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AV 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：dydu 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：dydT k A Q q yy -== ，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 ABAy -=，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 +-=+-=απλπ 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 0112332=-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+ －3.05y+ > 30时, 湍流核心： u+ = 2.5lny+ + 5.5x y t yx u u ''-=ρτxy x yx tyx l yx u u dy u d ''+=+=ρμτττdy u d dy u d x M x e yx tερμτ==dy u d lu u x y x ≅≅''11、边界层理论的要点是什么？11）u ≤0.99 u∞的区域称为边界层；边界层理论将流体分为边界层、外流区；在边界层内粘性的影响很大，而在外流区速度梯度很小，剪应力可以忽略，视为理想流体。

12、圆管进口段边界层的形成有什么特点？12）稳定的管内流动均属于边界层，对于管流来说，只在进口段内才有边界层内外之分。

稳定后，边界层占据整个管截面，其厚度不变，等于圆管的半径，管内各截面速度分布曲线形状也保持不变，管中无外流区。

13、流体在圆管中流动时，“流动已充分发展”的含义是什么？在什么条件下会发生充分发展的层流，在什么条件下会发生充分发展了的湍流？13）流体在圆管中流动时，“流动已充分发展”是指边界层已占据整个管截面；当流动充分发展时，若边界层为层流，则以后的流动保持为层流；若边界层为湍流，则下游的流动也为湍流。

14、运用能量转换观点分析流体绕流时边界层的分离；边界层分离带来的后果是什么？分离点和Re的关系？14）分析参见课件；边界层分离会使柱体后出现许多旋涡，也称尾流区，Re↑尾流区减小，但其影响向后扩展更远，尾流区的大量旋涡将造成机械能损失，使流动阻力大大增加；Re＞5时，就会出现边界层分离，边界层为层流时，分离点在＜90°的地方，如柱体在81°处。

Re↑，分离点后移，如Re＞106时，边界层为湍流，分离点后移至130°处。

15、流动阻力产生的原因，阻力产生的机理，影响阻力的因素有那些？15）流动阻力产生的原因：a、根本原因（内因）：流体具有粘性。

b、外因：不同形状的固体表面为阻力产生提供了条件。

边界层中存在的剪应力导致摩擦阻力；边界层分离形成漩涡。

影响因素：流动型态、物体形状、物体表面粗糙度16、爬流时，流体绕圆球的斯托克斯阻力定律式？其中摩擦阻力和形体阻力各占的分数，此时的阻力系数为多少？16）D = D p + Df = FD = 2πμR u0 + 4πμR u0= 6πμR u0 = 3πμd p u0（D p 为形体阻力,Df为摩擦阻力）；阻力系数：24/Re17、依管路形态，管路阻力可分为几种？各阻力形成因素是什么？沿程阻力或直管阻力:由摩擦力产生；局部阻力：由形体变化造成的边界层分离产生18、层流、湍流、完全湍流时，摩擦系数随Re、相对粗糙度的变化趋势，-ΔP（或h f）随u、d的变化趋势？层流时，λ与Re成反比，与管路的粗糙度无关；层流阻力h f（或△p）与u的一次方成正比，与d的平方成反比。

湍流：λ= f （Re, ε/d）,一般λ∝Re-1/4~0 ，当Re>106 后，λ与Re无关，λ仅与ε/d有关；湍流时，h f 或-△p正比于u1.75~2，当Re>106时，h f ∝u2 ~~ 阻力平方区。

第四章热量传递1、影响对流传热的因素有那几类？各类中又包含那些主要因素？ρ、μ、Cp、a等对流热的影响趋势。

1、物性因素主要有ρ、μ、C P、k 或导温系数 a = k /ρ C P。

2、换热面的几何因素 主要有壁面形状、尺寸、方位、粗糙度、直管、弯管、进口段、管长等。

3、流体的流动因素 主要有流动的起因；流动形态；流动方式；相变化情况 采用不同流体作为传热介质时，所传递的热量（速率）不同，一般ρ↑C P ↑，Q ↑；k ↑热传导能力强；μ↑不利于流动，壁面与流体间Q ↓；a = k /ρC P ↑，固体壁面处的温度梯度减小，不利于传热。

2、牛顿冷却定律的表达式？给热系数α的含义是什么？Q = q A = h A(T W –T f ) = (T W –T f ) / (1/ h A)a =p C k ρ a 反映了热量传递的特征，表明了分子能量传递的能力。