《传递过程原理》课后习题参考答案
1 / 25 1 《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 sin;cos22DrCuDrCu
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()0rzuruutrrrz
不可压缩流体：0t且上式后三项可去除密度 二维流动：()0zuz 则连续性方程简化为：()110rururrr 22()111(cos)cosrruCCrDDrrrrrrr
22111(sin)cosuCCDDrrrrr
故：22()()1111coscos0ruruCCDDrrrrrrr 由题意，显然此流动满足连续方程。 2 / 25
2 2. 判断以下流动是否可能是不可压缩流动
(1) zxtuzytuyxtuzyx222 (2) 22221211ttzuxyuxyuzyx 解：不可压缩流动满足如下条件： 0yxzuuuxyz
（1）2110yxzuuuxyz故可能为不可压缩流动 （2）122(222)0yxzuuutxxtxyzt2t且。 显然不可能是不可压缩流动。 3 / 25
3 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。 (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。 解：（1）选取直角坐标系；定态：0t；可压缩：考虑密度，即密度为一变量；
连续性方程一般式：0yxzuuuxyzt 故定态一维流动表达式：0xux （2）选取直角坐标系；定态：0t；不可压缩：不考虑密度，即密度为一常量；
连续性方程一般式：0yxzuuuxyzt 故定态二维流动表达式：0yxuuxy （3）选取直角坐标系；定态：0t；可压缩：考虑密度，即密度为一变量； 4 / 25 4 连续性方程一般式：0yxzuuuxyzt 故定态二维流动表达式：0yxuuxy （4）选取柱坐标系；定态：0t；不可压缩：不考虑密度，即密度为一常量；轴向流动：0,0ruu。 连续性方程一般式： ()()11()0rzuruutrrrz
故该条件下简化式：0zuz （5）选取球坐标系；定态：0t；不可压缩：不考虑密度，即密度为一常量；径向流动：0,0uu 连续性方程一般式： 22(sin)()111()0sinsinruruutrrrr
故该条件下简化式：22()10.rrurr 5 / 25
5 《化工传递过程导论》课程作业第三次作业参考 P-57 3-1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ub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？
解：（1）流体在两块无限大平板间作定态一维层流
20max1yyuux
max32uub 当时bxuu， max20max321uyyu
02033)3
21(yyy
距离壁面的距离0)331(yd （2）流体在圆管内作定态一维层流
20max1rruux
max21uub
当时bxuu， max20max211urru
02022)2
11(rry 6 / 25 6 距离壁面的距离02(1)2dr
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/m3，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； (3)管壁面处的剪应力。 解：由题意可知，该流动为平壁间的轴向流。
（1） 先计算主体流速100.0793126110.1bGmusA。
判断流型，需计算eR，流道为矩形，故eR中的几何尺寸应采用当量直径ed替代，ed的值为： 410.10.1822(10.1)eedd
0.1820.0793126112.11.499ebeeeduRRR（显然该流动为层流）
对于平壁流，有：maxuu中心且max23buu，故 max330.07930.11922bmmuuss，故得到0.119mus中心
根据2max0[1()]xyuuy，距离中心25mm处的流速为： 3225100.119[1()]0.08930.1/2xxmuus
。
（2） 平壁间流体做稳态层流的速度分布为： 2201()2x
Puyyx
故中心处最大流速为： 7 / 25 7 2max0
12Puyx
流动方向上的压力梯度Px的表达式为： max20
2uPxy
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：fPL，故： -1max
22
0
221.4990.119142.7Pam0.1()2fPuPPLxLy
（3） 管壁处剪应力为：
00
2maxmax002[(1())]x
yyyyuuyuyyyy
max2
0
221.4990.119N7.135m0.12uy
故得到管壁处的剪应力为2N7.135m 8 / 25
8 《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。在符合精确解的条件下，求出相应点处边界层的厚度，以及ux/u0=0.5处的y值。 解： 常压下，20℃的空气常数为：-31.205kgm，618.110Pas
（1）确定边界层内流型 (a) 距平板前缘0.1m处，由题意可得
450
0.161.20550.1Re3.331021018.110xmux
显然边界层
为层流。 (b) 距平板前缘0.2m处，由题意可得 450
0.261.20550.2Re6.661021018.110xmux
显然边界层
为层流。
（2）满足精确解的条件下，相应点处的边界层厚度 (a) 距平板前缘0.1m处，由题意可得 11422
0.15.0Re5.00.1(3.3310)0.002740.1xmxxmmm
(b) 距平板前缘0.2m处，由题意可得 11422
0.25.0Re5.00.2(6.6610)0.003880.2xmxxmmm
由计算结果可以看出，x，普朗特采用的数量级分析方法是合理的。
《化工传递过程导论》课程作业参考答案分析
《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。
《传递过程导论》2010.3
2t t 2k( TW T0 ) Q2 a Q1 t 2k( TW T0 ) a = 2 - 1 = 0.414 = 41.4%
0.61 查表
⑵.
x 4at
T TW erf 0.612 T0 TW
T 17.4o C
1.2.3 费克扩散定律
dT qx k dx
qx : 导热通量 [J/m2· s] k : 热导率 [W/m· K]
dT : 温度梯度 dx
[K/m]
负号表明热量由高温传向低温。
例1-3 玻璃窗散热
平壁玻璃内的温度分布
T T0 x T1 T0
通过平壁玻璃的导热速率
dT T0 T1 Q x q x A kA dx kA
ux y U h
课后思考
3.在单位面积流体表面上标 出力F的各个分量及符号。
4. 由奈维-斯托克斯方程(教材P226,式6-10)简化 求解例1-2 平板间流体的速度分布。
奈维-斯托克斯方程 2 2 2 Dux ux ux ux p X 2 2 2 Dt t x y z
C A C AW erf C A0 C AW
式中：
y 4 DAB t
已知：CA0 = 3.010-5 kmol/m3， CAW = 3.0610-4 kmol/m3， DAB = 1.5810-9 m 2/s。 求：三天后，离湖面0.06m深处的氧浓度。 解： 1.48 查误差函数表得
dC A CA dr
J Ar M A
r r0
根据质量守恒原理
4 r J Ar 4 r dr J Ar dJ Ar
传递过程原理作业题解(1-7章)
第二章1. 对于在r θ平面内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）在矩形截面管道内，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） 在矩形截面管道内，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。
传输原理课后习题答案
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。
2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何？解：流体静压强指单位面积上流体的静压力。
静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。
2-3写出流体静力学基本方程式，并说明其能量意义和几何意义。
解:流体静力学基本方程为：乙E z2豆或P P0gh P0h同一静止液体中单位重量液体的比位能可以不等，比压强也可以不等，但比位能和比压强可以互换，比势能总是相等的。
2-4如图2-22所示，一圆柱体d= 0.1m，质量M = 50kg .在外力F= 520N的作用下压进容器中，当h=0.5m时达到平衡状态。
求测压管中水柱高度H = ?解：由平衡状态可知：(F一mg2)g(H h)(d/2)代入数据得H=12.62m2.5盛水容器形状如图2.23所示。
已知hl = 0.9m,1.33m。
求各点的表压强。
解：表压强是指：实际压强与大气压强的差值。
P 0(Pa)P2 P gg h2) 4900(Pa)BP g(h3 hj 1960(Pa)F4 P3 1960(Pa)F5 P4 g(h5 h4)7644(Pa)J:u~ i 二=■ ■_- i— 1—用 1.21h2= 0.4m, h3= 1.1m, h4= 0.75m, h5 =2-6两个容器A 、B 充满水，高度差为a o 为测量它们之间的压强差， 用顶部充满油的倒 U 形 管将两容器相连，如图 2.24所示。
已知油的密度p 油=900kg /m 3, h = 0.1m , a = 0.1m 。
求两 容器中的压强差。
解：记AB 中心高度差为a ,连接器油面高度差为 h , B 球中心与油面高度差为 b ;由流体静 力学公式知：水ghP 4 油gh F 3厂F 22gh2d D P A P 2 水g (ab)22F BF 4 水gbPP AP B P 2P 4水ga 1079.1Pa2-8一水压机如图2.26所示。
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。
传递过程基本方程习题答案
传递过程基本方程习题答案传递过程是化学工程中的一个重要领域，它涉及到动量、热量和质量的传递。
以下是一些传递过程基本方程的习题及其答案。
习题1：动量传递假设在一个圆形管道中流动的流体是不可压缩的，且流动是层流。
求管道中心处的流速。
答案1：对于圆管中的层流，流速分布是抛物线形的。
可以使用哈根-泊肃叶定律来求解流速分布。
设管道半径为R，管道中心处的流速 \( U_c \)可以通过以下公式计算：\[ U_c = \frac{2 \mu Q}{\pi R^4} \]其中，\( \mu \) 是流体的动态粘度，\( Q \) 是体积流量。
习题2：热量传递在一个长直管道中，热水以恒定的流速流动。
如果管道壁面的温度保持恒定，求管道中心的温度分布。
答案2：在这种情况下，可以使用热传导的基本方程来求解温度分布。
对于稳态条件下的一维热传导，温度分布 \( T(x) \) 可以用以下方程表示：\[ \frac{d^2T}{dx^2} = 0 \]其中，\( x \) 是沿管道长度的方向。
根据边界条件，管道中心的温度是恒定的，而管道壁面的温度是已知的。
解这个方程可以得到温度分布。
习题3：质量传递在扩散过程中，一个气体组分在静止的另一气体中扩散。
假设扩散是一维的，求浓度分布。
答案3：对于一维稳态扩散，可以使用菲克定律来求解浓度分布。
菲克定律的方程为：\[ \frac{dC}{dx} = -D \frac{dC}{dx} \]其中，\( C \) 是浓度，\( D \) 是扩散系数，\( x \) 是沿扩散方向的位置。
解这个方程可以得到浓度随位置的变化。
习题4：传递过程的耦合问题在一个垂直上升的管道中，水蒸气和冷空气进行热质交换。
如果水蒸气以恒定速度上升，求水蒸气的浓度和温度分布。
答案4：这是一个动量、热量和质量传递耦合的问题。
可以使用守恒方程来描述这一过程。
对于水蒸气，质量和能量守恒方程可以联立求解。
这通常需要数值方法来求解，因为解析解可能不存在。
传递过程第四章习题解
第四章习题1．湍流与层流有何不同，湍流的主要特点是什么，试讨论有层流转变为湍流的过程。
解：1．湍流与层流的不同点：⑴ 层流是在低雷诺数下发生的，而湍流则是在高雷诺数下发生的； ⑵ 层流时的流体是规则的分层向下游流动，层与层之间质点互不混合；⑶ 层流中仅存在粘性力和质量力，而湍流中除了上述力之外，还存在着由于流体质点脉动所产生的 雷诺应力；⑷ 层流中速度分布呈现抛物线形式，而湍流时由于流体质点在主流方向外存在的高频脉动会使流体 的速度分布远较层流均匀；⑸ 湍流时在壁面附近处存在着层流内层和缓冲层。
2．主要特点：质点的高频脉动和旋涡。
3．转变过程：当流体流过x C 以后，则产生湍流。
此时流体质点脉动加剧并形成旋涡，同时形成的旋涡脱离原来的流层或流束进入临近的流层或流束。
2． 试证明湍流运动中，脉动量 '''z y x u u u 和 p '的时均值均为零。
解：()0u u d u 1d u 1d u u 1d u 1u x x 0x 0x 0x x 0x x =-=θθ-θθ=θ-θ=θ'θ=⎰⎰⎰⎰θθθθ 同理可证：0u p u x y ===3． 在一风洞中，用热丝风速仪测得某气体在垂直方向上相距10cm 两点处得瞬时速度如下：（记录数据的时假定湍流各向同性，试计算上述各点处的时均速度和湍流强度。
解：s /m 012.1nu u n1i x x i 1==∑= s /m 014.1nu u n1i x x i 2==∑=0203.0u u 11x 2x 1='=I 02424.0u u 22x 2x 2='=I4． 试将雷诺方程化为两维湍流流动（x 方向的瞬时速度和时均速度均为零）情况下的雷诺方程。
在此情况下，方程中雷诺应力的剪应力有那几个。
解：()()()x z x z zx x y x y yx 2x 2x xx x u u u u zu u u u y u u x u ''ρ+ρ-τ∂∂+''ρ+ρ-τ∂∂+'ρ+ρ-τ∂∂+X ρ=θ∂∂ρ对两维流动 z u ，z u 均为零 0u u u z z z =-='∴ ，且0z=∂∂上式变为 ()()x y x y yx 2x 2x xx x u u u u yu u x u ''ρ+ρ-τ∂∂+'ρ+ρ-τ∂∂+X ρ=θ∂∂ρ同理y 方向上()()2y 2y yy y x y x xy y u u yu u u u x u 'ρ+ρ-τ∂∂+ρ+ρ-τ∂∂+Y ρ=θ∂∂ρ雷诺应力中的剪应力为：y x u u ''ρ-5． 流体在圆管中作湍流流动时，在一定Re 数范围内速度分布方程可用布拉修斯1/7次方定律表示，71m a x ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=i r y u u， 试证明截面上主体平均速度 b u 与管中心流速 max u 的关系为 m a x 817.0u u b =。
传递过程基础学习知识原理课后学习材料和规范标准答案
《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。
pdf版习题库200道_化工传递过程原理
的过程，导出 y 方向和 z 方向上的运动方程式，即
2-12. 某黏性流体的速度场为 u=5x2 yi+3xyzj−8xz2k 已知流体的动力黏度μ = 0.144 Pa² s ， 在点 （2， 4， –6） 处的法向应力 τyy = −100N / m2，试求该点处的压力和其他法向应力与剪应力。 2-13. 试将柱坐标系下不可压缩流体的奈维-斯托克斯方程在 r、θ 、z 3 个方向 上的分量方程简化成欧拉方程（理想流体的运动微分方程）在 3 个方向上的分 量方程。 2-14. 某不可压缩流体在一无限长的正方形截面的水平管道中做稳态层流流动， 此正方 形截面的边界分别为 x= ±a 和 y= ±a。有人推荐使用下式描述管道中的速度分 布：
肖 国 民
质量流率向槽中加入纯水。 同时以 100kg/min 的质量流率由槽中排出溶液。 由于 搅拌良好，槽内液体任一时刻可达到充分混合。试求 10min 后出口溶液的质量 分数。由于槽中的溶液较稀，可视其密度不变，并可近似地认为溶液密度与水的 密度（ρ=1000kg/m3 水）相等。 1-10. 一搅拌槽中原盛有（质量分数）为 10%的盐水 2000kg。今以 100kg/min 的 质量流率向槽中加入质量分数为 0.2%的盐水， 同时以 60kg/min 的质量流率由槽 中排出混合后的溶液。设搅拌良好，槽中溶液充分混合。试求槽中溶液质量分数 降至 1%时所需的时间。 1-11. 有一搅拌槽，原盛有浓度（质量分数）为 50%的 Na2SO4 水溶液 100kg。 今将质量分数为 15%的 Na2SO4 水溶液以 12kg/min 的质量流率加入槽中，同时 以 10kg/min 的质量流率由槽中取出溶液。 设槽中液体充分混合。 试求经历 10min 后搅拌槽中 Na2SO4 溶液的摩尔分数。 计算中可忽略混合过程中溶液体积的变化。 1-12. 压力为 1.379³105N/m2、温度为 291.5K 的水以 2m/s 的平均流速经管道 流入锅炉中进行加热。生成的过热蒸汽以 10m/s 的平均流速离开锅炉。过热蒸 汽的压力为 1.379³105N/m2、 温度为 432K， 蒸汽出口位置较水的进口位置高 15m， 水和蒸汽在管中流动的流型均为湍流。试求稳态操作状态下的加热速率。已知水 在 1.379 ³ 105N/m2 、 291.5K 条件下的焓值为 77kJ/kg ；水蒸气在 1.379 ³ 105N/m2 、432K 条件下的焓值为 2793kJ/kg 。 1-13. 用泵将储槽中的水输送至吸收塔顶部。已知储槽中的水的温度为 20℃，槽 中水面至塔顶高度为 30m，输送管道绝热，其内径为 7.5cm，泵的输水流量为 0.8m3/min，轴功率为 10kW。试求水输送至塔底处的温度升高值Δt。设α=1。 1-14. 温度为 293K、压力为 1.20³105Pa 的空气以 0.5kg/s 的质量流率流入一内 径为 100mm 的水平圆管。管内空气做湍流流动。管外有蒸汽加热，热流速率为 1³105J/s。 设热量全部被空气吸收， 在管的出口处空气的压力为 1.01325³105Pa。 试求空气在管出口处的温度。假设空气可视为理想气体，其平均比热容为 1.005 kJ/（kg²K） 。 1-15. 直径为 1m 的圆管形容器， 内装温度为 27℃﹑深度为 0.5m 的水。 今以 1kg/s 的流率向容器加水，直至水深为 2m 为止。假定加水过程充分混合，容器外壁绝 热，水的平均比热容和密度分别为：cp=4183J/（kg²℃） ，ρ=1000kg/m3。
完整word版,传输原理课后习题答案
完整word版,传输原理课后习题答案第⼆章流体静⼒学（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。
2-2什么是流体的静压强，静⽌流体中压强的分布规律如何? 解：流体静压强指单位⾯积上流体的静压⼒。
静⽌流体中任意⼀点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作⽤于⼀点的各个⽅向的静压强是等值的。
2-3写出流体静⼒学基本⽅程式，并说明其能量意义和⼏何意义。
解:流体静⼒学基本⽅程为：h P h P P P Z P Z γργγ+=+=+=+002211g 或同⼀静⽌液体中单位重量液体的⽐位能可以不等，⽐压强也可以不等，但⽐位能和⽐压强可以互换，⽐势能总是相等的。
2-4如图2-22所⽰，⼀圆柱体d ＝0.1m ，质量M ＝50kg ．在外⼒F ＝520N 的作⽤下压进容器中，当h=0.5m 时达到平衡状态。
求测压管中⽔柱⾼度H ＝? 解：由平衡状态可知：)()2/()mg 2h H g d F +=+ρπ（代⼊数据得H=12.62m2.5盛⽔容器形状如图2.23所⽰。
已知hl ＝0.9m ，h2＝0.4m ，h3＝1.1m ，h4＝0.75m ，h5＝1.33m 。
求各点的表压强。
解：表压强是指：实际压强与⼤⽓压强的差值。
)(01Pa P =)(4900)(g 2112Pa h h P P =-+=ρ )(1960)(g 1313Pa h h P P -=--=ρ )(196034Pa P P -==)(7644)(g 4545Pa h h P P =--=ρ2-6两个容器A 、B 充满⽔，⾼度差为a 0为测量它们之间的压强差，⽤顶部充满油的倒U 形管将两容器相连，如图2.24所⽰。