《冶金传输原理》吴铿编 质量传输习题参考答案

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第十六章习题参考答案(仅限参考)

1. 解:(1)44

4442626383822

90.27%CH CH CH CH CH C H C H C H C H CO CO y M y M y M y M y M ω=

=+++

(2)44262638382216.82CH CH C H C H C H C H CO CO M y M y M y M y M =+++= (3)4449.6210CH CH p y p Pa ==?

2. 解:

52AB 1/31/3A B

1.5610/D m s p V V -=

=?+

3. 解:CH 4的扩散体积2

4.42,H2的扩散体积7.07

2AB 1/31/3A B

3.1910/D m s p V V ==?+-5

4. 解:(1)22222222 3.91/CO CO O O H O H O N N v v v v v m s ωωωω=+++= (2)22222222 4.07/m CO CO O O H O H O N N v y v y v y v y v m s =+++= (3)()

()

()22

2222

20.212/CO CO CO CO CO CO M p kg m s RT ρ=-=

-=-?j υυυ

υ (4)()()

()22222

25.33/CO CO CO CO m CO m p c mol m s RT

=-=

-=-?J υυυ

υ

5. 解:(1)21% (2)21%

(3)15.46pV

m nM M kg RT === (4)230.117/O m

kg m V ρ==

(5)230.378/N m

kg m V ρ==

(6)30.515/m

kg m V

ρ==空气

(7)317.4/c mol m M

ρ=

=空气

空气

(8)29.6g/mol

(9)2247.910N N p y p Pa ==?

6. 证明:A A A A A

A A A

B B A A B B

m n M x M m n M n M x M x M ω=

==

++ 得证。

7. 证明:根据第6题的结果,微分。过程略。

第十七章习题参考答案(仅限参考)

17-1由控制体流出的组分A 的净质量流率+控制体内组分A 质量积累的净质量流率-控制体内组分A 通过反应生成的净质量流率=0

1230G G G +-=

组分A 沿Y 轴方向从左侧流入微元体,从右侧流出,它们的质量流率分别为:

()A A Ay j dxdz ρυ+

()

[()]A A Ay A A Ay j j dy dxdz y

ρυρυ?+++

?

所以组分A 沿y 轴方向流出与流入微元体的质量流率差为:

()[

]Ay

A A j dxdydz y y

ρυ??+?? 于是,可以得出1G :

1()()()G {[

][][]}Ay Ax A A A A A A Az

j j j dxdydz x x y y z z

ρυρυρυ??????=+++++?????? 组分A 在微元体内积蓄的质量流率2G :

1G A

dxdydz t

ρ?=

? 控制体内组分A 的化学反应生成速率为A r ,化学反应对控制体内A 的质量速率3G 为:

3G A r dxdydz =

根据质量守恒定律,得到质量传输平衡方程:

()()()0Ay Ax A A A A A A Az A

A j j j r x y z x y z t

ρυρυρυρ???????++++++-=??????? 有费克第一定律得:

A Ax j D

x ρ?=-?;A

Ay j D y

ρ?=-?;A Az j D z ρ?=-? 对于不可压缩流体:

222222()A A A A A A A

x y z A v v v D r t x y z x y z

ρρρρρρρ???????+++=+++??????? 根据随体导数定义:

222222()A A A A

A D D r Dt x y z

ρρρρ???=+++???

若传质时,介质为静止流体或固体,并且控制体内无化学反应,则可得到:

222222

()A A A A

D t x y z ρρρρ????=++???? 上式则为组分A 在静止组分B 中无化学反应的三维非稳态扩散方程

17-2

通常在扩散空间中没有反应,故0A R =。因此,表面反应为硅薄层通过4SiH 沉积到硅表面.扩散区域的气体与外界不相混,由此可知分子扩散占主要地位。流入气体4SiH 的量远远超过反应消耗的量,因此可将扩散区域内的4SiH 浓度视为常数。4SiH 流密度的方向在空间沿单一的z 方向。硅薄片的厚度与z 方向上扩散途径的长度δ几乎无关,即δ实质上为常数。扩散区域内的传质过程为稳态过程。

4SiH 流密度(A 组分)在z 方向上呈线性,气体混合物中有三种组分。考虑相对于固定坐

标空间的质量和摩尔流密度式()A AB A A A B N cD y y N N =-?++可得:

()A

Az A mix

A Az Bz Cz dy N cD y N N N dz

-=-+++ 式中,A mix D -是4SiH 在氢气(B 组分)、惰性气体(C 组分)的混合气体中的扩散系数,c 为体系的总摩尔量。

气体反应物流密度与气体生成物流密度方向相反。硅薄层表面上的化学反应计量数提供了

4SiH 与各扩散组分之间的关系为:

1

2

Az Bz N N =- 由于无传质沉淀

0Cz N =。

将前面的带入到()A

Az A mix

A Az Bz Cz dy N cD y N N N dz

-=-+++可以得到: (20)A Az

A mix A Az Az dy

N cD y N N dz

-=-+-+

1A mix A

Az A cD dy N y dz

-=-

+

第十八章习题参考答案

18-1

解:1221()

()

AB A A A D p p N RT z z -=

-

5215124221.0132510,0.1,2940.80.4

() 1.01312510337701.20.76310/0.0105/()

A A AB

A p pa z z m T K p p D m s

N mol m s -=?-==--=??==?=?所以

18-2

解:由公式16-6

1

1

33

AB A B D p V V =

+

5113

3

6.05100.9841.120.1AB

D -=

=??+m 2/s 18-3

解:此处由气体通过固体平板计算:

iz p N *

=

0exp p Q p p RT **

??= ???

代入数据可得

0.0031iz N =

18-4

解:00

AS

A AS A

AS A AS A C C w w erf C C w w ??--==--

在渗碳两小时后,w AS =1.3%,w A0

=0.2%

1.31.30.2A w erf ??-=- 代入数据查表可得z=0.1mm 和0.2mm 处碳的浓度分别为1.058%和0.882%。

18-5

解:首先由蒸发速率求出CCl 4的摩尔通量:

()()4490.021 1.59/1540.82 3.6107.2610CCl N -=????=?mol/(cm 3·s)

44222216212() 6.3610m /s ln()

CCl CCl O O O N z z RT D p p p ---=

=?-

18-6

解:00

AS

A AS A

AS A AS A C C w w erf C C w w ??--==--

0.60.6

A

w erf ??-= 代入数据查表可得z=0.005cm 和0.01cm 处碳的浓度分别为0.468%和0.342%。

18-7

解:扩散系数为常数时,通过圆筒壁的稳态扩散方程为:

10A dc d r r dr dr ??

= ???

上式积分得到:

22122ln(/)

ln(/)

A c c r r c c r r -=

- (1)

通过圆筒的扩散通量为:

,2A A r AB dc N rL D dr π?

?=- ??

? (2)

将(1)式微分并代入(2)式,得:

()

12

,122ln A r AB

c c N LD r r π-=--

(),122ln /AB p

A r LD K N r r π=-

以渗透性表示:

()

,122ln A r LP N r r π*

=-

查表可得: '3

0 2.910,8400

p P Q -=?= 3-68400

2.910exp() 5.4101.987673

P *--=??=??

)()

6-2

,122

2 3.141008.4101

1.75510

2.303lg lg 0.699lg A r N r r r --?????

?=

=-?--

第十九章习题参考答案

19-1

有效边界层实质上是将边界层中的湍流传质和分子扩散等效的处理为厚度'C δ的边界层中的分子扩散。 传质的表达式为:

A A AB

y dc N D dy

==-

19-2

平板层流边界层内的定常流动是一种非常重要的情况。根据伯努利方程,对于平行于平板表面的流动,()v x v ∞∞=,/0dp dx =。于是待解方程为:

22x x x

x y v v v v v v x y y

???+=??? 0x x

v v x y

??+=?? 其边界条件为:0y =时,0x y v v ==;y =∞时,x v v ∞=。

布拉修斯首次引入流函数ψ,以求解上述方程。ψ能自动满足而未连续性方程。通过把独立变量x 、y 转变成η以及把非独立变量从(,)x y ψ转变为()f η的办法,可以将偏微分方程组简化为一个常微分方程。(,)x y ψ和()f η的表达式如下:

1/2(,)()2v y x y vx

η∞=

1/2

(,)

()()x y f vxv η∞ψ=

由上述两式可以求出22x x x

x y v v v v v v x y y

???+=???中的有关各项,所得结果如下:

'()2

x v v f y η∞

?ψ=

=? 1/21()(')2y vv v f f y x η∞?ψ=-

=-? ''4x v v f x x

η

∞?=-? 1/2

()''4x v v v f y vx

∞∞?=? 222'''8x v v f y vx

?=? 将22x x x

x y v v v v v v x y y

???+=???化简后得到下面的方程:

'''''0f ff +=

定解条件为:0η=时,'0f f ==(初始条件);η=∞时,'2f =(边界条件)。

19-4

与层流和湍流边界层理论界合适的关联式有:

1/21/3

0.664C L L AB

k L Sh Re Sc

D =

=(层流),5210L Re

1/30.0365C L L AB

k L Sh Re Sc D =

=(湍流),5210L Re >? 距边缘x 的层流问题的Sh 如下:

1/21/3

0.332C x x AB

k x Sh Re Sc D =

= 如果考虑平板前段有长度为L 的层流边界层,则x 长度上的综合平均传质系数为:

1/24/54/51/3

[0.6640.0365()]C x L x D k Re Re Re Sc L

=

+- 将传质系数整理成准数形式,即:

4/5

1/30.0292x x Sh Re Sc =

19-5

(1)计算离前端0.5米处流动是否属于湍流边界层。

5505

61 3.871103101.5510

L L Re υν-?===?>?? 属于湍流边界层。这时:

52

3

1.5510 1.67100.9310

Sc D ν

---?===?? 由4/5

1/30.0292x x Sh Re Sc =可以推出:

1/24/54/51/3

[0.6640.0365()]C x L x D k Re Re Re Sc L

=

+- 带入数据得:

3

51/2554/52/30.9610[0.664(310)0.0365(3.87110310)] 1.67100.244

0.5

C k --?=?+?-???=

(2)对流传质方程:

(c c )A C As A N k ∞=-

在298K 、51.0132510Pa ?时:

4

33.06610c 12.375mol/m 8.314298

As P RT ?===?

假定c 0A ∞=,则:

2(c c )0.243712.375 3.016mol/s m A C As A N k ∞=-=?=?

第二十章习题参考答案

20-1采用的白金汉法,可以确定三个特征数组合以D AB 、ρ和D 为主变量,并得到三个π参数组合式

b c 1C D D k πρ=a A B ;e f 2D D πρυ=d A B ;3AB

g h i

D D πρμ= 对于π1利用量纲形式写出:1AB

a

b

c

c D D k πρ= → 23L M L 1()()(L )()

t L t

a b c =

因为上式两边基本量纲的指数应当相等,所以有

L :0=2a -3b +c +1;t :0=-a -1;M :0=b

求解这三个代数方程式,可得

a = -1;

b =0;

c =1

于是,可以得出π1=k c L /D AB ,它就是努塞尔数Nu 或舍伍德数Sh 。利用同样的方法,还可以求出π2和π3的值为

2AB D D υπ?=

;3AB

Sc D μ

πρ== 即施密特数Sc 。用π2除以π3可以得出

2AB 3AB ()()D D D Re D πρυυρπμμ

=== 圆管内强制对流传质量纲分析的结果表明,特征数间的关系式为

AB (,)Sh Nu f Re Sc ==

20-2

对流扩散方程

1

速度分布充分发展下,速度分布为

2m 221z r v v R ??

=- ???

2

将式2带入式1

2m 121()A

A

c c D

r r z

r r r v R ????

???= ???????

????

?

-???

?

组分A 在管壁处传质通量恒定,有

As Ab

A c c c z z z

???===???常数 由此,式2可写成

2m dc d 1d d d d 21()A

A c D

r r z

r r r v R ??

??= ?????????-???

? 3

边界条件如下

1[()]

A A z c c v D r z r r r

???=???

(1)r=0时,d 0d A

c r

= (2)r=r i 时,c A =c As

对式3积分两次,带入边界条件可得

()2224m 2

348A

As A i i i v dc c c r r r r r D dz

-=

-+ 4

此即为管壁传质通量恒定的浓度分布方程

又有传质系数A c As Ab dc D

k c c dr

=- 5

由式4对r 求导并带入r=ri ,得

m 2i A

A v r dc dc dr Ddz

= 6

主体浓度cAb 定义0

22i

i

r z A Ab

r z v c rdr

c v rdr

ππ=

??

()22i

i

r z As A As Ab

r z v c c rdr

c c v rdr

ππ--=

??

7

式4带入式7中,经积分整理得

2m 1148i A As Ab v r dc c c D dz

-=

8

将式6、式8带入式5得

2411c i D k r =,48 4.3611

c k

d Sh D =

==

20-3

单位液膜宽度的质量流量Q=0.02kg/ms 则液膜厚度

1

323()uQ g

δρ==41.8310-?m

液膜雷诺数Re 4/79.6Q μ==<100

30.0416kmol /m A P

c RT

=

= 23g v ρδμ

==0.11m/s

44()0.111.8310(0.04160.00104)810mol/(m s)A i q v c c δ--=-=??-=??

第二十一章习题参考答案

21-1 氧从钢液表面向内部的传质速率为

()()2581.66100.16%0.03% 2.1510O f w N k c c --=-=??-=?

有效边界层厚度

22

5'5

2.510 1.5cm 1.6610O c

O D k δ--?=

==? 21-2 首先求出铜液中的浓度为:

,7.018.4

10000.0262100022.4100

H L c =

???=mol/L 这里假设铜液的密度为8.40g/cm 3。

计算出反应

[]21H g =H 2

()的平衡常数:

0.0262/0.0262G K =

由()

*

,,,H I H H I H L p p m c c -=-可得:

()

*

*,,,,,,H I H

H H I

H L H I

H I H L p p p p m c c c c --=

=

--

已知*

,1,0.0262H H L p c ==。m 值的大小可做如下估计:如果界面上,H I p 很小,

,H I p →0,,H L c →0,则1

380.0262

m =

=。

如果界面上,H I p 很大,设,H I p =0.9atm ,则:

,0.02620.0248H I c ==mol/L *,,,10.9

71.40.02620.0248

H H I

H L H I

p p m c c --=

=

=--

不论氢在界面上压力的高低,m 值均远大于1,所以:

()11G L G G L L

m m k k K k k k =+≈≈因 21-3 假定煤颗粒燃烧过程限定为,氧的流动方向与粒子表面上所生成的CO 的的流动方向相反有,所以:

22O 1=4ln 1.21O W cD R π-??

???

空气 (1)

表面反应2C+O 2→2CO 表明,每有1mol 氧到达煤粒的表面,就要消耗2mol 碳,即:

22C O W W -=

煤粒的消耗可用它的摩尔浓度和体积随时间的变化表示:

2

4C C C C C dV dR

W R M d M d ρρπττ

=

= (2) 将(1)式代入(2)式,得:

将上式在τ=0时R=R 初始;在τ=τ终时,R=R 终这两个极限条件下进行积分,其结果为:

()

222

C =

4ln1.21

C O R R M c

D ρτ--初始终终空气

式中,p

c RT

=

,将各已知参数代入上式后,可得: ()()()()()()()()22645541.28108.31411450.7510 2.510=

0.5412 1.01310 1.310ln1.21

τ----????-?????=??终s

21-4已知

D k =2D

k S D

=

()

()

2

2

55129

9

1.4710 3.03100.034,0.1466.310

6.310

S S ----??=

==

=??

21-5 雷诺数500.2

52

e vd

R ν

?=

=

=,所以2/32.00.16 2.47h e S R =+= 边界层厚度0.08d Sh δ=

=cm ,传质系数26.25d D

k δ

==cm/s 。 21-6 石墨表面钢液内碳的饱和浓度

()331.34 2.5410 1.34 2.54101550273 5.97s w T --=+?=+?+=

碳在钢液中的物质流密度:

()0=A C d s C c N k w w D y ρ??

?=-- ????

解得传质系数k d =2.3×10-7m/s

21-7 已知;当温度为30℃空气的物性为:c p =1.013kJ/(kg·K),r =2030kJ/kg 。

由公式()2/3

00w w p r Pr T T d d c Sc ??=+- ?

??

可得,()2/3

20301302001.0130.86w d ??

=+- ???

解得d w =0.45%

21-8在固体表面上,组分A 的浓度为c s ,规定超过表面厚度为δ时,组分A 的浓度总是为零。如果在薄膜内几乎没有运动流体存在,而且假设在薄膜内组分A 的浓度很小,那么薄膜内的摩尔通量可做如下描述:

,A

A L e

dc N D dL

=- 对于一维稳态传质,其通用微分方程可简化为

,0A L A d

N R dL

-= 由一级反应可知组分A 所消失的速率为:

A r A R k c -=

式中,k 1为化学反应速度常数。联立可得:

0A e r A dc d D k c dL dL ??-

+= ???

当扩散系数为常数时,则:

22

0A e r A d c D k c dL -+=

上式通解为: 边界条件为:

当x =0时,c A =c A0 当x =L 时,c A =0

应用上述边界条件求得积分结果即为:

()2-2e e e 1e

x L x

s A L

c c ββββ=

--

其中,β=

第二十二章习题参考答案

22-1

题中给出的是摩尔浓度,式(19-2)可以写成:A C As A ()N k C C ∞=-, 因此 A A

C As As ()

x N G k C C A C C =

=

--A∞A∞ 在293 K 、1.013×105Pa 时

3

A As 4.7410 1.9468.314293

P C RT ?===? mol/m 3

假定C A∞=0

4

C 3

2.29100.118110 1.946

k --?==?? m/s 动量传输与质量传输类比当Sc =1时,也就是ν=D 时,得到 f

2

D C Sh Re =

平板对流换热 0.666

f

2

C St Pr =

0.666

Re D Sh

St Pr

=即

0.666

m p m k D v c v νανρα??

= ???

293K 下,c p =1.005kJ ,521.510/D m s -=?,521.5510/v m s -=?,

2/m v m s =331.20510kg /m ρ=?

带入数据解得对流换热系数52=1.3210W/m α??℃

22-2

()1

20402

f t =

+=30℃ 此温度下水的物性参数为

ρ=995.7kg/m 3

; λ=0.618w/(m ℃); Pr=5.42; 3

4.17410/(p c J kg =??℃)。;v =6

2

0.80510/m s -?

34

6

0.52510Re 1.55100.80510

m v d

ν--??===?? 湍流

2

m

2

d f P

L ρυ=?=0.225 由于Pr 不等于1,23

0.00228D m f

St Pr =

=,p x

St C αρυ= 32St=4.5710W/m p x C αρυ=??℃

22-3

空气定性温度()1

2060402

f t =

+=℃ 查表空气物理参数v =6

2

16.910/m s -?,Pr=0.699,λ=0.0275w/(m ℃)

65

6

350.75Re 1.551051016.9610

m v L

ν

-?=

=

=?>?? 湍流 ()10.8

3

0.037Re 870Pr 2920Nu =-=

29200.0275

107.10.75

Nu l λα?=

== ()()107.10.7560203213w f Q A t t W α=-=??-=

22-4

Q a =2Q b ,

6225

1032

a b v v =?,由于Re a a a v d v =,Re b b b v d v =

Re Re a b ≠,所以流态不相似,若使相似,则有Re Re a b =即a a b b v d v d =,有

3

15

810

a b b a v d v d -==?=0.00188

中南大学传递过程原理_复习题__解答

《传递过程原理》 习题(部分)解答 2014-12-19

第一篇动量传递与物料输送 3、流体动力学基本方程 P67. 1-3-12. 测量流速的pitot tube如附图所示,设被测流体密度为ρ,测压管液体的密度为ρ1,测压管中液面高度差为h。证明所 测管中的流速为:v=√2gh(ρ1 ρ ?1) 解:设点1和2的压强分别为P1和P2,则 P1+ρgh= P2+ρ1gh,即P1- P2=(ρ1-ρ)gh ① 在点1和点2所在的与流体运动方向垂直的两个面1-1面和2-2面之间列Bernoulli equation: ρ1ρ=ρ2 ρ +ρ2 2 , 即ρ1?ρ2 ρ =ρ2 2 ②( for turbulent flow) 将式①代入式②并整理得:

v =√2gh ( ρ1 ρ ?1) 1-3-15. 用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽水位维持恒定。各部分相对位置如附图所示。管路直径均为φ76×2.5mm ,在操作条件下,泵入口处真空表读数为24.66×103Pa ;水流经吸入管和排出管(不包括喷头)的能量损失分别按∑h f,1=2υ2和∑h f,2=10υ2计,由于管径不变,故式中υ为吸入管和排出管的流速(m/s )。排水管与喷头连接处的压力为9.807×104Pa (表压)。试求泵的有效功率。 解:查表得,20℃时水的密度为998.2kg/m 3;设贮槽液面为1-1面, 泵入口处所在的与流体运动方向垂直的面为2-2面,排水管与喷头连接处的侧面为3-3面,以贮槽液面为水平基准面,则 (1) 在1-1面和2-2面之间列Bernoulli 方程,有 0=1.5g + ?ρ真空 ρ +ρ 2 2 +2ρ2 ( for turbulent flow) 将已知数据带入:0=1.5×9.81-24660/998.2+2.5υ2 得到υ2=3.996 (即υ=2 m/s )

材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)

第一章 流体的主要物理性质 1-1何谓流体,流体具有哪些物理性质? 答:流体是指没有固定的形状、易於流动的物质。它包括液体和气体。 流体的主要物理性质有:密度、重度、比体积压缩性和膨胀性。 2、在图所示的虹吸管中,已知H1=2m ,H2=6m ,管径D=15mm ,如果不计损失,问S 处的压强应为多大时此管才能吸水?此时管内流速υ2及流量Q 各为若干?(注意:管B 端并未接触水面或探入水中) 解:选取过水断面1-1、2-2及水准基准面O-O ,列1-1面(水面)到2-2面的贝努利方程 再选取水准基准面O ’-O ’, 列过水断面2-2及3-3的贝努利方程 (B) 因V2=V3 由式(B)得 5、有一文特利管(如下图),已知d 1 ?15cm ,d 2=10cm ,水银差压计液面高差?h ??20cm 。若不计阻力损失,求常温(20℃)下,通过文氏管的水的流量。 解:在喉部入口前的直管截面1和喉部截面2处测量静压力差p 1和p 2,则由式 const v p =+22ρ可建立有关此截面的伯努利方程: ρ ρ22 212122p v p v +=+ 根据连续性方程,截面1和2上的截面积A 1和A 2与流体流速v 1和v 2的关系式为 所以 ])(1[)(2212212A A p p v --= ρ 通过管子的流体流量为 ] )(1[)(22 1 22 12A A p p A Q --=ρ )(21p p -用U 形管中液柱表示,所以 074.0))15 .01.0(1(10)1011055.13(2.081.92)1.0(4])(1[)(22 2 2 3332 212'2 =-??-????=--?=πρρρA A h g A Q (m 3/s) 式中 ρ、'ρ——被测流体和U 形管中流体的密度。 如图6-3—17(a)所示,为一连接水泵出口的压力水管,直径d=500mm ,弯管与水准的夹角45°,水流流过弯管时有一水准推力,为了防止弯管发生位移,筑一混凝土镇墩使管道固定。若通过管道的流量s ,断面1-1和2-2中心点的压力p1相对=108000N/㎡,p2相对=105000N/㎡。试求作用在镇墩上的力。 [解] 如图6—3—17(b)所示,取弯管前後断面1—1和2-2流体为分离体,现分析分离体上外力和动量变化。 图 虹吸管

冶金传输原理-吴铿编(动量传输部分)习题参考答案

1.d 2.c 3.a (题目改成单位质量力的国际单位) 4.b 5.b 6.a 7.c 8.a 9.c (不能承受拉力) 10.a 11.d 12.b(d 为表现形式) 13. 解:由体积压缩系数的定义,可得: ()()69 669951000101d 15101/Pa d 1000102110 p V V p β----?=-=-?=??-? 14. 解:由牛顿内摩擦定律可知, d d x v F A y μ= 式中 A dl π= 由此得 d 8.57d x v v F A dl N y μμπδ ==≈

1.a 2.c 3.b 4.c 5. 解: 112a a p p gh gh gh p ρρρ=++=+汞油水 12 2 2 0.4F gh gh d h m g ρρπρ++?? ??? ==油水 (测压计中汞柱上方为标准大气压,若为真空结果为1.16m ) 6.解:(测压管中上方都为标准大气压) (1) ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 ρ=833kg/m 3 (2) ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 h 3=1.8m. 220.1256m 2 D S π== 31=Sh 0.12560.50.0628V m =?=水 ()331=S 0.1256 1.30.16328V h h m -=?=油 7.解:设水的液面下降速度为为v ,dz v dt =- 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为:2 4 d v πρ 则有等式:2 24 d v v πρ =,代入各式得: 20.50.2744 dz d z dt πρ-=整理得: 12 0.5 2 0.2740.2744 t d z dz dt t πρ --==??

动量传输习题解答

1-1 某炉气的30/3.1m kg =ρ,求大气压下,t=1000℃时的密度与重度; 30/7.12m N r =若,求相同条件下的密度与重度。 解: ??? ???????????====+=+=?? ?? ??????=?===+=+=330330 /2776.081.97236.2/7236.2)27310001/(7.12)1/(/7350.281.92788.0/2788.0)27310001/(3.1)1/(m kg g r m N t r r m N g r m kg t ρβρβρρ 注意:① 式中t 的单位是℃,不是K 。 ②??????+=+=)1/()1/(00t r r t ββρρ,不是? ?????+=+=)1()1(00t r r t ββρρ ③单位是33//米或千克m kg ,不是33//米或千克kg m 。 1-2 500ml 汞的质量为6.80kg ,求其密度与重度。 解: 3 533 36 /10334.181.9106.12/106.1310 50080 .6m N g r m kg v m ?=??==?=?== -ρρ 注意:国际单位γρ 33//m N m kg 不是? ? ? ???????3///m kgf N kg 升升 1-3 空气绝对压力由Pa Pa 5510079.6100132.1??压缩到,温度由20℃升高到79℃,其体积被压缩了多少。 解: 因为 2 22111T V P T V P =,所以 2.02027379273100792.610032.155122112=++???=?=T T P P V V 111128.02.0V V V V V V -=-=-=? 体积被压缩了0.8倍 注意:表述? ?? ???倍压缩了倍压缩到原来的8.02.0 以1为基础 1-4 拉萨气压为65.1kPa ,气温为20℃,重庆气压为99.2kPa ,温度为37℃, 求两地空气的密度。 解: 因为 P v =RT 所以RT P =ρ

化工原理传热习题及答案汇总

化工原理习题及答案 第五章传热 姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题: 1.(6分)某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1140w 2.(6分)某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为120mm, λ=0.25w.m.K,此时单位面积的热损失为_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 1000w 3.(6分)某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为150℃, 而环境温度为20℃,要求每平方米热损失不大于500w, 采用某隔热材料,其导热系数λ=0.35w.m.K,则其厚度不低于_______。(注:大型容器可视为平壁) ***答案*** 91mm 4.(6分)某间壁换热器中,流体被加热时,圆形直管内湍流的传热系数表达式为___________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为0.8m.s,此时传热系数α=_____________. ***答案*** α=0.023(λ/d)Re Pr α=3.81(kw.m.K) 5.(6分)某间壁换热器中,流体被加热时,圆形管内湍流的传热系数表达式为_____________________.当管内水的流速为0.5m.s,计算得到管壁对水的传热系数α=2.61(kw.m.K).若水的其它物性不变,仅改变水在管内的流速,当流速为1.2m.s,此时传热系数α=________________. ***答案*** α=0.023(λ/d)Re Pr α=5.26(kw.m.K) 6.(3分)牛顿冷却定律的表达式为_________,给热系数(或对流传热系数)α的单位是_______。 ***答案*** q=αA△t w.m.K 7.(4分)某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 27.9K 8.(4分)某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=_________. ***答案*** 41.6K 9.(2分)热量传递的方式主要有三种:_____、_______、__________. ***答案*** 热传导热对流热辐射 10.(6分)圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数α.αλ的关系为_________.当间壁管规格为φ108×4mm,导热系数为45(w. m.K)时,管内外两侧给热系数分别为8000 (w.m.K)和1200(w.m.K)时,总传热系数K__________. ***答案*** 1/K=1/α+bd/λd+1d/αd 946(w.m.K) 11.(4分)某逆流操作的间壁式换热器中,热流体的进.出口温度为80℃和50℃,冷流体的

冶金传输原理(吴树森版)复习题库

一、名词解释 1 流体:能够流动的物体。不能保持一定的形状,而且有流动性。 2 脉动现象:在足够时间内,速度始终围绕一平均值变化,称为脉动现象。 3 水力粗糙管:管壁加剧湍流,增加了流体流动阻力,这类管称为水力粗糙管。 4 牛顿流:符合牛顿粘性定律的流体。 5 湍流:流体流动时,各质点在不同方向上做复杂无规则运动,相互干扰的运动。这种流动称为湍流。 6 流线:在同一瞬时,流场中连续不同位置质点的流动方向线。 7 流管:在流场内取任意封闭曲线,通过该曲线上每一点,作流线,组成的管状封闭曲面,称流管。 8 边界层:流体通过固体表面流动时,在紧靠固体表面形成速度梯度较大的流体薄层称边界层。 9伪塑性流:其特征为(),当n v 1时,为伪塑型流。 10 非牛顿流体:不符合牛顿粘性定律的流体,称之为非牛顿流体,主要包括三类流体。 11宾海姆塑流型流体:要使这类流体流动需要有一定的切应力I时流体处于固结状态,只有当切应力大于I时才开始流动。 12 稳定流:运动参数只随位置改变而与时间无关,这种流动就成为稳定流。 13非稳定流:流场的运动参数不仅随位置改变,又随时间不同而变化,这种流动就称为非稳定流。 1 4迹线:迹线就是流体质点运动的轨迹线,特点是:对于每一个质点都有一个运动轨迹,所以迹线是一族曲线,而且迹线只随质点不同而异,与时间无关。 16 水头损失:单位质量(或体积)流体的能量损失。 17 沿程阻力:它是沿流动路程上由于各流体层之间的内摩擦而产生的流动阻力,也叫摩擦阻力。 18 局部阻力:流体在流动中因遇到局部障碍而产生的阻力。 19脉动速度:脉动的真实速度与时均速度的差值成为脉动速度。 20 时均化原则:在某一足够长时间段内以平均值的速度流经一微小有效断面积的流体体积,应该等于在同一时间段内以真实的有脉动的速度流经同一微小有效断面积的流体体积。 21 热传导:物体各部分之间不发生相对位移时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动进行的热量传递称为热传导。 22 对流:指流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互惨混所引起的热量传递方式。 23 热辐射:物体因各种原因发出辐射能,其中因热的原因发出辐射能的现象称为热辐射。 24 等温面:物体中同一瞬间相同温度各点连成的面称为等温面。 25 温度梯度:温度场中任意一点沿等温面法线方向的温度增加率称为该点的温度梯度。 26 热扩散率:(),热扩散率与热导率成正比,与物体的密度和比热容c 成反比。它表征了物体内热量传输的能力。 27 对流换热:流体流过固体物体表面所发生的热量传递称为对流换热。 28 黑体:把吸收率为1 的物体叫做绝对黑体,简称黑体。 29 灰体:假定物体的单色吸收率与波长无关,即吸收率为常数,这种假定物体称之为灰体。 30 辐射力的单位:辐射力是物体在单位时间内单位表面积向表面上半球空间所有方向发射 的全部波长的总辐射能量,记为E,单位是W/ m2o 31 角系数:我们把表面1 发射出的辐射能落到表面2 上的百分数称为表面1 对表面2的角系数。 32质量溶度:单位体积的混合物中某组分的质量。 33摩尔溶度:单位体积混合物中某组分的物质的量。 34空位扩散:气体或液体进入固态物质孔隙的扩散。 35自扩散系:指纯金属中原子曲曲折折地通过晶格移动。36互扩散系数:D D i x2 D2x-,式中 D称为互扩散系数。

传输原理课后习题-答案

第二章 流体静力学(吉泽升版) 2-1作用在流体上的力有哪两类,各有什么特点? 解:作用在流体上的力分为质量力和表面力两种。质量力是作用在流体内部任何质点上的力,大小与质量成正比,由加速度产生,与质点外的流体无关。而表面力是指作用在流体表面上的力,大小与面积成正比,由与流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。 2-2什么是流体的静压强,静止流体中压强的分布规律如何? 解: 流体静压强指单位面积上流体的静压力。 静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定,即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。 2-3写出流体静力学基本方程式,并说明其能量意义和几何意义。 解:流体静力学基本方程为:h P h P P P Z P Z γργ γ +=+=+ =+ 002 21 1g 或 同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等,比压强也可以不等,但比位 能和比压强 可以互换,比势能总是相等的。 2-4如图2-22所示,一圆柱体d =0.1m ,质量M =50kg .在外 力F =520N 的作用下压进容器中,当h=0.5m 时达到平衡状态。求测压管中水柱高度H =? 解:由平衡状态可知: )()2/() mg 2 h H g d F +=+ρπ( 代入数据得H=12.62m 2.5盛水容器形状如图2.23所示。已知hl =0.9m ,h2=0.4m ,h3=1.1m ,h4=0.75m ,h5=1.33m 。求各点的表压强。 解:表压强是指:实际压强与大气压强的差值。 )(01Pa P = )(4900)(g 2112Pa h h P P =-+=ρ )(1960)(g 1313Pa h h P P -=--=ρ )(1960 34Pa P P -== )(7644 )(g 4545Pa h h P P =--=ρ

动量守恒定律习题及答案

动量守恒定律及答案 一.选择题(共32小题) 1.把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平面上,枪发射出一颗子弹时,关于枪、弹、车,下列说法正确的是() A.枪和弹组成的系统,动量守恒 B.枪和车组成的系统,动量守恒 C.因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很大,使系统的动量变化很大,故系统动量守恒 D.三者组成的系统,动量守恒,因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用,这两个外力的合力为零 2.静止的实验火箭,总质量为M,当它以对地速度为v0喷出质量为△m的高温气体后,火箭的速度为() A.B.﹣C.D.﹣ 3.据新华社报道,2018年5月9日凌晨,我国长征系列运载火箭,在太原卫星发射中心完或第274次发射任务,成功发射高分五号卫星,该卫星是世界上第一颗实现对大气和陆地综合观测的全谱段高光谱卫星。最初静止的运载火箭点火后喷出质量为M的气体后,质量为m的卫星(含未脱离的火箭)的速度大小为v,不计卫星受到的重力和空气阻力。则在上述过程中,卫星所受冲量大小为() A.Mv B.(M+m)v C.(M﹣m)v D.mv 4.在光滑的水平面上有一辆平板车,一个人站在车上用大锤敲打车的左端(如图)。在连续的敲打下,关于这辆车的运动情况,下列说法中正确的是()

A.由于大锤不断的敲打,小车将持续向右运动 B.由于大锤与小车之间的作用力为内力,小车将静止不动 C.在大锤的连续敲打下,小车将左右移动 D.在大锤的连续敲打下,小车与大锤组成的系统,动量守恒,机械能守恒5.设a、b两小球相撞,碰撞前后都在同一直线上运动。若测得它们相撞前的速度为v a、v b,相撞后的速度为v a′、v b′,可知两球的质量之比等于() A.B. C.D. 6.两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同向运动,A球的动量是8kg?m/s,B球的动量是6kg?m/s,A球追上B球时发生碰撞,则碰撞后A、B 两球的动量可能为() A.p A=0,p B=l4kg?m/s B.p A=4kg?m/s,p B=10kg?m/s C.p A=6kg?m/s,p B=8kg?m/s D.p A=7kg?m/s,p B=8kg?m/s 7.质量为m1=2kg和m2的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间不计,其χ﹣t(位移﹣时间)图象如图所示,则m2的质量等于()

化工原理习题第二部分热量传递答案

化工原理习题第二部分热量传递 一、填空题: 1.某大型化工容器的外层包上隔热层,以减少热损失,若容器外表温度为500℃, 而环境温度为20℃, 采用某隔热材料,其厚度为240mm,λ=0.57w/m.K,此时单位面积的热损失为____ 1140w ___。(注:大型容器可视为平壁) 2.牛顿冷却定律的表达式为____ q=αA△t _____,给热系数(或对流传热系数)α的单位是__ w/m2.K _____。 3.某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为30℃和40℃,此时传热平均温度差△t=____27.9K _____。 3. 某并流操作的间壁式换热器中,热流体的进出口温度为90℃和50℃,冷流体的进出口温度为15℃和30℃,此时传热平均温度差△t=____ 41.6K _____。 4.热量传递的方式主要有三种:__ 热传导___、___热对流 ____、热辐射。 5.对流传热中的努塞特准数式是__Nu=αl/λ____, 它反映了对流传热过程几何尺寸对α的影响。 6.稳定热传导是指传热系统中各点的温度仅随位置变不随时间而改变。 7.两流体的间壁换热过程中,计算式Q=α.A.△t,A表示为α一侧的换热壁面面积_______。 8.在两流体通过圆筒间壁换热过程中,计算式Q=K.A.△t中,A表示为____________ A 泛指传热面, 与K 相对应________。 9.两流体进行传热,冷流体从10℃升到30℃,热流体从80℃降到60℃,当它们逆流流动时, 平均传热温差△tm=_____ 50℃_______,当并流时,△tm=___ 47.2℃______。 10.冷、热气体在间壁换热器中换热,热气体进口温度T=400℃,出口温度T 为200℃,冷气体进口温度t=50℃,两股气体的质量流量相同,物性数据可视为相同,若不计热损失时,冷气体出口温度为_250__℃;若热损失为5%时,冷气体出口温度为__240℃_。 11.一列管换热器,列管规格为φ38×3, 管长4m,管数127根,则外表面积F=__F1=127×4π×0.038=60.6m2,而以内表面积计的传热面积F____ F2=127×4π×0.032=51.1m2__________。

冶金传输原理课后答案

1、什么是连续介质,在流体力学中为什么要建立连续介质这一理论模型? 答:(1)连续介质是指质点毫无空隙的聚集在一起,完全充满所占空间的介质。 (2)引入连续介质模型的必要性:把流体视为连续介质后,流体运动中的物理量均可以看为空间和时间的连续函数,就可以利用数学中的连续函数分析方法来研究流体运动,实践表明采用流体的连续介质模型,解决一般工程中的流体力学问题是可以满足要求的。 1-9 一只某液体的密度为800kg/,求它的重度及比重。 解: 重度:γ=ρg=800*9.8=7840kg/(˙) 比重:ρ/=800/1000=0.8 注:比重即相对密度。液体的相对密度指该液体的密度与一个大气压下4℃水的密度(1000kg/)之比---------------------------------------------课本p4。 1-11 设烟气在标准状态下的密度为1.3kg/m3,试计算当压力不变温度分别为1000℃和1200℃时的密度和重度 解:已知:t=0℃时,0=1.3kg/m3,且= 则根据公式 当t=1000℃时,烟气的密度为 kg/m3=0.28kg/m3烟气的重度为 kg/m3=2.274kg/m3 当t=1200℃时,烟气的密度为 kg/m3=0.24kg/m3烟气的重度为 kg/m3=2.36kg/m3

1—6 答:绝对压强:以绝对真空为起点计算的压力,是流体的实际,真实压力,不随大气压的变化而变化。 表压力:当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时,用压力表进行测量。压力表上的读数(指示值)反映被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值,称为表压力。既:表压力=绝对压力-大气压力真空度:当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时,采用真空表测量。真空表上的读数反映被测流体的绝对压力低于大气压力的差值,称为真空度。既:真空度=︱绝对压力-大气压力︱=大气压力-绝对压力 1-8 1 物理大气压(atm)= 760 mmHg = 1033 2 mm H2O 1 物理大气压(atm) = 1.033 kgf/cm 2 = 101325 Pa 1mmH20 = 9.81 Pa 1-21 已知某气体管道内的绝对压力为117kPa,若表压为70kPa,那么该处的绝对压力是多少(已经当地大气压为98kPa),若绝对压力为68.5kPa 时其真空度又为多少? 解:P 绝=P 表+P 大气 =70kPa+98kPa =168kPa P 真=-(P 绝-P 大气) =-(68.5kPa-98kPa) =29.5kPa 1、气体在什么条件下可作为不可压缩流体? 答:对于气体,在压力变化不太大(压力变化小于10千帕)或流速

冶金传输原理-吴铿编(动量传输部分)习题参考标准答案

1.d 2.c 3.a (题目改成单位质量力的国际单位) 4.b 5.b 6.a 7.c 8.a 9.c (不能承受拉力) 10.a 11.d 12.b(d 为表现形式) 13. 解:由体积压缩系数的定义,可得: ()()6966 9951000101d 1 5101/Pa d 1000102110 p V V p β----?=-=-?=??-? 14. 解:由牛顿内摩擦定律可知, d d x v F A y μ= 式中 A dl π= 由此得 d 8.57d x v v F A dl N y μμπδ ==≈

1.a 2.c 3.b 4.c 5. 解: 112a a p p gh gh gh p ρρρ=++=+汞油水 12 2 2 0.4F gh gh d h m g ρρπρ++?? ??? = =油水 (测压计中汞柱上方为标准大气压,若为真空结果为1.16m ) 6.解:(测压管中上方都为标准大气压) (1) ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 ρ=833kg/m 3 (2) ()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 h 3=1.8m. 220.1256m 2 D S π== 31=Sh 0.12560.50.0628V m =?=水 ()331=S 0.1256 1.30.16328V h h m -=?=油 7.解:设水的液面下降速度为为v ,dz v dt =- 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为:2 4 d v πρ 则有等式:2 24 d v v πρ =,代入各式得: 20.50.2744 dz d z dt πρ-=整理得: 12 0.5 2 0.2740.2744 t d z dz dt t πρ --==?? 解得:() 2121215180.2744d t s πρ??=--= ??? 8. 解:10p p gh ρ=+a

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 dy ρτν = (y ,u ,du dy > 0) ()d u dr ρτν =- (r ,u , du dr < 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 dy ρ=- (1-3) () d u dy ρτν =- (1-4) ()/p d c t q A dy ρα=- (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: dt t t dx t dy t dz d 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 z θθ????=+++???? 物理意义: t θ ??——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 D 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 dz d 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)xy x z y x )2()2(),,(2θθ--+= (2)k y x j z x i x z y x u )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: k z j y i xyz z y xyz z y x θθθ33),,,(-+=-+= 试求点(2,1,2,1)的加速度向量。 5. (3-6) 解: y x z i j k Du Du Du Du D D D D θθθθ =++ x x x x x x y z u u u Du u u u u D x y z θθ=+++???????? 0()()3()xyz yz y xz z xy θ=++- (13)xyz yz θ=+- y y Du D θ = 23(3)(3)3(31)z z z z Du D θθθθ =-+--=-

(整理)传输原理总复习-习题

一、 填空题 1、有某种液体,质量为m ,其在x 轴向的质量力可以表达为 。 2、流体的静压强方向是沿着作用面的 方向。 3、连续流体中,流场中各点的流速方向沿流线在该点的 方向。 4.绝对静止流体中的等压面形状为 。 5.已知流体中某点的绝对压强为16米水柱,则该压强相当于 Pa. 6.一段粗管和一段细管串连输水,当流量由小变大的时候, 管中的流体将首 先转变为湍流。 7.质量浓度梯度是扩散传质的动力,A 组分的质量浓度梯度可以表达为 。 8.有运动粘性系数为)/(1045.252 6s m -?的空气,以s m /60的速度掠过长为0.4m 的 平板表面。则速度边界层内的空气在平板尾部的流动状态是 流。 9、某种流体的动力粘性系数s Pa ?=005.0μ,重度3/8330m N =γ,则该流体的运 动粘性系数=ν s m /2 。 10、静止流体中,某点的压强各方向上大小 。 11、 换热过程中总是伴随着能量形式的转变。 12.随 的升高,液体的粘度将减小,气体的粘度将增大。 13.质量传输的动力是 的存在。 14.如图1所示,水位H 米的水箱下有一球形 盖,直径为d 米,用4个螺栓与水箱连接。 设水的重度为γ。则每个螺栓所受到的拉力 为 N. 15.内径为d 的管路内流过30 ,

管内壁温度为20℃。则流体与管内壁单位时间内单位面积上的对流换热量的表达式是 =q (2/m W )。 15.流体中某点的压强为3.4工程大气压,该压强值相当于 Pa 。 16.当=a 时,流场y ax u x sin 3=,y x u y cos 2=才可以连续。 17.若有一灰体表面的黑度为0.8,当其表面温度为227℃时,辐射力的大小为 2/m W 。 18.当温度不变时,流体的体积随压强的变化而变化的特性称为流体的 。 19.流体静压强的方向沿作用面的 方向。 20.流场中一条流线上某点的速度方向与流线在该点的 重合。 21.流体流动可以分为两种流态,分别称为 和 。 22.三维非稳态温度场中,温度的数学表达通式为 。 23.大多数物质的导热系数与温度的关系可认为是直线关系,其数学表达式 为 。 24.是指流体各部分间发生宏观相对位移时,冷热流体相互掺混所引起的热量传递现象。 25.物体单位时间内、单位表面积上辐射出去的全部波长范围的电磁波称为该物体在此 温度下的 。 26.扩散传质中,质量传递的根本原因是因为 不为零。 27.铸件时效过程中金属组织的均匀化过程属于 传质过程。 28. 粘性是流体的各部分之间具有 时,所表现出来的一种性质。 29.质量力是作用在流体内部各质点上的力,是由 所产生的,其大小与质点 的质量成正比。 30. 绝对静止流体中的等压面形状为 。 31.液体中一点的流体静压强在各个方向大小 。

-冲量 动量动量定理练习题(带答案)

2016年高三1级部物理第一轮复习-冲量动量动量定理 1.将质量为0.5 kg的小球以20 m/s的初速度竖直向上抛出,不计空气阻力,g取10 m/s2.以下判断正确的是() A.小球从抛出至最高点受到的冲量大小为10 N·s B.小球从抛出至落回出发点动量的增量大小为0 C.小球从抛出至落回出发点受到的冲量大小为0 D.小球从抛出至落回出发点受到的冲量大小为20 N·s 解析:小球在最高点速度为零,取向下为正方向,小球从抛出至最高点受到的冲量I=0-(-m v0)=10 N·s,A正确;因不计空气阻力,所以小球落回出发点的速度大小仍等于20 m/s,但其方向变为竖直向下,由动量定理知,小球从抛出至落回出发点受到的冲量为:I=Δp=m v-(-m v0)=20 N·s,D正确,B、C均错误. 答案:AD 2.如图所示,倾斜的传送带保持静止,一木块从顶端以一定的初速度匀加速下滑到底端.如果让传送带沿图中虚线箭头所示的方向匀速运动,同样的木块从顶端以同样的初速度下滑到底端的过程中,与传送带保持静止时相比() A.木块在滑到底端的过程中,摩擦力的冲量变大 B.木块在滑到底端的过程中,摩擦力的冲量不变 C.木块在滑到底端的过程中,木块克服摩擦力所做的功变大 D.木块在滑到底端的过程中,系统产生的内能数值将变大 解析:传送带是静止还是沿题图所示方向匀速运动,对木块来说,所受滑动摩擦力大小不变,方向沿斜面向上;木块做匀加速直线运动的加速度、时间、位移不变,所以选项A错,选项B正确.木块克服摩擦力做的功也不变,选项C错.传送带转动时,木块与传送带间的相对位移变大,因摩擦而产生的内能将变大,选项D正确. 答案:BD 3.如图所示,竖直环A半径为r,固定在木板B上,木板B放在水平地面上,B的左右两侧各有一挡 板固定在地上,B不能左右运动,在环的最低点静置一小球C,A、B、C的质量 均为m.给小球一水平向右的瞬时冲量I,小球会在环内侧做圆周运动,为保证小 球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起,瞬时冲量必须满足() A.最小值m4gr B.最小值m5gr C.最大值m6gr D.最大值 m7gr

热质交换原理与设备复习题答案

第一章第一章 绪论 1答:分为三类。动量传递:流场中的速度分布不均匀(或速度梯度的存在) 热量传递:温度梯度的存在(或温度分布不均匀) ; 质量传递:物体的浓度分布不均匀(或浓度梯度的存在) 。 第二章热质交换过程 1答:单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。传质通量等于 传质速度与浓度的乘积。 以绝对速度表示的质量通量: m A A U A M B B U B E e A U A e B U B 以扩散速度表示的质量通量: j A A (U A u ), j B B (U B U )U B , j j A j B e A u 1 e A — G A U A e B U B ) a A (m A m B ) 以主流速度表示的质量通量: e e B U a B (m A m B ) 2、答:碳粒在燃烧过程中的反应式为 C °2 C°2,即为1摩尔的C 与1摩尔的。2反应, 生成1摩尔的C °2,所以°2与C °2通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。 3、答:当物系中存在速度、温度和浓度的梯度时,则分别发生动量、热量和质量的传递现 象。动量、热量和质量的传递, (既可以是由分子的微观运动引起的分子扩散,也可以是由 旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起的湍流传递) 动量传递、能量传递和质量传递三种分子传递和湍流质量传递的三个数学关系式都是类 似的。 4、答:将雷诺类比律和柯尔本类比律推广应用于对流质交换可知,传递因子等于传质因子 G 2 2 J H J D ~ S t P r S t m S C 且可以把对流传热中有关的计算式用于对流传质, 数及准则数用对流传质中 C, a D , D ,p r S c , N u S h , S t ③当流体通过一物体表面,并与表面之间既有质量又有热量交换时, 同样可用类比关系由传 h m 7 e ① ② 参 t 只要将对流传热计算式中的有关物理 相对应的代换即可,如: S t I m 热系数h 计算传质系数h m

冶金传输原理-吴铿编(动量传输部分)习题参考答案-精选.

1 2 3(题目改成单位质量力的国际单位) 4 5 6 7 8 9(不能承受拉力) 10 11 12(d 为表现形式) 13. 解:由体积压缩系数的定义,可得: ()()6 966 9951000101d 1 5101/Pa d 1000102110p V V p β----?=-=-? =??-? 14. 解:由牛顿内摩擦定律可知, d d x v F A y μ= 式中 A dl π= 由此得 d 8.57d x v v F A dl N y μμπδ ==≈

1 2 3 4 5. 解:112a a p p gh gh gh p ρρρ=++= +汞 油水 12 2 2 0.4F gh gh d h m g ρρπρ++?? ??? = =油水 (测压计中汞柱上方为标准大气压,若为真空结果为1.16m ) 6.解:(测压管中上方都为标准大气压) (1)()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 ρ833 3 (2)()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水 h 3=1.8m. 220.1256m 2 D S π== 31=Sh 0.12560.50.0628V m =?=水 ()331=S 0.1256 1.30.16328V h h m -=?=油 7.解:设水的液面下降速度为为v ,dz v dt =- 单位时间内由液面下降引起的质量减少量为:2 4 d v πρ 则有等式:2 24 d v v πρ =,代入各式得:

20.50.2744 dz d z dt πρ-=整理得: 1 2 0.5 2 0.2740.2744 t d z dz dt t πρ --==?? 解得:(21 2115180.2744d t s πρ ??=-= ??? 8. 解:10p p gh ρ =+a 20s p p gh ρ=+ ()12a 248.7Pa s p p p gh ρρ?=-=-=

自动控制原理课后习题答案

第一章引论 1-1 试描述自动控制系统基本组成,并比较开环控制系统和闭环控制系统的特点。答: 自动控制系统一般都是反馈控制系统,主要由控制装置、被控部分、测量元件组成。控制装置是由具有一定职能的各种基本元件组成的,按其职能分,主要有给定元件、比较元件、校正元件和放大元件。如下图所示为自动控制系统的基本组成。 开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向作用,而没有反向联系的控制过程。此时,系统构成没有传感器对输出信号的检测部分。开环控制的特点是:输出不影响输入,结构简单,通常容易实现;系统的精度与组成的元器件精度密切相关;系统的稳定性不是主要问题;系统的控制精度取决于系统事先的调整精度,对于工作过程中受到的扰动或特性参数的变化无法自动补偿。 闭环控制的特点是:输出影响输入,即通过传感器检测输出信号,然后将此信号与输入信号比较,再将其偏差送入控制器,所以能削弱或抑制干扰;可由低精度元件组成高精度系统。 闭环系统与开环系统比较的关键,是在于其结构有无反馈环节。 1-2 请说明自动控制系统的基本性能要求。 答: 自动控制系统的基本要求概括来讲,就是要求系统具有稳定性、快速性和准确性。 稳定性是对系统的基本要求,不稳定的系统不能实现预定任务。稳定性通常由系统的结构决定与外界因素无关。对恒值系统,要求当系统受到扰动后,经过一定时间的调整能够回到原来的期望值(例如恒温控制系统)。对随动系统,被控制量始终跟踪参量的变化(例如炮轰飞机装置)。 快速性是对过渡过程的形式和快慢提出要求,因此快速性一般也称为动态特性。在系统稳定的前提下,希望过渡过程进行得越快越好,但如果要求过渡过程时间很短,可能使动态误差过大,合理的设计应该兼顾这两方面的要求。 准确性用稳态误差来衡量。在给定输入信号作用下,当系统达到稳态后,其实际输出与所期望的输出之差叫做给定稳态误差。显然,这种误差越小,表示系统的精度越高,准确性越好。当准确性与快速性有矛盾时,应兼顾这两方面的要求。 1-3 请给出图1-4炉温控制系统的方框图。 答:

【参考借鉴】冶金传输原理课程教学大纲.doc

《冶金传输原理》课程教学大纲 课程名称:冶金传输原理 英文名称:PrinciplesofTransportPhenomenainMetallurgR 课程代码:MPRC3019 课程类别:专业教学课程; 授课对象:材料成型与控制工程专业; 开课学期:第6学期; 学分:2.0学分;学时:36学时; 主讲教师:许继芳; 指定教材:吴铿,冶金传输原理(第2版),冶金工业出版社,2016; 先修课程:高等数学、线性代数、材料科学基础等 考试形式及成绩评定方式:闭卷成绩60%,平时成绩40% 一、教学目的 传输原理是材料成型与控制工程专业的一门专业主干基础课,阐述了冶金过程中的流体流动,动量、热量、质量传输的基本原理及其传递的速率关系,是冶金动力学过程的主要内容。动量、热量、质量传递有类似的机理和关系,也具有相互的关联和作用。分析冶金过程中三传问题及其基本的计算方法。通过学习本课程,使学生掌握动量、热量、质量传输的基本原理,深入了解冶金过程中各种传输现象,以及各种因素对传输过程的影响,为今后从事专业技术开发,提高控制和设计水平打下坚实的基础。 二、课程内容 第一章传输原理中流体的基本概念 主要内容:主要介绍流体的基本概念。从物理与数学的角度介绍流体的模型,给出流体的基本性质与分类,并对流体力学的分析方法进行介绍。 本章重点:流体力学的主要任务和研究内容。流体的定义和特点;流体的连续介质假设;流体的密度和重度;流体的相对密度;流体的比容。流体的压缩性和膨胀性;可压缩流体和不可压缩流体。黏性的定义;牛顿内摩擦定律;黏度的表达式;影响黏度的因素;黏性流体和理想流体,牛顿流体和非牛顿流体。表面力和质量力;体系和控制容积;量纲和单位。 学习要求:本节都是一些基本概念,需熟练掌握。流体的定义、特点、连续介质假设必须理解,对流体连续介质假设的原因有大致了解。 第二章控制体法(积分方程) 主要内容:依据质量、动量与能量守恒定律,建立流体的质量、动量与能量守恒积分式,并将其结果应用到重力作用下流体平衡基本方程。 本章重点:质量平衡积分方程;动量平衡积分方程;能量平衡积分方程 学习要求:了解质量平衡积分方程、动量平衡积分方程和能量平衡积分方程的推导过程,通学习本节的例题能平衡积分方程进行一些简单的计算。 第三章描述流体运动的方法 主要内容:在介绍流体运动状态的基础上,给出描述流体运动的基本方法:拉格朗日法与欧拉法;同时介绍定常流、迹线、流线、流管、流量等一系列概念。 本章重点:层流状态;紊流状态;雷诺数;卡门涡街。拉格朗日法描述流体流动;欧拉法描述流体流动;拉格朗日法和欧拉法的区别和联系。质点导数。以速度为例,掌握拉格朗日法和欧拉法的转换。定常流动和非定常流动;均匀流动和非均匀流动;平面流和轴对称流;迹线;流线;流管和流束,流量。 学习要求:通过计算雷诺数来判别层流状态和紊流状态。深刻理解描述流体运动的这两种方法。掌握质点导数的含义及拉格朗日法和欧拉法下的质点导数。通过学习本节的例题能对一些简单的情况进行转换。本节的基本概论容易混淆,要熟练地理解和掌握,并能对一些简单的情况进行计算。 第四章动量传输微分方程 主要内容:在介绍连续性微分方程的基础上,对理想流体与实际流体建立了动量守恒微分方程,进而给出伯努利方程,讨论伯努利方程在实际中的应用。 本章重点:连续性微分方程;欧拉方程;伯努利方程及其物理意义;不可压缩实际流体的运动微分方程。 学习要求:了解连续性微分方程的推导过程,记忆连续性微分方程的公式,通过连续性微

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