完整word版,化工传递过程 试题与解答 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。
化工传递过程习题三
《化工传递过程》习题三一、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（ ）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（ ）。
A 、不变B 、变小C 、变大D 、不确定3、环形截面的当量直径为（ ）A 、1dB 、2dC 、122d d + D 、21d d - 4、费克定律A A AB d j D dyρ=-描述的是（ ） 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（ ）。
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（ ）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（ ）A 、时均速度B 、正值C 、0D 、负值8、充分发展的平壁间的层流平均速度与最大速度为（ ）。
A 、1:2B 、2:3C 、1:3D 、1:19、温度边界层厚度定义为0s t st t y t t δ-=-（ ） A 、10% B 、90 C 、99% D 、100%10、在水力光滑管中，阻力系数与（ ）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（ ）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（ ）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 、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（ ）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 、0.1Bi ≥B 、0.1Bi =C 、0.1Bi ≤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 。
化工传递过程基础习题答案详解(完成版)[1]
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《化工传递过程导论》课程作业参考答案
《传递过程原理》课程第三次作业参考答案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。
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：0tρ∂=∂且上式后三项可去除密度ρ 二维流动：()0z u zρ∂=∂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∂∂⎛⎫⎛⎫=-=-- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭22111(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∂∂⎛⎫⎛⎫+=--++= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 由题意，显然此流动满足连续方程。
2. 判断以下流动是否可能是不可压缩流动(1)⎪⎩⎪⎨⎧-+=--=++=zx t u zy t u y x t u z y x 222 (2)()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=-==-=22221211ttz u xy u x y u z y x ρρρρ解：不可压缩流动满足如下条件：0y x zu u u x y z∂∂∂++=∂∂∂ （1）2110y x zu 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 tρρ∂∂∂++=-+-=-=-≠∂∂∂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。
化工传递过程基础习题.doc
第一章传质过程基础一、选择与填空（30分，每空2分）1.传质通量与相对应。
A Q/q ；B C/_4 .C C.jft .D C A2.传质通量j,\与相对应。
A.C M（"・*）：B.5“：C.C/村；D. P^A■：3.传质通量七"与相对应。
A C A（U A-U M）；B.C^A. c. %*； D.力％4.等分了反方向扩散通常发生在单元操作过程中：-•组分通过另-•停滞组分的扩散通常发生在单元操作过程中。
5.描述动量和质量传递类似律的一层模型是:两层模型是;三层模型是。
I.在根管子中存在有由CHA组分A）和Hc（组分B）组成的气体混合物,压力为1.013x105Pa、温度为298K。
已知管内的CH4通过停滞的He进行稳态维扩散，在相距0.02m的两端,CH4的分压分别为= 6 7 8 08x1 °4 Pa及2.03x10* pa,管内的总压维持恒定。
扩散条件下，CH,在He中的扩散系数为= 675x10-5 m2/s。
试求算CH4的传质通量、。
2.298 K的水以0.5 m/s的主体流速流过内径为25mm的荼管，2知荼溶于水时的施密特数衣为2330,试分别用雷诺、普兰德一泰勒、卡门和柯尔本类比关系式求算充分发展后的对流传质系数。
三、推导（30分，每题15分）1.对于A、B二组元物系，试采用欧拉（Euler）方法，推导沿x、y方向进行二维分了传二、计算（40分，每20分）质时的传质微分方程。
设系统内发生化学反应，组分A的质量生成速率为〜kg/（m3・s）2.试利用传质速率方程和扩散通量方程，将稣转换成片。
6 通常，气体的扩散系数与有关，液体的扩散系数与有关。
7 '表示对流传质系数，取表示对流传质系数，它们之间的关系是o8 对流传质系数与与推动力相对应。
A."B.C.D.矶。
9.推动力与对流传质系数相对应。
A.知；B.匕；C.电；D.。
化工传递过程基础复习题(2009)1.何为“连续介质假定”，这一假定的要点和重要意义是什么？试解释联续性方程的物理意义。
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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 ）。
ayu xu xy ∂∂-∂∂ byu xu x y ∂∂+∂∂ cxu yu 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 1:1b 1:2c 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 dydu l h 2=α9．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 ）。
a 1S >cb 1<Sc c 1=Sc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．若将流体处理为连续介质，从时间尺度上应该是微观充分小，宏观充分大。
（ 误 ）2．n-s 方程不仅适用于牛顿型流体，也适用于非牛顿型流体的流动。
（ 误 ）3．流体流动中若满足势函数条件，涡旋运动分量必定为零。
（ 正 ） 4．若流动满足欧拉方程，则质点所受表面粘滞力的作用可以不计。
（ 正 ） 5．依据普兰特混合长理论，越是趋向靠近固体壁面的区域，混合长的数值越大。
（ 误 ） 6. ( )7．采用数值法求解一维非稳态导热问题时，若取 ck ρα=，22=∆∆θαx 而得到某边界节点温度方程为 1'-=n n t t ，则该边界必为绝热边界。
（ 正 ）8．利用边界层热流方程求解层流传热问题时，壁面上满足 常数=∂∂=022y y t。
（ 误 ）9．若定义彼克列(Peclet)准数描述流动对扩散的影响：ABD Lu Pe 0=，则彼克列准数的物理意义可理解为分子扩散与对流扩散之比。
（ 正 ）10．依据溶质渗透模型，传质系数c k 应与分子扩散系数的1/2方成正比。
（ 正 ）三．简述（ 每小题15分 ）1. 如何从分子传递的角度理解三传之间存在的共性。
答：从分子传递的角度出发，动量、热量、质量传递可分别以牛顿粘性定律，傅立叶定律和费克定律表示， ()dyu d ρντ-=、()dyt c d Aq p ρα-=、dyd D JAABAρ-=，其物理意义分别为（动量、能量、质量）在（速度、温度、浓度）梯度的作用下从（高速、高温、高浓）区向（低速、低温、低浓）区转移，转移量与浓度梯度成正比。
在数学上其可统一采用现象方程表示为： 物理量的通量=（-扩散系数）×（物理量的浓度梯度）2． 简述气液相间传质双膜模型，该模型在使用中的缺陷何在？ 答：怀特曼(Whitman)1923年提出。
在气液接触传质时，气液相间存在稳定的界面，界面两侧分别有一层稳定、停滞的气液膜。
气液在界面上达到平衡，在膜内为分子扩散，传质系数正比于分子扩散系数，传质阻力集中于膜内，该模型强调气液相间存在稳定界面和稳定的当量膜，对湍动程度较高的流动接触情况，界面随机变化不断更新，与该模型的假设相差较大，导致该模型在使用中出现缺陷，解决的方法是对模型进行改进，如表面更新和溶质渗透理论等。
四．计算（每小题25分）1．已知柱坐标下的N-S 方程、连续方程分别为： N-S 方程：r 分量 z u u r u u r u r u u u rzr r r 'r∂∂+-∂∂+∂∂+∂∂2θθθθ()⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂+∂∂-∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=222222211z u u r u r ru r r rr p rr r r θθυρX θ θ分量zu u r u u u r u r u u u z r r'∂∂+-∂∂+∂∂+∂∂θθθθθθθθ ()⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂+∂∂-∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=2222222111z u u r u r ru rr r pr r θθθθθθυθρX z 分量zu u u r u r u u u zz z z r 'z ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂θθθ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+∂∂-=22222111z u u r r u r r r z pz z z z θυρX 连续方程：()()()011=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂z r u zu r ru r r 'ρρθρθρθ 式中θ'表示时间。
试对图示水平圆形套管环隙内不可压缩流体稳态层流进行求解，给出环隙内速度分布方程以及最大速度所对应半径r max 的表达式。
解：取流动为z 方向，对不可压缩流体有 常数=ρ，稳态流动，对任意物理量A 有0=∂∂'Aθ，考虑重力的水平分量为零，并忽略圆管内重力影响有 0===z r X X X θ 套管环隙内稳态层流有，0=r u ，0=θu ，，r ur 0=∂∂ ，u 0=∂∂θθ连续方程化简为0=∂∂z u z ，考虑到流动对称，022=∂∂θzu ，代入N-S 方程得到：z 方向 n-s 方程 ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=∂∂r z u r r r z p 11νρ r 及 θ 方向0=∂∂=∂∂θpr p 将Z方向方程变形 ru r r u r u r u r r z p zz z z ∂∂+∂∂=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂=∂∂1112222μ因压力p 仅为z 的函数，速度u 仅为r 的函数，必有const r d u d r r d u d z d p d z z =+=1122μ 或 rdr dzdpdr du r d z μ1=⎪⎭⎫ ⎝⎛ 直管稳态流动，dzdp为常数，去掉下标，对上式积分得： c r dz dp dr du r +=212μ maxr r =时，dr du 0=代入上式确定积分常数得 212maxr dz dp c μ-=，原式变形为：()2221max r r dzdp dr du r-=μ，分离变量，按对应积分限积分： dr r r r dz dp udu r r max u⎰⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=122021μ 或 dr r r r dz dp udu r r maxu ⎰⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=222021μ 得到 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=12212221r r ln r r r dz dp u max μ 或 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=22222221r r ln r r r dz dp u max μ 将两式联立得到 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1221222r r ln r r max r2．在摄氏℃20时纯水以0.1m/s 的流速流过沿流动方向长度为1m 的可溶性固体有机平板，若有机物在水中的分子扩散系数为s m 1025126-⨯.，试计算(1)距离平板前缘0.3m 处的浓度边界层厚度c δ；（2）若此时有机板的平衡溶解度为34m km ol103-⨯,不计平板宽度方向边际效应,计算有机板溶掉0.1mm 厚度所需要的时间。
已知平板进口段临界雷诺数可取为5105⨯，边界层的求解结果为：℃20时水的密度、粘度分别为：3kg/m 1000=ρ、s Pa 10013⋅⨯=-.μ；有机板的密度：3kg/m 1200=ρ；摩尔质量：kg/kmol 128=M 。
解：据已知，对整个平板 5301011011000101⨯=⨯⨯⨯==-.xu Re x μρ边界层属于层流 在距离平板前缘0.3m 处 43010310110001030⨯=⨯⨯⨯==-..xu Re x μρ8010251100010163..D D Sc ABAB=⨯⨯⨯===--ρμν()m 10048300003064464432121---⨯=⨯⨯==...Re x .x δ 传质从平板前缘开始，00=x ，浓度边界层厚度c δ为：m 10458100488097601976033312143031----⨯=⨯⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛-=....x x Sc .c δδ 对整个平板，按层流计算式：()61898010164606460312153121...Sc Re .Sh Lm =⨯⨯⨯==m /s 103721102516189460--⨯=⨯⨯==...L D Sh kAB m cm水中的有机物含量为零，溶解后浓度很低，1≈Bm y ，有机物的扩散系数很小，扩散微弱，0≈ys u ，所以 cm cmk k ≈0，有： ()()()440103103720--⨯⨯⨯=-=-=.c k c c k N As cm A As cm A s km ol/m 1011728⋅⨯=-.有机板厚度z 减薄0.1mm 后，若平板面积为A ，根据物料衡算：板ρ∆θ⋅⋅=⋅⋅⋅A z M A N A Ahr 663103211281011712001010483.s ...M N z A =⨯=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--萘萘ρ∆θ。