传递过程原理试卷2013
化工传递过程真题
化工传递过程真题
一、填空
1.传递过程所描述的“三传”分别是指 动量传递 、 质量传递 、 热量传递 ，其相应的传递驱动力是： 速度梯度 、 浓度梯度 、 温度梯度 。
2.传递过程研究的是物理过程的 速率 问题。
3.一维的牛顿黏性定律： x du dy τμ
=-；一维的傅里叶定律： q dt k A dy =-；一维的费克定律： A A AB
d j D dy ρ=-。
4.在壁面湍流中，壁面与相邻流层的传递是 分子传递 方式，湍流边界层包括 层流内层 、 湍流核心 、 缓冲层 三个部分。
二、简答
1.普朗特边界层要点；
2.画出层流边界层过渡到湍流边界层的过程；
3.根据图示温度分布和速度分布得出各点梯度值或梯度的范围。
三、推导
1.分子传递动量通量的表达式推导
()11333x x yx d u du v v v v dy dy ρρ
τλ
λλ=-=-⇒=
2.雷诺转换推导（P100-102）
四、计算
爬流课本例题（例3-8，P64-65）
五、分析（回忆版材料未记录，仅记录所考察知识点）简述香蕉球的踢法中蕴含的原理；
答：马格努斯效应（Magnus Effect）解释。
化工传递过程复习题-简答题
化工传递过程复习题-简答题传递过程原理复习题（2013）1.何为“连续介质假定”，这一假定的要点和重要意义是什么，何种条件下流体可处理为连续介质。
2.如何理解“三传之间存在着共同的、内在的联系”的说法？试从分子传递的角度阐述三传的共性。
3.试解释流体力学研究中经常使用的两种分析观点。
采用上述两种分析观点的主要特点是什么。
4.什么是陏体(拉格朗日)导数，其物理意义如何? 以气压测试为例说明全导数，偏导数，陏体导数各自的含义。
5.试解释连续性方程的物理意义，如何依据特定条件对连续方程进行简化。
6.试从不可压缩流体流动的?n方程和连续性方程出发，经简化-s推导出描述垂直于重立方向的单向稳态层流流动的方程形式。
并对无限大平行平板间的剪切流和库特流进行求解。
7.何为惯性力，何为粘性力，为何爬流运动中可忽略惯性力，而当1R时却不能忽略粘性力的影响。
>>e8.何为流函数，何为势函数，二者间存在何种关系，理想流体的有势无旋流动的条件如何。
9.边界层学说的内容如何，什么是边界层的形成与发展，什么是临界距离，临界点前后边界层有何异同，试以流体进入圆直管流动为例解释曳力系数以及传热、传质系数沿程变化规律。
10.什么是边界层分离，发生边界层分离的原因以及对流动造成的后果是什么。
11.如何依据数量级比较法从N-S方程出发推导出普兰特层流边界层方程，如何估计边界层厚度。
12.边界层内不同区域中传递机理有何区别，总结比较三种传递现象中下列内容的异同。
①边界层及边界层方程。
②边界层的求解方法与结果。
③无因次准数及其物理意义。
13.发生湍流的原因是什么，湍流有何特点，如何进行时均化处理，如何对湍流进行描述。
14.什么是雷诺应力，其与粘性应力有何区别，如何得到雷诺方程。
15.何为导热问题的数学模型，边界条件分为几类，毕渥准数Bi对导热计算有何意义。
16.若25℃的常压空气以6m/s的流速流过平板壁面，试指明距平板前缘0.15m处边界层内流型，求出边界层厚度。
传递过程原理复习题最后报告
《传递工程基础》复习题第一单元传递过程概论本单元主要讲述动量、热量与质量传递的类似性以及传递过程课程的内容及研究方法。
掌握化工过程中的动量传递、热量传递和质量传递的类似性，了解三种传递过程在化工中的应用，掌握牛顿粘性定律、付立叶定律和费克定律描述及其物理意义，理解其相关性。
熟悉本课程的研究方法。
第二单元动量传递本单元主要讲述连续性方程、运动方程。
掌握动量传递的基本概念、基本方式；理解两种方程的推导过程，掌握不同条件下方程的分析和简化；熟悉平壁间的稳态层流、圆管内与套管环隙中的稳态层流流动情况下连续性方程和奈维－斯托克斯方程的简化，掌握流函数和势函数的定义及表达式；掌握边界层的基本概念；沿板、沿管流动边界层的发展趋势和规律；边界层微分和积分动量方程的建立。
第三单元热量传递本单元主要讲述热量传递基本方式、微分能量方程。
了解热量传递的一般过程和特点，进一步熟悉能量方程；掌握稳态、非稳态热传导两类问题的处理；对一维导热问题的数学分析方法求解；多维导热问题数值解法或其他处理方法；三类边界问题的识别转换；各类传热情况的正确判别；各情况下温度随时间、地点的分布规律及传热通量。
结合实际情况，探讨一些导热理论在工程实践中的应用领域。
第四单元传量传递本单元主要介绍传质的基本方式、传质方程、对流传质系数；稳定浓度边界层的层流近似解；三传类比；相际传质模型。
掌握传质过程的分子扩散和对流传质的机理；固体中的分子扩散；对流相际传质模型；熟悉分子扩散微分方程和对流传质方程；传质边界层概念；沿板、沿管的浓度分布，传质系数的求取，各种传质通量的表达。
第一部分 传递过程概论一、填空题：1. 传递现象学科包括 动量 、 质量 和 热量 三个相互密切关联的主题。
2. 化学工程学科研究两个基本问题。
一是过程的平衡、限度；二是过程的速率以及实现工程所需要的设备。
3. 非牛顿流体包括假塑性流体，胀塑性流体，宾汉塑性流体 （至少给出三种流体）。
三传习题解
传递过程原理习题解第一章1．粘性流体在圆管内作一维稳态流动。
设r 表示径向距离，y 表示自管壁算起的垂直距离，试分别写出r 和y 方向的，用“ （浓度梯度）（扩散系数）通量⨯-=” 表示的现象方程。
解：)dr du,u y (dy )u (d 为正↑↑+=ρντ )drdu,u y (dy)u (d 为负↓↑-=ρντ2．采用苯甲酸制成的圆管装水时，苯甲酸（组分A ）将在水（组分B ）中溶解。
试分别写出苯甲酸沿y 方向（自管至管中心方向）和r 方向（半径方向）的费克定律表达式。
苯甲酸在水中的扩散系数以D AB 表示。
解：)dyd ,y (Dy D D j AA A ABA 为负ρρρ↓↑-= )drd ,r (DyD D j AA A ABA 为负ρρρ↑↑=3．试根据牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律表达式讨论动量传递、热量传递和质量传递三者之间的类似性。
解：从牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律表达式可看出，它们均可表示为：（浓度梯度）（扩散系数）通量⨯-=⑴ 它们的扩散系数具有相同的因次，单位均为 m 2 ⑵ 传递方向与物理量梯度方向相反。
4．试证明现象方程（即牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定律表达式）中各式等号两侧的因次一致。
因次表示如下：质量 — M 、长度 — L 、时间 — θ、温度 — T 。
解：费克定律式表达式：DYD D j AABA ρ-= [左侧] sm kg⋅=2 [右侧] s m kg m m kg s m ⋅=⋅=232牛顿粘性定律表达式：()dyu d ρν-=τ [左侧] 222s m kgm m N ⋅== [右侧] 2232s m kgmm s m m kg s m ⋅=⋅⋅=傅立叶定律表达式式：()dyt c d A qp ρα-=[左侧] sm J⋅=2 [右侧] s m J m K K kg Jm kg s m ⋅=⋅⋅⋅⋅=2325．不可压缩流体在矩形截面的管道中作一维稳态层流流动，设管道宽度为2y 0，且b>>y 0，流道长度为L ，而端压力降为－ΔP ，试根据力的衡算导出：⑴ 剪应力τ随高度y （自中心至任意一点的距离）变化的关系式； ⑵ 管截面上的速度方程；⑶ 主体（平均）流道与最大流速的关系。
《传递过程原理》课后习题参考答案
《传递过程原理》课程第一次作业参考答案（P56）1. 不可压缩流体绕一圆柱体作二维流动，其流场可用下式表示θθθsin ;cos 22⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=D r C u D r C u r其中C ，D 为常数，说明此时是否满足连续方程。
2. 判断以下流动是否可能是不可压缩流动(1) ⎪⎩⎪⎨⎧-+=--=++=zx t u z y t u yx t u z y x 222 (2) ()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=-==-=22221211t tz u xy u x y u z y x ρρρρ3.对于下述各种运动情况，试采用适当坐标系的一般化连续性方程描述，并结合下述具体条件将一般化连续性方程加以简化，指出简化过程的依据。
(1)在矩形截面流道内，可压缩流体作定态一维流动；(2)在平板壁面上不可压缩流体作定态二维流动；(3)在平板壁面上可压缩流体作定态二维流动；(4)不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向定态流动；(5)不可压缩流体作圆心对称的径向定态流动。
《化工传递过程导论》课程作业第三次作业参考P-573-1流体在两块无限大平板间作定态一维层流，求截面上等于主体速度u b的点距离壁面的距离。
又如流体在圆管内作定态一维层流，该点距离壁面的距离为若干？距离壁面的距离02(12d r =-3-2温度为20℃的甘油以10kg/s 的质量流率流过长度为1m ，宽度为0.1m 矩形截面管道，流动已充分发展。
已知20℃时甘油的密度ρ=1261kg/m 3，黏度μ=1.499Pa·s 。
试求算(1)甘油在流道中心处的流速以及距离中心25mm 处的流速； (2)通过单位管长的压强降；2max 012P u y xμ∂=-∂流动方向上的压力梯度Px∂∂的表达式为：max 22u Px y μ∂=-∂ 所考察的流道为直流管道，故上式可直接用于计算单位管长流动阻力：fP L∆，故： -1max 22022 1.4990.119142.7Pa m 0.1()2f P u P P L x L y μ∆∂∆⨯⨯=-=-===⋅∂ （3） 管壁处剪应力为：2max max 002[(1())]xy y y yu u yu yy y y μτμτμ==∂∂=-⇒=--=∂∂ max 2022 1.4990.119N 7.135m 0.12u y μτ⨯⨯⇒===故得到管壁处的剪应力为2N7.135m《化工传递过程导论》课程第四次作业解题参考（P122）2. 常压下，20℃的空气以5m/s 的速度流过一光滑的平面，试判断距离平板前缘0.1m 和0.2m 处的边界层是层流还是湍流。
传递过程原理习题答案
《传递过程原理》习题一一、在一内径为2cm 的水平管道内，测得距管壁5mm 处水的流速为s 。
水在283K 温度下以层流流过管道。
问：（1）管中的最大流速。
（2）查出283K 下水的粘度，注明出处。
（3）每米管长的压强降（N/m 2/m ）。
（4）验证雷诺数。
【解】：(1) ])(1[4)(42222RrL R P r R LP v g g -∆=-∆=μμ （1） 在r =0处，即管中心处速度最大为2max 4R LP v g μ∆=本题中R =1cm, 在r ==，v =s ，带入（1）得，])1/5.0(1[41.022-∆=LR P g μ =∆=LR P v g μ42max s=s(2) 31031.1-⨯=μ (3)2max 4R v L P g μ=∆= Pa/s (4) 10201031.13.1301.0101212Re 33max max=⨯⨯⨯⨯====-μρμρμρRv v R vd <2100为层流二、用量纲确证有效因子（节）中的K 为无量纲数。
（R D a k K A /1=）【解】：11][-⋅=s m k1][-=m a 12][-⋅=s m D ABm R =][所以，1)/(][1211=⨯⋅⨯⋅=---m s m m s m K 故，K 为无量纲数三、对双组份A 和B 系统证明下列关系式： 1．A B B A A B A A x M x M x M M w d )(d 2+=（从ρρAA w =出发先推出w A 与x A 的关系式） 2．2)//(d dB B A A B A AA M W M W M M w x +=（从CC x A A=出发先推出x A 与w A 的关系式）【解】方法1：从w A 与x A 的关系式推导（M A 与M B 为常量）()/()/A A A A AA A BA AB B A A B BC M C x M w C M C M C x M x M ρρρ===+++， A A w x 求导（略），得2()A A BA A AB B dw M M dx x M x M =+ (/)//(//)///A A A A AA AB A A B B A A B BC M w M x C C M M w M w M ρρρρρ===+++， A A x w 求导（略），得 21(//)A A A B A A B B dx dw M M w M w M =+ 注意：22, A A B A A A A B dw M M dx M dx dw M M M ==方法2：从M 的定义推导,1,,1,1///A B A A B B A B A A B B x x M x M x M w w M w M w M +=⎧⎪=+⎪⎨+=⎪⎪=+⎩20() (1)0(1/)(1/)(1/) ()/() (2)A B A A B B A B A A B A A B BA B A B A dx dx dM M dx M dx M M dx dw dw M dM M dw M dw M M M M dw +=⎧⎪=+=-⎪⎨+=⎪⎪-=+⎩=--⋅ （2）÷（1），得22()A A B A BA A AB B dw M M M M dx M x M x M ==+ （1）÷（2），得221(//)A A A B A B A A B B dw M dx M M M M w M w M ==+四、在管内CO 2气体与N 2气进行等摩尔逆向扩散。
传递过程原理作业题和答案
《化工传递过程原理(H)》作业题1. 粘性流体在圆管内作一维稳态流动。
设 r 表示径向距离，y 表示自管壁算起 的垂直距离，试分别写出沿r 方向和y 方向的、用(动量通量)=-(动量扩 散系数)X(动量浓度梯度)表示的现象方程。
1. (1-1) 解:d (讪 T — V/du (y / , u . /,> 0) dydyd(Pu)/du (rv , U 八dr< 0)T = -V ———-dr2.试讨论层流下动量传递、热量传递和质量传递三者之间的类似性。
2. (1-3) 解：从式(1-3)、(1-4)、(1-6)可看出:2.扩散系数D AB 具有相同的因次，单位为 m 2/s ； 3•传递方向与该量的梯度方向相反3. 试写出温度t 对时间，的全导数和随体导数，并说明温度对时间的偏导数、 全导数和随体导数的物理意义。
3. (3-1)解：全导数：dt _ : t : t dx t dy ：: t dz 小 v x 卍 :yd : z d随体导数：Dt:t:t:t:tu u uD Vvux：：x 叽y物理意义:表示空间某固定点处温度随时间的变化率;j A --DAB.dyd (讪 dyq/ Ad( ’C p t) dy1.它们可以共同表示为：通量 (1-3)(1-4)(1-6)=—(扩散系数)x(浓度梯度)；. ――?•u(x, y, z,8)=xyzi +yj _3z8k = xyz + yj —3z& k试求点（2，1, 2，1 ）的加速度向量。
Du Du ~ Du y - Du ~(3-6)解: D u ^1 ^j >k-■■■4： 44 H H---- = ----- + u ---- 十 u ----- + u ---- D : ' u x :: x u ^ y % z=0 xyz( yz) y(xz) _ 3z 丁 (xy)二xyz yz1 _3 )DU y1 = y ° - y 二 y °（1一可）D屠一表示测量流体温度时'测量点以任意速度屠、变、吏运动所测得的温度随时间的变化率Dt—表示测量点随流体一起运动且速度u-d|4. 测得的温度随时间的变化率。
pdf版习题库200道_化工传递过程原理
的过程，导出 y 方向和 z 方向上的运动方程式，即
2-12. 某黏性流体的速度场为 u=5x2 yi+3xyzj−8xz2k 已知流体的动力黏度μ = 0.144 Pa² s ， 在点 （2， 4， –6） 处的法向应力 τyy = −100N / m2，试求该点处的压力和其他法向应力与剪应力。 2-13. 试将柱坐标系下不可压缩流体的奈维-斯托克斯方程在 r、θ 、z 3 个方向 上的分量方程简化成欧拉方程（理想流体的运动微分方程）在 3 个方向上的分 量方程。 2-14. 某不可压缩流体在一无限长的正方形截面的水平管道中做稳态层流流动， 此正方 形截面的边界分别为 x= ±a 和 y= ±a。有人推荐使用下式描述管道中的速度分 布：
试证明此速度分布满足连续性方程式。 2-6. 对于在 r-θ 平面内的不可压缩流体的流动， r 方向的速度分量为 ur = −Acos θ /r2。试确定速度的θ分量。 2-7. 已知不可压缩流体绕长圆柱体流动的速度分布可用下式表示：
试证以上速度分度满足连续性方程。
4
化 工 传 递 过 程 原 理
试分别对各式右侧进行量纲式运算， 证明ν、 α和 DAB 具有相同的量纲 L2T-1 （质 量、长度、时间和温度的量纲符号分别为 M、L、T 和θ） 。 1-8. 有一装水的储槽，直径 1m、高 3m。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的 直径为 4cm，测得水流过小孔时的流速 u0 与槽内水面高度 z 的关系为
试求放出 1m3 水所需的时间。又若槽中装满煤油，其他条件不变，放出 1 m 煤 油所需时间有何变化？设水的密度为 1000 kg/m3；煤油的密度为 800 kg/m3。 1-9. 一储槽中原盛有（质量分数）为 5%的盐水溶液 1000kg。今以 100kg/min 的
传递过程基础学习知识原理课后学习材料和规范标准答案
《化工传递过程原理（Ⅱ）》作业题1. 粘性流体在圆管内作一维稳态流动。
设r 表示径向距离，y 表示自管壁算起的垂直距离，试分别写出沿r 方向和y 方向的、用（动量通量）＝-（动量扩散系数）×（动量浓度梯度）表示的现象方程。
1．(1-1) 解：()d u dyρτν= (y Z ，u Z ，dudy > 0)()d u dr ρτν=- (r Z ，u ], dudr< 0) 2. 试讨论层流下动量传递、热量传递和质量传递三者之间的类似性。
2. (1-3) 解：从式（1-3）、（1-4）、（1-6）可看出： AA ABd j D dyρ=- （1-3） ()d u dy ρτν=- （1-4） ()/p d c t q A dyρα=- （1-6）1. 它们可以共同表示为：通量 = －（扩散系数）×（浓度梯度）；2. 扩散系数 ν、α、AB D 具有相同的因次，单位为 2/m s ；3. 传递方向与该量的梯度方向相反。
3. 试写出温度t 对时间θ的全导数和随体导数，并说明温度对时间的偏导数、全导数和随体导数的物理意义。
3.（3-1） 解：全导数：dt t t dx t dy t dzd x d y d z d θθθθθ∂∂∂∂=+++∂∂∂∂ 随体导数：x y z Dt t t t t u u u D x y zθθ∂∂∂∂=+++∂∂∂∂ 物理意义：tθ∂∂——表示空间某固定点处温度随时间的变化率；dt d θ——表示测量流体温度时，测量点以任意速度dx d θ、dy d θ、dz d θ运动所测得的温度随时间的变化率DtD θ——表示测量点随流体一起运动且速度x u dx d θ=、y u dy d θ=、z u dz d θ=时，测得的温度随时间的变化率。
4. 有下列三种流场的速度向量表达式，试判断哪种流场为不可压缩流体的流动。
（1）xy x z y x )2()2(),,(2θθ--+= （2）k y x j z x i x z y x u )22()(2),,(++++-= （3）xz yz xy y x 222),(++=4.（3-3） 解：不可压缩流体流动的连续性方程为：0u ∇=r（判据）1. 220u x x ∇=-=r，不可压缩流体流动；2. 2002u ∇=-++=-r，不是不可压缩流体流动；3. 002222()u y z x x y z =⎧⎨≠⎩∇=++=++=r ，不可压缩，不是不可压缩5. 某流场可由下述速度向量式表达：k z j y i xyz z y xyz z y x ρρρθθθ33),,,(-+=-+= 试求点（2，1，2，1）的加速度向量。
传输原理真题总结(非简答题)
一、填空题1.傅里叶揭示了（）与（）成正比，方向（）。
2.牛顿换热定律指出，对流换热热流（）与固体表面温度和流体温度之差成（）比。
3.物体之间在空间通过（）进行能量的交换过程称为（）。
4.浓度场是描述浓度在（）和（）上的分布情况。
5.扩散通量（）指沿着扩散方向（），（）扩散的物质量，也等于扩散物质的（）和（）的乘积。
与浓度梯度方向（）6.固相扩散系数与（）和（）有关。
7.传质过程质量守恒原理是：流入量-（）+（）=（）。
8.物体之间存在（）是他们之间进行传热的先决条件9.任何物体的温度只要高于（）K就会向外释放电磁波10.斯蒂芬-玻尔兹曼定律指出：黑体辐射能量（）成正比11.对流换热热阻等于（）的倒数，屏壁内的导热热阻等于屏蔽厚度δ与导热系数λ的比值12.扩散方程的解析解可以用（）（）（）的形式表达13.对流换热热流与固体表面温度和流体的温度差成（），与固体表面处的（）方向相反，相应的换热热阻等于（）的倒数15.温度不同直接接触的物体或者一个物体内温度不同的各个部分之间进行的热量传递称为（）16.纯铁渗氮过程中，单位时间单位面积渗入氮的质量与渗氮气氛中（）或者渗氮表面处的（）成正比17.基于金属A和B组成扩散偶产生的克肯达耳效应，达肯导出了互扩散系数表达式，指出互扩散系数与界面处金属A和B的（）与（）有关二、判断题1.物体对热射线的吸收率等于0时，称该物体为黑洞。
（）2.沿着传热方向单位时间，单位面积，温度降低1℃时所传过的热量称为综合热交换系数（）导热系数（）3.物体1和2进行辐射换热时，如果物体1被物体2包围，则角系数φ12=0.（）φ12=1（）4.扩散激活能的单位是J/mol。
（）5.一维稳态扩散条件是C(x,t)对x的偏导数=0（）6.钢的渗碳过程中，如果扩散系数与碳浓度无关，则碳的渗入深度与时间的平方根成正比（）。
渗入深度与温度呈指数规律变化（）7.灰体的黑度指灰体辐射能量与同一温度下黑体辐射能量之比（）8.热传导与扩散方程第三类边界条件是T（x，t）/t=0（）9.扩散系数的单位是m/s²（）10.相变反应扩散速度取决于化学反应和原子扩散两个因素（）11.导温系数（α=λ/ρс）的单位是m²/s（）12.刘体重冷热部分密度不同产生浮升力而导致流体流动成为自然对流（）13.对流换热热阻是对流换热系数的倒数（）14.浓度场是描述浓度和时间在空间上的分布情况（）15.化学热处理过程中，由表面反映控制相变扩散过程时，反应层厚度与时间成直线关系（）16.激光加热表面换热边界条件，可近似用第一类边界条件描述（）17.导热系数与温度无关是热传导方程获得解析解的条件之一（）18.实际物体辐射能量是其辐射能量与反射能量的总和（）19.沿着对流和辐射传热方向单位时间，单位长度，温度降低1℃时所传过的热量称为综合热交换系数（）20.二维稳态温度场T（x，y，г）中，зT（x，y，г）/зx=0（）21.当材料在保护气氛中加热时，求解其内部温度场采用的边界条件是-DзC/зρ=β（Cp-C），其中D、β、Cp分别是扩散系数，界面传递系数和气氛中渗入元素浓度。
【清华】《传递过程原理》历年考试试题
U
y h
如右图，建立与支架下表面相应的新坐标系 Oxy ，使 x 平行于支架下表面，
y 垂直于支架下表面，且保持与 Oxy 在图一平面内。
那么 x cos, x sin, y sin, y cos
x
y
x
y
ux ux cos,uy ux sin
t z
三、在两同心圆管的环隙中有充分发展的层流。外管静止不动，内管以速度 V0 在 x 方向 上移动。假设其周向的压力梯度为 0 ( p x 0 )。
(1)请推导出剪应力 τ 关于 r 的含有常数 C1 的普遍表达式。
(2)请推导出速度V (r) 关于 r 的含有常数 C1 和 C2 的普遍表达式。并计算常数 C1 和 C2。
表达为 R=R0-kx，某时刻管内 x 方向流速可表达为 ux=a(r3-R3)， （其中 R0，k，a 均为常数）r 方向流速未知。则通过 x=x1 处
x1
x
截面的流量为
3 5
பைடு நூலகம்
a ( R0
kx1 )5
，据此判断，(rur)表达式中是
否含有 r 是 （填“是”或“否”），原因是可压缩， (rur ) 0 r
Rc 0
2
r
p 4L
r2 c
RC2 c
RC2 p
R2 p
dr
R Rc
2
r
p 4L
r2 p
R2 p
dr
pR4 8L
Rc R
中南大学传递过程原理--习题---解答资料
《传递过程原理》习题（部分）解答2014-12-19第一篇 动量传递与物料输送3、流体动力学基本方程P67. 1-3-12. 测量流速的pitot tube 如附图所示，设被测流体密度为ρ，测压管内液体的密度为ρ1，测压管中液面高度差为h 。
证明所测管中的流速为：v =√2gh(ρ1ρ−1)解：设点1和2的压强分别为P 1和P 2，则P 1+ρgh= P 2+ρ1gh ，即P 1- P 2=（ρ1-ρ）gh ①在点1和点2所在的与流体运动方向垂直的两个面1-1面和2-2面之间列Bernoulli equation:P 1ρ=P 2ρ+v 22, 即 P 1−P 2ρ=v 22 ② ( for turbulent flow)将式①代入式②并整理得：v =√2gh(ρ1ρ−1)1-3-15. 用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。
各部分相对位置如附图所示。
管路直径均为φ76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数为24.66×103Pa；水流经吸入管和排出管（不包括喷头）的能量损失分别按∑h f,1=2υ2和∑h f,2=10υ2计，由于管径不变，故式中υ为吸入管和排出管的流速（m/s）。
排水管与喷头连接处的压力为9.807×104Pa（表压）。
试求泵的有效功率。
解：查表得，20℃时水的密度为998.2kg/m3；设贮槽液面为1-1面，泵入口处所在的与流体运动方向垂直的面为2-2面，排水管与喷头连接处的内侧面为3-3面，以贮槽液面为水平基准面，则(1) 在1-1面和2-2面之间列Bernoulli方程，有0=1.5g+−P真空ρ+v22+2v2( for turbulent flow)将已知数据带入：0=1.5×9.81-24660/998.2+2.5υ2得到υ2=3.996 （即υ=2 m/s）(2) 在1-1面和3-3面之间列Bernoulli方程：即W e=14g+Pρ+v22+∑ℎf,1+∑ℎf,2( for turbulent flow)代入已知数据得：W e=14×9.81+98070/998.2+12.5×3.996=285.54 J/kg(3) 根据泵的有效功率N e=ρQ v W e=ρ×υA×W e=998.2×2×(3.14×0.0712/4) ×285.54=2255.80 J/sRe=duρ/μ=0.071×2×998.2/(100.42×10-5)=1.41×105湍流假设成立！1-3-16. 用压缩空气将密度为1100kg/m3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，设两槽的液面维持恒定。
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上海理工大学
研究生试题
2013 / 2014 学年第 1 学期
课程名称：传递过程原理
教师签章： 2014 年 1 月 15日教研室主任审查意见：
签章：年月日
1.编号栏由研究生部填写。
上海理工大学研究生课程试题*
2013/2014 学年第 1 学期 考试课程 传递过程原理 学 号 姓 名 得 分
一、简答题（共5题，每题10分，共计50分）
1．比较动量传递的分子机理和对流机理。
2．写出以下几个算子在直角座标系中的展开式：u ∇，u ⋅∇，u ⨯∇，u ∆。
3. 给出通用控制方程φφφφρρφS u +∇Γ⋅∇=⋅∇+∂∂)()(t
中各项的物理意义。
4. 列举热量传递和质量传递之间的相似性及差异。
5. 简述传质模型中的停滞膜模型（薄膜理论）。
二、计算题（共3题，共计50分）
1．有一装水的储槽，直径1m 、高3m ，现由槽底部的小孔向外排水，小孔的直径为4cm ，测得水流过小孔时的流速u 0与槽内水面高度z 的关系为)/(262.00s m gz u = ，试求放出1m 3水所需的时间。
设水的密度为1000 kg/m 3。
（本题15分）
2. 一热导率为λ的球体，球心处温度恒定并均匀地向周围环境稳态导热，试采用球环体薄壳衡算方法，导出球体内沿r 方向的热传导方程。
设λ不随温度变化。
（本题15分）
3．假定某一块地板上洒有一层厚度为1mm 的水，水温为297 K ，欲将这层水在297 K 的静止空气中蒸干，试求过程所需的时间。
已知气相总压为1atm ，空气湿含量为0.002kg /（kg 干空气），297K 时水的密度为997.2kg/m 3，饱和蒸气压为22.38 mmHg ，空气-水系统的41026.0-⨯=AB D m 2/s 。
假设水的蒸发扩散距离为5mm 。
（本题20分）
*注：考题全部写在框内，不要超出边界。
内容一律用黑色墨水书写或计算机打印，以便复印。