东南大学2010传递过程原理试卷11

2010年硕士生化工传递过程原理考试题（开卷）

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一、单项选择题10（2’×5）

1. 相界传质的流体流动绝大多数属于以下状态（）

A 滞流

B 湍流

C 平推流

D 全混流

2. 对于牛顿流体，单位面积上的剪切力与速度梯度的负值关系为（）。

A 正比

B 反比

C 无规律

D 无关

3. 在通过圆管流动时，为推导Hagen-Poiseuille方程必须假定Re小于（）。

A 21

B 210

C 2100

D 21000

4. 对于管内流动的摩擦因子，当进行时均运算时，其时间间隔足够长，能包含任何持久的湍流扰动，则所测得的摩擦因子与Re和长径比的关系分别为（）。

A 无关，无关

B 无关，有关

C 有关，无关

D 有关，有关

5. 在低密度气体热导率理论中，应用质量m和直径d的刚性、不相吸引的小球模型时，气体作为整体是静止的，对于分子运动考虑是（）。

A 必须

B 无须

C 不一定

D 不知所云

二、填空题10（2’×5）

1. 传递现象学科包括、和三个相互密切关联的主题。

2. 在降膜实验中，实际存在三种流动状态，分别为、和。

3．液体或气体在多孔固体中的稳态扩散与固体内部的结构有着非常密切的关系，其扩散机理视、和而异。

4. 非牛顿流体包括（至少给出三种流体）。

5. 能量传递方式包括分子能量传递、、和。

三、简答题25（5’×5）

1. 简述传质理论中双膜模型的要点及缺点。

2. 临界黏度的实验值非常有限，请简述其估算方法。

3. 固体中的扩散包括那些？

4．描述固定床吸附过程的基本关系式有那些？写具体方程式。

5．简要膜内传质方程模型的分类？

四、证明题15（7.5’×2）

1、试将双组分系统的一维传质微分方程：22/()//A A x AB A A u x D x r ρθρρ∂∂+∂∂=∂∂+及22/()//B B x AB B B u x D x r ρθρρ∂∂+∂∂=∂∂+化为一维连续性方程：/()/0x u x ρθρ∂∂+∂∂=

2. 不可压缩型流体以均匀速度u 0在相距为2b 的两无限大平板间做平推流流动，上下两板分别以恒定热通量向流体传热，假定两板间的温度边界层已充分发展，有关的物性为常数，试从直角坐标系的能量方程出发，写出本题情况下的能量方程特定形式及相应的定解条件并求出温度分布及对流传热系数的表达式。

五、计算题40（10’×4） 1. 在总压为2.026×105Pa 下，组分A 由一湿表面向大量流动的不扩散气体B 中进行质量传递：已知界面上A 的分压为2.026×104Pa ，在传质方向上一定距离处可近似地认为A 的分压为零。已知测得A 和B 在等分子反方向扩散时的传质

系数k y 0为：2.26×10－5 kmol/m 2s(Δy),试求传质系数k y 、k G 及传质通量N A 。

2. 在某一细管中，底部的液体A 在恒定温度200C 下向干空气中蒸发。干空气的总压为1atm ，温度也是200C ，A 的蒸汽在管内的扩散距离（由液面至管顶部）：Δz ＝15cm ，在1atm 和200C 下A 的蒸汽在空气中扩散系数D AB ＝0.5×10－4 m 2/s ，A 在200C 时的蒸汽压为17.54mmHg 。试求稳态扩散时A 的蒸汽摩尔通量和浓度分布方程。

3. 将厚度为 0.3 m 的平砖墙作为炉子一侧的衬里，衬里的初始温度为 30 ℃。墙外侧面绝热。由于炉内有燃料燃烧，炉内侧面的温度突然升至600℃并维持此温度不变。试计算炉外侧绝热面升至100℃时所需的时间。已知砖的平均导热系数k =1.125 w/(m ·k) , 导温系数α =5.2*10-7 m 2/s

4.有一块厚度为10mm ，长度为200mm 的萘板，在萘板的一个面上有0℃的常压空气吹过，气速为10m/s ，试求算经过20h 以后，萘板厚度减薄的百分数？已知：在0℃下，空气——萘系统的扩散系数为

5.14×10－6 m 2/s ，萘的蒸汽压为0.0059mmHg ，固体萘的密度为1152kg/m 3，临界雷诺数R exc =3×105 ,由于萘在空

气中的扩散速率很低，可以认为u ys =0。常压和0℃下，空气的密度1.293 kg/m 3，

黏度1.75×10－5 N.m/m 2。