传递思考题答案

第一章 分子传递现象

1、平衡过程和速率过程各探讨什么内容？

---------考察给定条件下过程能否自动进行，进行到什么程度，条件变化对过程有什么影响等。

速率过程：化学动力学研究化学变化速率和浓度、温度、催化剂以及外场（光、电、磁）等因素对化学反应速率的影响，传递动力学研究物理变化的速率及有关影响因素，当然还会涉及化学反应和传递的关系。

2、工程中平均速度按什么原则确定？

工程上为了简化计算，通常假定流体沿截面做均匀流动，并按照体积流率相等的原则，定义通过流动截面的平均速度为A

V A udA U A

==⎰。 3、运动流体中受力有哪些？

---------压力，摩擦力，重力，离心力，惯性力，还有体积力。

4、按不同的特征对传递过程进行分类，传递过程大致可分为几类？

----------动量传递，能量传递，质量传递。

5、描述流动的两种数学方法各有什么特点？

--------拉格朗日法着眼于各个质点的运动，通过考察空间各个流体的质点的

位置、速度等间的变化了解整个流体质点运动的情况，这种跟踪流体质点的方法对分析流体运动比较复杂，在本书中很少采用。 欧拉法不跟踪个别流体质点，而是注视空间点，考察速度以及其他物理量如密度、压力等在流体运动的全部空间范围（流场）内的分布，以及这种分布随时间的变化。对各类传递现象的表述主要采用欧拉法。

6、牛顿粘性定律、傅立叶定律、费克定律的表达式及意义？各式中比例系数的

物意？

----------牛顿粘性定律：dy

du x xy μτ±= 其中μ为牛顿粘性系数，反映了流体粘度的大小；傅里叶定律：dy

dT k A Q q y

y -== ，其中k 为热导率，反映了流体的导热能力； 费克定律：dy dx CD J A AB

Ay -=，其中AB D 为组分A 在组分B 中的扩散系数，是表征物质分子扩散能力的物性常数。

7、流动系统中的速度分布是如何形成的？

----------流体在管道或设备中流动时，同一流动截面上各点的流速通常不相

等，速度按一定规律随空间位置及时间变化，这就是速度分布。

8、水和空气的粘度、导热系数、扩散系数随温度、压力的变化趋势？

----------水的粘度随温度的升高减小，压力对水粘度的影响忽略不

计；空气的粘度随温度的升高增大，在压力低于1000kpa 时也基本不随压力变化，在更高的压力下则随压力的升高而增大。水的导热系数随温度的

增加而减小，基本不随压力变化；空气的导热系数随温度的升高而增加，除真空或高压等特殊情况外，压力对其影响不大。水和空气的扩散系数均随温度的升高而增大，随压力的增加而减小。

9、分子传递现象中，“三传”有那些类似现象？

都是基于分子的热运动，有着一致的数学关系式

浓度梯度质量热量动量扩散系数质量热量动量传递通量质量热量动量⎪⎭

⎪⎬⎫=⎪⎭⎪⎬⎫=⎪⎭⎪⎬⎫

10、单层、多层平壁和圆筒壁导热时，温度分布和导热速率的推导及应用。

略 11、导热时各层温差与各层热阻间关系？临界半径与什么因素有关？

△t 1：△t 2：△t 3 = R 1：R 2：R 3 R c r =k 2/h （k 2为热导率，h 为对流系数）

12、管道保温中临界半径是如何得到的，其含义是什么？

0201231232212ln R R T T LR L R R T T Q f f +-=+-=α

πλπ 上式对R3求导，并令 d Q / dR3 = 0 01ln )11)(

(23223233223=+--=R R R R R T T L dR dQ f αλαλπ 01123

32=-R R αλ 则R3 = R c r =λ2 /α 含义：1、当R 3α/λ2＜1时，R 3↑, Q 损/L ↑，不利于保温。

2、当R3α/λ2 > 1时，R3↑， Q 损 / L 。↓

13、流体中的分子扩散机理？对两组分物系，某物质的扩散速率（通量）的一般

表达式是什么？

机理：总体流动。（我不确定）： N A = J A + x A ( N A + N B )

14、等分子反向、单向扩散速率的推导（以x 、y 或p 表达）？

略

15、固相中的分子扩散有几类？与孔道结构有关的扩散有几种？每种的大致机理？

有两类：①与固体结构无关的分子扩散，可用费克定律作定量计算。②与固体结构有关的多孔介质内的扩散，这类扩散因孔的结构大小及形状不同又分为分子扩散、纽特逊扩散和表面扩散。

第三章 动量传递

1、流体流动中存在那两种流动形态，各有什么特点？

1） 层流：流体质点分层流动，质点无径向运动，各层间流体互不掺混；层与层之间动量传递靠分子传递进行。

湍流：质点在各个方向发生高频脉动，各层流体互相掺混；流体中的动量传

递主要由质点运动完成。

2、流动形态的判据是什么？表达式是什么？物理意义是什么？

2）流体形态判据：雷诺数Re ；Re = L u ρ/ μ = d u ρ/ μ（圆管）；物意：雷诺数是运动过程中惯性力与粘性力的比值。

3、对气体和液体，温度、压力、管径变化对Re 的影响趋势是什么？

答案略

4、采用半经验半理论的方法解决工程问题的步骤各是什么内容？

4）简化物理模型、微元衡算

5、推导：层流时圆管内的剪应力、压力、速度分布及体积流量、平均速度和最

大速度，层流时圆管中的阻力损失和摩擦系数。

5）圆管内剪应力分布式：τ= r (P 0 - P L ) /（ 2L ）；参考课件

6、描述湍流运动的三个速度是什么？各有什么含义？

6）瞬时速度的大小和方向表示了流体质点任意时间的实际运动速度；时均速度的大小和方向表示了流体主流运动的特点；脉动速度的大小和方向反映了瞬时速度对时均速度的偏离。

7、湍流时的附加应力如何表示，总应力如何表示？

7）附加应力： 总应力： 8、描述湍流附加应力的两个典型模型是什么，各自的要点是什么？

8）涡流粘度模型 ：仿照牛顿粘性定律将湍流剪应力也看成与时均速度梯度成正比，比例系数以μe 表示，称作涡流粘度。 混合长理论模型：理想湍流中流体微团的运动类似于气体分子的随机运动，

微团在所经历的一段距离内保持原有动量。

9、描述壁面湍流采用什么模型，其要点是什么？管流与绕流的壁面湍流有什么

不同？

9）分区模型；粘性底层：剪应力主要是粘性剪应力τl ；过渡区：该区内粘性应力和湍流应力有相同数量级；湍流核心层：剪应力主要是湍流剪应力τt （注意与湍流传质的区别）

10、壁面湍流的通用速度分布式是什么（基于混合长理论）？

10） y+ < 5时，粘性底层 ： u+ = y+

5 < y+< 30时 , 过度区： u+ = 5.05lny+ －3.05

y+ > 30时, 湍流核心： u+ = 2.5lny+ + 5.5

x y t yx u u ''-=ρτx

y x yx t

yx l yx u u dy u d ''+=+=ρμτττdy u d dy u d x M x e yx t

ερμτ==dy u d l

u u x y x ≅≅'

'