传递过程原理作业题和答案解析

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1、WORD文档下载可编辑《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：(，，>0)(，,<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：（1-3）（1-4）（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、、

2、具有相同的因次，单位为；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。3.（3-1）解：全导数：随体导数：物理意义：——表示空间某固定点处温度随时间的变化率；专业技术资料分享WORD文档下载可编辑——表示测量流体温度时，测量点以任意速度、、运动所测得的温度随时间的变化率——表示测量点随流体一起运动且速度、、时，测得的温度随时间的变化率。1.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）（2）（

3、3）4.（3-3）解：不可压缩流体流动的连续性方程为：（判据）1.，不可压缩流体流动；2.，不是不可压缩流体流动；3.2.某流场可由下述速度向量式表达：试求点（2，1，2，1）的加速度向量。5.（3-6）解：专业技术资料分享WORD文档下载可编辑∴1.流体在两块无限大平板间作一维稳态层流。试求算截面上等于主体流速ub的点距板壁面的距离。又如流体在圆管内作一维稳态层流时，该点与管壁的距离为多少？6.（4-2）解：（1）两块无限大平板间的一维稳态层流的速度分布为：取，则则与主体流速速度相等的点距板壁面的距离

4、为：（2）对于圆管的一维稳态层流，有取，解之得：2.某流体运动时的流速向量用下式表示：专业技术资料分享WORD文档下载可编辑试导出一般形式的流线方程及通过点（2，1）的流线方程。7.（4-7）解：由分离变量积分，可得：此式即为流线方程的一般形式：将点（2，1）代入，得：1.已知某不可压缩流体作平面流动时的速度分量，，试求出此情况下的流函数。8.（4-9）解：2.常压下温度为20℃的水，以每秒5米的均匀流速流过一光滑平面表面，试求出层流边界层转变为湍流边界层时临界距离xc值的范围。常压下20℃水的物性：，

5、9.（5-1）解：∵∴3.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，设临界雷诺数为3.2×105，试判断距离平板前缘0.4m及0.8m专业技术资料分享WORD文档下载可编辑两处的边界层是层流边界层还是湍流边界层？求出层流边界层相应点处的边界层厚度。此题条件下空气的物性：，10.（5-3）解：（1）∴为层流边界层（2）∴为湍流边界层1.温度为20℃的水，以1m/s的流速流过宽度为1m的光滑平板表面，试求算：（1）距离平板前缘x=0.15m及x=0.3m两点处的边界层厚度；（2）x=0

6、～0.3m一段平板表面上的总曳力设；物性见第9题11．（5-4）解：（1）∴为层流边界层（2）∴为层流边界层专业技术资料分享WORD文档下载可编辑（3）1.流体在圆管中作湍流流动，若速度分布方程可表示为：，式中ri表示圆管的半径，y表示速度为u的点距管壁的距离。试证明截面上主体流速为ub与管中心流速umax的关系为：ub=0.817umax12．（6-5）证：专业技术资料分享WORD文档下载可编辑1.在平板壁面上的湍流边界层中，流体的速度分布方程可表示为：。试证明该式在壁面附近（即y→0处）不能成立。1

7、3.（6-9）证：壁面附近为层流内层，故满足：，则∴不存在∴该式在壁面附近（）不能成立.2.常压和303K的空气，以0.1m3/s的体积流率流过内径为100mm的圆管，对于充分发展的流动，试估算层流底层、缓冲层以及湍流主体的厚度。此题条件下空气的物性：，14.（6-8）解：∴该流动为湍流∵∴层流内层：缓冲层：专业技术资料分享WORD文档下载可编辑∴湍流中心：1.温度为20℃的水流过内径为50mm的圆管，测得每米管长流体的压降为1500N/m2,试证明此情况下的流体流动为湍流，并求算：（1）层流底层外缘处

8、水的流速、该处的y向距离及涡流粘度；（2）过渡区与湍流中心交界处水的流速、该处的y向距离及涡流粘度；（3）r=ri/2（ri为圆管半径）处水的流速、涡流粘度和混合长的值。提示：本题水的物性：，15.（6-6，6-7）解：（见书1-12a）∴流动为湍流.1.∵（∵层流内层无湍动）2.为湍流中心专业技术资料分享WORD文档下载可编辑3.，∴1.有一半径为25mm的钢球，其导热系数为43.3W/m·K，密度为7849kg/m3，比热为0.4609