R9-《化工传递过程导论》课程第九次作业参考答案
《化工传递过程导论》课程作业参考答案分析
《传递过程原理》课程第三次作业参考答案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。
解：由题意，柱坐标下的连续性方程一般表达式为： ()()11()0r z u ru u t r r r z θρρρρθ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ 不可压缩流体：0tρ∂=∂且上式后三项可去除密度ρ 二维流动：()0z u zρ∂=∂则连续性方程简化为：()110r u ru r r r θθ∂∂+=∂∂22()111(cos )cos r ru C C r D D r r r r r r r θθ∂∂⎛⎫⎛⎫=-=-- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭22111(sin )cos u C C D D r r r r r θθθθθ∂∂⎛⎫⎛⎫=+=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭故：22()()1111cos cos 0r u ru C C D D r r r r r r r θθθθ∂∂⎛⎫⎛⎫+=--++= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 由题意，显然此流动满足连续方程。
2. 判断以下流动是否可能是不可压缩流动(1)⎪⎩⎪⎨⎧-+=--=++=zx t u zy t u y x t u z y x 222 (2)()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=-==-=22221211ttz u xy u x y u z y x ρρρρ解：不可压缩流动满足如下条件：0y x zu u u x y z∂∂∂++=∂∂∂ （1）2110y x zu u u x y z∂∂∂++=--=∂∂∂故可能为不可压缩流动 （2）122(222)0y x z u u u t x x t x y z tρρ∂∂∂++=-+-=-=-≠∂∂∂2t ρ=且。
显然不可能是不可压缩流动。
3. 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。
化工传递过程基础(第三版)习题答案详解_部分4
·105·第九章 质量传递概论与传质微分方程9-1 在一密闭容器内装有等摩尔分数的O 2、N 2和CO 2，试求各组分的质量分数。
若为等质量分数，求各组分的摩尔分数。
解：当摩尔分数相等时，O 2，N 2和CO 2的物质的量相等，均用c 表示，则O 2的质量为32 c ，N 2的质量为28 c ，CO 2的质量为44 c ，由此可得O 2，N 2和CO 2的质量分数分别为1320.308322844a cc c c==++ 2280.269322844a cc c c==++ 3440.423322844a cc c c==++ 当质量分数相等时，O 2，N 2和CO 2的质量相等，均用m 表示，则O 2的物质的量为m /32，N 2的物质的量为m /28，CO 2的物质的量为m /44，由此可得O 2，N 2和CO 2的摩尔分数分别为1/320.3484/32/28/44x m m m m ==++2/280.3982/32/28/44x m m m m ==++ 3/440.2534/32/28/44x m m m m ==++ 9-2 含乙醇（组分A ）12％（质量分数）的水溶液，其密度为980 kg/m 3，试计算乙醇的摩尔分数及物质的量浓度。
解：乙醇的摩尔分数为A AA 1/0.12/460.05070.12/460.88/18(/)i i Ni a M x a M ====+∑溶液的平均摩尔质量为0.0507460.94931819.42M =×+×= kg/kmol乙醇的物质的量浓度为A A A 9800.0507 2.55819.42c C x x Mρ===×=kmol/m 39-3 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立：（1）A B AA 2A AB B d d ()M M x a x M x M =+；（2）A A 2A B A B A B d d a x aa M M M M = +。
北京化工大学《化工传递过程导论》课程第十次作业参考答案
《化工传递过程导论》课程第十次作业解题参考1. 流体在垂直壁面附近呈自然对流，已知局部传热系数h x ＝c ⋅x -1/4，式中x 为离平壁前缘的距离，c 为取决于流体物性的常量，试求局部传热系数与平均传热系数之比。
解：局部传热系数为当地的点值，平均传热系数为一段区间上的均值。
对于长为L 的平板壁面，平均传热系数为面积加权平均或线平均值，也即1m x A h h dA A =⎰⎰1401(1)(1)Lm h Cx dx L -⇒=⨯⎰1443m h CL -⇒= 故局部传热系数与平均传热系数之比11441433()4443x m h Cx x h L CL ---=== 2. 20℃的空气以均匀流速u=15m/s 平行流过温度为100℃的壁面。
已知临界雷诺数Re xc =5×105，求平板上层流段的长度、临界长度处速度边界层和温度边界层的厚度、局部对流传热系数和层流段的平均对流传热系数。
解：特征温度01()602o w t t t t C =+⇒= 60o C 下，空气的物性常数为：-31.060kg m ρ=⋅，-11.017kg/(kg K)p c =⋅2-12.89610W/(m K)k -=⨯⋅，52.0110Pa s μ-=⨯⋅普朗特数：352(1.01710)(2.0110)Pr 0.7062.89610p c kμ--⋅⨯⨯⨯===⨯该取值满足课本中波尔豪森解的条件。
因此，平板上层流段长度：550Re (510)(2.0110)0.632m 1.0615c x c x u μρ-⨯⨯⨯===⨯临界长度处速度边界层厚度：35.0 4.46910m δ-===⨯临界长度处温度边界层厚度：3311334.469105.01910m Pr0.706t δδ--⨯===⨯临界长度处局部对流传热系数：111122332252.896100.63215 1.0600.332Re Pr 0.332()0.7069.58W/(m K)0.632 2.0110x x k h x --⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=⋅⨯ 临界段区间上的平均对流传热系数：111122332252.896100.63215 1.0600.664Re Pr 0.664()0.70619.16W/(m K)0.632 2.0110m L k h L --⨯⨯⨯==⨯⨯⨯=⋅⨯ 3. 空气以1.0m/s 的流速在宽1m ，长1.5m 的薄平板上流动，主体温度是4℃，试计算为了使平板保持在50℃的恒温必须供给平板的热量。
化工原理(第三版)习题解(谭天恩)第九章习题解
第九章 吸收9-1 总压为kPa 3.101、含3NH %5（体积分数）的混合气体，在C 25下与浓度为3.71.1-m kmol 的氨水接触，试判别此过程的进行方向，并在c p -图上示意求取传质推动力的方法。
解 氨—水平衡关系列在本章附录二中，需将题中组成化为其中的单位，以便比较。
气相氨分压 kPa p 065.505.03.101=⨯=液相组成换算要用到密度ρ，暂取3.990-=m kg ρ（参考例9-2，温度较高ρ较小）。
对3.71.1-=m kmolc 氨水，每立方米含氨kg 1.291771.1=⨯，含水kg 9.9601.29990=-；故kg 100水中含氨kg 03.3)9.960/1.26(100=⨯。
与附录二比较，氨水组成为kg 3氨.1-100(水）kg ，C 25下的平衡氨分压为kPa 13.3，比题给氨分压低，故知过程方向应为吸收。
（注：虽然氨水密度的估计稍有误差，但不影响过程方向。
作图从略）9-2 含%32CO （体积分数）的2CO —空气混合气，在填料塔中用水进行逆流吸收，操作压力为（绝）为kPa 200、温度为C25，试求出塔的g 100水中最多可溶解多少克2CO ？其浓度又为多少？解 出塔水的最大浓度系与逆流进塔的气体平衡，此时2CO 的分压kPa Py p 603.0200=⨯==，查本章附录一，C 25下2CO 溶于水的亨利系数MPa E 166=。
按式（9-5），液相平衡组成为[]153)(.1061.3101666--*+⨯=⨯==B A mol A mol E p x 而 155max ).(1084.81061.3)1844()()(---**⨯=⨯⨯=≈=gS gA x M M x M M S A L A ω 即 123100.(1084.8--⨯）g gCO浓度 335max .1001.2)1061.3()18/1000()(---**⨯=⨯⨯≈≈=m kmol x M sCx c s ρ9-3 总压kPa 3.101、含%62CO （体积分数）的空气，在C 20下与2CO 浓度为3.3-m kmol 的水溶液接触，试判别其传质方向。
化工导论内容答案(参考)解析-考试必备
化工导论内容答案解析(参考)考试必备1.化学工程与技术包括哪些二级学科？各学科的研究内容和方向都有哪些？二级学科：1.化学工程：化工热力学、传递过程原理、分离工程、化学反应工程、过程系统工程及其他学科分支。
2.化学工艺：研究化学品的合成机理、生产原理、产品开发、工艺实施过程及装备的设计与优化，所涉及的工业领域包括采用化学加工过程，生产石油及石油化工、煤化工、基本有机化工、无机化工、化工冶金和高分子化工产品的工业部分。
3.生物化工：研究有生物体或生物活性物质参与过程的基本理论和工程技术。
研究方向有遗传工程、细胞工程、酶工程及工程技术理论等。
4.应用化学：研究内容包括化工产品制备、分离与精制、产品复配与商品化，以及精细化学品、专用化学品、功能材料与器件研制过程中的合成化学、物理化学、化工单元反应及工艺、生物技术等。
研究方向有化工、电子、能源、材料、航天、兵器、环境工程技术等。
5.工业催化：研究方向包括表面催化、分子催化、生物催化、催化剂制造科学与工程、催化反应工程、新催化材料与新催化工程开发、环境催化、能源与资源精化过程中的催化、化学工业与石油炼制催化等。
2.常用的化工原料有哪些？常用的化工原料有哪些？矿物原料：金属矿、非金属矿和化石燃料矿。
生物资源：动物原料、植物原料；主要来自农、林、牧、副、渔的植物体和动物体。
其他原料：空气、水、垃圾废料。
3.化学与化工有何区别？化学——新物质的合成、新化学反应的发现、研究物质的化学结构与性质、化学反应的机理、规律、理论。
属于理科。
化工——将实验室合成的化学物质或化学反应放大到工业规模的运用与实现。
属于工科。
4.分离工程中物系的分离方法可以如何分类？分离组分在原料中浓度大小：富集、浓缩、纯化、除杂。
采用方法的不同：物理分离、化学分离。
相态的不同：非均相混合物的分离、均相混合物的分离。
5 课程中都提到了那些化工单元操作？从本质上来说，这些单元操作可归纳为那些传递过程？流体输送、搅拌、加热、冷却、蒸发、蒸馏、萃取、吸收、吸附、沉降、过滤、干燥、离子交换、膜分离、结晶、颗粒分级等归结为：动量传递、质量传递和热量传递三大类6 化学工业的定义及其分类化学工业的定义及其分类。
奥鹏西安交通大学课程考试《化工传递过程》参考资料答案.doc
西安交通大学课程考试复习资料单选题1.下面说法不正确的是( )。
A.热量传递的两种基本机制是传导和对流B.传导产生的原因是温度差，对流产生的原因是流体宏观流动C.上述说法都不对答案: C2.下面说法不正确的是( )。
A.流体流动分层流和湍流两种基本流型B.判别流型的无因次数为雷诺数C.上述说法都不对答案: C3.仅考虑摩擦曳力时,柯尔本J因子类似可以表示为( )。
A.jH=jD=f/4B.jH=jD=f/2C.jH=jD=f答案: B4.若流体普兰特数数值小于1,可依次判据流动中动量扩散系数数值( )热扩散系数。
A.大于B.等于C.小于答案: C5.计算细微颗粒在流体中所受外力的斯托克斯方程的应用前提是粒子处于( )沉降过程中。
A.加速B.匀速C.任意速度答案: B6.对流动流体中流体微元进行进行受力分析时,微元所受法向应力应该包括( )。
A.静压力和粘滞力B.静压力和体积力C.粘滞力和体积力答案: A7.下面关于欧拉观点和拉格朗日观点说法正确的是( )。
A.欧拉观点是选定一个流体质点，对其跟踪观察，描述其运动参数（如位移、速度等）与时间的关系。
整个流动为各质点运动的汇总。
B.拉格朗日观点是以流动的空间为观察对象，观察不同时刻各空间点上流体质点的运动参数，将各时刻的情况汇总可描述整个流动C.其他说法都不对答案: C8.下面关于流体可压缩性说法不正确的是( )。
A.流体在外力作用下，其体积发生变化而引起密度变化B.作用在流体上的外力增加时，其体积减小C.其他说法都不对答案: C9.按连续介质的概念,流体质点指的是( )。
A.流体分子B.流体内的颗粒C.几何的点D.宏观足够小，微观含有足够多分子的微元体答案: D10.流体流入溶解扩散管后形成稳定的湍流边界层,溶质溶解扩散进入流体,则沿管长方向对流传质系数的变化规律应是( )。
A.始终不变B.先下降，后上升，最终趋于稳定C.先上升，后下降，最终趋于稳定答案: B11.给出所有时刻物体端面处的导热通量的边界条件类型是( )。
北京化工大学《化工传递过程导论》课程第九次作业参考答案
《化工传递过程导论》课程第九次作业解题参考第5章 热量传递及其微分方程1. 某不可压缩的黏性流体层流流过与其温度不同的无限宽度的平板壁面。
设流动为定态，壁温及流体的密度、黏度等物理性质恒定。
试由方程(5-13a)出发，简化上述情况的能量方程，并说明简化过程的依据。
解：课本(5-13a)式如下：222222()x y z T T T T T T T u u u t x y z x y zα∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂ 由题意可知，定态流动0Tt∂⇒=∂。
在直角坐标系中，三维方向对应长、宽、高，题中“无限宽度的平板壁面”则可认为是在宽这个维度上无限，姑且设定此方向垂直于纸面且为z 方向，故可认为题意所指流动过程为二维流动，且0z u = 且2200T Tz z∂∂=⇒=∂∂则(5-13a)式可简化为2222()x y T T T Tu u x y x yα∂∂∂∂+=+∂∂∂∂ 如果引入热边界层概念，则基于尺度和量级的考虑，可进一步简化上式为22x y T T Tu u x y yα∂∂∂+=∂∂∂ 其中，y 方向为垂直主流方向（x ）的距壁面的距离。
2. 假定人对冷热的感觉是以皮肤表面的热损失（刘辉注：换言之，是传热或散热速率）作为衡量依据。
设人体脂肪层的厚度为3mm ，其内表面温度为36℃且保持不变。
在冬天的某一天气温为-15℃。
无风条件下裸露皮肤表面与空气的对流传热系数为25W/(m 2·K)；有风时，表面对流传热系数为65W/(m 2·K)。
人体脂肪层的导热系数k ＝0.2W/(m·K)。
试确定：(a) 要使无风天的感觉与有风天气温-15℃时的感觉一样（刘辉注：换言之，是传热或散热速率一样），则无风天气温是多少？(b) 在同样是-15℃的气温下，无风和刮风天，人皮肤单位面积上的热损失（刘辉注：单位面积上的热损失就是传热通量）之比是多少？解：（a ）此处，基本为对象是：人体皮下为脂肪层，层内传热为导热；体外或体表之外暴露在流动的空气中，紧邻表面之上为对流传热。
传递过程原理作业题和答案
《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 ，u ，dudy > 0)()d u dr ρτν=- (r ，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：A A AB d j D dyρ=- （1-3）()d u dyρτν=- （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：d t t t d x t d y t d zd 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Dt 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 dzd 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）j xy i x z y x u )2()2(),,(2θθ--+= （2）y x z x x z y x )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 ∇=（判据）1. 220u x x ∇=-=，不可压缩流体流动；2. 2002u ∇=-++=-，不是不可压缩流体流动；3. 002222()u y z x x y z =⎧⎨≠⎩∇=++=++= ，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：(,,,)3u x y z xyzi y j z k θθ=+-试求点（2，1，2，1）的加速度向量。
化工传递过程答案
试题名称 ：化工传递过程层次: 专业： 年级： 学号： 姓名： 分数：一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分）1．粘性是指流体受到剪切作用时抵抗变形的能力，其原因是（ B ）。
a 组成流体的质点实质是离散的b 流体分子间存在吸引力c 流体质点存在漩涡与脉动 2． 连续方程矢量式中哈密顿算符“k zj y i x ∂∂+∂∂+∂∂=∇”的物理意义可以理解为计算质量通量的（ C ）。
a 梯度 b 旋度 c 散度 3．描述流体运功的随体导数中局部导数项θ∂∂表示出了流场的（ B ）性。
a 不可压缩 b 不确定 c 不均匀4．分析流体微元运动时，在直角坐标x-y 平面中，微元围绕z 轴的旋转角速度z ω正比于特征量（ A ）。
ay u xu xy ∂∂-∂∂ b y u x u x y ∂∂+∂∂ c xu y u x y ∂∂-∂∂5．流体爬流流过球形固体时，流动阻力中形体阻力与表面阻力之比应为（ C ）。
a 1:1 b 1:2 c 2:16．推导雷诺方程时，i 方向的法向湍流附加应力应表示为（ B ）。
a i r ii u '-=ρτb 2ιρτu rii '-= c j i r iiu u ''-=ρτ 7．固体内发生非稳态导时，若固体内部存在明显温度梯度，则可断定传热毕渥准数Bi 的数值（ A ）0.1。
a 大于等于 b 等于 c 小于等于8．依据普兰特混合长理论，湍流传热时，涡流热扩散系数h α可表示为（ C ）。
a dy du l h =αb 2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=dy du l h α c dy du l h 2=α 9．流体流入溶解扩散管后形成稳定的湍流边界层，溶质溶解扩散进入流体，则沿管长方向对流传质系数的变化规律应是（ B ）。
a 始终不变 b 先下降，后上升，最终趋于稳定 c 先上升，后下降，最终趋于稳定 10．利用雷诺类似求解湍流传质问题的前提是假定（ C ）。
化工导论69道简答题作业答案,可能有一两题的答案不怎么对
课程考核分成两部分，一是完成问答题，二是完成一份文献和网络检索总结小论文。
问答题部分：1.解释中文“化工”的含义，它包括哪些内容在现代汉语中，化学工业、化学工程和化学工艺的总称或其单一部分都可称为化工，这是中国人创造的词。
化工在汉语中常常是多义的，化工可以分别指化学工业、化学工程和化学工艺，也可指其综合。
2.解释中文“化工”的含义。
说明“工程”与“工艺”的关系，并举例说明。
(1) 化工在汉语中常常是多义的，化工可以分别指化学工业、化学工程和化学工艺，也可指其综合。
(2)应该说明的是化学工程为化学工艺、生物化工、应用化学、工业催化等学科提供了解决工程问题的基础。
3.化学工业按原料、产品吨位、和化学特性各如何分类（1）按原料分：石油化学工业、煤化学工业、生物化学工业、农林化学工业（2）按产品吨位分：大吨位产品和精细化学品（3）按化学特性分：无机化学工业、有机化学工业4.简述化工的特点是什么（1）品种多（2）原料、生产方法和产品的多样性和复杂性（3）化学工业是耗能大户（4）化工生产过程条件变化大（5）知识密集、技术密集和资金密集（6）实验与计算并重（7）使用外语多5.指出按现行学科的分类，一级学科《化学工程与技术》下分哪些二级学科它们的关系如何在我国当前的学科划分中，以一级学科“化学工程与技术”概括化工学科，并又分为以下五个二级学科：化学工程、化学工艺、应用化学、生物化工、工业催化。
化学工程为化学工艺、生物化工、应用化学和工业催化等学科提供了解决工程问题的基础。
6.简述化学工程与化学工艺的各自的学科定义与研究内容化学工程研究以化学工业为代表的过程工业中有关化学过程和物理过程的一般原理和共性规律，解决过程及装置的开发、设计、操作及优化的理论和方法问题。
其研究内容与方向包括：化工热力学、传质过程原理、分离工程、化学反应工程、过程系统工程及其他学科分支。
化学工艺即化工技术或化学生产技术。
它是指将原料物质主要经过化学反应转变为产品的过程和方法，包括实现这一转变的所有措施。
北京化工大学《化工传递过程导论》课程第十二次作业解题参考
《化工传递过程导论》课程第十二次作业解题参考第九章 气体、液体及固体中的扩散传质2. 对于组分A 经停滞组分B 的定态扩散传质，目标组分A 的质量通量计算式为式（9-7）。
试回答：(1) 如果体系的压强增加1倍，那么它对组分A 的质量通量有何影响，试定量说明。
(2) 此处，目标组分A 存在在浓度梯度驱动下的扩散运动，如果体系总压恒定，由C =c A +c B =const 可知，必然存在组分B 的浓度梯度以及相应的扩散运动。
那么，如何理解组分B 为停滞组分（N B =0），试通过推导加以说明。
解：（1）由题意，组分A 的摩尔通量为ln A AB A A C c CD N L C c βα-=-ln A AB A A P P PD N RTL P P βα-⇒=-1ln1A AB A A y PD N RTL y βα-⇒=- lnB AB A B y PD N RTL y βα⇒= 假定扩散系数AB D 为不随体系压强变化的常数；组分B 为停滞组分，/B B y y const βα= ⇒A N P :，体系压强增加1倍，得到`2A A N N =。
（2）体系总压恒定，及C =c A +c B =const 。
设定B 组分为停滞组分（N B =0），可得0A B A A N N N N N =+=+=组分A 的通量表达式A A A m N J c u =+AA ABA m dc N D c u dz⇒=-+通过如上两式，可得A mABA m dc Cu D c u dz =-+()A AB m AB A m dcc c u D c u dz⇒+=-+ A B m AB dc c u D dz ⇒=-B B m AB dC c c u D dz -⇒=-B B m AB dcc u D dz⇒=组分B 的通量表达式B B B m N J c u =+BB ABB m dc N D c u dz⇒=-+ B B B AB AB dc dcN D D dz dz⇒=-+0B N ⇒=说明组分B 确实存在浓度梯度及相应的扩散运动，但由于组分B 的扩散通量与对流通量大小相等，扩散方向相反，正好抵消，故最终组分B 的总通量为零（N B =0）。
西安交通大学《化工传递过程》在线作业答卷
西交《化工传递过程》在线作业试卷总分:100 得分:100一、单选题 (共 30 道试题,共 60 分)1. Re数大于（）的管内流动是湍流。
A. 2000B. 5000C. 10000D. 20000答案:C2.无界固体壁面上的稳态湍流主体速度分布形状为（）A. 均匀分布B. 线性分布C. 抛物线D. 对数答案:D3.{图}A. AB. BC. C答案:A4.沿管的一维稳定湍流流动中，存在脉动速度的最佳答案是（）。
A. 径向B. 径向、绕轴C. 径向、轴向D. 径向、轴向、绕轴答案:D5.给出所有时刻物体端面处的导热通量的边界条件类型是（）A. 第一类边界条件B. 第二类边界条件C. 第三类边界条件D. 混合边界条件答案:B6.粘性是指流体受到剪切作用时抵抗变形的能力，其原因是（）。
A. 组成流体的质点实质是离散的B. 流体分子间存在吸引力C. 流体质点存在漩涡与脉动答案:B7.气溶胶粒子的运动中，惯性力（）。
A. 重要，不可忽略B. 不重要，可忽略C. 不确定D. 有时重要有时不重要答案:B8.稳态湍流指的是（）不随时间变化。
A. 时均速度B. 瞬时速度C. 总速度D. 脉动速度答案:A9.固体内发生非稳态导热时，若固体内部存在明显温度梯度，则可断定传热毕渥准数Bi的数值（）0.1。
A. 大于等于B. 等于C. 小于等于答案:A10.流体掠过平板对流传热时，在下列边界层各区中，温度降主要发生在（）。
A. 主流区B. 湍流边界层C. 层流底层答案:C11.若流体普兰特数数值小于1,可依次判据流动中动量扩散系数数值( )热扩散系数。
A. 大于B. 等于C. 小于答案:C12.拉格朗日观点选取的研究对象边界上物质和能量（）A. 只能进不能出B. 可以与外界传递C. 只能出不能进D. 不能进行传递答案:D13.小雷诺数蠕动流求解中，惯性力作用（）。
A. 无关紧要，可以忽略B. 很重要，不能忽略C. 有时候重要，有时候不重要D. 不确定答案:A14.{图}A. 应力分量的作用方向B. 应力作用面的切线方向C. 应力作用面的切线方向答案:C15.对于大Re数的流动问题，粘滞力的作用远（）惯性力。
《化工传递过程》试题及参考答案
《化工传递过程》习题答案一、单选题1、脉动速度的时均值为（C）A 时均速度B 正值C 0D 负值2、斯蒂芬玻尔兹曼定律描述黑体辐射与物体热力学温度的（D）次方成正比A 1B 2C 3D 43、无界固体壁面上的稳态湍流主体速度分布形状为（D）A 均匀分布B 线性分布C 抛物线D 对数4、体系内部存在热传递是因为存在（C）A 浓度梯度B 动量梯度C 温度梯度D 速度梯度5、不可压缩流体平壁面间稳态层流流动速度分布方程形状为（A）A 抛物线B 线性C 对数D 均匀分布6、连续介质的假设不适用于（C）A 非牛顿型流体B 温度很高的流体C 内压极低的气体7、采用拉格朗日分析观点考察流体运动时，流体的（B）A 体积固定，质量变化B 质量固定，体积变化C 体积质量均变化8、给出所有时刻物体端面处的导热通量的边界条件类型是（B）A 第一类边界条件B 第二类边界条件C 第三类边界条件D 混合边界条件9、计算细微颗粒在流体中所受外力的斯托克斯方程的应用前提是粒子处于（B）沉降过程中A 加速B 匀速C 保持不变10、导热系数的单位是：（C）A W/(m2.K)B W/m2C W/(m?K)11、竖直平壁面上的降落液膜流动速度分布方程形状为（A）A 抛物线B 线性C 对数D 均匀分布12、不可压缩流体是指（C）A 密度不随空间位置变化的流体B 密度不随时间变化的流体C 密度不随空间位置和时间变化的流体13、湍流强度用I值来表征，I值越大湍流强度越（A）A 大B 不确定C 小14、气溶胶粒子的运动中，惯性力（B）A 重要，不可忽略B 不重要，可忽略C 不确定D 有时重要有时不重要15、Re数是（A）之比A 惯性力和粘性力B 惯性力和重力C 局部加速度和对流加速度D 压强梯度和惯性力16、进行流体微分能量衡算时，若采用随体坐标，可得到的结论是流体的（A）变化为零A 拉格朗日分析观点B 欧拉分析观点C 与a,b均无关的分析观点17、热传导中的傅里叶数表示（A）A 时间之比B 长度之比C 速度之比D 导热通量之比18、将一维导热分析解推广到二维和三维问题是（D）A 傅里叶定律B 简易图算法C 雷诺相似率D 纽曼法则19、集总热容法忽略了（A）A 内部热阻B 外部热阻C 内部热阻和外部热阻D 不确定20、采用迹线描述流体的运动体现了(A)A 拉格朗日分析观点B 欧拉分析观点C 与A,B均无关的分析观点21、流体流入溶解扩散管后形成稳定的湍流边界层，溶质溶解扩散进入流体，则沿管长方向对流传质系数的变化规律应是（B）A 始终不变B 先下降，后上升，最终趋于稳定C 先上升，后下降，最终趋于稳定22、拉格朗日观点选取的研究对象边界上物质和能量（D）A 只能进不能出B 可以与外界传递C 只能出不能进D 不能进行传递23、导热问题的第二类边界条件是（B）A 已知物体边界上的温度分布B 已知物体边界上的热流密度C 已知物体表面与周围介质之间的换热情况24、按照传质双膜理论的假定，发生相问传质时，在相接触的气液相界面（A）A 不存在传递阻力B 存在很大传递阻力C 传质阻力与气液相相当25、流体处于手里平衡时指的是受到的（D）为零A 表面力B 质量力C 压力D 合力26、对于大Re数的流动问题，粘滞力的作用远（C）惯性力A 大于B 等于C 小于27、根据纽曼法则，长方体的不稳态导热问题可以表示为（C）个一维无限大平板的导热问题A 1B 2C 3D 428、流体爬流流过球形固体时，流动阻力中形体阻力与表面阻力之比应为（C）A 0.04B 0.08C 0.0429、计算细微颗粒在流体中所受曳力的斯托克斯方程(Stokes-Equation)的应用前提应该是粒子（B）沉降运动过程中A 加速B 匀速C 任意速度30、小直径粒子自由沉降时，粒子所受流体总曳力中（A）A 以表面曳力为主B 以内部拽力为主C 表面和内部两者一样D 不知道31、连续介质的假设不适用于（C）A 非牛顿型流体B 温度很高的流体C 内压极低的气体32、依据连续介质的假定，对流体进行微分衡算时，所选择的流体质点的几何尺寸应该是（B）A 微观充分小B 宏观充分小C 可任意选择33、采用迹线描述流体的运动体现了(A)A 拉格朗日分析观点B 欧拉分析观点C 与A,B均无关的分析观点34、进行流体微分能量衡算时，若采用随体坐标，可得到的结论是流体的（A）变化为零A 动能位能B 焓C 内能35、流体爬流流过球形固体时，流动阻力中形体阻力与表面阻力之比应为（C）A 1:1B 1:2C 2:1τ表示运动的流体微元所受应力分量时，下标m表示的是(C) 36、根据规定，采用mmA 应力分量的作用方向B 应力作用面的切线方向C 应力作用面的切线方向 37、采用时均化的处理方法描述湍流运动时，（A ）速度的时均值为零 A 瞬时 B 时均 C 脉动 38、粘性是指流体受到剪切作用时抵抗变形的能力，其原因是（B ） A 组成流体的质点实质是离散的 B 流体分子间存在吸引力 C 流体质点存在漩涡与脉动 39、固体内发生非稳态导时，若固体内部存在明显温度梯度，则可断定传热毕渥准数Bi 的数值（A ）0 1 A 大于等于 B 等于 C 小于等于 40、流体流入溶解扩散管后形成稳定的湍流边界层，溶质溶解扩散进入流体，则沿管长方向对流传质系数的变化规律应是（B ） A 始终不变 B 先下降，后上升，最终趋于稳定 C 先上升，后下降，最终趋于稳定 41、利用雷诺类似求解湍流传质问题的前提是假定（C ）A 1S >cB 1<ScC 1=Sc18 下面关于流体可压缩性说法不正确的是（C ）A 流体在外力作用下，其体积发生变化而引起密度变化B 作用在流体上的外力增加时，其体积减小C 以上说法都不对42、下面关于欧拉观点和拉格朗日观点说法正确的是（C ）A 欧拉观点是 选定一个流体质点，对其跟踪观察，描述其运动参数（如位移 速度等）与时间的关系 整个流动为各质点运动的汇总B 拉格朗日观点是以流动的空间为观察对象，观察不同时刻各空间点上流体质点的运动参数，将各时刻的情况汇总可描述整个流动C 以上说法都不对43、对流动流体中流体委员进行进行受力分析时,微元所受法向应力应该包括(A)A 静压力和粘滞力B 静压力和体积力C 粘滞力和体积力44、计算细微颗粒在流体中所受外力的斯托克斯方程的应用前提是粒子处于（B ）沉降过程中A 加速B 匀速C 任意速度45、浓度边界层厚度增大时，传质膜系数将（A ）A 减小B 增大C 保持不变46、若流体普兰特数数值小于1，可依次判据流动中动量扩散系数数值（C ）热扩散系数A 大于B 等于C 小于47、按照传质双膜理论的假定，发生相间传质时，在相接触的气液界面上（A ）A 不存在传递阻力B 存在很大的传递阻力C 传质阻力与气液相相当48、仅考虑摩擦拽力时，柯尔本J 因子类似可以表示为（B ）A jH=jD=f/4B jH=jD=f/2C jH=jD=f49、下面说法不正确的是（C ）A 流体流动分层流和湍流两种基本流型B 判别流型的无因次数为雷诺数C 上述说法都不对50、下面说法不正确的是（C）A 热量传递的两种基本机制是传导和对流B 传导产生的原因是温度差，对流产生的原因是流体宏观流动C 上述说法都不对51、下面说法不正确的是（C）A 普兰特数的物理含义是流体动量扩散和热量扩散能力的相对大B 施密特数的物理含义是流体动量扩散和质量扩散能力的相对大小C 上述说法都不对52、下面说法不正确的是（C）A 分子传质中，组分通量的贡献来自扩散和对流两部分B 扩散产生的原因是浓度差驱动，对流的原因是组分相对运动导致的主体流动C 上述说法都不对53、小雷诺数蠕动流求解中，惯性力作用（ A ）A 无关紧要，可以忽略B 很重要，不能忽略C 有时候重要，有时候不重要D 不确定54、进行流体微分能量衡算时，若采用随动坐标，可得到的结论是流体的动能位能（ A ）A 变化为零B 变化为1C 变化为2D 趋于无穷55、Re数小于（ A ）的管内流动是层流A 2000B 20000C 200000D 200000056、连续介质的假设不适用于（ C ）A 非牛顿型流体B 温度很高的流体C 内压极低的气体57、依据连续介质的假定，对流体进行微分衡算时，所选择的流体质点的几何寸应该是（B ）A 微观充分小B 宏观充分小C 可任意选择58、描述流体运功的随体导数中局部导数项θ∂∂表示出了流场的（B ）性A 不可压缩B 不确定C 不均匀59、在完全粗糙状态下，阻力系数与（）有关A 相对粗糙度B Re数C Re数和相对粗糙度D 粗糙度和Re数60、体系内部存在热传递是因为存在（）A 浓度梯度B 动量梯度C 温度梯度D 速度梯度二多选题61、以下不能使用简易图算法计算导热的是（ABCD）A 内部有热源B 流体介质的主体温度随时间变化C 第一类边界条件D 物体的导热系数随时间变化62、下面关于分子传质和对流传质说法正确的是（AB）A 分子传质是由分子的无规则热运动产生的物质传递现象B 运动流体与固体表面之间的质量传递过程是对流传质C 气体之间的质量扩散也是对流传质D 以上说法都正确63、体系的温度函数为t=f(θ,x,y,z)，关于温度函数t对时间θ的偏导数、全倒数以及随体导数，下列正确的是（ABC）A 偏导数：表示温度随时间的变化，而其他量不随时间的变化B 全体导数：表示不同时刻不同空间的温度变化，还与观察者的运动速度有关C 随体导数：流场质点上的温度随时间和空间的变化率64、关于温度边界层叙述正确的有（ABCD）A 温度边界层外可视为等温区；B 缩小对流传热问题求解的空间范围，对流传热主要发生在温度边界层内，集中精力求解温度边界层内的传热问题；C 结合温度边界层的特性，通过数量级分析方法，简化温度边界层内的能量方程，降低能量方程的求解难度；D 通过温度边界层概念，可对一般工程传热强化机理进行分析和解释65、湍流的特点包括：（BCD）A 流体微团的轨迹没有明显的不规则B 脉动质点的脉动C 流动阻力远大于层流阻力D 流速分布较层流均匀66、以下关于质点加速度表述正确的是（A）A 流体质点加速度可以表示成当地加速度与迁移加速度之和B 当地加速度是由流场不均匀性引起的C 迁移加速度是由流场不稳定性引起的D 以上说法都不正确67、热量传递的主要方式有（ABC）A 热传导B 对流传热C 辐射传热D 摩擦生热68、以下说法不正确的是（ACD）A 层流相邻流体层之间的热传递属于对流B 对流传热与流体的流动状态密切相关C 湍流边界层与固体壁面传热是不需要没有热传导D 以上说法均不正确69、质量传递的基本方式包括（ABC）A 分子扩散B 分子传质C 对流传质D 辐射70、影响自然对流传热系数的主要因素有（ABCD）A 流动起因，流动速度B 流体有无相变C 壁面的几何形状、大小和位置D 流体的热物理性质71、描述物体运动常用的观点是（AD）A 欧拉观点B 普朗特观点C 雷诺观点D 拉格朗日观点72、下面关于流动边界层理论说法正确的是（ACD ）A 流体以均匀流速进入圆管内流动时，在壁面附近形成存在速度梯度的流动边界层B 随距离前缘的距离增加，边界层的厚度逐渐增加，最后在管中心汇合，但并非管中流体全部处于边界层中C 从圆管前缘开始，到边界层汇合时对应的管长称为进口段D 进口段后，边界层充分发展，充分发展了的边界层保持汇合时的流型73、下面关于层流和湍流说法正确的是（BD）A 层流是在高雷诺数下发生的，而湍流是在低雷诺数下发生的B 层流时流体是规则的层层向下游流动，层与层之间的质点互不混合；而湍流时流体的质点会发生强烈的混合C 层流和湍流中都仅存在粘性力和质量力D 湍流时在壁面附近处存在这层流内层和缓冲层74、热量传递的主要方式有（ABC）A 热传导B 对流传热C 辐射传热D 摩擦生热75、下面关于热传导和对流传热说法正确的是（ABC）A 热传导是热量依靠物体内部粒子的微观运动从物体中的高温区向低温区移动的过程B 热传导是热量依靠物体依靠宏观混合运动从物体中的高温区向低温区移动的过程C 对流传热是流体的宏观运动引起的热量传递过程D 对流传热是指由于温差而产生的电磁波在空间的传热过程76、体系温度函数t=f(θ,x,y,z),下面关于温度函数对时间θ偏导数全体导数及随体导数说法正确的是（AC）A t对θ的偏导表示温度随时间的变化，而其他量不随时间变化B t对θ的全体导数表示不同时刻不同空间的温度变化，但与观察者的运动无关C t对θ的随体导数表示流场质点上温度随时间和空间的变化率D 以上说法都正确77、下面关于分子传质和对流传质说法正确的是（AB）A 分子传质是由分子的无规则热运动产生的物质传递现象B 运动流体与固体表面之间的质量传递过程是对流传质C 气体之间的质量扩散也是对流传质D 以上说法都正确78、下面各种说法正确的是（ABCD）A 比体积是单位流体质量的体积称为流体的比体积B 理想流体是完全没有粘性的流体视为理想流体C 对流传热指由于流体的宏观运动，流体各部分之间发生相对位移冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程D 流体绕过物体运动时，在主流流体和边界层中的流体均处于减速加压状态情况下，会出现逆压力梯度79、下面说法正确的是（ABC）A 惯性力是质量与加速度的乘积B 粘性力是流动中的气体，如果各层的流速不相等，那么相邻的两个气层之间的接触面上，形成一对阻碍两气层相对运动的等值而反向的摩擦力C 当流体的黏性较大特征尺寸较小，或者流苏非常低时，Re数很小，那么可忽略惯性力D 在流体流动的边界层内可忽略粘性力的影响80、下面关于气液相间传质双膜模型说法正确的是（ABCD）A 怀特曼(Whitman)于1923年提出B 在气液接触传质时，气液相间存在稳定的界面，界面两侧分别有一层稳定停滞的气液膜C 气液在界面上达到平衡，在膜内为分子扩散，传质系数正比于分子扩散系数，传质阻力集中于膜内D 该模型强调气液相间存在稳定界面和稳定的当量膜，对湍动程度较高的流动接触情况，界面随机变化不断更新，与该模型的假设相差较大，导致该模型在使用中出现缺陷，解决的方法是对模型进行改进，如表面更新和溶质渗透理论等三判断题81、流场中流线可以相交（错）82、依据希格比（Higbie）溶质渗透模型，溶质进入旋涡依赖稳态扩散（错）83、若将流体处理为连续介质，从时间尺度上应该是微观充分小，宏观充分大（错）84、湍流核心不存在热传导形式的热传递（错）85、自然对流过程中可以假设流体密度为常数（错）86、蒸汽冷凝和液体沸腾属于对流传热（对）87、求解某固体内的非稳态导热问题时，若导热体被处理为温度均匀体，则毕渥数Bi的数值一定小于0.1 （错）88、广义牛顿公式表明流体所受应力与应变呈非线性关系（对）89、依据传质双膜理论的假定，在相接触的气液相界面上溶质的传递不存在阻力（错）90、n-s方程不仅适用于牛顿型流体，也适用于非牛顿型流体的流动（错）91、依据普兰特混合长理论，越是趋向靠近固体壁面的区域，混合长的数值越大（错）92、Re数小于2000的流动是湍流（对）93、传递理论中通常所说的雷诺应力是指流体微元质点见的粘性力（对）94、依据普朗特混合长理论，混合长的数值应大于流道尺寸（对）95、依据溶质渗透模型，传质系数k c应与分子扩散系数的1/2方成正比（对）96、流体流动中若满足势函数条件，涡旋运动分量必定为零（对）97、若流动满足欧拉方程，则质点所受表面粘滞力的作用可以不计（错）98、求解某固体内的非稳态导热问题时，若导热体被处理为温度均匀体，则毕渥数Bi的数值一定小于0 1 （错）99、采用拉格朗日观点分析流体质点运动时，质点的动能位能变化不为零（错）100、连续性方程的物理意义可以解释为，单位质量的流体流动过程中，其体形变化率等于速度向量的散度（对）。
西安交通大学17年9月课程考试《化工传递过程》作业考核试题满分答案
西安交通大学17年9月课程考试《化工传递过程》作业考核试题
一、单选题（共30道试题，共60分。
）
1.爬流的条件是Re数（）。
A.大于2000
B.小于2000
C.大于1
D.小于1
正确答案：D
2.以下与临界距离无关的因素是（）。
A.壁面长度
B.壁面粗糙度
C.流速
D.流体性质
正确答案：A
3.流体绕过沉浸物体运动时，粘性力（）。
A.可忽略
B.靠近物体需要考虑，远处不需考虑
C.靠近物体不需要考虑，远处需要考虑
D.全部需要考虑
正确答案：B
4.在水力光滑管中，阻力系数与（）有关。
A.相对粗糙度
B.Re数
C.Re数和相对粗糙度
D.粗糙度和Re数
正确答案：B
5.给出所有时刻物体端面处的导热通量的边界条件类型是（）
A.第一类边界条件
B.第二类边界条件
C.第三类边界条件
D.混合边界条件
正确答案：B
6.流体爬流流过球形固体时，流动阻力中形体阻力与表面阻力之比应为（）。
A.1：1
B.2：1
C.1：2
正确答案：C
7.一流体以u0沿板层流流动，已知层流时的摩擦阻力系数为f=1.328Re-1/2，当流速增为2u0时（仍为层流），阻力增为原来的（）倍。
北京化工大学《化工传递过程导论》课程第八次作业参考答案
81. 在20℃和1.0132×105 Pa 下的空气，以3. 5m/s 的速度平行流过平板，试从布拉修斯的精确解和假定速度分布为3031()()22x u y y u δδ=-的卡门积分近似解中，比较x =1m 处的边界层厚度和局部阻力系数。
解：由查表可知，020C 下空气物性为： -31.205kg m ρ=⋅，618.110Pa s μ-=⨯⋅55061.205 3.51Re 2.331051018.110x u x ρμ-⨯⨯===⨯<⨯⨯，属层流边界层问题 （1）精确解x =1m 处的边界层厚度计算()115221 5.0Re 5.01 2.33100.01x x m δ--=⋅⋅=⨯⨯⨯= 局部阻力系数()11153220.664Re 0.664 2.33101.37610Dx x C ---=⋅=⨯⨯=⨯（2）卡门积分近似解 x =1m 处的边界层厚度计算()1153222 4.64Re 4.641 2.33109.61310x x m δ---=⋅⋅=⨯⨯⨯=⨯ 局部阻力系数()21121253022222000220.323Re 0.646Re 0.646 2.3310 1.338102sx sx x Dx x u C u u u ττρρρρ----⨯=====⨯⨯=⨯ 经比较可得：1δ与2δ，1Dx C 与2Dx C 相差均不大。
2. 某黏性流体以速度u 0定态流过平面壁面形成层流边界层，已知边界层的速度分布可用cy b a u x sin += 描述，试采用适当的边界条件，确定待定系数a 、b 、c 的值。
解：为确定a 、b 和c 三个待定系数，需要三个边界条件（1）壁面流体无滑移00(1)x y y u u =⇒==⋅⋅⋅⋅⋅⋅（2）边界层外缘渐进条件且速度梯度为零0(2)x y u u δ=⇒=⋅⋅⋅⋅⋅⋅0(3)x du dy=⋅⋅⋅⋅⋅⋅由(1)式可得：s i n 000x u a b c y a a =+⇒=+⇒=且0b c ⋅≠得到sin (4)x u b cy =⋅⋅⋅⋅⋅⋅由(2)式可得：0sin (5)u b c δ=⋅⋅⋅⋅⋅⋅(4)式对y 求导并合并(5)式可得：00sin 1sin sin (6)sin sin sin x x u u b cy cy u cy u b c c c δδδ==⇒=⋅⋅⋅⋅⋅⋅ 0cos (7)sin x du u c cy dy c δ⇒=⋅⋅⋅⋅⋅⋅ 即可得到 00cos 0cot (8)sin xy du c u c u c c dyc δδδδ==⇒=⋅⋅⋅⋅⋅⋅ 12(2)(0,1,...,)(9)22c k c k k n ππδππδ⇒=+⇒=+=⋅⋅⋅⋅⋅⋅ 将(9)式代入(5)式，并且按照物理意义和函数取值特性判断取0k =，可得000sin sin(2)(10)2u b c u b k u b πδπ=⇒=+⇒=⋅⋅⋅⋅⋅⋅ 综合可得： 0a =，0b u =，2c πδ=。
化工传递过程基础(第三版)第九章
9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。21.7.1321.7.13T uesday, July 13, 2021
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。11: 13:0511:13:0511:137/13/2021 11:13:05 AM
17、儿童是中心，教育的措施便围绕 他们而 组织起 来。上 午11时13分5秒 上午11时13分 11:13: 0521.7.13
July 2021
2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四
4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
对于组分 A，其扩散速度定义为
质量基准 udA uA u
uA u udA
摩尔基准 udA uA um
绝对=流动+扩散
三、传质的速度与通量
对于组分 B，其扩散速度定义为
udB uB u
udB uB um
质量基准 摩尔基准
三、传质的速度与通量
2.扩散通量与主体流动通量（对流通量）
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《化工传递过程导论》课程第九次作业解题参考第5章 热量传递及其微分方程1. 某不可压缩的黏性流体层流流过与其温度不同的无限宽度的平板壁面。
设流动为定态，壁温及流体的密度、黏度等物理性质恒定。
试由方程(5-13a)出发，简化上述情况的能量方程，并说明简化过程的依据。
解：课本(5-13a)式如下：222222()x y z T T T T T T T u u u t x y z x y zα∂∂∂∂∂∂∂+++=++∂∂∂∂∂∂∂ 由题意可知，定态流动0Tt∂⇒=∂。
在直角坐标系中，三维方向对应长、宽、高，题中“无限宽度的平板壁面”则可认为是在宽这个维度上无限，姑且设定此方向垂直于纸面且为z 方向，故可认为题意所指流动过程为二维流动，且0z u = 且2200T Tz z∂∂=⇒=∂∂则(5-13a)式可简化为2222()x y T T T Tu u x y x yα∂∂∂∂+=+∂∂∂∂ 如果引入热边界层概念，则基于尺度和量级的考虑，可进一步简化上式为22x y T T T u u x y yα∂∂∂+=∂∂∂ 其中，y 方向为垂直主流方向（x ）的距壁面的距离。
2. 假定人对冷热的感觉是以皮肤表面的热损失（刘辉注：换言之，是传热或散热速率）作为衡量依据。
设人体脂肪层的厚度为3mm ，其内表面温度为36℃且保持不变。
在冬天的某一天气温为-15℃。
无风条件下裸露皮肤表面与空气的对流传热系数为25W/(m 2·K)；有风时，表面对流传热系数为65W/(m 2·K)。
人体脂肪层的导热系数k ＝0.2W/(m·K)。
试确定：(a) 要使无风天的感觉与有风天气温-15℃时的感觉一样（刘辉注：换言之，是传热或散热速率一样），则无风天气温是多少？(b) 在同样是-15℃的气温下，无风和刮风天，人皮肤单位面积上的热损失（刘辉注：单位面积上的热损失就是传热通量）之比是多少？解：（a ）此处，基本为对象是：人体皮下为脂肪层，层内传热为导热；体外或体表之外暴露在流动的空气中，紧邻表面之上为对流传热。
上述导热和对流传热为串联过程，在定态下（如空气流动相对平稳且气温也相对稳定），两种过程速率相等。
作为近似，取各层为平板，传热均为一维。
对脂肪层内的导热，已知传热速率为()1S kAq T T L=- (6-5) 其中， L 为脂肪层的厚度，T 1为脂肪层的内表面温度，T S 为脂肪层的外表面或人体的体表温度（未知）。
为计算体表温度，可利用题给条件，即有风天、气温为-15℃（此处称情形或Case 1）下的对流传热速率与脂肪层内导热速率相等,也即()111101()S S kAT T h T T L -=- 其中，T 01为对应的气温。
所以113360.265[(15)]310S S T T --⨯=⨯--⨯故体表温度o110.82C S T =。
由上述计算也可见，热损失相等，也即热通量相等，因之只需保证体表温度一致即可（式6-5）。
所以，无风条件下（此处称情形或Case 2）的气温满足如下关系11012202()()S S h T T h T T -=-10221012()S S h T T T T h ⇒=+- 利用o 2110.82C S S T T ==条件可以求得0256.315oT C =-（刘辉注：这似乎是北极的温度，看来穿衣服少了不行。
）（b ）由题意可知，外界温度同为-15℃，但有风和无风两种情形下对流传热系数不同，所以相应的传热速率不同，继而体表温度也不同；基本的关系是导热和对流传热速率相等。
所以两种情形下分别有，()111101()S S kAT T h T T L -=-()121202()S S kAT T h T T L-=- 但此时o010215C T T ==-，因此在情形1（有风）下，113360.265[(15)]310S S T T --⨯=⨯--⨯ 解得o110.82C S T =。
同理可得情形2（无风）下o222.09C S T =。
故，无风和有风两种条件下的热损失之比为：2202211101()()S S h T T q q h T T -=- 2125[22.091(15)]65[18.023(15)]q q ⨯--⇒=⨯-- 210.552q q ⇒=3. 傅里叶场方程在圆柱坐标系的表达式是⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∂∂222222211z T T r r T r r T t T θα (a) 对于定态下的径向传热，这个方程可简化成什么形式？ (b) 对边界条件：在r ＝r i 时，T = T i ；在r ＝r o 时，T = T o从(a)所得的结果方程出发，求温度分布曲线的方程式。
(c) 根据(b)的结果求出传热速率表达式。
解：(a) 柱坐标系下的傅里叶方程为222222211TT T T T t rr r r z αθ⎡⎤∂∂∂∂∂=+++⎢⎥∂∂∂∂∂⎣⎦ (1) 定态0Tt∂⇒=∂； 径向传热，为一维导热，故220T θ∂=∂，220T z ∂=∂。
原方程可简化为：2210T Tr r r∂∂+=∂∂ (2)(b) 依题意，对式（1）所得简化式（2）积分得12ln T c r c =+代入边界条件，可得温度分布方程为00000ln ln ln ln ln i i i i iT T T r T rT r r r r r --=+ (c) 传热速率表达式，可通过如下方式求得TQ kAr∂=-∂由于温度是半径的单值函数，故偏导可写成常导dT Q kAdr⇒=- 令圆柱长度为L ，代入（b ）所得到的温度表达式0012ln i i T T Q k rL r r r π-=-⋅⋅故传热速率表达式002()ln i i LkQ T T r r π=-第6章 热传导1. 用平底锅烧开水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流通量为42400W/m 2。
使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢，假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流通量分别等于原来的值，试计算水垢与金属锅底接触面的温度。
水垢的导热系数取为1 W/(m·K)。
解：由题意可以想见，原来无水垢时是对流传热；结垢后垢层中为导热，此时定态、一维平板的传热通量为()1S q kT T A L⎛⎫=- ⎪⎝⎭ (6-5)其中， L 为垢层的厚度，T 1为水垢与金属锅底接触面的温度（未知），T S 为与水相接触的垢层表面温度。
因此可得1S q LT T A k⎛⎫=+ ⎪⎝⎭31310111424001T -⨯⇒=+⨯1238.2o T C ⇒=故得出水垢与金属锅底接触面的温度为238.2oC2. 有一管道外径为150mm ，外表面温度为180℃，包覆矿渣棉保温层后外径为250mm.。
已知矿渣棉的导热系数0.0640.000144k T =+W/(m·K)，T 单位为℃。
保温层外表面温度为30℃，试求包有保温层后管道的热损失。
解： 本题考虑对象为保温层，其中为定态、一维筒壁、无内热源导热问题，可以有多种解法。
与书中讨论不同的是，导热系数并非常数，而是随温度变化。
首先，形式上，将题给导热系数写作()0(1)0.06410.00225k k t t β=+=+以下分别给出几种解法。
第一解法：精确解定态下，传热速率为常数，也即0112(1)2(1)()2dtk rLConst drdtk t rL dr dr t dt C C r k L παβπααβπ-==-+⋅⋅=⇒+==-⋅不定积分一次得：2121122ln 20.15,1800.25,30O O t t C r C r m t C r m t C β⎧+=+⎪⎪⎪==⎨⎪==⎪⎪⎩利用边界条件确定积分常数：)6(ln ln )(2)(2)5(ln )(2)()4(ln 2)3(ln 21212221212112212221211221222211211r r r t t t t t t C r r t t t t C C r C t t C r C t t ⋅-+---=-+-=∴+=++=+βββββ所以单位管长的传热速率或热损失为02212120122212213543[J/s/m]13543[W/m]q dt rk L dr dtk (t )rdr(t t )(t t )k r ln r ..ππββπ=-⋅=-⋅+⋅-+-=-⋅⋅==22000225180301803022006401502514598[J/s/m]14598[W/m].()()q..Lln ...π-+-⇒=-⋅⋅== 第二解法：精确解Const drdtrL k q =-=π2 (1a) 0)(=∴drdtkr dr d (1b) 01122[(1)]00.15,1800.25,30OO d dt k t r dr drr m t C r m t C β⎧+⋅=⎪⎪⎪==⎨⎪==⎪⎪⎩(1c) 积分两次：1)1(C drdtr t =+β (2a) r d C t t d ln ]2[12=+β(2b)212ln 2C r C t t +=+β(2c)可得与第一解法同样的结果。
第三解法：近似解取导热系数近似为常数，对应保温层的平均温度o 18030105C 2T +==，故导热系数为 0.0640.00014k T =+0.0640.000144k ⇒=+⨯()W 0.07912m K k ⇒=⋅故而，计算每米管长的热损失，可得0330220.07912W ()(18030)145.98m25010ln ln15010i iQ k T T r L r ππ--⨯=-=-=⨯⨯3. 有一具有均匀内热源的平板，其发热速率q =1.2⨯106J/(m 3·s)，平板厚度（x 方向）为0.4m 。
已知平板内只进行x 方向上的一维定态导热，两端面温度维持70℃，平均温度下的导热系数377=k W/(m·K)。
求距离平板中心面0.1m 处的温度值。
解：由题意，有均匀内热源的平板一维、定态热传导。
控制方程为220T qx k∂+=∂ 设定平板中心为坐标原点，可得到边界层条件0.2x m =，70o T C = 0.2x m =-，70o T C =且6321.210 3.18310377q k m k ⨯==⨯对原式积分，并代入边界条件，可得32(1.59210)133.68T x =-⨯+距平板中心0.1m 处的温度为32(1.59210)0.1133.68117.76o T C =-⨯⨯+=刘辉注：在积分控制方程时，也可采用如下边界条件，结果与前相同。