传递过程原理习题答案
材料加工冶金传输原理习题答案
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。
1-2某种液体的密度ρ=900 Kg ／m 3，试求教重度y 和质量体积v 。
解：由液体密度、重度和质量体积的关系知：)m /(88208.9900g 3N VG=*===ργ ∴质量体积为)/(001.013kg m ==ρν1.4某种可压缩液体在圆柱形容器中，当压强为2MN ／m 2时体积为995cm 3，当压强为1MN ／m 2时体积为1000 cm 3，问它的等温压缩率k T 为多少? 解：等温压缩率K T 公式(2-1): TT P V V K ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∆∆-=1 ΔV=995-1000=-5*10-6m 3注意：ΔP=2-1=1MN/m 2=1*106Pa将V=1000cm 3代入即可得到K T =5*10-9Pa -1。
注意：式中V 是指液体变化前的体积1.6 如图1.5所示，在相距h ＝0.06m 的两个固定平行乎板中间放置另一块薄板，在薄板的上下分别放有不同粘度的油，并且一种油的粘度是另一种油的粘度的2倍。
当薄板以匀速v ＝0.3m/s 被拖动时，每平方米受合力F=29N ，求两种油的粘度各是多少?解：流体匀速稳定流动时流体对板面产生的粘性阻力力为YA F 0yx νητ==平板受到上下油面的阻力之和与施加的力平衡，即hh F 0162/22/h νηνηνητ=+==合代入数据得η=0.967Pa.s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。
传递过程原理第二章习题解
，
10求证流函数 和势函数 满足 方程
据流函数与势函数定义
有
分别对x y求偏导数
对应式相加可得
1．甘油在流道中心处的流速与离中心25mm处的流速：
2．通过单位管长的压力降：
3．管壁面处的剪应力。
2流体在两块无限大平板之间作一维稳态层流，试计算截面上等于主体流速 的点距板壁面的距离。又如流体在管内作一维稳态层流时，该点与壁面的距离为若干？
解：
两无限大平板之间 可得
分离变量并积分有： 得到流线方程得一般形式
当 、 、 时， ，过（1，3）点的流线方程为：
当 、 、 时， ，过（1，3）流线方程仍为：
8已知某不可压缩流体作平面流动时的速度 ， ，试导出此情况下的流函数。
解：
，
9某不可压缩流体作二维流动时的流函数可用下式表示：
试导出点（2，1）处的速度值。
第二章
1温度为20℃的甘油以10kg/s的质量流率流过宽度为1m、高为0.1m的的矩形截面管道，流动已充分发展，试求算：
1．甘油在流道中心处的流速与离中心25mm处的流速；
2．通过单位管长的压力降；
3．管壁面处的剪应力。
已知20℃的甘油的密度 ，粘度为
解：
确定流型
流动为层流，处理为两大平板之间稳态层流流动
解：
流动为层流
中心处：
半径中点处：
壁面处：
5常压下，温度为45℃的空气以 的体积流率流过水平套管环隙，套管的内管外径为50mm，外管内径为100mm，试计算：
1．空气最大流速处的径向距离；
2．单位长度的压力降；
3．内外管间中点处的空气流量；
4．空气最大流速；
5． 及 处的壁面剪应力。
传递过程原理复习题最后报告
《传递工程基础》复习题第一单元传递过程概论本单元主要讲述动量、热量与质量传递的类似性以及传递过程课程的内容及研究方法。
掌握化工过程中的动量传递、热量传递和质量传递的类似性，了解三种传递过程在化工中的应用，掌握牛顿粘性定律、付立叶定律和费克定律描述及其物理意义，理解其相关性。
熟悉本课程的研究方法。
第二单元动量传递本单元主要讲述连续性方程、运动方程。
掌握动量传递的基本概念、基本方式；理解两种方程的推导过程，掌握不同条件下方程的分析和简化；熟悉平壁间的稳态层流、圆管内与套管环隙中的稳态层流流动情况下连续性方程和奈维－斯托克斯方程的简化，掌握流函数和势函数的定义及表达式；掌握边界层的基本概念；沿板、沿管流动边界层的发展趋势和规律；边界层微分和积分动量方程的建立。
第三单元热量传递本单元主要讲述热量传递基本方式、微分能量方程。
了解热量传递的一般过程和特点，进一步熟悉能量方程；掌握稳态、非稳态热传导两类问题的处理；对一维导热问题的数学分析方法求解；多维导热问题数值解法或其他处理方法；三类边界问题的识别转换；各类传热情况的正确判别；各情况下温度随时间、地点的分布规律及传热通量。
结合实际情况，探讨一些导热理论在工程实践中的应用领域。
第四单元传量传递本单元主要介绍传质的基本方式、传质方程、对流传质系数；稳定浓度边界层的层流近似解；三传类比；相际传质模型。
掌握传质过程的分子扩散和对流传质的机理；固体中的分子扩散；对流相际传质模型；熟悉分子扩散微分方程和对流传质方程；传质边界层概念；沿板、沿管的浓度分布，传质系数的求取，各种传质通量的表达。
第一部分 传递过程概论一、填空题：1. 传递现象学科包括 动量 、 质量 和 热量 三个相互密切关联的主题。
2. 化学工程学科研究两个基本问题。
一是过程的平衡、限度；二是过程的速率以及实现工程所需要的设备。
3. 非牛顿流体包括假塑性流体，胀塑性流体，宾汉塑性流体 （至少给出三种流体）。
传递过程原理作业题解(1-7章)
第二章1. 对于在r θ平面的不可压缩流体的流动，r 方向的速度分量为2cos /r u A r θ=-。
试确定速度的θ分量。
解：柱坐标系的连续性方程为11()()()0r z ru u u r r r z θρρρρθθ∂∂∂∂+++='∂∂∂∂对于不可压缩流体在r θ平面的二维流动，ρ=常数，0,0z z u u z∂==∂，故有11()0r u ru r r r θθ∂∂+=∂∂ 即22cos cos ()()r u A A ru rr r r rθθθθ∂∂∂=-=--=-∂∂∂将上式积分，可得22cos sin ()A r A u d f r r θθθθ=-=-+⎰式中，()f r 为积分常数，在已知条件下，任意一个()f r 都能满足连续性方程。
令()0f r =，可得到u θ的最简单的表达式：2sin A u r θθ=-2．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）在矩形截面管道，可压缩流体作稳态一维流动； （2）在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动； （3）在平板壁面上可压缩流体作稳态二维流动；（4）不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向稳态流动； （5）不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动。
解： ()0ρρθ∂+∇=∂u（1） 在矩形截面管道，可压缩流体作稳态一维流动0x z x y z u u u u u u x y z x y z ρρρρρθ∂∂∂∂∂∂∂++++++=∂∂∂∂∂∂∂⎛⎫⎪⎝⎭y 稳态：0ρθ∂=∂，一维流动：0x u =， 0y u = ∴ z 0z u u z z ρρ∂∂+=∂∂， 即 ()0z u zρ∂=∂ （2）在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动()()()0y x z u u u xyzρρρρθ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂稳态：0ρθ∂=∂，二维流动：0z u = ∴()()0y x u u xyρρ∂∂+=∂∂， 又cons t ρ=，从而0yx u u x y∂∂+=∂∂ （3）在平板壁面上可压缩流体作稳态二维流动 在此情况下，（2）中cons t ρ≠∴()()0y x u u xyρρ∂∂+=∂∂（4）不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向稳态流动()()()110r z r u u u r r r zθρρρρθθ∂∂∂∂+++='∂∂∂∂ 稳态：0ρθ∂='∂，轴向流动：0r u =，轴对称：0θ∂=∂ ∴()0z u z ρ∂=∂， 0z uz∂=∂ （不可压缩cons t ρ=） （5）不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动22()(sin )()1110sin sin r r u u u r r r r θφρρθρρθθθθφ∂∂∂∂+++='∂∂∂∂ 稳态0ρθ∂='∂，沿球心对称0θ∂=∂，0φ∂=∂，不可压缩ρ=const ∴221()0r r u r r ∂=∂ ，即 2()0r d r u dr= 3．某粘性流体的速度场为22538=x y xyz xz +-u i j k已知流体的动力粘度0.144Pa s μ=⋅，在点（2，4，－6）处的法向应力2100N /m yy τ=-，试求该点处的压力和其它法向应力和剪应力。
传输原理课后答案
传输原理课后答案1. 传输原理的基本概念。
传输原理是指在信息传输过程中所涉及的各种原理和技术。
它涉及到电信号的传输、调制解调、数字信号的传输、传输介质的选择等内容。
在信息技术日新月异的今天，传输原理显得尤为重要，它关乎着信息的传递速度、传输质量以及网络的稳定性。
2. 传输原理的基本分类。
根据传输介质的不同，传输原理可以分为有线传输和无线传输两大类。
有线传输是指通过电缆、光纤等有线介质进行信息传输，它的优点是传输速度快、传输质量高，但受限于线路长度和布线成本。
而无线传输则是指通过无线电波进行信息传输，它的优点是灵活便捷，但受限于信号受干扰、传输距离有限等问题。
3. 传输原理的关键技术。
在传输原理中，调制解调技术是一项非常重要的技术。
调制是指将数字信号转换为模拟信号，以便在传输过程中能够通过介质传输；而解调则是将模拟信号转换为数字信号，以便接收端能够正确解读信息。
调制解调技术的发展，使得数字信号的传输更加稳定可靠。
4. 传输原理的应用。
传输原理在现代社会中有着广泛的应用，比如在通信领域，传输原理决定了通信网络的速度和质量；在互联网领域，传输原理决定了网络的稳定性和安全性。
此外，在工业自动化、智能家居等领域，传输原理也扮演着重要的角色。
5. 传输原理的未来发展。
随着信息技术的不断发展，传输原理也在不断创新和进步。
未来，随着5G、6G等新一代通信技术的应用，传输原理将迎来新的发展机遇。
同时，随着人工智能、物联网等新技术的兴起，传输原理也将在更多领域得到应用和拓展。
总结，传输原理作为信息技术的重要组成部分，对于信息的传输和通信至关重要。
通过对传输原理的学习和理解，可以更好地掌握信息技术的核心内容，为未来的发展打下坚实的基础。
希望同学们能够认真学习传输原理的相关知识，不断提升自己的专业能力。
传递过程原理习题答案
《传递过程原理》习题一一、在一内径为2cm 的水平管道内，测得距管壁5mm 处水的流速为s 。
水在283K 温度下以层流流过管道。
问：（1）管中的最大流速。
（2）查出283K 下水的粘度，注明出处。
（3）每米管长的压强降（N/m 2/m ）。
（4）验证雷诺数。
【解】：(1) ])(1[4)(42222RrL R P r R LP v g g -∆=-∆=μμ （1） 在r =0处，即管中心处速度最大为2max 4R LP v g μ∆=本题中R =1cm, 在r ==，v =s ，带入（1）得，])1/5.0(1[41.022-∆=LR P g μ =∆=LR P v g μ42max s=s(2) 31031.1-⨯=μ (3)2max 4R v L P g μ=∆= Pa/s (4) 10201031.13.1301.0101212Re 33max max=⨯⨯⨯⨯====-μρμρμρRv v R vd <2100为层流二、用量纲确证有效因子（节）中的K 为无量纲数。
（R D a k K A /1=）【解】：11][-⋅=s m k1][-=m a 12][-⋅=s m D ABm R =][所以，1)/(][1211=⨯⋅⨯⋅=---m s m m s m K 故，K 为无量纲数三、对双组份A 和B 系统证明下列关系式： 1．A B B A A B A A x M x M x M M w d )(d 2+=（从ρρAA w =出发先推出w A 与x A 的关系式） 2．2)//(d dB B A A B A AA M W M W M M w x +=（从CC x A A=出发先推出x A 与w A 的关系式）【解】方法1：从w A 与x A 的关系式推导（M A 与M B 为常量）()/()/A A A A AA A BA AB B A A B BC M C x M w C M C M C x M x M ρρρ===+++， A A w x 求导（略），得2()A A BA A AB B dw M M dx x M x M =+ (/)//(//)///A A A A AA AB A A B B A A B BC M w M x C C M M w M w M ρρρρρ===+++， A A x w 求导（略），得 21(//)A A A B A A B B dx dw M M w M w M =+ 注意：22, A A B A A A A B dw M M dx M dx dw M M M ==方法2：从M 的定义推导,1,,1,1///A B A A B B A B A A B B x x M x M x M w w M w M w M +=⎧⎪=+⎪⎨+=⎪⎪=+⎩20() (1)0(1/)(1/)(1/) ()/() (2)A B A A B B A B A A B A A B BA B A B A dx dx dM M dx M dx M M dx dw dw M dM M dw M dw M M M M dw +=⎧⎪=+=-⎪⎨+=⎪⎪-=+⎩=--⋅ （2）÷（1），得22()A A B A BA A AB B dw M M M M dx M x M x M ==+ （1）÷（2），得221(//)A A A B A B A A B B dw M dx M M M M w M w M ==+四、在管内CO 2气体与N 2气进行等摩尔逆向扩散。
《传递过程原理》课后习题参考答案
《传递过程原理》课程第一次作业参考答案（P56）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。
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 yx t u z y x 222 (2) ()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=-==-=22221211t tz u xy u x y u z y x ρρρρ3.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。
《化工传递过程导论》课程作业第三次作业参考P-573-1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？距离壁面的距离02(12d r =-3-2温度为20℃的甘油以10kg/s 的质量流率流过长度为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=1.499Pa·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；2max 012P u y xμ∂=-∂流动方向上的压力梯度Px∂∂的表达式为：max 22u Px 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 L x L y μ∆∂∆⨯⨯=-=-===⋅∂ （3） 管壁处剪应力为：2max max 002[(1())]xy 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》课程第四次作业解题参考（P122）2. 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。
传递过程原理作业题和答案
《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。
1. (1-1) 解:d (讪 T — V/du (y / , u . /,> 0) dydyd(Pu)/du (rv , U 八dr< 0)T = -V ———-dr2.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:2.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。
3. (3-1)解：全导数：dt _ : t : t dx t dy ：: t dz 小 v x 卍 :yd : z d随体导数：Dt:t:t:t:tu u uD Vvux：：x 叽y物理意义:表示空间某固定点处温度随时间的变化率;j A --DAB.dyd (讪 dyq/ Ad( ’C p t) dy1.它们可以共同表示为：通量 (1-3)(1-4)(1-6)=—(扩散系数)x(浓度梯度)；. ――?•u(x, y, z,8)=xyzi +yj _3z8k = xyz + yj —3z& k试求点（2，1, 2，1 ）的加速度向量。
Du Du ~ Du y - Du ~(3-6)解: D u ^1 ^j >k-■■■4： 44 H H---- = ----- + u ---- 十 u ----- + u ---- D : ' u x :: x u ^ y % z=0 xyz( yz) y(xz) _ 3z 丁 (xy)二xyz yz1 _3 )DU y1 = y ° - y 二 y °（1一可）D屠一表示测量流体温度时'测量点以任意速度屠、变、吏运动所测得的温度随时间的变化率Dt—表示测量点随流体一起运动且速度u-d|4. 测得的温度随时间的变化率。
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故，K 为无量纲数 三、对双组份 A 和 B 系统证明下列关系式：
1． dwA
M AMB (xAM A xBM B )2
dxA （从 wA
A
出发先推出
wA 与
xA 的关系式）
2． dxA
M AM B (WA
dwA /MA
WB
【解】取柱坐标，设 A 为 CO2，B 为 N2，L 为管长。 假设（1）一维定态 （2）等摩尔逆向扩散：NAz+NBz=0 （3）理想气体： C p /(RT ), CA pA /(RT )
并有 p=const，T=const，DAB=const 由假设（1）作壳体平衡， R2 N Az z R2 N Az zz 0
五、通过非等温球形膜的扩散（双组份）问题的求解。
方程：
N
Ar
CDAB
dx A dr
x A (N Ar
N Br )
d dr
(r
2
N
Ar
)
0
边界条件：当 r=r1 时，xB=xB1 当 r=r2 时，xB=xB2
假定
T T1
r r1
n
，
D AB D AB,1
T T1
3 /
2
，C=p/RT，p=常量，NBr=0（组份
B
静止）
求：（1）xB=f（r，xB1，xB2）的表达式。（n≠-2）
（2）WA 4r12 N Ar rr1 ?
（n≠-2）
（3）用洛必大法则求出 n=-2 时的 xA 和 WA。
【解】：
N Ar
CDAB
dx A dr
dxA
M2
dxA M 2 dwA M AM B
方法 2：从 M 的定义推导
xA xB 1,
M
wA
xAM A wB 1,
xB
M
B
,
1/ M wA / M A wB / M B,
dxA dxB 0 dM M AdxA M BdxB (M A M B )dxA (1) dwA dwB 0 (1/ M 2 )dM (1/ M A )dwA (1/ M B )dwB
dN Az dz
0 ，得
NAz=const
由假设（2）
J
* Az
N Az
xA (N Az
NBz )
N Az
由假设（3） C p /(RT ) const
C 1.0132 105 Pa 40.9 N / m2 40.9mol / m3
8.314J /(mol k) 283k
N m / mol
xA
CA / C
pA /(RT ) p /(RT )
pA /
p
xA0
456mmHg 760mmHg
0.6,
xAL
76mmHg 760mmHg
0.1
再利用
Fick
扩散定律（一维），
J
* Az
CDAB
dxA dz
Q
N
Az
（本例即为
J
* Az
），C，DAB
均为常数
dxA dz
k1 （k1=const）
/ M B )2
（从 xA
CA C
出发先推出
xA 与
wA 的关
系式）
【解】方法 1：从 wA 与 xA 的关系式推导（MA 与 MB 为常量）
wA
A A B
(CAM A ) / C (CAM A CB M B ) / C
xAM A xAM A xB M B
，
wA xA
求导（略），得 dwA
M AM B
(3)
Pg L
4vmax R2
=6.97
Pa/s
(4)
Re
dv
2R
1 2
vmax
Rvmax
1
103 0.01 13.3 1.31 103
1020
<2100
为层流
二、用量纲确证有效因子（2.3 节）中的 K 为无量纲数。 （ K k1a / DA R ）
【解】： [k1] m s1 [a] m1 [DAB ] m2 s 1 [R] m
(M A M B ) /(M AM B ) dwA (2)
（2）÷（1），得 dwA M AM B
M AM B
dxA
M2
(xAM A xB M B )2
（1）÷（2），得 dwA M 2
1
dxA M AM B M AM B (wA / M A wB / M B )2
四、在管内 CO2 气体与 N2 气进行等摩尔逆向扩散。管长为 0.20m，管径为 0.01m，管内 N2 气的温度为 298K，总压为 101.32kPa。管两端 CO2 的分压 分别为 456mmHg 和 76mmHg。CO2 通过 N2 气的扩散系数 DAB=1.67×105m2/s。试计算 CO2 的扩散通量。
《传递过程原理》习题一
一、在一内径为 2cm 的水平管道内，测得距管壁 5mm 处水的流速为
10.0cm/s。水在 283K 温度下以层流流过管道。问：（1）管中的最大流速。 （2）查出 283K 下水的粘度，注明出处。（3）每米管长的压强降（N/m2/m）。 （4）验证雷诺数。
【解】：(1)
v Pg (R2 r2 ) Pg R2 [1 ( r )2 ]
解得 xA=k1z+k2
由边条件可定出 k1 2.5m1, k2 0.5
通量
N Az
J
* Az
CDAB k1
40.9mol / m3
1.67 105 m2
/ s (2.5 / m)
1.71103 mol
/(m2
s)
WA R2 N Az 1.34 107 mol / s
附：管道体积V R2 L 1.57 105 m3 管道的气体量V C 6.42104 mol 讨论：圆截面通量 wA 为 1.34×10-7mol/s，与管道内气体量 6.42×10-4mol 相比 很小，可见求通量时，假设为“定态”可认为是合理的。
dxA (xAM A xB M B )2
xA
CA CA CB
(A / MA) / (A / M A B / MB ) /
wA / M A wA / M A wB / M B
，
xA wA
求导（略），得 dxA
1
dwA M AM B (wA / M A wB / M B )2
注意：
dwA M AM B ,
4L
4L
度最大为 vmax
Pg 4L
R2
本题中 R=1cm, 在 r =1-0.5=0.5cm，v=0.1m/s，带入（1）得，
0.1 Pg R2 [1 (0.5 /1)2 ] 4L
vmax
Pg R2 4L
0.133m/s=13.3cm/s
(2) 1.31 103 Pa.s