材料工程原理名词解释简答题总结

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1、I. 几何相似：也就是原物和模型对应点流动空间任意相应线段两线段夹角相同，任意相应线 段长度保持一定比例。运动相似:指两流动的相应流线几何相似或相应点的流速大小成比例， 方向相同。动力相似：指原物和模型对应点同名力作用下，相应的同名力成比例。主要有重 力、粘性力、压力、惯性力和弹性力。2绝对压力：以绝对真空为基准测得的压力。流体的真实压力。表压或真空度: 以大气 压为基准测得的压力。工程上用压力表测得的流体压力表压=绝对压力一大气压力真空度=大气压力一绝对压力3层流与湍流答：层流是指流体在管道中作有秩序的、层次分明的流动，流速层间没 有质点扩散现象发生，流体内部没有漩涡产生（1.5分）。湍流则

2、是指流体在流动过程中， 流体质点有不规则的运动，速度的大小和方向随时发生变化，出现漩涡4干球湿度：干球湿度t为湿空气的真实温度。湿球温度：大量空气与少量水分相接触时的 热，质传递平衡的湿空气温度。5泵的气缚与气蚀答气缚是离心泵在启动前未充满液体时，泵壳内存在的空气所产生的 离心力很小，造成吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内的现象。汽蚀为离心泵叶轮入口 最低压力点处压力降至液体在该温度下的饱和蒸汽压时，液体部 分汽化并有部分气体解吸生成大量小汽泡。这些小汽泡在泵内流动过程的突然破裂生很 好的局部冲击压力造成叶轮呈现海绵状、鱼鳞状的破坏现象7扩散传质：在浓度差驱动下通过分子热运动而引起的组分

3、传递现象。对流传质：流体中由 于流体宏观流动引起物质从一处迁移到另一出的现象。8恒定干燥条件：干燥介质（或热空气）的温度、湿度、流速及与物料的接触方式在整个干 燥过程中保持不变的条件。干燥曲线：表征相同干燥条件下，物料含水量X及物料表面温 度斯塔与干燥时间t的关系曲线。9稳态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化；非 稳态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化。10灰体：物体在任何温度下所有各波长的辐射强度与绝对黑体相应波长的辐射强度比值不 变，这种物体叫作灰体。黑体在任何条件下，对任何波长的外来辐射完全吸收而无任何反射 的物体，即吸收比为1的

4、物体。II. 物理吸收与化学吸收：若溶质与吸收剂之间没有化学反应，而是只靠溶质在吸收剂中物 理溶解度，则被吸收时称为物理吸收。弱溶质与溶剂发生明显的化学反应。12. 牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿粘性定律的流体，包括所有气体和大多 数液体。非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体，如高分子溶液、胶体溶液及悬浮液等。 本章讨论的均为牛顿型流体。13. 绝对粗糙度:管道壁面凸出部分的平均高度，称为绝对粗糙度，以表示。相对粗糙度绝 对粗糙度与管径的比值即d，称为相对粗糙度。14. 并流：参与换热的两种流体沿传热面平行而同向的流动。逆流：参与换热的两种流体沿 传热面平行而反向的流体。15.

5、精馏的必要条件：（1） aH1； （2）要有汽液相回流；（3）要有汽液两相接触的场所16. 焓湿图（I-H图）的应用湿度图中的任意点均代表某一确定的湿空气状态，只要依据任 意两个独立参数，即可在I-H图中定出状态点，由此可查得湿空气其它性质1简述减小管内流体流动阻力的途径及措施。答：途径1：改进流体外部边界，改善边壁对 流动的影响，具体措施有：（1）减小管壁粗造度；（2）采用柔性边壁代替刚性边壁；（3）采 用平顺管道进口、渐扩管、突扩管；（4）减小支管与合流管间的夹角或将支管与合流管连接 处的折角改缓，等。途径2：在流体内部投加少量添加剂，使其影响流体内部结构实现减阻。 具体措施有：在流体内部

6、加入减小粘度的添加剂；加热流体等。2简述离心泵的轴功率、效率定义及其离心泵功率损失的主要原因。离心泵泵轴所需功率 N称为轴功率；有效功率（单位时间内液体从泵中叶轮所获得的有效能量Ne）与轴功率之 比称为离心泵的效率。离心泵功率损失的主要原因有：（1）泵内流体流动的摩擦损失。（2）泵内高压流体泄漏至低压区造成的流量损失或容积损失。（3）泵轴与轴承间的机械摩擦损失。 3简述换热器的强化途径及措施。答：（1）增大平均传热温度差：可通过增加热流体温度、 降低冷流体温度和尽可能保证或接近逆流操作实现；（2）增大换热器单位体积的传热面积： 可改进传热面结构和扩展传热面积，如表面加装翅片等；（3）增大总传热

7、系数K：可米取增 大流体流速；管内插入旋流元件；改变传热面形状和增加粗糙度。6、请绘制毕托管（Pitottube）的构造简图，并简述其测速原理。答：（1）毕托管由两根弯成直角的同心套管组成，外管壁上近端处沿圆周开有小孔，两管之 间环隙的端点是封闭的，U型压差计两端分别连接到内管和套管环隙（2）测定速度时，毕 托管的管口正对流体流动方向，内管感受的是动压和静压，而套管小孔由于与流体流动方 向平行，感受的仅仅是静压而U型压差计测定的压差就是该点处的动能，由动能就可求得 该点的流速。或者：毕托管中心管测得的为流体的静压能与动能之和称之为冲压能，毕托 管的外套管测得的仅为流体流动的静压能，两者的差值为

8、动能，据此动能即可计算得到流体 流动的速度。6离心泵工作点：离心泵特性曲线与管路特性曲线交点处的流量与压头称泵的工作点。流量 调节途径：1改变管道阻力特性，如阀门开度等。2改变泵轴转速。3切割叶轮外径。4离心 泵并联串联操作。7双膜理论要点有：1）靠近相界面处层流内层：传质机理仅为分子扩散，溶质A的浓度梯 度较大，pA随z的变化较陡。2）湍流主体：涡流扩散远远大于分子扩散，溶质浓度均一 化，pA随z的变化近似为水平线。3）过渡区：分子扩散+涡流扩散，pA随z的变化逐渐 平缓。有效膜模型单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内，膜层内的传质 形式仅为分子扩散。双膜模型的基本论点（假设）（

9、1）气液两相存在一个稳定的相界面， 界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流，A以分子扩散方式通过气膜和液膜。（2）相 界面处两相达平衡，无扩散阻力。（3）有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散 的形式传质。努塞尔特（Nusselt ）数表示对流传热系数Nu =学 Re =pr = 5卩 Gr =心 P2卩讪九卩入M2 的特征数2.雷诺（Reynolds）数反映流体的流动状态对对流传热的影响3普兰特（Prandtl）数反映流体的物性对对流传热的影响4.格拉 斯霍夫（Grashof）准数表示自然对流对对流传热的影响7、写出Fick第一定律和Fick第二定律的表达式，并说明其适用条件。答：

10、Fick第一定律： JA=-DABdCA/dZ； JA为组分A的分子扩散速率，dCA/dZ为组分A的浓度梯度，DAB为 DAB在A、B混合物中的分子扩散系数。适用于稳态传质。（1分）Fick第二定律： Ci/t=Di （ 2Ci/ x2+ 2Ci/ y2+ 2Ci/ z2）（1 分）适用于非稳态传质。全回流：塔顶上升蒸气冷，凝后全部引回塔，顶作为回流。最小回流比：对于某一物系，在一定的分离任务下，所需理论板为无穷多时所对应的回流比。 简单蒸馏：简单蒸馏是一个非定常稳定过程，特点是：塔顶塔底组成不是一对平衡组成。 适合于混合物的粗分离，特别适合于沸点相差较大而分离要求不高的场合，例如原油或煤油

11、的初馏。平衡蒸馏：平衡蒸馏又称闪蒸，是一个连续稳定过程，在恒定温度与压力下，蒸 汽与釜液处于平衡状态，即平衡蒸馏在闪蒸器内通过一次部分汽化使混合液得到一定程度的 分离，属于定常连续操作，适合于大批量生产且物料只需粗分离的场合。简述传质中Schmidt （Sc）准数与Sherwood （Sh）准数的表达式及其物理含义。答：Sc=v/Da，其物理含义是流体中动量扩散能力与质量扩散能力之比，它与对流传热 中的Pr相对应；Sh=kXX/DA，其物理含义是流体边界层的扩散传质阻力与对流传质阻力之比，它与对流传热中的Nu相对应。上式中v为流体运动粘度，Da为扩散系数，kx为对流传质系数，X 为扩散距离。黑

12、体：能完全吸收辐射能，即吸收率A=1的物体，称为黑体或绝对黑体 白体：能全部反射辐射能，即反射率R=1的物体，称为镜体或绝对白体 透热体：能透过全部辐射能，即透过率D=1的物体。一般单原子气体和对称的双原子气体是 为透热体灰体:凡能以相同的吸收率且部分地吸收由0到无穷所有波长范围的辐射能的物体。 灰体的吸收率不随辐射线的波长而变，是不透热体。干燥过程可分为恒速干燥阶段与降速干燥阶段。在恒速干燥这一阶段中，物料内部水分可 及时扩散到物料表面，使物料表面保持润湿，空气传给物料的热量恰等于水分汽化所需要的 热量，因此干燥速率保持不变，物料表面温度也不变，而且等于空气的湿球温度。在降速干 燥过程中随着

13、物料中含水量降低，物料内部的水分不能及时扩散到物料表面，因此物料表面 温度不断升高，干燥速率也越来越低。画系统简图与确定衡量范围，正确选取截面与基准面，注意压强表示方法一致，单位一致。 选取截面的要求：两截面均应与流体流动方向垂直，在两截面之间的流体必须是连续的。所求的未知量应 包含在两截面之间或两截面上。截面间（含截面上）的z, u, p等有关物理量，除了所需求 取的未知量以外，都应是已知的或能通过其它关系计算出来。基准面的选取：选取基准的目的是为了确定各截面流体位能的大小，所以基准面应是水平面。因位能是 相对值，故基准水平面可任意选取。截面高度Z是截面中心线与基准水平面的垂直距离。（因 截

14、面可与基准水平面平行，也可以与基准水平面垂直，故用截面中心线与基准水平面的垂直 距离表示Z）。为了方便，通常取基准水平面通过衡算范围两截面中的任一截面，一般取相 对位置较低的截面。若该截面与水平面垂直，则基准水平面通过该截面的垂直中心线；若衡 算范围为水平管道，则基准水平面通过管道的中心线。吸收剂的选择原则是：对溶质气体的溶解度大，选择性好（对要求吸收的组分溶解度很大而 对不希望吸收的组分溶解度很小），溶解度对温度的变化率大（利于吸收和解吸联合操作）， 蒸汽压低（溶剂不易挥发，随气流带出塔的损耗小），化学稳定性好，无毒，价廉，粘度小 及不易起泡（利于操作）等。传热系数K在数值上等于单位传热面积

15、、单位热、冷流体温差下的传热速率，它反映了传 热过程的强度。式丄二丄+ b +丄为以热阻形式表示的传热系数计算式。该式说明间壁两K a k aio侧流体间传热的总热阻等于两侧流体的给热热阻及管壁导热热阻之和。湍流主体温度梯度小，热对流为主层流内层温度梯度大，热传导为主过渡区域热传导、热对流均起作用雷诺数：Re=ul/v=惯性力/粘性力；雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。流体 流动时的惯性力Fg和粘性力（内摩擦力）Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无 因次量。欧拉数:压力差/惯性力；Eu=A P/p u2其中Eu定义为欧拉数。它反映了流场压力降 与其动压头之间的相对关系，体现

16、了在流动过程中动量损失率的相对大小。弗诺得数：Pr=Cp九。（2分）它表示流体物性对给热过程的影响。Gr=gL3卩厶tp2/。（2分）表示自 然对流运动状态对给热过程的影响。马赫数:M=u/a=惯性力/弹性力。衡量空气压缩性的最重 要的参数（泡点方程）溶液沸腾时，总压等于各组分的蒸气压PPa + PbPa = Paxa之和Ps = Pb-b = Pb（1 _ 勺）理想气体 混合物服从道尔顿分压定律:Pa = PyAp!xa = pyAPP P；0 0PePb = PyS = P1儿）戶肛$P（露点方程）p-P； = Pl ppIPl-P p Pl-Pl用谊和蒸气压表示的气液平衡关系第一章传热1

17、.傅立叶定律：dQ = 一九dA， Q =九Andx2.热导率与温度的线性关系：九二九0（1 + at）3.t t单层壁的定态热导率：Q = M- 2, b4.牛顿冷却定律：Q = a A（t 一 t）， Q = aA（ 一 ）ww5.al“Cpu小BgAt/ 3 p 2努塞尔数Nu =普朗克数Pr = -格拉晓夫数Gr =H流体在圆形管内做强制对流：Re 10000，0.6 Pr 506.Nu = 0.023 Reo.8 Prk，或a =0.023 -/ dup0.8d（P Jk，其中当加热时，k=0.4,冷却时k=0.37.热平衡方程：Q 二 q r + c （T T ）二 qm1p1 s

18、c （t t2m 2 p 221）无相变时:d1d29.1考虑热阻的总传热系数方程：-K1= +1 +a 尢d1mdid2总传热速率Q = q c （ 一 ） = q c （t 一t ），若为饱和蒸气冷凝:m1 p1 1 2m 2 p 2 2 1Q = qm1r = qm2Cp2（t2 一 1 ）11 b d 1总传热系数：77 =+一亠+K a1方程：Q = KAAt10.两流体在换热器中逆流不发生相变的计算方程:ln it2 T t2 1KAq cm1 p1、cml plc ） m 2 p 2 丿11.两流体在换热器中并流不发生相变的计算方程:KAq cm1 p1（ 、q c1 + - m

19、l plI、q c ） m 2 p 2 丿两流体在换热器中以饱和蒸气加热冷流体的计算方程:=KAl t ln 1一 t q c2m 2 p 2逆流： t1=T1-t2 t2=T2-t1并流： t1=T1-t1 t2=T2-t2At AtAt=12mAtIn 卜 At2G dXCA dx恒速段速率N = k (H H) = (t t )AHwrww间隙干燥恒速段时间： x = GC(X 1X C1ANA公式：干燥速率N =A降速段时间:G , X 一 X *x = In c2 AK X 一 X *X2(近似处理 Na = KX (X - X*)连续干燥 物料衡算 w = G (X 一 X ) =

20、 V (H - H )C 1221热量衡算Q + Q狄=Q + Q + Q + Q ；预热器Q = V(I -1 )；理想干燥补 123 损10I = I2 1热效率Q + Q12-Q + Q补t tn = -12t t1 0总物料衡算：F = D + W易挥发组分：FxF = DxD + WxwDx塔顶易挥发组分回收率：“ D = FDF_ W (1 x )塔底难挥发组分回收率：w = F(1 xw)F精馏段物料衡算和操作线方程总物料衡算：V = L+ D易挥发组分： Vy = Lx+ Dxn + 1nDx+en R + 1操作线方程：yR= x n+ 1 R + 1其中：R=L/D回流比上式表示在一定操作条件下，精馏段内自任意第n层板下降的液相组成xn与其相邻的下-一 一 一 .厂一层板(第n+1层板)上升蒸汽相组成yn+1之间的关系。在xy坐标上为直线，斜率为R/R+1,截距为xD/R+1。 Dp0(a)PP1R1P1 P2(b)0(c)Ip - 02 口 p 101(d) 普通u型管压差计倒u型管压差计倾斜U型管压差计微差压差计