《化工传递过程导论》课程作业参考答案
《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。
传递过程原理作业题和答案(原稿)
《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。
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:j A D AB ^ A( 1-3)dy d( u) dy2.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。
物理意义:表示空间某固定点处温度随时间的变化率;1. (1-1)解:d( u) dy(y z, u z,虫> 0)dyd( u) dr(r Z, U ]dudr < 0)(1-4)q/Ad( C p t)dy(1-6)1.它们可以共同表示为：通量=—（扩散系数）X （浓度梯度）；3. （3-1）解：全导数:dt dt t dx t d y t dzxdyd z dttt t u xUy-u z xy z随体导数：DDu z3z ( 3z )( 3 ) 3z(3 21)表示测量流体温度时’测量点以任意速度乎、乎、生运动所测得的温度随时间的变化率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) u(x,y,z) (x 22 )i (2xy )J (2)—*■u(x,y,z) 2xi (x z)j (2x 2y)k（3） u(x,y)2xyi 2yzj 2xzk4.（ 3-3）解：不可压缩流体流动的连续性方程为： U 0 （判据）1. u 2x2x0，不可压缩流体流动；2. U 2 0 02，不是不可压缩流体流动；5. 某流场可由下述速度向量式表达：r r r ru （x, y, z, ） xyzi yj 3z k试求点（2，1, 2，1）的加速度向量0 xyz(yz) y(xz) 3z (xy) xyz( yz 1 3 )Du y D ydt丁Dt表示测量点随流体一起运动且速度 dxU xU ydy d 、U z3.2y 2z 2x 2(x y z)0,不可压缩 0,不是不可压缩5. (3-6)Du x rDU y rD 1D JDu x Du xu xux"xU yu x yu xuz"z6.流体在两块无限大平板间作一维稳态层流。
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。
北京化工大学《化工传递过程导论》课程第六次作业参考答案精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版61. 有一黏性流体沿一无限宽的垂直壁面下流，其运动黏度ν＝2⨯10-4m 2/s ，密度ρ=0.8×103kg/m 3，液膜厚度δ=2.5mm ，假如液膜内流体的流动为匀速定态，且流动仅受重力的影响，流动方向上无压强降，试计算此流体沿壁面垂直下流时，通道单位宽度液膜时的质量流率。
解：由题意可知，流体流动可看成平壁面上的降膜流动，故液膜内流体的主体流速223249.81(2.510)m 0.102s 333210b g g u v ρδδμ--⨯⨯====⨯⨯流体垂直下流，通过单位宽度液膜的质量流率为33kg(1)(0.810)0.102(2.510)10.204sb b w u A u ρρδ-===⨯⨯⨯⨯⨯=以上计算结果仅当液膜内流动为层流时才是正确的。
液膜雷诺数为3444(2.510)0.102Re 5.130210e bb d u u v ρδμ--⨯⨯⨯====<⨯，成立2. 直径为1.5mm ，质量为13.7mg 的钢珠在—个盛有油的直管中垂直等速下落。
测得在56s 内下落500mm ，油的密度为950kg/m 3，管子直径及长度足够大，可以忽略端部及壁面效应。
求油的黏度μ值，并验算Re 数，以验证计算过程所作的假定是否合理。
解：由题意，根据力的衡算可确定液体的黏度。
定态下，作用在小球上的重力与浮力之差必等于小球所受阻力，即006ball liquid ball m g u r gV πμρ=+ 得到油的黏度μ的计算式如下：006ball liquid ballm g gV u r ρμπ-=故，油的黏度计算如下：3333300(13.710)9.819509.81(1.510)60.935Pa s50010 1.51066562ball liquid ballm g gV u r πρμππ----⨯⨯-⨯⨯⨯⨯-===⋅⨯⨯⨯⨯校验Re :33050010(1.510)95056Re 0.013610.935d u ρμ--⨯⨯⨯⨯===< 属于爬流，计算合理。
北京化工大学《化工传递过程导论》课程第十一次作业参考答案
11第八章 质量传递：现象、机理及模型1. 在两组分混合物（组分A ，O 2；组分B ，CO 2）中发生一维、定态（分子）扩散传质，已知3km ol/m 022.0=A c ，3km ol/m 065.0=B c ，m /s 0015.0=A u ，m /s 0004.0=B u 。
试计算 (1）u ，m u ； (2) dA u ',dB u '； (3) A N ,B N ,N ； (4）A J ,B J ； (5) A n ,B n ,n ；(6) A j ,B j 。
解：由题意132A M g mol -=⋅，144B M g mol -=⋅；30.022320.704A A A C M kg m ρ-==⨯=⋅30.06544 2.86B B B C M kg m ρ-==⨯=⋅；30.704 2.86 3.564A B kg m ρρρ-=+=+=⋅；30.0220.0650.087A B C C C kmol m -=+=+=⋅（1）410.7040.0015 2.860.0004 6.173103.564A AB B u u u m s ρρρ--+⨯+⨯===⨯⋅ 410.0220.00150.0650.0004 6.782100.087A A B B mC u C u u m s C --+⨯+⨯===⨯⋅（2）'4410.0015 6.782108.21810dA A m u u u m s ---=-=-⨯=⨯⋅'4410.0004 6.78210 2.78210dB B m u u u m s ---=-=-⨯=-⨯⋅（3）5210.0220.0015 3.310()A A A N C u kmol m s --==⨯=⨯⋅⋅5210.0650.0004 2.610()B B B N C u kmol m s --==⨯=⨯⋅⋅ 55213.310 2.610 5.9()A B N N N kmol m s ---=+=⨯+⨯=⋅⋅（4）4521()0.0228.21810 1.80810()A A A m J C u u kmol m s ---=-=⨯⨯=⨯⋅⋅ 4521()0.065(2.78210) 1.80810()B B B m J C u u kmol m s ---=-=⨯-⨯=-⨯⋅⋅（5）3210.7040.0015 1.05610()A A A n u kg m s ρ--==⨯=⨯⋅⋅3212.860.0004 1.14410()B B B n u kg m s ρ--==⨯=⨯⋅⋅ 333211.05610 1.14410 2.210()A B n n n kmol m s ----=+=⨯+⨯=⨯⋅⋅（6）4421()0.704(0.0015 6.17310) 6.21410()A A A j u u kg m s ρ---=-=⨯-⨯=⨯⋅⋅ 4421() 2.86(0.0004 6.17310) 6.21410()B B B j u u kg m s ρ---=-=⨯-⨯=-⨯⋅⋅2. 一流体流过一块可轻微溶解的水平薄平板，在板的上方将有扩散发生。
《化工传递过程导论》课程作业参考答案
《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。
北京化工大学《化工传递过程导论》课程第七次作业参考答案
71. 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。
在符合精确解的条件下，求出相应点处边界层的厚度，以及u x /u 0=0.5处的y 值。
解：常压下，20℃的空气常数为：-31.205kg m ρ=⋅，618.110Pa s μ-=⨯⋅（1）确定边界层内流型(a) 距平板前缘0.1m 处，由题意可得4500.161.20550.1Re 3.331021018.110x m u x ρμ=-⨯⨯===⨯<⨯⨯，显然边界层为层流。
(b) 距平板前缘0.2m 处，由题意可得4500.261.20550.2Re 6.661021018.110x m u x ρμ=-⨯⨯===⨯<⨯⨯，显然边界层为层流。
（2）满足精确解的条件下，相应点处的边界层厚度(a) 距平板前缘0.1m 处，由题意可得114220.1 5.0Re 5.00.1(3.3310)0.002740.1x m x x m m m δ--==⋅⋅=⨯⨯⨯== (b) 距平板前缘0.2m 处，由题意可得114220.2 5.0Re 5.00.2(6.6610)0.003880.1x m x x m m m δ--==⋅⋅=⨯⨯⨯== 由计算结果可以看出，x δ=，普朗特采用的数量级分析方法是合理的。
（3）当0'0.5x u f u ==时，查表内插可得：1.53η=，且1y ηη-==⋅，其中652-118.110 1.50210m s 1.205μυρ--⨯===⨯⋅。
(a) 距平板前缘0.1m 处，由题意可得1140.1 1.5348.40810x m y m η---==⋅=⨯=⨯ (b) 距平板前缘0.2m 处，由题意可得1130.1 1.534 1.18910x m y m η---==⋅=⨯=⨯ 2. 常压下，温度为30℃的空气以10m/s 的流速流过一光滑平板表面，设临界雷诺数Re c =3.2⨯105，试判断距离平板前沿0.4m 及0.8m 两处的边界层是层流边界层，还是湍流边界层？并求出层流边界层相应点处的边界层厚度。
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。
化工原理课后答案(中国石化出版社) 第8章 传质过程导论
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第八章传质过程导论第八章传质过程导论1．含有 CCl 4 蒸汽的空气，由 101.3kPa(绝)、293K 压缩到 l013kPa(绝)后，进行冷却冷凝，测出 313K 下开始有 CCl 4 冷凝，混合气出冷凝器时的温度为 300K 求： (l)压缩前、压缩后开始冷凝前与出冷凝器时，CCl 4 蒸汽的质量分率、质量比和摩尔浓度。
(2)出冷凝器时 CCl 4 蒸汽冷凝的百分率。
四氯化碳的饱和蒸汽压数据如下： 273 283 288 T /K 293 89.8 300 123 313 210p / mmHg 33.7 注：1mmHg = 133.3 p a55.671.1解：(1)l013kPa(绝)，313K 下开始有 CCl 4 冷凝，则210 × 101.3 760 y= = 0.0276 1013 0.0276 × 154 压缩前： a = = 0.131 0.0276 ×154 + (1 0.0276) × 29 0.0276 × 154 a= = 0.15 (1 0.0276) × 29 yp 0.0276 × 101.3 C= = = 1.15 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 293 压缩后开始冷凝前： a = 0.131 ， a = 0.15 yp 0.0276 × 1013 C= = = 1.07 × 10 2 kmol / m 3 RT 8.314 × 313 123 × 101.3 760 出冷凝器时： y ' = = 0.0162 1013 0.0162 × 154 a' = = 0.080 0.0162 × 154 + (1 0.0162) × 29 0.0162 × 154 a'= = 0.087 (1 0.0162) × 29第 1 页第八章传质过程导论yp 0.0162 × 1013 = = 6.58 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 300 a a' 0.15 0.087 × 100% = 42% (2) × 100% = a 0.15 C=2．二氧化硫与水在 30℃下的平衡关系为： a (kgSO2 / 100kgH 2 O) 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 52 1.0 79 1.5 1254.7 11.8 19.5 36 试求总压为 101.3kPa(绝)下的 x y 关系，并作图。
化工传递过程习题三答案
化工传递过程习题三答案《化工传递过程》习题三答案一、单项选择题（本大题共30小题，每小题2分，共60分）1、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2、压力较大时气体粘度随压力升高（ C ）。
A 、不变B 、变小C 、变大D 、不确定3、环形截面的当量直径为（ D ）A 、1dB 、2dC 、122d d + D 、21d d - 4、费克定律A A AB d j D dyρ=-描述的是（ C ） A 、动量传递 B 、热传导 C 、质量传递 D 、内摩擦5、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6、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7、脉动速度的时均值为（ C ）A 、时均速度B 、正值C 、0D 、负值8、充分发展的平壁间的层流平均速度与最大速度为（ B ）。
A 、1:2B 、2:3C 、1:3D 、1:19、温度边界层厚度定义为0s t st t y t t δ-=-（ C ） A 、10% B 、90 C 、99% D 、100%10、在水力光滑管中，阻力系数与（ B ）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11、当观察者站在岸边，观察得到河流中某一固定位置处鱼的浓度随时间的变化率时最好应该用（ A ）描述。
A 、偏导数B 、全导数C 、随体导数D 、都可以12、空气已速度u 0分别沿平板的长度方向和宽度方向（长是宽的3倍）层流流动，在此情况平板所受到的摩擦阻力是（ C ）A 、不变B 、前者大C 、后者大D 、前者是后者3倍13、传热过程中湍流边界层的层流内层的温度梯度比湍流核心（ A ）A 、大B 、小C 、相等D 、不确定14、冯卡门类似律采用的三层模型不包括（ D ）A 、湍流主体B 、缓冲层C 、层流内层D 、过渡区15、固体内发生非稳态导时，若固体内部存在明显温度梯度，则（ A ）A 、0.1Bi ≥B 、0.1Bi =C 、0.1Bi ≤D 。
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）。
R3-《化工传递过程导论》课程第三次作业参考答案
《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 rrr zθρρρρθ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂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 rrr θθ∂∂+=∂∂22()111(cos )cos r ru C C r D D rrr 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 rrrr 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 z y 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 z u u u xyz∂∂∂++=∂∂∂（1）2110y x z u u u x y z ∂∂∂++=--=∂∂∂故可能为不可压缩流动（2）122(222)0y x z u u u tx x t xyztρρ∂∂∂++=-+-=-=-≠∂∂∂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。
北京化工大学《化工传递过程导论》课程第四次作业参考答案
42-7流体流入圆管进口的一段距离内，流动为轴对称的沿径向和轴向的二维流动，试采用圆环体薄壳衡算方法，导出不可压缩流体在圆管入口段定态流动的连续性方程。
解：参考右图的坐标体系及微分体，对圆环体做微分质量衡算，方法如下：（质量积累速率）=（质量输入速率）-（质量输出速率）+（质量源或质量汇）[kg-or-mol/s]由题意可知：定态流动，故（质量积累速率）为0；且该流动体系不存在质量源或质量汇，即（质量源或质量汇）为0；故守恒方程简化为：（质量输入速率）-（质量输出速率）=0.该流动为轴对称的径向和轴向二维流动：对于径向：质量输入速率=2r u rdz ρπ⋅；质量输出速率= 22r r u rdz u rdz dr rρπρπ∂⋅⋅+∂。
对于轴向：质量输入速率=2z u rdr ρπ⋅；质量输出速率= 22z z u rdr u rdr dz zρπρπ∂⋅⋅+∂。
代入简化守恒方程，得到：22(2)(2)(22)0z r z r z r u rdr u rdz u rdr dz u rdz dr u rdr u rdz z r ρπρπρπρπρπρπ∂⋅∂⋅⋅++⋅+-⋅+⋅=∂∂ 220z r u rdr u rdz dz dr z rρπρπ∂⋅∂⋅⇒+=∂∂（略去2drdz π） 0z r u r u r z rρρ∂∂⇒+=∂∂（流体不可压缩，进一步转化为） 10z r u u r z r r∂∂⇒+=∂∂ 故该连续性方程最终表达式为：10r z u r u r r z ∂∂+=∂∂3-1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？解：（1）流体在两块无限大平板间作定态一维层流⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=20max 1y y u u x ，max 32u u b =当时b x u u =， max 20max 321u y y u =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-，02033)321(y y y =-= 距离壁面的距离0)331(y d ±= （2）流体在圆管内作定态一维层流⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=20max 1r r u u x max 21u u b = 当时b x u u =， max 20max 211u r r u =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛- 02022)211(r r y =-= 距离壁面的距离0)221(r d -=3-2温度为20℃的甘油以10kg/s 的质量流率流过宽度为1m ，宽度为0.1m 矩形截面管道，流动已充分发展。
《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）。
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 试题与解答 一(可打印修改)
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“”的物理意义可以理解k zj y i x ∂∂+∂∂+∂∂=∇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表示出了流场的（ b ）性。
θ∂∂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 轴的旋转角速度正比于特征量（ a ）。
z ωabcyu xu xy ∂∂-∂∂yu xu x y ∂∂+∂∂xu yu 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 b c 1:11:22:16．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 b ci r iiu '-=ρτ2ιρτu rii '-=j i rii u u ''-=ρτ7．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，涡流热扩散系数可表示为（ h αc ）。
a b cdy du l h =α2⎪⎪⎭⎫⎝⎛=dy du l h αdydu l h 2=α9．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 ）。
a b c 1S >c 1<Sc 1=Sc 二．判断，在每题后括号内以“正”“误”标记。
（每空2分）例： Re 数小于2000的管内流动是层流（ 正 ）1．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。
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《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) ⎪⎩⎪⎨⎧-+=--=++=z x t u z y t u yx 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。
(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。
解：（1）选取直角坐标系；定态：0t ρ∂=∂；可压缩：考虑密度ρ，即密度ρ为一变量；连续性方程一般式：()()()0y x z u u u xyztρρρρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂故定态一维流动表达式：()0x u xρ∂=∂（2）选取直角坐标系；定态：0tρ∂=∂；不可压缩：不考虑密度ρ，即密度ρ为一常量；连续性方程一般式：()()()0y x z u u u xyztρρρρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂故定态二维流动表达式：0yx u u x y∂∂+=∂∂ （3）选取直角坐标系；定态：0t ρ∂=∂；可压缩：考虑密度ρ，即密度ρ为一变量；连续性方程一般式：()()()0y x z u u u xyztρρρρ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂故定态二维流动表达式：()()0y x u u xyρρ∂∂+=∂∂（4）选取柱坐标系；定态：0tρ∂=∂；不可压缩：不考虑密度ρ，即密度ρ为一常量；轴向流动：0,0r u u θ==。
连续性方程一般式：()()11()0r z u ru u t r r r z θρρρρθ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂故该条件下简化式：0zu z∂=∂ （5）选取球坐标系；定态：0tρ∂=∂；不可压缩：不考虑密度ρ，即密度ρ为一常量；径向流动：0,0u u θϕ==连续性方程一般式：22(sin )()111()0sin sin r u r u u t r r r r θϕρθρρρθθθϕ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ 故该条件下简化式：22()10.r r u r r∂=∂ 《化工传递过程导论》课程作业第四次作业参考2-7流体流入圆管进口的一段距离内，流动为轴对称的沿径向和轴向的二维流动，试采用圆环体薄壳衡算方法，导出不可压缩流体在圆管入口段定态流动的连续性方程。
解：参考右图的坐标体系及微分体，对圆环体做微分质量衡算，方法如下：（质量积累速率）=（质量输入速率）-（质量输出速率）+（质量源或质量汇）[kg-or-mol/s]由题意可知：定态流动，故（质量积累速率）为0；且该流动体系不存在质量源或质量汇，即（质量源或质量汇）为0； 故守恒方程简化为：（质量输入速率）-（质量输出速率）=0. 该流动为轴对称的径向和轴向二维流动： 对于径向：质量输入速率=2r u rdz ρπ⋅；质量输出速率= 22r r u rdzu rdz dr rρπρπ∂⋅⋅+∂。
对于轴向：质量输入速率=2z u rdr ρπ⋅；质量输出速率= 22z z u rdru rdr dz zρπρπ∂⋅⋅+∂。
代入简化守恒方程，得到：22(2)(2)(22)0z r z r z r u rdr u rdzu rdr dz u rdz dr u rdr u rdz z rρπρπρπρπρπρπ∂⋅∂⋅⋅++⋅+-⋅+⋅=∂∂220z r u rdr u rdzdz dr z r ρπρπ∂⋅∂⋅⇒+=∂∂（略去2drdz π）0z r u r u r z r ρρ∂∂⇒+=∂∂（流体不可压缩，进一步转化为）10z r u u r z r r ∂∂⇒+=∂∂故该连续性方程最终表达式为：10r zu r u r r z∂∂+=∂∂3-1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解：（1）流体在两块无限大平板间作定态一维层流⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=20max 1y y u u xmax 32u u b =当时b x u u =， max 20max 321u y y u =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-02033)321(y y y =-=距离壁面的距离0)331(y d ±= （2）流体在圆管内作定态一维层流⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=20max 1r r u u xmax 21u u b =当时b x u u =， max 20max 211u r r u =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-02022)211(r r y =-=距离壁面的距离0)221(r d -=3-2温度为20℃的甘油以10kg/s 的质量流率流过宽度为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=·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； (3)管壁面处的剪应力。
解：由题意可知，该流动为平壁间的轴向流。
（1） 先计算主体流速100.0793126110.1bG m u s A ρ===⨯⨯。
判断流型，需计算e R ，流道为矩形，故e R 中的几何尺寸应采用当量直径e d 替代，e d 的值为：410.10.1822(10.1)e e d d ⨯⨯=⇒=⨯+0.1820.0793126112.11.499e b e e e d u R R R ρμ⨯⨯=⇒=⇒=（显然该流动为层流）对于平壁流，有：max u u =中心且max 23b u u =，故 max 330.07930.11922b m m u u s s ==⨯=，故得到0.119m u s =中心根据2max 0[1()]x y u u y =-，距离中心25mm 处的流速为： 3225100.119[1()]0.08930.1/2x x m u u s -⨯=⨯-⇒=。
（2） 平壁间流体做稳态层流的速度分布为：2201()2x P u y y xμ∂=-∂故中心处最大流速为：2max 012P u y xμ∂=-∂流动方向上的压力梯度Px∂∂的表达式为：max 202u P x 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 Lx L y μ∆∂∆⨯⨯=-=-===⋅∂ （3） 管壁处剪应力为：2max max 002[(1())]x y 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》课程第五次作业解题参考关于定态降膜流动问题的求解和讨论问题表述求解如下定态、层流降膜流动的速度分布并讨论。
Steady Falling Film Flowyx u(y)∆yL >> hβh = liquid film thicknessW = width into the page, W >> h解答：我们求解此类简单流动问题有两种殊途同归的建模方法：简化条件下依基本传递和力学定律建立控制方程（如力平衡方法）； 直接简化三维形式的连续性方程和动量方程，得到控制方程。
这里考虑后一种方法；前一种方法请同学们进一步思考。
一、控制方程和边界条件考虑：（1）定态；（2）不可压缩流体（液膜流动）；（3）无限宽平面上的层流（液体流率较小）；（4）在主流方向上（此处为x 方向）充分发展的流动（由于主流方向L h >>，所以入、出口的端效应所占比例小）。
显然此题适宜选直角坐标下处理，并且x 、y 方向做如图所示的选择将会是明智的。
定态下不可压缩流体的连续性方程为：0=∂∂+∂∂+∂∂zu y u x u zy x （1） 降膜为沿x 方向的一维流动故0y u =，0z u =，因有0=∂∂xu x（2） x 方向流体的运动方程为：）（2222221z u y u x u x p X u z u u y u u x u u xx x x x z x y x x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂ρμρθ （3） 定态、充分发展的一维流动式（3）左各项为零；式（3）右中的二阶项只有与y 相关的相不为零；液膜外为自由表面，外界压力恒定，即无压强驱动，流动的动力只与质量力（重力）有关，也即X =βcos g （4）式（3）式最终化简为：0cos 22=+∂∂βρμg yu x（5） 此即控制方程。
由于0=∂∂x u x ，0=∂∂zux ，式（3）中的偏导数实际为常导数，有 0cos 22=+βρμg dyu d x（6） 可见为二阶常微分方程。