内表面温度tｗ１＝20℃，内壁外表面温度tｗ２＝-183℃，镀银壁的辐射率ε＝0.02。试计算由于辐射换热每

7、单位面积容器壁的散热量。题3-17图题3-22图3-25　热空气在ψ426×9mm的钢管内流过，热空气的温度用一个装在外径为15mm的瓷保护管中的热电偶来测量。已知钢管内壁温度为110℃，热电偶读数（即瓷管温度）为220℃，瓷管的辐射率为0.8，空气向瓷管的对流换热系数为52.4W/（m２·℃），设瓷管本身的热传导可忽略不计。试求：由于热电偶保护管向钢管壁的辐射换热而引起的测量相对误差（%），并求出空气的实际温度。3-26在习题3-25的装置中，为了减小热电偶的测量误差，把热电偶保护瓷管用薄铝圆筒屏蔽，屏蔽筒的

8、辐射率为0.3，面积为保护瓷管端部的4倍。空气向屏蔽筒的对流换热系数为35W/（m２·℃），其他数据与上题相同。试求：此时空气的真实温度以及热电偶的测量相对误差（%）。3-27　平壁外表面覆盖着厚25mm、导热系数为0.14W/（m·℃）的隔热层，隔热层内壁温度为315℃，环境温度为38℃，为保证隔热层外表面温度不超过41℃，对流换热系数应当为多少？（隔热层外表面辐射率εw=1）2-1