Heat Transfer热传作业2解答

PROBLEM 1.22

KNOWN: Hot vertical plate suspended in cool, still air. Change in plate temperature with time at the instant when the plate temperature is 245°C.

FIND: Convection heat transfer coefficient for this condition.

SCHEMATIC:

ASSUMPTIONS: (1) Plate is isothermal, (2) Negligible radiation exchange with surroundings, (3)

Negligible heat lost through suspension wires.

ANALYSIS: As shown in the cooling curve above, the plate temperature decreases with time. The condition of interest is for time t o . For a control surface about the plate, the conservation of energy requirement is

()out

st in s s p

E - E = E dT 2hA T T Mc dt

∞??=&&&

where A s is the surface area of one side of the plate. Solving for h, find

()p

s s Mc -dT h =

2A T - T dt ∞??

????

()()224.25 kg × 2770 J/kg K h = × 0.028 K/s = 4.7 W/m K 2 × 0.4 × 0.4m 245 - 25K

??

<

COMMENTS: (1) Assuming the plate is very highly polished with emissivity of 0.08, determine

whether radiation exchange with the surroundings at 25°C is negligible compared to convection.

(2) We will later consider the criterion for determining whether the isothermal plate assumption is reasonable. If the thermal conductivity of the present plate were high (such as aluminum or copper), the criterion would be satisfied.

-0.022 K/s

-0.028 K/s = 245 °C

Plate, 0.3×0.3 m M = 4.25 kg

c p = 2770 J/kg·K

Plate, 0.4x0.4 m

PROBLEM 1.29

KNOWN: Air and wall temperatures of a room. Surface temperature, convection coefficient and emissivity of a person in the room.

FIND: Basis for difference in comfort level between summer and winter.

ASSUMPTIONS: (1) Person may be approximated as a small object in a large enclosure.

ANALYSIS: Thermal comfort is linked to heat loss from the human body, and a chilled feeling is associated with excessive heat loss. Because the temperature of the room air is fixed, the different summer and winter comfort levels cannot be attributed to convection heat transfer from the body. In both cases, the heat flux is

Summer and Winter : ()22q h T T 2 W/m K 12 C 24 W/m conv

s ′′=?=?×=∞o

However, the heat flux due to radiation will differ, with values of Summer : ()()

448244442q T T 0.9 5.6710W/m K 305300K 28.3 W/m rad

s sur εσ?′′=?=××??= Winter :

(

)

()

448244442q T T 0.9 5.6710W/m K 305287K 95.4 W/m rad s sur

εσ?′′=?=××??=

There is a significant difference between winter and summer radiation fluxes, and the chilled condition is attributable to the effect of the colder walls on radiation.

COMMENTS: For a representative surface area of A = 1.5 m 2

, the heat losses are q conv = 36 W, q rad(summer) = 42.5 W and q rad(winter) = 143.1 W. The winter time radiation loss is significant and if maintained over a 24 h period would amount to 2,950 kcal.

PROBLEM 1.44

KNOWN: Radial distribution of heat dissipation in a cylindrical container of radioactive wastes. Surface convection conditions.

FIND: Total energy generation rate and surface temperature.

SCHEMATIC:

ASSUMPTIONS: (1) Steady-state conditions, (2) Negligible temperature drop across thin container wall.

ANALYSIS: The rate of energy generation is

()()

r 2g o o 022g o o o E qdV=q 1-r/r 2rLdr E 2Lq

r /2r /4o ??=????=?∫∫&&&&&ππ

or per unit length,

&&.′=E q r 2

g o o 2π <

Performing an energy balance for a control surface about the container yields, at an instant,

&&′?′=E E g out

and substituting for the convection heat rate per unit length,

()()2o o o s q

r h 2r T T 2

∞=?&ππ

T T q

r 4h

s o o =+∞&. <

COMMENTS: The temperature within the radioactive wastes increases with decreasing r from T s at r o to a maximum value at the centerline.

PROBLEM 1.76

KNOWN: Thickness and thermal conductivity, k, of an oven wall. Temperature and emissivity, ε, of front surface. Temperature and convection coefficient, h, of air. Temperature of large surroundings.

FIND: (a) Temperature of back surface, (b) Effect of variations in k, h and ε.

SCHEMATIC:

ASSUMPTIONS: (1) Steady-state, (2) One-dimensional conduction, (3) Radiation exchange with large surroundings.

ANALYSIS: (a) Applying an energy balance, Eq. 1.13 to the front surface and substituting the appropriate rate equations, Eqs. 1.2, 1.3a and 1.7, find

()()

44122sur 2T T k h T T T T L

εσ∞?=?+?.

Substituting numerical values, find

()()1220.05m W 448

T T 20100K 240.7W/m K m K W 0.8 5.6710400K 300K 200K m K ??=??+××?=?????????????.

Since 2T = 400 K, it follows that 1T = 600 K.

<

(b) Parametric effects may be evaluated by using the IHT First Law Model for a Nonisothermal Plane Wall. Changes in k strongly influence conditions for k < 20 W/m ?K, but have a negligible effect for larger values, as 2T approaches 1T and the heat fluxes approach the corresponding limiting values

100

200

300

400

Thermal conductivity, k(W/m.K)

300

400

500

600

T e m p e r a t u r e , T 2(K )

100

200

300

400

Thermal conductivity, k(W/m.K)

02000

40006000800010000

H e a t f l u x , q ''(W /m ^2)

Conduction heat flux, q''cond(W/m^2)Convection heat flux, q''conv(W/m^2)Radiation heat flux, q''rad(W/m^2)

Continued…

PROBLEM 1.76 (Cont.)

The implication is that, for k > 20 W/m ?K, heat transfer by conduction in the wall is extremely efficient relative to heat transfer by convection and radiation, which become the limiting heat transfer processes. Larger fluxes could be obtained by increasing ε and h and/or by decreasing T ∞ and sur T .

With increasing h, the front surface is cooled more effectively (2T decreases), and although rad

q ′′ decreases, the reduction is exceeded by the increase in conv

q ′′. With a reduction in 2T and fixed values of k and L, cond

q ′′ must also increase.

100

200

Convection coefficient, h(W/m^2.K)

400

500

600

T e m p e r a t u r e , T 2(K )

100

200

Convection coefficient, h(W/m^2.K)

010000

20000

30000

H e a t f l u x , q ''(W /m ^2)

Conduction heat flux, q''cond(W/m^2)Convection heat flux, q''conv(W/m^2)Radiation heat flux, q''rad(W/m^2)

The surface temperature also decreases with increasing ε, and the increase in rad q ′′ exceeds the reduction in conv

q ′′, allowing cond q ′′ to increase with ε. 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Emissivity

550

555560565570

575T e m p e r a t u r e , T 2(K )

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Emissivity

02000

40006000800010000H e a t f l u x , q ''(W /m ^2)

Conduction heat flux, q''cond(W/m^2)

Convection heat flux, q''conv(W/m^2)Radiation heat flux, q''rad(W/m^2)

COMMENTS: Conservation of energy, of course, dictates that irrespective of the prescribed conditions, cond conv rad

q q q ′′′′′′=+.

PROBLEM 1.77

KNOWN: Temperatures at 15 mm and 30 mm from the surface and in the adjoining airflow for a thick stainless steel casting.

FIND: Surface convection coefficient, h. SCHEMATIC:

ASSUMPTIONS: (1) Steady-state, (2) One-dimensional conduction in the x-direction, (3) Constant properties, (4) Negligible generation.

ANALYSIS: From a surface energy balance, it follows that

′′=′′q q cond conv

where the convection rate equation has the form

()0conv

q h T T ,∞′′=?

and ′′q cond can be evaluated from the temperatures prescribed at surfaces 1 and 2. That is, from Fourier’s law,

()()12

cond

21

2cond

T T q k x x 6050C W

q 1510,000 W/m .m K 30-1510m

?′′=??′′==?×o

Since the temperature gradient in the solid must be linear for the prescribed conditions, it follows that

T o = 70°C. Hence, the convection coefficient is

h =

q T T cond 0

′′?∞

2210,000 W/m h 333 W/m K 30°C

==?

<

COMMENTS: The accuracy of this procedure for measuring h depends strongly on the validity of the assumed conditions.

T 1= 60°C T 2= 50°C 3015

PROBLEM 1.81

KNOWN: Conditions associated with surface cooling of plate glass which is initially at 600°C. Maximum allowable temperature gradient in the glass.

FIND: Lowest allowable air temperature, T ∞.

SCHEMATIC:

ASSUMPTIONS: (1) Surface of glass exchanges radiation with large surroundings at T sur = T ∞, (2) One-dimensional conduction in the x-direction.

ANALYSIS: The maximum temperature gradient will exist at the surface of the glass and at the instant that cooling is initiated. From the surface energy balance, Eq. 1.13, and the rate equations, Eqs. 1.1, 1.3a and 1.7, it follows that

()()

44s s sur dT -k

h T T T T 0dx

εσ∞????=

or, with (dT/dx)max = -15°C/mm = -15,000°C/m and T sur = T ∞,

()C 2W W

1.415,0005873T K m K m m K ∞????=?????????

o

8

44424W

0.8 5.6710873T K .m K ?∞??+××????

??

T ∞ may be obtained from a trial-and-error solution, from which it follows that, for T ∞ = 618K,

21000127519730,,.W m W m W

m

222≈+

Hence the lowest allowable air temperature is

T K =345C.∞≈618o

<

COMMENTS: (1) Initially, cooling is determined primarily by radiation effects.

(2) For fixed T ∞, the surface temperature gradient would decrease with increasing time into the cooling process. Accordingly, T ∞ could be decreasing with increasing time and still keep within the

maximum allowable temperature gradient.

金属材料及热处理 1-2作业答案

《金属材料及热处理1-2》作业答案 作业一 一、测量金属硬度常用的试验方法有哪些？并指出各自的优缺点？并回答下列问题：下列零件选择哪种硬度法来检查其硬度比较合适？ （1）库存钢材；（2）硬质合金刀头；（3）锻件。 答：测量金属硬度常用的试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。布氏硬度的优点是压痕面积大，不受微小不均匀硬度的影响，试验数据稳定，重复性能好，但是，由于压痕面积大，又不适合成品零件和薄壁器件的硬度试验。洛氏硬度测定操作迅速、简便，压痕面积小，适用于成品检验，硬度范围广，由于接触面积小，当硬度不均匀时，数据波动较大，需多打几个点取平均值。维氏硬度试验的压痕是正方形，轮廓清晰，对角线测量准确，因此维氏硬度试验是常用硬度试验方法中精度最高的，同时它的重复性好，这一点比布氏硬度优越，维氏硬度测量范围宽，可以从几个到三千个维氏硬度单位都可以测量，以及可以测量薄的零件，维氏硬度最大的优点是测量值与所加载荷无关。维氏硬度试验效率低，要求较高的试验技术，对于试样表面的光洁度要求较高，操作麻烦费时，通常在实验室使用较多。 （1）库存钢材，由于牌号多，种类多，所以硬度值会分布在一个比较大的范围，用洛氏硬度较为合适； （2）硬质合金刀头，该材料硬度值高，一般洛氏硬度测量范围偏小，用维氏硬度较为合适，有时也用洛氏硬度HRA测试； （3）锻件，由于锻件组织粗大，强度硬度偏低，用布氏硬度较为合适。二、测量硬度时，为什么要求两个压痕之间有一定的距离？如果两点距离太近，会对硬度有何影响？ 答：测量硬度时，为了排除材料硬度不均匀性的影响以及第一次测试部位及附近发生了变形的影响，两个压痕之间应有一定的距离。如果两点距离太近，第一次测试后发生变形的部位的硬度会高于原硬度，即发生加工硬化现象。 三、可否通过增加零件的尺寸来提高其弹性模量，为什么？ 答：弹性模量主要取决于材料内部原子间的作用力，如材料的晶格类型、原子间距，其它工艺及尺寸对其影响极小，所以不能通过增加零件尺寸来提高其弹性模量。

热工作业安全管理规定

热工作业安全管理规定 1 目的 为了做好热工作业过程中人员安全、防火和防爆等工作，并为相 关人员提供热工作业的健康安全环保指导，确保作业顺利进行， 特制定本规定。 2 适用范围 本规定适用于公司所辖区域（尤其是危险区域）内进行的电气焊 接与切割作业，打磨作业，烘、烤等能直接或间接产生明火的热 工作业。 3 术语和定义 热工作业：凡是能够产生热的生产作业活动（如：焊接、切割、打磨、喷砂、化学物质聚集、电吹风等），统称热工作业。 4 职责 4.1 现场监督（指“工作许可”中的现场监督，下同）的职责： 1) 负责检查热工作业人员的证件是否齐全； 2) 审查热工作业的健康安全环境控制措施； 3) 检查要进行热工作业的内外部环境； 4) 与作业负责人做出“开始/终止”的决定。 4.2 作业负责人的职责： 1) 负责申请热工作业的许可证； 2) 制定热工作业的健康安全环境控制措施； 3) 负责监督检查热工作业所使用的防护用品及工机具的完整性 情况； 4) 如果发生紧急情况执行应急预案。 4.3 监护人的职责： 1) 提醒进入热工作业区域的人员注意周边存在的危险因素和环

境因素，如危险结构、有毒物质等情况，以及相关的控制措施； 2) 当有应急情况发生时，应将现场恢复到安全的状态，现场进 行监护，无关人员撤离； 4.4 热工作业人员的职责： 1) 了解并熟悉工作环境，检查作业的工具； 2) 正确穿戴劳动防护用品； 3) 作业期间如发生紧急情况，热工作业现场立即停止，现场恢 复到安全的状态； 4) 严格按照操作规程和施工方案进行作业，按公司相关规定妥 善处置现场产生的废弃物； 5) 工作完成后，清理工作现场的工具、设备及其它杂物。 4.5 相关方职责 1) 公司相关主管部门负责审批热工作业许可证，并负责作业前 的检查和审批。根据作业风险评价法（LEC法），不同的风险等 级由不同部门的负责人进行审批。 当风险等级为5时（重大风险），由公司主管HSE副总经理审 批。 当风险等级为4时（高度风险），由公司生产部负责人审 批。 当风险等级为1、2、3时（显著风险、一般风险、稍有风 险），由公司液化厂及管道负责部门负责人审批。 当风险等级为4时和5时，质量安全环保部负责组织生产及其 他相关部门或承包商进行作业安全分析。 当风险等级为1、2、3级时，由生产单位安全负责人组织进 行作业安全分析。 生产现场单位负责及时将热工作业的时间、地点、人员及时 通报质量安全环保部。

2Radiative heat transfer between nanostructurespdf

Radiative heat transfer between nanostructures A.I.Volokitin1,2and B.N.J.Persson1 1Institut fu¨r Festko¨rperforschung,Forschungszentrum Ju¨lich,D-52425,Germany 2Samara State Technical University,443010Samara,Russia ?Received14July2000;revised manuscript received25September2000;published16April2001? We use a general theory of the?uctuating electromagnetic?eld and a generalized Kirchhoff’s law?Ref.8? to calculate the heat transfer between macroscopic and nanoscale bodies of arbitrary shape,dispersive,and absorptive dielectric properties.We study the heat transfer between:?a?two parallel semi-in?nite bodies,?b?a semi-in?nite body and a spherical body,and?c?two spherical bodies.We consider the dependence of the heat transfer on the temperature T,the shape and the separation d,and discuss the role of nonlocal and retardation effects.We?nd that for low-resistivity material the heat transfer is dominated by retardation effects even for the very short separations. DOI:10.1103/PhysRevB.63.205404PACS number?s?:65.80.?n I.INTRODUCTION It is well known that for bodies separated by d?d W ?c?/k B T the radiative heat transfer between them is de- scribed by the Stefan-Bolzman law: J? ?2k B4 60?3c2 ?T14?T24?,?1? where T1and T2are the temperatures of solid1and2,re-spectively.In this limiting case the heat transfer is connected with traveling electromagnetic waves radiated by the bodies, and does not depend on the separation d.For d?d W,the heat transfer increases by many order of magnitude,which can be explained by the existence of evanescent electromag-netic?eld that decay exponentially into the vacuum.At the present time there is an increasing number of investigations of heat transfer due to evanescent waves in connection with scanning tunneling microscopy and scanning thermal mi-croscopy?STM?under ultrahigh vacuum conditions.1–4STM can be used for local heating of the surface,resulting in local desorption or decomposition of molecular species,and this offers further possibilities for the STM to control local chem-istry on a surface. A general formalism for evaluating the heat transfer be-tween macroscopic bodies was proposed some years ago by Polder and Van Hove.1Their theory is based on the general theory of the?uctuating electromagnetic?eld developed by Rytov5and applied by Lifshitz6for studying the conservative part,and by Volokitin and Persson7for studying the dissipa-tive part of the van der Waals interaction.The formalism of Polder and Van Hove can be signi?cantly simpli?ed using a generalized Kirchhoff’s law.2,8In this approach,the calcula-tion of the correlation functions for the?uctuating electro-magnetic?eld is reduced to?nding the electromagnetic?eld created by a point dipole outside the bodies.The formalism of Polder and Van Hove requires the determination of the electromagnetic?eld for all space and for all position of a point dipole,and requires the integration of the product of the component of the electric and magnetic?eld over the volumes of two bodies.In the present paper we use a simpler formalism,which is originally due to Levin and Rytov.8This formalism requires only the evaluation of a surface integral over one of the bodies and is simpli?ed further in the non-retarded limit?small distances between bodies?,where the calculation of the heat transfer is reduced to the problem of ?nding the electrostatic potential due to a point charge.We apply the formalism to the calculation of the heat transfer between:?a?two semi-in?nite bodies,?b?a semi-in?nite body and a spherical particle,and?c?two spherical particles. Problem?a?was considered by Polder and Van Hove,1 Levin,Polevoy,and Rytov,2and more recently by Pendry.3 In comparison with other treatments,we study in detail the nonlocal and retardation effects.A striking result we?nd is that for low-resistivity metals retardation effects become cru-cial and in fact dominate the heat transfer between bodies. The problem?b?was recently studied by Pendry in a differ-ent formalism.3We shall point out the differences between our results and those obtained by Pendry,wherever appropri-ate. II.FORMALISM Following Polder and Van Hove,1to calculate the?uctu-ating electromagnetic?eld we use the general theory of Ry-tov?see Refs.5,8?.This method is based on the introduction of a?uctuating current density in the Maxwell equations ?just as,for example,the introduction of a‘‘random’’force in the theory of Brownian motion of a particle?.For a mono- chromatic?eld?time factor exp(?i?t)?in a dielectric,non-magnetic medium,these equations are “?E?i?c B,?2? “?H??i?c D?4?c j f,?3? where,according to Rytov,we have introduced a?uctuating current density j f associated with thermal and quantum?uc-tuations.E,D,H,and B are the electric and the electric-displacement?eld,and the magnetic and the magnetic-induction?elds,respectively.For non-magnetic media B ?H and D??E,where?is the dielectric constant of the PHYSICAL REVIEW B,VOLUME63,205404

工程材料与热处理作业题参考答案

1.置换固溶体中，被置换的溶剂原子哪里去了？ 答：溶质把溶剂原子置换后，溶剂原子重新加入晶体排列中，处于晶格的格点位置。 2.间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上的区别何在？举例说明之。 答：间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体F是碳在α-Fe中的间隙固溶体，晶体结构与α-Fe相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体F强度高于纯铁。 间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由H、B、C、N等原子半径较小的非金属元素（以X表示）与过渡族金属元素（以M表示）结合， 且半径比r X /r M ＞0.59时形成的晶体结构很复杂的化合物，如Fe3C间隙化合物 硬而脆，塑性差。 3.现有A、B两元素组成如图所示的二元匀晶相图，试分析以下几种说法是否正 确？为什么？ （1）形成二元匀晶相图的A与B两个相元的晶格类型可以不同，但是原子大小一定相等。 （2）K合金结晶过程中，由于固相成分随固相线变化，故已结晶出来的固溶体中含B量总是高于原液相中含B量. （3）固溶体合金按匀晶相图进行结晶时，由于不同温度下结晶出来的固溶体成分和剩余液相成分不相同，故在平衡态下固溶体的成分是不均匀的。 答：（1）错：Cu-Ni合金形成匀晶相图，但两者的原子大小相差不大。 （2）对：在同一温度下做温度线，分别与固相和液相线相交，过交点，做垂直线与成分线AB相交，可以看出与固相线交点处B含量高于另一点。

(3)错：虽然结晶出来成分不同，由于原子的扩散，平衡状态下固溶体的成分是均匀的。 4.共析部分的Mg-Cu相图如图所示： (1)填入各区域的组织组成物和相组成物。在各区域中是否会有纯Mg相存在？ 为什么？ 答: Mg-Mg2Cu系的相组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体） Mg-Mg2Cu系的组织组成物如下图：（α为Cu在Mg中的固溶体，） 在各区域中不会有纯Mg相存在，此时Mg以固溶体形式存在。 (2)求出20%Cu合金冷却到500℃、400℃时各相的成分和重量百分比。 答: 20%Cu合金冷却到500℃时,如右图所示: α相的成分为a wt%, 液相里含Cu 为b wt%,根据杠杆原理可知: Wα=O 1b/ab*100%, W L = O 1 a/ab*100% 同理: 冷却到400℃时，α相的成分为m wt%, Mg2Cu相里含Cu 为n wt%, Wα=O 2n/mn*100%, W mg2Cu = O 2 m/mn*100% (3)画出20%Cu合金自液相冷却到室温的曲线，并注明各阶段的相与相变过程。 答:各相变过程如下(如右图所示): xp: 液相冷却,至p点开始析出Mg的固熔体α相 py: Mg的固熔体α相从p点开始到y点结束 yy,: 剩余的液相y开始发生共晶反应,L?α+Mg 2 Cu y,q:随着T的降低, Cu在Mg的固熔体α相的固溶度降低. 5.试分析比较纯金属、固溶体、共晶体三者在结晶过程和显微组织上的异同之处。 答：相同的是,三者都是由原子无序的液态转变成原子有序排列的固态晶体。 不同的是， 纯金属和共晶体是恒温结晶，固溶体是变温结晶，纯金属和固溶体的结晶是由

热工作业安全管理规定

热工作业安全管理 规定

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目录 1.目的 (3) 2.适用范围 (3) 3.定义 (3) 4.作业许可制度 (3) 5.安全教育、交底 (3) 6.时限、权限 (3) 7.安全操作规定 (3) 8.“十不准烧” (4) 9.电焊作业安全事项 (5) 10.气焊（割）作业安全事项 (6) 11.本制度自下发之日开始实行 (6) 1.目的 为预防在工作场所可能引发的火灾、爆炸等事故特制订本规定

2.适用范围 本规定适用于公司各项目部、分厂的热工作业安全管理。 3定义 使用明火的作业，如火苗、气焊（割)、铜焊等；火花作业，如电焊、金属打磨等。 4.作业许可制度 4.1热工作业许可证一式二联，第一联由安全部门存档，第二联交热工作业执行人保存。 4.2热工作业许可证不得涂改、不得代签，要妥善保管。临时用电作业许可证保存期为1年。 5.安全教育、交底 热工作业前，项目负责人应对施工人员进行安全教育。施工负责人对安全防护措施进行现场交底，并督促落实。 6.时限、权限 6.1热工作业必须严格确定时限，超过时限要重新办理热工作业许可证的延期手续，同时办理涉及的相关危险作业许可证手续。 6.2进行热工作业的作业人员，必须具有有效操作证方可施工。电气故障应由专业电工排除。 7.安全操作规定 指定的责任人、操作员及看火员在施焊前应对所进行的作业做出安全评估，并依据“热工作业检查表”进行检查和填写，下列几种情况应予以考虑并采取防护措施：

7.1电焊线、氧气、乙炔管应妥善铺设，避免在运转的设备上方、热源附近、及油、水中经过，避免打结、扭曲并防止砸、割、烫等造成的损坏。 7.2施工现场及可能危及到的处所必须配备消防器材等。 7.3在实施烧焊、火焰切割或其它热工作业前，仔细检查工作区域内、区域以下或附近处所，清除可能由火花、热力点燃的可燃固体、液体和气体 7.4在盖有油脂、污油或其它可燃物体的表面严禁进行热工作业。 7.5关闭或专人看顾火花可能飞溅到的舷窗及其它开口 7.6在舱壁、甲板、天花板或其附近进行热工作业时，注意检查隔板的另一面，以及设有电线、管道或其它设施会受到的热力或静电影响 7.7在受限空间进行热工作业必须遵守“受限空间作业安全规定”。 7.8严禁焊、割带有压力的容器、管路。对有残余易燃、易爆物质的容器作业时，必须先清洗干净、通风并经过测氧、测爆符合作业要求后方可进行。 7.9在空气流通不畅的处所作业时，要特别注意通风，施焊时间不宜过长，照明灯具必须使用低压安全灯具，引线尽可远离施工区域，或对引线采取保护措施。 7.10在施工完毕必须切断焊机电源，将焊钳、焊线、工具整理归位，施焊工件完全冷却后才可离去。 8.“十不准烧” 8.1无操作证且又无持证焊割工在场指导的不准烧。

工程材料与热处理 第2章作业题参考答案

工程材料与热处理第2章作业题参考答案1( 常见的金属晶格类型有哪些?试绘图说明其特征。 体心立方: 单位晶胞原子数为2 配位数为8 3a原子半径= (设晶格常数为a) 4 致密度0.68

单位晶胞原子数为4 配位数为12 2a原子半径= (设晶格常数为a)致密度0.74 4

密排六方: 晶体致密度为0.74，晶胞内含有原子数目为6。配位数为12，原子半径为 1/2a。 2实际金属中有哪些晶体缺陷?晶体缺陷对金属的性能有何影响? 点缺陷、线缺陷、面缺陷 一般晶体缺陷密度增大，强度和硬度提高。 3什么叫过冷现象、过冷度?过冷度与冷却速度有何关系,它对结晶后的晶粒大小有何影响, 金属实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象。理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。金属结晶时的过冷度与冷却速度有关，冷却速度愈大，过冷度愈大，金属的实际结晶温度就愈低。结晶后的晶粒大小愈小。

4金属的晶粒大小对力学性能有何影响?控制金属晶粒大小的方法有哪些? 一般情况下，晶粒愈细小，金属的强度和硬度愈高，塑性和韧性也愈好。 控制金属晶粒大小的方法有:增大过冷度、进行变质处理、采用振动、搅拌处理。 5(如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸件晶粒的大小: (1)金属型浇注与砂型浇注: (2)浇注温度高与浇注温度低; (3)铸成薄壁件与铸成厚壁件; (4)厚大铸件的表面部分与中心部分 (5)浇注时采用振动与不采用振动。 (6)浇注时加变质剂与不加变质剂。 (1) 金属型浇注的冷却速度快，晶粒细化，所以金属型浇注的晶粒小; (2) 浇注温度低的铸件晶粒较小; (3) 铸成薄壁件的晶粒较小; (4) 厚大铸件的表面部分晶粒较小; (5) 浇注时采用振动的晶粒较小。 (6) 浇注时加变质剂晶粒较小。。 6(金属铸锭通常由哪几个晶区组成?它们的组织和性能有何特点? (1) 表层细等轴晶粒区金属铸锭中的细等轴晶粒区，显微组织比较致密，室温下 力学性能最高; (2) 柱状晶粒区在铸锭的柱状晶区，平行分布的柱状晶粒间的接触面较为脆弱， 并常常聚集有易熔杂质和非金属夹杂物等，使金属铸锭在冷、热压力加工时容

热工作业安全管理规定全解

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目录 1.目的 (3) 2.适用范围 (3) 3.定义 (3) 4.作业许可制度 (3) 5.安全教育、交底 (3) 6.时限、权限 (3) 7.安全操作规定 (3) 8.“十不准烧” (4) 9.电焊作业安全事项 (5) 10.气焊（割）作业安全事项 (6) 11.本制度自下发之日开始实行 (6)

1.目的 为预防在工作场所可能引发的火灾、爆炸等事故特制订本规定 2.适用范围 本规定适用于公司各项目部、分厂的热工作业安全管理。 3定义 使用明火的作业，如火苗、气焊（割)、铜焊等；火花作业，如电焊、金属打磨等。 4.作业许可制度 4.1热工作业许可证一式二联，第一联由安全部门存档，第二联交热工作业执行人保存。 4.2热工作业许可证不得涂改、不得代签，要妥善保管。临时用电作业许可证保存期为1年。 5.安全教育、交底 热工作业前，项目负责人应对施工人员进行安全教育。施工负责人对安全防护措施进行现场交底，并督促落实。 6.时限、权限 6.1热工作业必须严格确定时限，超过时限要重新办理热工作业许可证的延期手续，同时办理涉及的相关危险作业许可证手续。 6.2进行热工作业的作业人员，必须具有有效操作证方可施工。电气故障应由专业电工排除。 7.安全操作规定 指定的责任人、操作员及看火员在施焊前应对所进行的作业做出安全评

估，并依据“热工作业检查表”进行检查和填写，下列几种情况应予以考虑并采取防护措施： 7.1电焊线、氧气、乙炔管应妥善铺设，避免在运转的设备上方、热源附近、及油、水中通过，避免打结、扭曲并防止砸、割、烫等造成的损坏。 7.2施工现场及可能危及到的处所必须配备消防器材等。 7.3在实施烧焊、火焰切割或其他热工作业前，仔细检查工作区域内、区域以下或附近处所，清除可能由火花、热力点燃的可燃固体、液体和气体 7.4在盖有油脂、污油或其他可燃物体的表面严禁进行热工作业。 7.5关闭或专人看顾火花可能飞溅到的舷窗及其他开口 7.6在舱壁、甲板、天花板或其附近进行热工作业时，注意检查隔板的另一面，以及设有电线、管道或其他设施会受到的热力或静电影响 7.7在受限空间进行热工作业必须遵守“受限空间作业安全规定”。 7.8严禁焊、割带有压力的容器、管路。对有残余易燃、易爆物质的容器作业时，必须先清洗干净、通风并经过测氧、测爆符合作业要求后方可进行。 7.9在空气流通不畅的处所作业时，要特别注意通风，施焊时间不宜过长，照明灯具必须使用低压安全灯具，引线尽可远离施工区域，或对引线采取保护措施。 7.10在施工完毕必须切断焊机电源，将焊钳、焊线、工具整理归位，施焊工件完全冷却后才可离去。 8.“十不准烧”

Abaqus 热传递Heat Transfer

ENGI 7706/7934: Finite Element Analysis Abaqus CAE Tutorial 4: Heat Transfer ___________________________________________________________ Problem Description The thin plate (7035) shown below is exposed to a temperature of 25 degree. When the temperature reaches 150 degree, the plate will have expansion. A fixed boundary condition of the top plate will cause changes in stress field. The thermal expansion coefficient is . Plot the stress filed at 150 degree. r = 7.5 10

ABAQUS Analysis Steps 1. Start Abaqus and choose to create a new model database 2. In the model tree double click on the “Parts” node (or right click on “parts” and select Create) 3. In the Create Part dialog box name the part and a. Select “2D Planar” b. Select “Deformable” c. Select “Shell” d. Set approximate size = 100 e. Click “Continue…” 4. Create the geometry shown below (not discussed here)

热处理答案

金属材料热处理作业 第2章钢的热处理原理 1.何谓奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度，说明晶粒大小对钢的性能的影响？ 2.试述钢加热时发生转变的过程，并说明影响其转变的因素。 3.试比较马氏体与贝氏体转变的异同，并说明马氏体转变的特点。 4.简述钢的回火转变和回火组织。 5.比较珠光体、索氏体、屈氏体和回火马氏体、回火索氏体、回火屈氏体的组织和性能。 6.何为回火脆性？其产生原因和消除方法是什么？ 7.比较共析钢TTT曲线和CCT曲线的异同点。 8.如何把w c=0.8%的碳钢的球化珠光体组织转变为：1.细片状珠光体2.粗片状珠光体3.比原来更细的球化组织？ 答：1.加热至Ac1以上长时间保温使其完全奥氏体化，然后快冷至650~550℃保温，使过冷奥氏体完全转化为索氏体或托氏体 2.加热至Ac1以上长时间保温使其完全奥氏体化，然后快冷至Ar1~650℃较高温度保温，使过冷奥氏体完全转化为粗片状珠光体 3.可以先采用方法2（或正火工艺）得到细片珠光体，然后再采用球化退火工艺注意控制奥氏体在较低温度转化,或以较快速度冷却，即可得到细化的球化组织。 第3章钢的热处理工艺 1.何谓钢的退火？退火的种类及用途如何？ 2.何谓钢的正火？目的如何？有何应用？ 3.淬火的目的是什么？淬火的方法有几种？ 4.试述亚共析钢和过共析钢淬火加热温度的选择原则，以及为什么？ 5.何谓钢的淬透性、淬硬性？影响淬透性、淬硬性及淬透层深度的因素是什么？ 6.为什么钢淬火后会产生变形和开裂，减少变形和开裂应该采取什么措施？ 7.有一φ10mm的20钢（含碳量大致为0.2%）工件，经渗碳后空冷，随后进行正常的淬火回火处理，试分析工件在渗碳后空冷过后及淬火回火后，由表面到心部的组织。 答：注意经渗碳后，表层含碳量可达1.0%左右，属于过共析钢，由外至内含碳量逐渐降低，而心部还是含碳量0.2%亚共析钢。空冷相当于正火，由外到内组织为过共析组织（Fe3CⅡ+P）→共析组织（P）→亚共析组织（P+F）的过渡层→心部原始组织（F+P少量） 最终热处理为淬火+低温回火，组织为：M回＋粒状碳化物＋少量AR→M回＋少量AR→→M回＋F+P类→P类+F 8.指出φ10mm的45钢（含碳量大致为0.45%）（退火态），经下列温度加热并水冷所获得的组织：700℃、760℃、840℃。 答：700℃，Ac1以下，不发生相变，保持退火态组织亚共析组织（P+F） 760℃，Ac1以上Ac3以下，有F没有转化为A，组织为M回＋F+少量AR 840℃，Ac3以上，完全奥氏体化，组织为低碳M回＋少量AR 9.T10（含碳量大致为1.0%）钢经过何种热处理能获得下述组织： 1）粗片状珠光体+少量球状渗碳体

热工作业

热工作业的安全规定 在电焊、气焊割间以外的场所进行烧焊与火焰切割、烘烤作业，必须实施热工作业许可制度，填写“热工作业检查表”。在港口（包括锚地、系浮筒）进行热工作业必须遵守港口当局的相关规定，获取港口主管部门的许可证后，方能进行作业。 6.1．安全操作规定 指定的责任人、操作员及看火员在施焊前应对所进行的作业做出安全评估，并依据“热工作业检查表”进行检查和填写，下列几种情况应予以考虑并采取防护措施。 6.1.1．电焊线、氧气、乙炔管应妥善铺设，避免在运转的设备上方、热源附近、及油、水中 通过，避免打结、扭曲并防止砸、割、烫等造成的损坏。 6.1.2．热工作业施工现场及可能危及到的处所必须配备消防器材等。 6.1.3．在实施烧焊、火焰切割或其他热工作业前，仔细检查工作区域内、区域以下或附近处 所，清除可能由火花、热力点燃的可燃固体、液体和气体。 6.1.4．在盖有油脂、污油或其他可燃物体的表面严禁进行热工作业。 6.1.5．关闭或专人看顾火花可能飞溅到的舷窗及其他开口。 6.1.6．在舱壁、甲板、天花板或其附近进行热工作业时，注意检查隔板的另一面，以及设有 电线、管道或其他设施会受到的热力或静电影响。 6.1.7．在封闭处所进行热工作业必须遵守“进入封闭处所作业的安全规定”。 6.1.8．严禁焊、割带有压力的容器、管路。对有残余易燃、易爆物质的容器作业时，必须先 清洗干净、通风并经过测氧、测爆符合作业要求后方可进行。 6.1.9．在对有色金属、合金、镀锌件以及油漆或其他保护敷料的工件进行热工作业时，可能 会产生烟雾。空气中的含氧量可能会降低，更可能产生有毒气体。必须注意通风。6.1.10．在空气流通不畅的处所作业时，要特别注意通风，施焊时间不宜过长，照明灯具必 须使用低压安全灯具，引线尽可远离施工区域，或对引线采取保护措施。 6.1.11．在施工完毕必须切断焊机电源，将焊钳、焊线、工具整理归位，施焊工件完全冷却 后才可离去，并在以后的两个小时内派专人对动火施工现场及周围区域进行不定期的循环检查，以防死灰复燃。 6.2．严格遵守“十不准烧”的安全规定 6.2.1．不是电、气焊工或无操作证且又无持证焊割工在场指导的不准烧。 6.2.2．在容器或狭小舱室内无人监护不准烧。 6.2.3．不了解焊、割地点周围情况（如该处是否能动用明火，有无易燃易爆物品等）不准烧。 6.2.4．不了解焊割物内部是否有易燃易爆的危险性不准烧。 6.2.5．盛装过易燃易爆的液体、气体的容器（如钢瓶、油箱、贮罐等）或管子等未经彻底清

热工作业安全管理规定

热工作业安全管理规定

目录 1.目的 (3) 2.适用范围 (3) 3.定义 (3) 4.作业许可制度 (3) 5.安全教育、交底 (3) 6.时限、权限 (3) 7.安全操作规定 (3) 8.“十不准烧” (4) 9.电焊作业安全事项 (5) 10.气焊（割）作业安全事项 (6) 11.本制度自下发之日开始实行 (6) 1.目的 为预防在工作场所可能引发的火灾、爆炸等事故特制订本规定

2.适用范围 本规定适用于公司各项目部、分厂的热工作业安全管理。 3定义 使用明火的作业，如火苗、气焊（割)、铜焊等；火花作业，如电焊、金属打磨等。 4.作业许可制度 4.1热工作业许可证一式二联，第一联由安全部门存档，第二联交热工作业执行人保存。 4.2热工作业许可证不得涂改、不得代签，要妥善保管。临时用电作业许可证保存期为1年。 5.安全教育、交底 热工作业前，项目负责人应对施工人员进行安全教育。施工负责人对安全防护措施进行现场交底，并督促落实。 6.时限、权限 6.1热工作业必须严格确定时限，超过时限要重新办理热工作业许可证的延期手续，同时办理涉及的相关危险作业许可证手续。 6.2进行热工作业的作业人员，必须具有有效操作证方可施工。电气故障应由专业电工排除。 7.安全操作规定 指定的责任人、操作员及看火员在施焊前应对所进行的作业做出安全评估，并依据“热工作业检查表”进行检查和填写，下列几种情况应予以考虑并采取防护措施： 7.1电焊线、氧气、乙炔管应妥善铺设，避免在运转的设备上方、热源附近、及油、水中通过，避免打结、扭曲并防止砸、割、烫等造成的损坏。

7.2施工现场及可能危及到的处所必须配备消防器材等。 7.3在实施烧焊、火焰切割或其他热工作业前，仔细检查工作区域内、区域以下或附近处所，清除可能由火花、热力点燃的可燃固体、液体和气体 7.4在盖有油脂、污油或其他可燃物体的表面严禁进行热工作业。 7.5关闭或专人看顾火花可能飞溅到的舷窗及其他开口 7.6在舱壁、甲板、天花板或其附近进行热工作业时，注意检查隔板的另一面，以及设有电线、管道或其他设施会受到的热力或静电影响 7.7在受限空间进行热工作业必须遵守“受限空间作业安全规定”。 7.8严禁焊、割带有压力的容器、管路。对有残余易燃、易爆物质的容器作业时，必须先清洗干净、通风并经过测氧、测爆符合作业要求后方可进行。 7.9在空气流通不畅的处所作业时，要特别注意通风，施焊时间不宜过长，照明灯具必须使用低压安全灯具，引线尽可远离施工区域，或对引线采取保护措施。 7.10在施工完毕必须切断焊机电源，将焊钳、焊线、工具整理归位，施焊工件完全冷却后才可离去。 8.“十不准烧” 8.1无操作证且又无持证焊割工在场指导的不准烧。 8.2动火现场无消防器材不准烧。 8.3在容器或狭小舱室内无人监护不准烧。 8.4不了解焊割物内部是否有易燃易爆的危险性不准烧。 8.5盛装过易燃易爆的液体、气体的容器（如钢瓶、油箱、贮罐等）或管子等未经彻底清洗的不准烧。

工程材料与热处理 第7章作业题参考答案

1. 铸铁分为哪几类？其最基本的区别是什么？ 答：按照碳的存在形态不同铸铁分三类：白口铸铁，碳主要以渗碳体形式存在，该类铸铁硬、脆，很少直接用；灰口铸铁，碳主要以石墨形式存在，该类铸铁因石墨形状不同而性能不同，用途不同；麻口铸铁，碳一部分以渗碳体形式存在另一部分以石墨形式存在，该类铸铁也硬、脆，很少直接用。 2.影响石墨化的因素有哪些？是如何影响的？ 答：（1）铸铁的化学成分对石墨化的影响: 碳和硅是强烈促进石墨化的元素；锰是阻碍石墨化的元素。它能溶于铁素体和渗碳体中,其固碳的作用,从而阻碍石墨化；硫是有害元素,阻碍石墨化并使铸铁变脆；磷是一个促进石墨化不显著的元素。（2）冷却速度对石墨化过程的影响： 冷却速度越慢，越有利于石墨化。 3.在生产中，有些铸件表面棱角和凸缘处常常硬度很高，难以进行机械加工，试问其原因是什么？ 答：由于结晶时表面棱角和凸缘处冷却速度快不利于石墨化的进行，形成的组织中存在大量的莱氏体，性能硬而脆，切削加工比较困难。 4.在铸铁中，为什么含碳量与含硅量越高时，铸铁的抗拉强度和硬度越低？ 答：因为碳和硅是强烈促进石墨化的元素，铸铁中碳和硅含量越高，越容易石墨化。而石墨与基体相比，其强度和塑性都要小得多，石墨减小铸件的有效承载截面积，同时石墨尖端易使铸件在承载时产生应

力集中，形成脆性断裂。 5.在铸铁的石墨化过程中，如果第一阶段（包括液相中析出一次石墨和奥氏体中析出二次石墨）、第二阶段（共析石墨）完全石墨化、部分石墨化、未石墨化，问它们各获得哪种组织的铸铁？ 答： 6.什么是孕育铸铁？如何进行孕育处理？ 答：经孕育处理后的铸铁称为孕育铸铁。孕育处理是在浇注前往铁液中加入少量的孕育剂，改变铁液的结晶条件，从而获得细珠光体基体加上细小均匀分布的片状石墨的工艺过程。 7.为什么说球墨铸铁是“以铁代钢”的好材料？其生产工艺如何？答：球墨铸铁析出的石墨呈球状，对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90%，所以球墨铸铁的抗拉强度、塑性、韧性不仅高于其它铸铁，而且可与相应组织的铸钢相媲美，特别是球墨铸铁的屈强比几乎比钢高一倍，一般钢的屈强比为0.3-0.5，而球墨铸铁的屈强比达0.7-0.8。在一般机械设计中，材料的许用应力是按照屈服强度来确定的，因此，对于承受静载荷的零件，

热工作业安全管理规定标准范本

管理制度编号：LX-FS-A74186 热工作业安全管理规定标准范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑

热工作业安全管理规定标准范本 使用说明：本管理制度资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 1目的和范围 为了加强对热工作业的安全管理，防止因热工作业而引起的火灾、爆炸、触电、中毒、灼伤以及高处坠落、物体打击等事故的发生，减少职业危害，保障员工的安全和健康，确保公司生产的顺利进行，特制定本管理规定。本规定适用于公司范围内的船舶建造、修理及其它一切和热工作业有关的作业。 2引用标准\文件 无 3职责 3.1施工单位负责对热工作业实施全过程的监督

检查。 4.2安全员对热工作业的审批把关，有权责令停止可能造成事故的作业和提出限期整改要求。 4.3项目组应严格执行热工作业审批程序，并明确交代动火部位特点、施工要求和注意事项，加强现场检查，排除事故隐患、落实安全措施，未经批准任何人不得擅自进行动火。 4定义 热工作业：电焊工、气焊工、碳刨工、气割工、火工、打磨、钻眼等能产生火花一切的作业。 5管理程序 5.1热工作业人员的基本要求 5.1.1凡从事热工作业的人员均为国家劳动部门规定的特种作业人员，需经体检、专业安全培训机构培训考核合格，持证上岗，定期复训。

工程材料与热处理 第6章作业题参考答案

1.从力学性能、热处理变形、耐磨性和热硬性几方面比较合金钢和 碳钢的差异，并简单说明原因。 为提高钢的机械性能、工艺性能或物化性能，在冶炼时有意往钢中加入一些合金元素而形成新的合金，这种合金称为合金钢。 合金钢与碳钢比较，合金钢的力学性能好，热处理变形小，耐磨性好，热硬性好。 因为合金钢在化学成分上添加了合金元素，可形成合金铁素体、合金渗碳体和合金碳化物，产生固溶强化和弥散强化，提高材料性能；加入合金元素可提高钢的淬透性，降低临界冷却速度，可减少热处理变形；碳钢虽然价格低廉，容易加工，但是淬透性低、回火稳定性差、基本组成相强度低。 2.解释下列钢的牌号含义、类别及热处理方法：20CrMnTi,40Cr, 16Mn,T10A,Cr12MoV,W6Mo5Cr4V2,38CrMoAlA,5CrMnMo,GCr15,55S i2Mn。 20CrMnTi的含碳量为0.17%-0.24%，Cr，Mn，Ti<1.5%，是渗碳钢，热处理方法是在渗碳之后进行淬火和低温回火。 40Cr的含碳量为0.37～0.45％，Cr <1.5%，是调质钢，热处理方法是淬火加高温回火。 16Mn中碳的含量在0.16%左右，锰的含量大约在1.20%-1.60%左右，属于低合金钢，热处理方法是：热轧退火（正火）。 T10A为含碳量在0.95～1.04的高级优质碳素工具钢，热处理方法

是淬火和低温回火。 Cr12MoV碳 C ：1.45～1.70，铬 Cr：11.00～12.50，Mo，V<1.5%，是冷作模具钢，热处理方法是淬火和低温回火。 W6Mo5Cr4V2碳 C ：0.80～0.90，钼 Mo：4.50～5.50，铬 Cr： 3.80～ 4.40，钒 V ：1.75～2.20，是高速钢，热处理方法是淬火 +高温回火。 38CrMoAlA碳 C ：0.35～0.42，Cr，Mo，Al<1.5%，是高级优质合金渗氮钢，热处理方法是：调质处理+渗氮。 5CrMnMo碳 C ：0.50～0.60，Cr，Mn，Mo<1.5%，是热作模具钢，热处理方法是搓火加中高温回火。 GCr15：C：0.95-1.05，Cr:1.30-1.65，是滚动轴承钢，热处理方法是：淬火+低温回火。 55Si2Mn碳 C ：0.52～0.60，硅 Si：1.50～2.00，Mn<1.5%，是弹簧钢，热处理方法是淬火加中温回火。 3.比较9SiCr,Cr12MoV,5CrMnMo,W18Cr4V等四种合金工具钢的成分、 性能和用途差异。 9SiCr的成分：相当于在T9钢的基础上加入1.2%-1.6%的Si和 0.95%-1.25%的Cr。 性能：硬度和耐磨性良好，无热硬性。 用途：适用于截面较厚要求淬透的或截面较薄要求变形小的、形状较复杂的工模具。