化工传递过程 试题-题 一
化工传递过程真题
化工传递过程真题
一、填空
1.传递过程所描述的“三传”分别是指 动量传递 、 质量传递 、 热量传递 ，其相应的传递驱动力是： 速度梯度 、 浓度梯度 、 温度梯度 。
2.传递过程研究的是物理过程的 速率 问题。
3.一维的牛顿黏性定律： x du dy τμ
=-；一维的傅里叶定律： q dt k A dy =-；一维的费克定律： A A AB
d j D dy ρ=-。
4.在壁面湍流中，壁面与相邻流层的传递是 分子传递 方式，湍流边界层包括 层流内层 、 湍流核心 、 缓冲层 三个部分。
二、简答
1.普朗特边界层要点；
2.画出层流边界层过渡到湍流边界层的过程；
3.根据图示温度分布和速度分布得出各点梯度值或梯度的范围。
三、推导
1.分子传递动量通量的表达式推导
()11333x x yx d u du v v v v dy dy ρρ
τλ
λλ=-=-⇒=
2.雷诺转换推导（P100-102）
四、计算
爬流课本例题（例3-8，P64-65）
五、分析（回忆版材料未记录，仅记录所考察知识点）简述香蕉球的踢法中蕴含的原理；
答：马格努斯效应（Magnus Effect）解释。
化工设备热传导与传质考核试卷
15.下列哪些情况下雷诺数增大？（）
A.流体密度增大
B.流体流速增大
C.管道直径减小
D.流体的粘度减小
16.下列哪些因素影响菲克定律中的扩散系数？（）
A.温度
B.压力
C.浓度
D.物质的物理状态
17.下列哪些情况下亨利常数发生变化？（）
A.温度变化
B.压力变化
C.浓度变化
D.物质的状态变化
18.下列哪些方法可以用来增强传热过程？（）
9.下列哪个因素与对流传热系数无关？（）
A.流体类型
B.流体流速
C.流体比热容
D.物质的颜色
10.在化工设备中，下列哪种情况下热传导系数最小？（）
A.材料的密度较小
B.材料的晶体结构紧密
C.材料的温度较低
D.材料的纯度较低
11.下列哪个单位用于表示对流传热系数？（）
A. W/m²·K
B. J/kg·K
标准答案
一、单项选择题
1. C
2. A
3. D
4. A
5. D
6. D
7. C
8. D
9. D
10. D
11. A
12. D
13. A
14. B
15. A
16. C
17. D
18. D
19. A
20. D
二、多选题
1. ABD
2. AB
3. AD
4. ABC
5. AB
6. ABC
7. BC
8. ABC
A.增加传热面积
B.提高流体的流速
C.使用热导率更高的材料
D.减小热流体的温度
19.下列哪些情况下施托克斯数减小？（）
化工传递过程基础(第三版)习题答案详解_部分1
搅拌良好，任何 θ 瞬时
（1） （2）
（3） （4） （5）
aA2 = aA
试求放出 1m3 水所需的时间。又若槽中装满煤油，其他条件不变，放出 1 m3 煤油所需时间有 何变化？设水的密度为 1000 kg/m3；煤油的密度为 800 kg/m3。
解：设槽面积为 A，孔面积为 A0，原盛水的高度为 z0，放水后的高度为 z1
则
z0=3m
z1= 3 −1
( π ×12 ) = 1.727m 4
w1 = 100kg/min, aA1 = 0.002
θ = θ 瞬时：
w2 = 60kg/min, aA2 = aA
θ = θ2 时，
aA2 = 0.01 ，求θ2 。
对组分 A 进行总质量衡算：
w2 aA 2
−
w1aA1
+
d(MaA dθ
)
=
0
上式展开：
w2 aA 2
− w1aA1 + M
daA dθ
对组分 A 作质量衡算：
w2 aA 2
−
w1aA1
+
d(MaA ) dθ
=
0
w2 aA 2
+
M
d(aA ) dθ
=
0
∫ ∫ αA daA = − w2 10 dθ
0.05 aA
M0
ln aA = − 100 ×10 = −1 0.05 1000
aA = 0.05 × e−1 = 0.0184 = 1.84%
化工传递过程基础·习题详解
（第三版）
陈涛 张国亮 主编
目录
第一章 传递过程概论 ................................................................................................1 第二章 动量传递概论与动量传递微分方程........................................................... 11 第三章 动量传递方程的若干解 ..............................................................................19 第四章 边界层流动 ..................................................................................................37 第五章 湍流 ..............................................................................................................48 第六章 热量传递概论与能量方程 ..........................................................................64 第七章 热传导 ..........................................................................................................69 第八章 对流传热 ......................................................................................................81 第九章 质量传递概论与传质微分方程.................................................................105 第十章 分子传质（扩散） .................................................................................... 113 第十一章 对流传质 ................................................................................................122 第十二章 多种传递同时进行的过程 ....................................................................133
化工传递过程题库
1、在化工过程中，传热的主要方式不包括以下哪一种？A. 热传导B. 热对流C. 热辐射D. 热蒸发（答案）D2、下列哪个参数是用来描述流体流动状态的？A. 密度B. 黏度C. 雷诺数D. 压力（答案）C3、在化工设备中，换热器的主要作用是？A. 增加流体压力B. 实现流体混合C. 进行热量交换D. 改变流体流向（答案）C4、下列哪种泵是依靠离心力来输送流体的？A. 往复泵B. 齿轮泵C. 离心泵D. 螺杆泵（答案）C5、化工过程中，塔设备的主要用途不包括以下哪一项？A. 精馏B. 吸收C. 萃取D. 粉碎固体（答案）D6、在管道输送中，为了减少流体与管壁之间的摩擦阻力，通常采取的措施是？A. 增加管道长度B. 减小管道直径C. 提高流体流速D. 对管道内壁进行光滑处理（答案）D7、下列哪种现象是流体流动中的湍流状态？A. 流体分层流动，互不混合B. 流体流动平稳，无波动C. 流体流动杂乱无章，伴有漩涡D. 流体完全静止不动（答案）C8、在化工传热过程中，热传导的速率主要取决于哪些因素？A. 流体的压力和温度B. 流体的黏度和密度C. 传热面积和温度梯度D. 流体的流量和流速（答案）C9、下列哪种设备是用来分离气体混合物中各组分的？A. 过滤器B. 精馏塔C. 吸收塔D. 分离器（针对气体）（答案）D10、在化工过程中，为了强化传热效果，通常可以采取的措施不包括以下哪一项？A. 增加传热面积B. 提高传热系数C. 增大流体流速D. 降低流体温度（答案）D。
化工传递过程过程性考核(一) - 答案
化工传递Array过程过程性考核试卷（一）一．填空题（每空1分，本大题共41分）1. 流体静力学基本方程的应用包括压力压差的测量、液位的测量和液封高度的计算。
2. 甲地大气压为100 kPa，乙地大气压为80 kPa。
某刚性设备在甲地，其内部的真空度为25 kpa，则其内部的绝对压强为75 kpa；若将其移至乙地，则其内部的表压强为-0.5 mH2O。
3. 流体流动有两种基本形态，即层流和湍流。
判断流体流动形态的无量纲数群为雷诺数，其表达形式为Re=duρ/μ，物理意义为表示流体惯性力与与黏性力比值。
4. 复杂管路分为分支管路和并联管路。
5. 常用的流量计中，孔板流量计和文丘里属于差压流量计；转子流量计属于截面流量计；测速管可测量点速度。
6. 流体在圆形直管内做层流流动，若流量不变，将管径变为原来的两倍，则平均流速变为原来的1/4 ，流动摩擦系数变为原来的2倍，直管阻力损失变为原来的1/16 。
7. 流体在一套管环隙内流动，若外管内径为50 mm，内管外径为25 mm，则其流动当量直径为25 mm．8. 流体在圆形直管内做稳态层流流动，若管截面上平均流速为0.05 m/s ，则最大流速为 1.0 m/s 。
9. 联系各单元操作的两条主线为 传递过程 和 研究工程问题的方法论 。
10. 湍流边界层可以分为 层流底层 、 过渡层 和 湍流主体 ，其中传热、传质阻力主要集中在层流底层 。
11. 随体导数的表达形式为zu y u x u θzy x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=θD D 。
12. 不可压缩流体连续性方程的一般表达形式为0=•∇u。
13. 量纲分析的基础是 量纲一致性原则 和 π 定理。
14. 在研究流体的运动时，常采用两种观点，即 欧拉 观点和 拉格朗日 观点。
15. 牛顿黏性定律的表达形式为yu xd d μτ-=。
16. 流体质点的运动轨迹称为 迹线；在某一时刻，在流线上任一点的切线方向与流体在该点的速度方向相同 。
化工传递过程基础简答题
化工传递过程基础简答题1、如何从分子传质和边界层理论两个角度理解三传之间存在的共性答：（1）通量=－扩散系数×浓度梯度（2）动量、热量、和质量的扩散系数的量纲相同，其单位均为m2/s（3）通量为单位时间内通过与传递方向相垂直的单位面积上的动量、热量和质量各量的量的浓度梯度方向相反，故通量的表达式中有一负号。
边界层理论：速度、温度、浓度边界层的定义是类似的，它们均为流动方向距离x 的函数。
设流体流动方向为x 方向，垂直壁面的方向为y 方向。
（1）在边界层内（y <δ），受壁面影响，梯度大，不可忽略粘性力、法向热传导或法 向分子扩散。
（2）在层外主流层(y>δ)，梯度基本不变，可以忽略粘性力、法向热传导或法向分扩 散。
（3）通常约定：边界层的厚度为达到主体浓度99%是流动方向距离距离x 的长度。
2、以雷诺类似律为例说明三种传递现象之间的类似。
答：设流体以湍流流过壁面，流体与壁面间进行动量、热量和质量传递。
雷诺假定，湍流主体一直延伸到壁面。
设单位时间单位面积上 ，流体与壁面间所交换的质量为M 。
单位时间单位面积上交换的动量为；；由：又：得单位时间单位面积上交换的热量为由: 所以 单位时间单位面积上交换的组分A 的质量为 由联立得 ；3、简述流体流动的两种观点欧拉法和拉格朗日方法。
答：欧拉观点：着眼于流场中的空间点，以流场中的固定空间点（控制体）为考察对象，研究流体质点通过空间固定点时的运动参数随时间的变化规律。
然后综合所有空间点的运动参数随时间的变化，得到整个流场的运动规律拉格朗日观点：着眼于流场中的运动着的流体质点（系统），跟踪观察每一个流体质点的运动轨迹及其速度、压力等量随时间的变化。
然后综合所有流体质点的运动，得到整个流场的b u f M ρ2=)(s b s b u u M Mu Mu s -==-τ22b u f s ρτ=0=s u ()b b p p s p s q Mc t Mc t Mc t t A -==-()q h t t s b A=-/pM h c =)(As Ab As Ab A c c c c M M M N -=-=ρρρ)(0As Ab A c c c k N -=0cM k ρ=02b P c f h M u k c ρρ===运动规律4、体系的温度函数为t=f(θ,x,y,z)，写出温度函数t对时间θ的偏导数、全倒数以及随体导数，并说明其各项的含义。
江苏自考传递分离：传递部分复习题
化工传递过程根底复习题一、填空1、密度不随空间位置和时间变化的流体，称为 不可压缩流体 。
2、流体平衡微分方程推导过程中，任取一流体微元分析可知，作用在其上的外力分为两类，一类是作用在流体每一质点上的外力，称为 质量力 ；另一类是作用在流体微元外表上的力，称为 外表力 。
3、由分子运动引起的动量传递，可采用 牛顿粘性定律 描述；由分子运动引起的热量传递为热传导的一种形式，可采用 傅立叶定律 描述；而分子运动引起的质量传递称为分子扩散，那么采用 费克定律 描述。
4、在湍流流体中，由于存在着大大小小的旋涡运动，所以除了分子传递外，还有 涡流传递 存在。
5、不可压流体的微分质量衡算方程为：0y x z u u u x y z∂∂∂++=∂∂∂ 6、 欧拉 观点以相对于坐标固定的流场内的任一空间点为研究对象，研究流体流经每一空间点的力学性质。
7、以流体运动的质点或微团为着眼点，研究每个流体质点自始至终的运动过程的观点称为 拉格朗日 观点。
8、一般地，随体导数的物理意义是： 流场中流体质点上的物理量随时间和空间的变化率 。
因此，随体导数亦称为 质点导数 。
9、密度对时间的随体导数由两局部组成：一为密度随时间的 局部导数 ；另一个为密度的 对流导数 。
10、密度对时间的随体导数D D ρθ的物理意义为： 当流体质点在d θ时间内，由空间的一点〔x, y, z 〕移动到另一点〔x+dx, y+dy, z+dz 〕时，流体密度对时间的变化率 。
11、式1D u D υυθ=∇•的左边表示 流体微元的体积膨胀率或形变速率 ；右侧表示 速度向量的散度 。
12、对于不可压缩流体，其连续性方程可写为：0y x z u u u x y z∂∂∂++=∂∂∂。
13、当流体流动时，法向应力由两局部组成：其一是 流体的压力 ，它使流体微元承受压缩，发生 体积形变 ；其二是由流体的 粘性作用 引起的，它使流体微元在法线方向上承受拉伸或压缩发生 线性形变 。
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：()d u dyρτν= (y Z ，u Z ，dudy > 0)()d u dr ρτν=- (r Z ，u ], dudr< 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： AA ABd j D dyρ=- （1-3） ()d u dy ρτν=- （1-4） ()/p d c t q A dyρα=- （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 dzd 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 zθθ∂∂∂∂=+++∂∂∂∂ 物理意义：tθ∂∂——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DtD 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 ∇=r（判据）1. 220u x x ∇=-=r，不可压缩流体流动；2. 2002u ∇=-++=-r，不是不可压缩流体流动；3. 002222()u y z x x y z =⎧⎨≠⎩∇=++=++=r ，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 ρρρθθθ33),,,(-+=-+= 试求点（2，1，2，1）的加速度向量。
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一．选择填空，将正确答案的标号填入括号内。
（每空2分）
例： Re 数小于2000的管内流动是（ a ）。
a 层流
b 湍流
c 过渡流
1．采用拉格朗日导数描述大气压力变化时，θ
D Dp
反映的应是置于（b ）上的气压计的测量值。
a 高山顶
b 气球
c 飞机
2．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（ a ）变化为零。
a 动能、位能
b 体积、密度
c 膨胀功、摩擦功 3．小雷诺数蠕动流求解中，（c ）作用无关紧要，可以忽略。
a 动压力
b 粘滞力
c 惯性力 4. 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 以形体曳力为主
c 形体曳力与表面曳力所占比例相等
5. 依据普兰特混合长理论，湍流附加应力可按（ b ）式计算。
a 2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=dy du l ρτ
b 2
2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=dy du l ρτ c ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=dy du l 2ρτ
6. 依据管内极度湍流流动时摩擦曳力计算式2
max 1142.0⎪
⎪⎭
⎫
⎝⎛-=b u u f 可知，随雷诺数增加，摩擦系数f 的数值应该（ c ）。
a 逐渐增加
b 逐渐减小
c 趋于恒定
7. 采用数值解求解一维非稳态导热问题时，（ b ）边界n 处节点温度方程为：1-='n n t t 。
a 对流
b 绝热
c 与其他物体相接的导热
8. 管内流动时，若摩擦系数与对流传热系数均趋于稳定则表明边界层内速度与温度分布属于（ c ）。
a 发展着的速度分布和温度分布
b 充分发展了的速度分布和发展着的温度分布
c 充分发展了的速度分布和温度分布
9. A 组分通过静止的B 组分稳态单向扩散时，两组份的分子扩散通量的关系应该是：（ b ）。
a B A J J ->
b B A J J -=
c B A J J -<
10．若流体与固体壁面之间发生对流传质时，溶质从壁面进入流体将导致流动边界层厚度（ a ）
a 增大
b 不变
c 减小
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. 若取水平坐标x 为距离的标准量级，竖直坐标为y ，则水平平板壁面上流动边界层内可有
2
22
2x
u y
u y y ∂∂<<
∂∂（ ）
2. ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂y u x u x y 可用以描述流体微元在x-y 平面的旋转角速度。
（ ） 3. 冯-卡门边界层动量积分方程不仅可以用于层流，也可用于湍流流动。
（ ） 4. 理想流体流过曲线或不规则形壁面（如突然扩大、突然缩小、绕圆柱体等）时必然会出现边界层分离现象。
（ ）
5. 采用时均化方法对湍流进行描述时瞬时速度的时均值必定为零。
（ ）
6. 通过雷诺转换可知时均速度满足连续方程（ ）
7. 毕渥准数Bi 的物理意义可以解释为固体内导热热阻与外表面对流传热热阻之比。
（ ）
8. 普兰特数Pr 等于1是动量传递与热量传递可以简单类比的必要条件。
（ ） 9. 按照传质的当量膜理论，对流传质时传质系数c k 应与传递组分分子扩散系数的1/2次方成正比。
（ ）
10. 依据希格比（Higbie ）溶质渗透模型，溶质进入旋涡依赖不稳态扩散。
（ ）
三． 简述及扼要回答问题（每小题10分）
1、 什么是流体流体连续介质的假定，该假定的意义何在？
2、简述具有均匀流速0u ，均匀温度0t 的流体进入水平放置、温度均匀恒定为w t 的大平板表面后，温度边界层的形成与发展，并指出温度边界层厚度对流体与壁面之间对流传热系数的影响以及如何强化传热。
四．计算 ( 20分)．
若粘度为s mPa 1⋅的流体处于水平放置的两平行大平板间，已知两板间垂直距离为0.6米，若下板静止，上板以s m 2的速度沿水平方向移动，且流体移动的驱动压力降恒定为
m Pa 1013-⨯-，流动处于稳态。
试给出流体运动的速度分布方程，并计算两板中央流体的
实际速度。
已知流动满足层流，且不可压缩流体沿水平x 方向稳态流动时n - s 方程可简化为：
常数122=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛=x d p d y d u d x μ 式中 y 表示重力方向。
五．计算 ( 20分)．
已知平板壁面上水平x 方向单向湍流流动时边界层内速度与浓度均满足1/7次方分布，既
7
1
0⎪⎭⎫ ⎝⎛=δy u u x ， 7
10⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=--c A AS A AS δy c c c c 若边界层质量积分方程为：
()⎰==-c
δy A AB
x A A dy
dc D dy u c c dx d 00
0， 流动边界层厚度表
达式为：
5
1Re 376.0-
=x x
δ
，且知Sc=1, 假定湍流及传质均从平板前缘开始, 试求：
（1）对流传质系数计算式；
（2）长L 的平板传质从前缘开始的平均传质系数准数式。
式中u 为速度，c A 为溶质浓度，下标o 表示主流值，下标s 表示壁面值，y 为竖直坐标，D AB 为分子扩散系数，δ、δc 分别为流动、浓度边界层厚度。