化工传递过程习题三答案
北京化工大学《化工传递过程导论》课程第三次作业参考答案

31. 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。
解:由题意,柱坐标下的连续性方程一般表达式为:()()11()0r z u ru u t r r r z θρρρρθ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂不可压缩流体:0t ρ∂=∂且上式后三项可去除密度ρ 二维流动:()0z u z ρ∂=∂,则连续性方程简化为:()110r u ru r r r θθ∂∂+=∂∂ 22()111(cos )cos r ru C C r D D r r r r r r r θθ∂∂⎛⎫⎛⎫=-=-- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 111(sin )cos u C C D D r r r r r θθθθθ∂∂⎛⎫⎛⎫=+=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭故:22()()1111cos cos 0r u ru C C D D r r r r r r r θθθθ∂∂⎛⎫⎛⎫+=--++= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭,满足 2. 判断以下流动是否可能是不可压缩流动(1) ⎪⎩⎪⎨⎧-+=--=++=z x t u z y t u y x t u z y x 222 (2)()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=-==-=22221211t tz u xy u xy u z y x ρρρρ 解:不可压缩流动满足如下条件:0y x z u u u x y z∂∂∂++=∂∂∂ (1)2110y x z u u u x y z∂∂∂++=--=∂∂∂故可能为不可压缩流动(2)122(222)0y x z u u u t x x t x y z t ρρ∂∂∂++=-+-=-=-≠∂∂∂2t ρ=且。
显然不可能是不可压缩流动。
3. 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。
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(三)-答案

化⼯传递过程过程性考核(三)-答案化⼯传递过程过程性考核试卷(三)⼀、填空题(每空1分,共25分)1. Ф3 mm×3 mm的圆柱形颗粒,体积当量直径为 3.72 mm,其球形度为0.805。
2. 评价旋风分离器性能的主要指标有临界粒径、分离效率和压强将。
3. 降尘室的⽣产能⼒与降尘室的底⾯积和颗粒的沉降速度有关,⽽与降尘室的⾼度⽆关;多层降尘室⽣产能⼒的计算公式为V s=(n+1)blu t;⽓体在通过降尘室时,其流动型态⼀般应保证为层流。
4. 常见的恒压过滤装置有板框压滤机、叶滤机和转筒真空过滤机;其中属于连续过滤装置的为转筒真空过滤机。
5. 采⽤横穿洗涤法的间歇过滤设备有板框压滤机;采⽤置换洗涤法的间歇过滤设备有叶滤机。
6. 离⼼分离因数是指颗粒所受离⼼⼒和重⼒之⽐。
7. 颗粒的沉降可以分为加速段和匀速段,终端速度是指加速段结束时颗粒的沉降速度。
8. ⽬前,⼯业上使⽤的过滤操作⽅式主要有深床过滤、饼层过滤和膜过滤。
9. 旋风分离器的临界粒径是指理论上能够分离下来的最⼩颗粒直径。
10. ⾮球形颗粒的球形度越⼩,则床层的空隙率越⼤;颗粒分布越不均匀,床层的空隙率就越⼩。
⼆、单项选择题:(每⼩题1分,本⼤题共5分)在每⼩题列出的四个备选项中选出⼀个正确答案的代号填写在题后的括号内。
11. 在层流区中,颗粒重⼒沉降速度与其粒径的(C )成正⽐。
A. 0.5次⽅B. ⼀次⽅C. ⼆次⽅D. 三次⽅12. 在旋风分离器中,若操作温度升⾼,其他条件不变,则颗粒的临界粒径(A )A. 增⼤B. 减⼩C. 不变D. 不确定13. 恒压过滤中,随着过滤时间的增加,过滤速度(A )A. 减⼩B. 增加C. 不变D. 不确定14. 旋风分离器中主要的除尘区为(A )A. 外旋流的上部B. 外旋流的下部C. 内旋流的上部D. 内旋流的下部15. 较⾼的含尘浓度对于旋风分离器的压降和效率的影响是(C )A. 对压降有利,对效率不利B. 对效率有利,对压降不利C. 对压降和效率均有利D. 对压降和效率均不利三、名词解释题:(每⼩题3分,本⼤题共15分)16. 过滤速率和过滤速度单位时间获得的滤液体积成为过滤速率;单位时间单位过滤⾯积得到的滤液体积,称为过滤速度。
陈敏恒《化工原理》(第3版)课后习题(含考研真题)(热、质同时传递的过程 课后习题详解)

13.2 课后习题详解(一)习题过程的方向和极限13-1 温度为30℃、水汽分压为2kPa的湿空气吹过如表13-1所示三种状态的水的表面时,试用箭头表示传热和传质的方向。
表13-1解:已知:t=30℃,P=2kPa,与三种状态水接触。
求:传热、传质方向(用箭头表示)查水的饱和蒸汽压以Δt为传热条件,为传质条件,得:表13-213-2 在常压下一无限高的填料塔中,空气与水逆流接触。
入塔空气的温度为25℃、湿球温度为20℃。
水的入塔温度为40℃。
试求:气、液相下列情况时被加工的极限。
(1)大量空气,少量水在塔底被加工的极限温度;(2)大量水,少量空气在塔顶被加工的极限温度和湿度。
解:已知:P=101.3kPa,,逆流接触。
求:(1)大量空气,少量水,(2)大量水,少量空气,(1)大量空气处理少量水的极限温度为空气的湿球温度(2)大量水处理少量空气的极限温度为水的温度且湿度为查40℃下,过程的计算13-3 总压力为320kPa的含水湿氢气干球温度t=30℃,湿球温度为t w=24℃。
求湿氢气的湿度H(kg水/kg干氢气)。
已知氢-水系统的α/k H≈17.4kJ/(kg·℃)。
解:已知:P=320kPa,t=30℃,氢水-水系统,求:H(kg水/kg干氢气)查得24℃下,13-4 常压下气温30℃、湿球温度28℃的湿空气在淋水室中与大量冷水充分接触后,被冷却成10℃的饱和空气,试求:(1)每千克干气中的水分减少了多少?(2)若将离开淋水室的气体再加热至30℃,此时空气的湿球温度是多少?图13-1解:已知:P=101.3 kPa,求:(1)析出的水分W(kg水/kg干气)(1)查水的饱和蒸汽压(2)设查得与所设基本相符,13-5 在t1=60℃,H1=0.02kg/kg的常压空气中喷水增湿,每千克的干空气的喷水量为0.006kg,这些水在气流中全部汽化。
若不计喷入的水本身所具有的热焓,求增湿后的气体状态(温度t2和湿度H2)。
化工传递过程答案

中国海洋大学继续教育学院命题专用纸试题名称 :化工传递过程 学年学期: 2019学年第一学期 站点名称:层次: 专业: 年级: 学号: 姓名: 分数:一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分)1.粘性是指流体受到剪切作用时抵抗变形的能力,其原因是( B )。
a 组成流体的质点实质是离散的b 流体分子间存在吸引力c 流体质点存在漩涡与脉动 2. 连续方程矢量式中哈密顿算符“k zj y i x ∂∂+∂∂+∂∂=∇”的物理意义可以理解为计算质量通量的( C )。
a 梯度 b 旋度 c 散度 3.描述流体运功的随体导数中局部导数项θ∂∂表示出了流场的( B )性。
a 不可压缩 b 不确定 c 不均匀4.分析流体微元运动时,在直角坐标x-y 平面中,微元围绕z 轴的旋转角速度z ω正比于特征量( A )。
ay u xu xy ∂∂-∂∂ b y u x u x y ∂∂+∂∂ c xu y u x y ∂∂-∂∂5.流体爬流流过球形固体时,流动阻力中形体阻力与表面阻力之比应为( C )。
a 1:1 b 1:2 c 2:16.推导雷诺方程时,i 方向的法向湍流附加应力应表示为( B )。
a i r ii u '-=ρτb 2ιρτu rii '-= c j i r iiu u ''-=ρτ 7.固体内发生非稳态导时,若固体内部存在明显温度梯度,则可断定传热毕渥准数Bi 的数值( A )0.1。
a 大于等于 b 等于 c 小于等于8.依据普兰特混合长理论,湍流传热时,涡流热扩散系数h α可表示为( C )。
a dy du l h =αb 2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=dy du l h α c dy du l h 2=α 9.流体流入溶解扩散管后形成稳定的湍流边界层,溶质溶解扩散进入流体,则沿管长方向对流传质系数的变化规律应是( B )。
a 始终不变 b 先下降,后上升,最终趋于稳定 c 先上升,后下降,最终趋于稳定 10.利用雷诺类似求解湍流传质问题的前提是假定( C )。
化工传递过程基础(第三版)习题答案详解_部分3

(1)
(2)边界条件为
r = R , t = t0 r = ∞ , t = t∞
(3)式(1)积分两次,可得
t=−
C1 + C2 r
(2)
代入边界条件,可得温度分布表达式为 t − t∞ R = t 0 − t∞ r (4)根据傅里叶定律,可知
q / A = −k dt dr =k
r=R
(3)
t 0 − t∞ R
β = 1.95 × 10−4 K −1 。试推导出导热速率的表达式,并求单位长度的导热速率。
解:导热速率的表达式为
q ∂t = −k (1) ∂r A 其中 L 为圆筒壁的长度。 稳态热传导情况下,q = 对于本问题,k = k0 (1 + β t ) ,A = 2πrL ,
常数,将上述情况代入式(1) ,并分离变量,可得 q dr (1 + β t )dt = − 2πLk0 r 边界条件为 ① r1 = 1 , t1 = 200 ;② r2 = 2 , t2 = 100 积分得
所以
t=−
的球形固体,其半径为 R。球体沿径向向外对称导热。球 7-6 有一具有均匀发热速率 q
表面的散热速率等于球内部的发热速率,球表面上维持恒定温度 ts 不变。试从一般化球坐标 系热传导方程出发,导出球心处的温度表达式。 解:球坐标系的热传导方程为式(7-3) ,即 1 ∂t 1 ∂ 2 ∂t 1 ∂ ∂t 1 ∂ 2t q = 2 + r + 2 sin θ + 2 2 2 k ∂θ r sin θ ∂φ α ∂θ ′ r ∂r ∂r r sin θ ∂θ ① 球表面的散热速率等于球内部的发热速率, 球表面上维持恒定温度 ts 不变, 故为稳态 ∂t 导热, =0。 ∂θ ′ ∂t ∂t ∂2t ∂2t ② 一维径向对称导热, =0, 2 =0, 2 =0。 = 0, ∂φ ∂θ ∂φ ∂θ 于是式(7-3)变为
化工传递过程基础第三

计算:在流动截面上任取一微分面积dA,其点流速为ux,则通过该微元面积 的体积流率dVs?通过整个流动截面积A的体积流率Vs?
求解: 1.体积流率定义式: dVs uxdA
??
2.体积流率积分: 3.质量流率(w):
Vs uxdA
A
w Vs
主体平均流速(ub): 截面上各点流速的平均值
单位:SI单位和物理单位
SI单位制:
u /
y
N / m2 m/s
N s m2
Pa s
m
物理单位制:
u / y
dyn / cm2 cm / s
dyn s cm2
g cm s
P(泊)
cm
特性:是温度、压力的函数; f T , P
ux
y
kgm/ s m3 m
重要
(动量通量)= —(动量扩散系数)x (动量浓度梯度)
(二)热量通量
q k d cpt d cpt
A cp dy
dy
※ q/A:热量通量
q A
J m2
s
p Y
y
z方向微分平衡方程:
p Z
z
自己推?
※ 静止流体平衡微分方程(欧拉平衡微分方程)
fB
p
重要
单位体积流体的质量力 静压力梯度
(五)流体静压力学方程
欧拉平衡微分方程
p X p Y
x
y
p Z
z
质量力:X = 0,Y = 0,Z = - g
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《化工传递过程》习题三答案
一、单项选择题(本大题共30小题,每小题2分,共60分)
1、流体处于手里平衡时指的是受到的( D )为零。
A 、表面力
B 、质量力
C 、压力
D 、合力
2、压力较大时气体粘度随压力升高( C )。
A 、不变
B 、变小
C 、变大
D 、不确定
3、环形截面的当量直径为( D )
A 、1d
B 、2d
C 、
122d d + D 、21d d - 4、费克定律A A AB d j D dy
ρ=-描述的是( C ) A 、动量传递 B 、热传导 C 、质量传递 D 、内摩擦
5、气溶胶粒子的运动中,惯性力( B )。
A 、重要,不可忽略
B 、不重要,可忽略
C 、不确定
D 、有时重要有时不重要
6、拉格朗日观点选取的研究对象边界上物质和能量( D )
A 、只能进不能出
B 、可以与外界传递
C 、只能出不能进
D 、不能进行传递
7、脉动速度的时均值为( C )
A 、时均速度
B 、正值
C 、0
D 、负值
8、充分发展的平壁间的层流平均速度与最大速度为( B )。
A 、1:2
B 、2:3
C 、1:3
D 、1:1
9、温度边界层厚度定义为0s t s
t t y t t δ-=-( C ) A 、10% B 、90 C 、99% D 、100%
10、在水力光滑管中,阻力系数与( B )有关。
A 、相对粗糙度
B 、Re 数
C 、Re 数和相对粗糙度
D 、粗糙度和Re 数
11、当观察者站在岸边,观察得到河流中某一固定位置处鱼的浓度随时间的变化率时最好应该用( A )描述。
A 、偏导数
B 、全导数
C 、随体导数
D 、都可以
12、空气已速度u 0分别沿平板的长度方向和宽度方向(长是宽的3倍)层流流动,在此情况平板
所受到的摩擦阻力是( C )
A 、不变
B 、前者大
C 、后者大
D 、前者是后者3倍
13、传热过程中湍流边界层的层流内层的温度梯度比湍流核心( A )
A 、大
B 、小
C 、相等
D 、不确定
14、冯卡门类似律采用的三层模型不包括( D )
A 、湍流主体
B 、缓冲层
C 、层流内层
D 、过渡区
15、固体内发生非稳态导时,若固体内部存在明显温度梯度,则( A )
A 、0.1Bi ≥
B 、0.1Bi =
C 、0.1Bi ≤
D 。
不确定
16、A 组分静止,B 组分通过A 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( A )。
A 、
B A J J -= B 、A B J J <-
C 、A B J J >-
D 、未知
17、以下是不可压缩流场的是( B )
A 、u xi yj =+
B 、u xi yj =-
C 、()u xi y j θ=+-
D 、u xyi =
18、斯蒂芬玻尔兹曼定律描述黑体辐射与物体热力学温度的( D )次方成正比
A 、1
B 、2
C 、3
D 、4
19、湍流边界层包括( C )
A 、层流内层
B 、湍流核心
C 、层流内层、缓冲区和湍流核心
D 、层流内层和湍流核心
20、不可压缩流体平壁面间稳态层流流动速度分布方程形状为( A )。
A 、抛物线
B 、线性
C 、对数
D 、均匀分布
21、布拉修斯的经验方程1/40.079Re f -=适用范围是( B )
A 、Re 2000<
B 、3000Re 100000<<
C 、Re 10000>
D 、以上均不正确
22、无界固体壁面上的稳态湍流主体速度分布形状为( D )
A 、均匀分布
B 、线性分布
C 、抛物线
D 、对数
23、集总热容法忽略了( A )
A 、内部热阻
B 、外部热阻
C 、内部热阻和外部热阻
D 、不确定
24、层流流动的Re 数满足( A )。
A 、Re<2000
B 、Re>5000
C 、2000<Re<10000
D 、Re>20000
25、柯尔本类似律在( B )时变为雷诺类似律。
A 、Re 10000>
B 、Pr 1=
C 、Pr 1>
D 、Pr 1<
26、普朗特泰勒类似律表述为( C )。
A 、2b p h f St u c ρ==
B 、b p h St f u c ρ==
C 、
b p h St u
c ρ== D 、以上均不对 27、根据纽曼法则,长方体的不稳态导热问题可以表示为( C )个一维无限大平板的导热问题。
A 、1
B 、2
C 、3
D 、4
28、不稳态热传导中给出任何时刻物体端面的温度分布的边界条件是( A )
A 、第一类边界条件
B 、第二类边界条件
C 、第三类边界条件
D 、混合边界条件
29、将一维导热分析解推广到二维和三维问题是( D )
A 、傅里叶定律
B 、简易图算法
C 、雷诺相似率
D 纽曼法则
30、21t t αθ
∂=∇∂是( B ) A 、傅里叶定律 B 、傅里叶第二定律 C 、傅里叶第三定律 D 、导热定律
二、多项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分)
1、对于湍流描述正确的是( ABC )
A 、质点脉动
B 、流动阻力远大于层流
C 、在流动垂直的方向上,流体速度分布较层流均匀
D 、能量耗散比层流小
2、以下说法正确的是( BD )。
A 、理想气体是没有粘性的气体。
B 、通量=-扩散系数⨯浓度梯度
C 、选取控制体一定是无限小的微元体,不能是有限大小的
D 、拉格朗日描述法中选取的系统边界上没有物质和能量交换
3、关于毕渥数表述正确的是( AC )
A 、具有长度量纲
B 、表示表面对流热阻与物体内部导热热阻之比
C 、Bi<0.1时,系统传热可采用集总热容法处理
D 、以上均不正确
4、以下说法不正确的是( ACD )
A 、层流相邻流体层之间的热传递属于对流
B 、对流传热与流体的流动状态密切相关
C 、湍流边界层与固体壁面传热是不需要没有热传导
D 、以上说法均不正确
5、与管壁温度不同的流体在管内层流流动时,以下描述正确的是(AC )
A 、流体与管壁存在热传递
B、流体内部热传递以涡流传递为主
C、同时存在速度边界层和温度边界层
D、速度边界层与温度边界层重合
6、对管内湍流传热类似律表述正确的是( ABCD )
A、雷诺导出了摩擦系数与对流传热系数之间的关系式
B、普朗特认为湍流边界层是二层模型
C、冯卡门类似律考虑了湍流边界层中缓冲层的影响
D、柯尔本得到了以实验稳基础的类似律
7、质量传递的基本方式包括( ABC )
A、分子扩散
B、分子传质
C、对流传质
D、辐射
8、关于对流传质模型描述正确的是( AC )
A、停滞膜模型假定整个传质阻力均集中在界面两侧的两层虚拟的停滞膜中
B、希格比认为高传质强度设备内液膜内进行稳态扩散是可以的
C、溶质渗透模型比较准确的描述气液间的对流传质过程
D、表面更新模型认为溶质向液相内部的传质为非稳态分子扩散过程,表面上的流体单元有相同的暴露时间
9、关于液体中分子扩散的描述正确的是( AB )
A、液体分子间作用力大,扩散系数比气体中的小105倍
B、液体中组分的扩散系数随浓度而变
C、总浓度在整个液相中保持一致
D、气体中的扩散通量比在液体中的高出倍数为105
10、关于热传递以下说法正确的是( ACD )
A、热辐射以电磁波的形式进行
B、热传递总是需要介质
C、对流传热与宏观运动相关
D、热传导是内部粒子的微观运动导致的
三、判断题(本大题共10小题,每小题1分,共10分,正确填“T”,错误填“F”)
1、0
∇与体积膨胀率有关。
(T)
u
∇=可以表示流体不可压缩是因为u
2、速度势函数只能用于无旋流动。
(T)
3、Re数小于10000的流动是层流。
(F)
4、流场中流线可以相交。
(F)
τ中i表示剪应力所在平面的法向方向。
(T)
5、
ij
6、蒸汽冷凝和液体沸腾属于对流传热。
(T)
7、Pr1
=时,普朗特泰勒类似律还原为雷诺类似律。
(T)
8、固体中的扩散与固体内部结构无关。
(F)
9、浓度边界层积分传质方程既适用于层流边界层,也适用于湍流边界层。
(T)
10、当化学反应的速率大大高于扩散速率时,扩散决定传质速率,这种过程称为扩散控制过程。
(T)。