安工大冶金传输原理周俐第五章习题及解答
化工原理第五章习题及答案
化⼯原理第五章习题及答案第五章蒸馏⼀、名词解释：1、蒸馏：利⽤混合物中各组分间挥发性不同的性质，⼈为的制造⽓液两相，并使两相接触进⾏质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当⽓液平衡时溶液上⽅组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正⽐。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之⽐。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之⽐。
5、精馏：是利⽤组分挥发度的差异，同时进⾏多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：⽓液两相在该板上进⾏接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之⽐。
8、操作关系：在⼀定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下⼀层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流⽐：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之⽐。
10、最⼩回流⽐：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要⽆限多理论板数的回流⽐。
11、全塔效率：在⼀定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之⽐。
12、单板效率：是⽓相或液相通过⼀层实际板后组成变化与其通过⼀层理论板后组成变化之⽐值。
⼆、填空题：1、在精馏塔的任意⼀块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的⽓相露点温度的⼤⼩相⽐是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接⽔蒸汽加热的精馏塔适⽤于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为⽔，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升⾼5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流⽐不变，则馏出液组成________________。
冶金传输原理考试题
冶金传输原理考试题一、判断下列说法是否正确（2分/题×15题=30分）1、迹线与流线是完全重合的。
2、本书中对应力的双下标描述中，第一个下标是应力的作用面的法向方向，第二个下标为作用力的方向。
3、利用量纲分析法导出准数方程，必须首先得到描述现象的微分方程式以及全部单值条件。
4、欧拉方程是N-S方程的简化。
5、管内流体层流流动时其最大速度是平均速度的两倍。
6、无论是圆管水流还是明渠水流，流态判别雷诺数均为2300。
7、在温度场中，等温面可以是连续的，也可以是不连续的。
8、导温系数就是导热系数。
9、温度梯度是矢量，其方向沿等温面的法线指向温度增加的方向。
10、普朗特准数反映了物体的导热能力与蓄热能力之间的关系。
11、自然界中黑体并不存在，但灰体是广泛存在的。
12、实际物体的辐射力总是小于黑体，其辐射能量的分布遵守普朗克定律。
13、黑体就是黑色的。
14、质量浓度就是密度。
15、球形物体在静止流体中传质时，谢伍德准数为一固定值。
二、选择题（2分/题×10题=20分）1、不同的液体其粘滞性_______，同一种液体的粘滞性具有随温度_______而降低的特性。
A 相同降低B 相同升高C 不同降低D 不同升高2、在研究液体运动时,按照是否考虑粘滞性,可将液流分为A 牛顿液体流动及非牛顿液体流动;B 可压缩液流及不可压缩液流;C 均匀流动及非均匀流动;D 理想液体流动及实际液体流动。
3、雷诺数的物理意义是A.惯性力与压力之比；B.惯性力与重力之比；C.惯性力与黏性力之比；D.惯性力与表面张力之比；4、非恒定流是：A、；B、；C、；D、。
5、如模型比尺为1:20, 考虑粘滞离占主要因素，采用的模型中流体与原型中相同，模型中流速为50m/s,则原型中流速为______m/s。
A 11.1B 1000C 2.5D 2236、下列那个方程可描述自然对流给热？A ()Pr Re,f Nu =；B ()Pr ,Gr f Nu =；C ()Gr f Nu Re,=；D()Sc f Sh Re,=7、根据兰贝特定律，黑体的辐射力是其辐射强度的 倍。
材料加工冶金传输原理习题答案(吴树森版)
Q A2
2gh( ' ) (0.1)2 [1 ( A2 )2 ] 4
A1
2 9.81 0.2 (13.55103 1103 ) 0.074 (m3/ 103 (1 ( 0.12 )2 ) 0.152
s)
式中 、 ' ——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，弯管与水平的夹角 45°，水流流过弯管时有一水平推力，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0.5m3/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。
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、易于流动的物质。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 3.20 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
2.5 105
4. 常压下，20℃的空气以 10m/s 的速度流过一平板，试用布拉修斯解求距平板前缘 0.1m，
vx/v∞=0 处的 y，δ，vx，vy，及 avx/y
解：平板前缘 0.1m 处
Reห้องสมุดไป่ตู้
Vx
10 0.1 15.06 10
6
6.64 104
2 105
故为层流边界层
又由
Vx 0 V
而
V V0
当流进长度不是很长（l=0.065dRe)，Rex 小于 Recr 时为充分发展的层流。随着流进尺寸 的进一步增加至 l=25-40d 左右，使得 Rex 大于 Recr 时为充分发展的湍流
冶金传输原理【周俐】第三章课后习题及解答
冶传第三章习题答案3-1输水管路的直径为150㎜输水量为981kN/hr 求断面平均流速。
解：由题意可知：333298110/360010009.8198110 1.57/1360010009.81(0.15)4D m s g Q u m s A Q ρπ⨯=⨯⨯⨯==⨯⨯⨯⨯⨯= 3-2矩形风道的断面为300×400㎜2，风量为2700m 3/hr ，求断面平均流速，若出风口断面缩小为150×700㎜2，该处的平均流速多大？ 解：112700 6.25/36000.12Q m s A u ===⨯ 2227007.14/36000.105Q m s A u ==⨯ 3-3已知圆管中的流速分布曲线为710⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=r y u u m ，求流速等于平均流速的点离壁面的距离c y 。
解：0171000702())49()60(m A m m r y r y u r y r dAdy u u u π-===⎰⎰ 70049()0.24260c y r r ∴=⨯ 3-4水流通过一渐缩管。
收缩前的断面为213.0m A =，平均流速为s m v /8.11=，压强kPa P 1171=，收缩后的断面为2215.0m A =，高程增加为m z 6=∆，不计损失，求收缩后的压强P 2。
解：2211122222r r P u P u g grz rz ++=++又1221u A u A =1122 1.80.3 3.6/0.15u A m s A u ⨯∴=== 322210009.811000611710(1.8 3.6)253.28100053.3aP Pa kP ∴=-⨯⨯+⨯+⨯-⨯= 3-5已知圆管中空气的流速分布曲线公式为：70701r u u r ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭=-，0r 为圆管半径，u 为半径r 处的流速，u 0为轴心流速，若空气密度为1.2kg/m3，毕托管在轴心点量得动压为5㎜H 2O 柱，圆管半径m r 25.00=，求管内通过的流量。
第五章钢的热处理(含答案)
第五章钢的热处理（含答案）一、填空题（在空白处填上正确的内容）1、将钢加热到________，保温一定时间，随后在________中冷却下来的热处理工艺叫正火。
答案：Ac3或Accm以上50℃、空气2、钢的热处理是通过钢在固态下________、________和________的操作来改变其内部________，从而获得所需性能的一种工艺。
答案：加热、保温、冷却、组织3、钢淬火时获得淬硬层深度的能力叫________，钢淬火时获得淬硬层硬度的能力叫________。
答案：淬透性、淬硬性4、将________后的钢加热到________以下某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温，这种热处理方法叫回火。
答案：淬火、Ac15、钢在一定条件下淬火时形成________的能力称为钢的淬透性。
淬透层深度通常以工件________到________的距离来表示。
淬透层越深，表示钢的________越好。
答案：马氏体（M）、表面、半马氏体区、淬透性6、热处理之所以能使钢的性能发生变化，其根本原因是由于铁具有________转变，从而使钢在加热和冷却过程中，其内部________发生变化的结果。
答案：同素异构、组织7、将钢加热到________，保温一定时间，随后在________中冷却下来的热处理工艺叫正火。
答案：Ac3或Accm以上30℃～50℃、空气8、钢的渗碳是将零件置于________介质中加热和保温，使活性________渗入钢的表面，以提高钢的表面________的化学热处理工艺。
答案：渗碳、碳原子、碳含量9、共析钢加热到Ac1以上时，珠光体开始向________转变，________通常产生于铁素体和渗碳体的________。
答案：奥氏体（A）、奥氏体晶核、相界面处10、将工件放在一定的活性介质中________，使某些元素渗入工件表面，以改变化学成分和________，从而改善表面性能的热处理工艺叫化学热处理。
南工大化工原理第五章 习题解答
第五章习题解答1）总压100，温度25℃的空气与水长时间接触，水中的的浓度为多少？分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。
空气中的体积百分率为0.79。
解：将空气看作理想气体：y=0.79p*=yp=79kPa查表得E=8.76×kPaH=C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m32）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶质A浓度为的水溶液；②溶质A浓度为的水溶液；③溶质A浓度为的水溶液。
试求上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。
解： E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054①∴∴∴平衡②∴∴∴气相转移至液相③∴∴∴液相转移至气相④ P=3atm y=0.054 E=0.15×104atm∴m=E/P=0.05×104x4=x3=5.4×10-5∴∴∴气相转移至液相3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气～硫化氢混合气中的硫化氢。
总压为1大气压。
已知塔底气相中含 1.5%（摩尔分率），水中含的浓度为（摩尔分率）。
试求塔底温度分别为5℃及30℃时的吸收过程推动力。
解：查表得（50C）E1=3.19×104kpa m1=E1/P=315p*1=Ex=0.3194）总压为100，温度为15℃时的亨利系数E为。
试计算：①H、m的值（对稀水溶液密度为）；②若空气中的分压为50，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表示。
5）在总压为100、水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯，经充分接触后测得水中的平衡溶解度为溶液，溶液的密度可近似取为，试求亨利系数。
解： p*=100KPa(mol/L)/kPakPa6）组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为，扩散两端组分A 的分压分别为23.2和 6.5。
第五章吸收一章习题及答案
第五章吸收⼀章习题及答案吸收⼀章习题及答案⼀、填空题1、⽤⽓相浓度△y为推动⼒的传质速率⽅程有两种，以传质分系数表达的速率⽅程为____________________，以传质总系数表达的速率⽅程为___________________________。
N= k(y-y) N= K(y-y)eiy A A y2、吸收速度取决于_______________，因此，要提⾼⽓－液两流体相对运动速率，可以_______________来增⼤吸收速率。
双膜的扩散速率减少⽓膜、液膜厚度3、由于吸收过程⽓相中的溶质分压总_________ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。
增加吸收剂⽤量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的⽅向偏移，吸收过程推动⼒（y－y）e_________。
⼤于上⽅增⼤远离增⼤4、⽤清⽔吸收空⽓与A的混合⽓中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，⼊塔⽓体浓度y = 0.06，要求出塔⽓体浓度y= 0.006，则最⼩液⽓⽐为_________。
1.80 25、在⽓体流量，⽓相进出⼝组成和液相进⼝组成不变时，若减少吸收剂⽤量，则传质推动⼒将_________，操作线将_________平衡线。
减少靠近6、某⽓体⽤⽔吸收时，在⼀定浓度范围内，其⽓液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可⽤_________常数表⽰，⽽操作线的斜率可⽤_________表⽰。
相平衡液⽓⽐7、对⼀定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增⾼⼀些，则塔的H将OG_________，N将_________ (增加，减少，不变)。
不变增加OG8、吸收剂⽤量增加，操作线斜率_________，吸收推动⼒_________。
（增⼤，减⼩，不变）增⼤增⼤9、计算吸收塔的填料层⾼度，必须运⽤如下三个⽅⾯的知识关联计算：_________、_________、_________。
冶金传输原理【周俐】第七章课后习题及解答
第七章 相似原理与模型研究方法例7-1 验证伯努利方程的量纲齐次性。
解： 沿流线的伯努利方程为C gz P V =++ρρ221把长度L ，质量m ，时间t 的量纲L ，M ，T 取为基本量纲，则上述方程中的各物理量的量纲分别为[][]33-==ML l m ρ [][]1-==LT t l V [][]21--==T ML A ma P []2-=LT g[]L z =方程左边各项的量纲分别为：21223221----==⎥⎦⎤⎢⎣⎡T ML T L ML V ρ []21--=T ML P[]2123----==T ML L LT ML gz ρ故左边各项的量纲是相同的，并可断定方程右边的量纲也是21--TML 。
例7-2 试将定常的不可压缩粘性流体运动微分方程无量纲化。
解： 定常的不可压缩粘性流体运动方程在直角坐标系中x 方向分量式为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂+∂∂-=∂∂+∂∂+∂∂2222221z u y u x u x pg z u u y u u x u u x x x x x z x y x x νρ 取特征量V （特征速度）、l （特征长度）、P ∆（特征压差），g （重力加速度），各量可化为无量纲量。
lz z l y y l x x V u u V u u V u u z z y y x x======******,,,,, gg g p p p xx =∆=**, 带入方程中，整理后得⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂+∂∂∆-=∂∂+∂∂+∂∂2**22**22**2**22**********z u y u x u Vl x P V P V gl g z u u y u u x u u xx x x x z x y x xνρ即为无量纲化的定常不可压缩粘性流体运动方程。
其中出现的无量纲系数分别表示为：Re ,,1122==∆=Vl Eu V P Fr V gl νρ y 、z 方向的分量式可按相同方法无量纲化，出现的无量纲数相同。
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5-1 飞机模型在空气中以1.5m/s速度滑翔，
若将机翼视为宽为10cm，长为25cm的平
板，试估算平板后缘上的边界层厚度δ及平
板阻力。已知空气温度为10℃,大气的运动
粘性系数为sm/1042.125，3/247.1mkg.
(答：4.866mm，9.063×10-4N )
解：
后缘雷诺数为：
45
5
1.50.10Re1.056103.2101.4210VL
整个平板为层流边界层
则cmL4866.010056.11.00.5Re0.54
阻力系数
01292.0Re328.1LDC
阻力为
2
1
22DDFCVbL
N4210063.9201292.025.01.05.1247.121
5-2光滑平板宽1.2m，长3m，潜没在静水
中以速度smu/2.1沿水平方向拖曳，水温
为10℃，求：1）层流边界层的长度
（5105ReK）；2）平板末端的边界层厚度；
3）所需水平拖拽力。
答：（0.55m，57.2mm，16.57N）
5-3飞机以速度100m/s在大气中飞行，若视
机翼为平板，并认为机翼前缘开始均为湍流
边界层，试计算边界层厚度δ以及平板总阻
力。已知机翼长度为mL15，宽度为mb2，空
气温度为10t℃。
（答：2.751cm，1.631kN）
5-4速度为30m/s的风，平行地流过广告板。
广告板长10m，高5m，空气温度为10℃，
试求广告板所承受的摩擦力。
(答137.9N)
解： 10t℃空气的运动粘度
sm/1042.125
，密度3/247.1mkg
由于7510113.21042.11030ReLVL
混合边界层
所以： 002457.000008.0002537.0Re1700Re074.02.0LLDC
总摩擦力为：
NbLVCFDD9.13725030247.121002457.022122
5-5跳伞者的质量kgM80，降落时的迎流面积
为220.0mA，设其阻力系数8.0DC，气温为0t℃，
试确定降落过程中的末端速度eV。(为简单起
见不考虑空气浮力作用。当跳伞者的重力与
阻力相平衡时，此时的速度即为末端速度)
(答：87.14m/s)
解：
AVCMgeD221
取 20.0292.1218.081.9802eV
故 smVe/14.87
5-6压差阻力是汽车气动阻力的主要部分，
有两辆迎风面积相同20.2mA的汽车，其一为
敞棚的老式车，其阻力系数为9.01DC，另一为
有良好外形的新式汽车，其阻力系数为
4.02DC
，若它们均以hkmuf/90速度行驶。试求
它们为克服气动阻力所应付出的功率，已知
气温为10t℃。
(答：17.54kW，7.80kW）
解： 对于敞棚汽车
NAVCFDD6.70123600100090247.1219.0212211
kWVFND54.1736001000906.01.711
对于新式汽车
kWNNFD80.782.31122
5-7在烧粉煤的炉膛内，混有煤粉颗粒的烟
气流速smu/5.00，烟气的运动粘度sm/1022326；
烟气的密度3/2.0mkg，煤粉颗粒的密度
33
/101.1mkgs
，试计算烟气中mD5109的煤粉颗
粒是否沉降？悬浮的颗粒直径为多大？
解：（1）根据颗粒沉降的概念知，当气流速
度0u大于颗粒自由沉降速度su时，颗粒被气流
带走；两速度相等时，颗粒处于悬浮状态；
当气流速度小于颗粒沉降速度时，则沉降下
降。
在mD5109及smu/5.00下的DRe数
为：
560.5910Re0.2122310DDuD
沉降速度2181gDuss
sm/11.02.01022310981.92.0101.11816253
由于气流速度sm/11.05.0，则颗粒为
烟气带走。
（2）当smuus/5.00时的颗粒直径
81.92.0101.12.0102235.0181836
guD
s
s
=19.2×10-5m
即在气流中能悬浮的颗粒直径
mmD19.0
，再大的颗粒将下沉。因上
式的应用条件为Re1D，则经验算在
mD5102.19
时的DRe：
560.519.210Re0.43122310DDuD
故计算结果正确。
5-8某气力输送管道，为了输送一定数量的
悬浮固体颗粒，要求流速为颗粒沉速的5倍。
已知悬浮颗粒直径mmd3.0，密度3/2650mkg，
空气温度为20℃，求管内流速。
（答：10.5m/s）
5-9铅球的比重为11.42，直径为25mm，在
比重为0.93的油中以0.357m/s的速度等速
沉降，求油的动力粘性系数。
（答：10.0Pa·s）
5-10钢水密度3/7000mkg，内含直径mmd4.0，
3
/4500mkg
的杂质，若杂质在钢水中等速上浮，
求在钢水中上升200mm所需的时间。
（答：2.56s）
解：颗粒在流体中等速沉降的速度是由颗粒
所受重力、浮力和绕流阻力三者平衡决定
的，其一般公式为：
gdCuw
3
4
式中：——颗粒密度
——流体密度
5-11一圆柱形烟囱，高H=20m，直径D=0.6m,
水平风速u=18m/s,空气密度3/293.1mkg，运动
粘性系数sm/101326，求烟囱所受的水平推
力。
（答：612N）
解： 56103.810136.018ReuD
查圆柱绕流阻力系数图，得出6.0DC
则烟囱所受的水平推力为：
NHDVCFDD6.2513206.018293.1216.02122