化工传递过程试卷

1、一选择填空，将正确答案的标号填入括号内。（每空1分）1. 依据连续介质的假定，对流体进行微分衡算时，所选择的流体质点的几何 尺度应该是（b ）»a微观充分小b宏观充分小c可任意选择2. 采用拉格朗H分析观点考察流体运动时，流体的（b ）,a体积固定，质址变化 b质量尚定，体积变化 c体积质量均变化3. 微分质貳衡算式中的哈密顿算符=+ 2丿+ 2）的物理盘义可以理dx 创 dz解为计算质量通星的（C ）。a梯度b旋度c散度1. 采用丑角坐标分析流体微元棊本运动时，微元用绕Z轴的旋转角速度3,止比于特征量（a ）。a 他叽匕叫|呱。叫孤dyd dycy dx5. 对流动流体中流体微元进

2、行受力分析时，微元所受法向应力应该包扌舌（a ）oa静压力和粘滞力b静圧力和体积力 c粘滞力和体积力6. 计算细微颗粒在流体屮所受曳力的斯托克斯方和（Stokes-Equation）的应 用前提应该是粒子（b 沉降运动过程中。a加速b匀速c任意速度7. 浓度边界层卑度巧数值增人时，传质膜系数人将（aa减小b增大c保持不变8. 若流体的普兰特准数Pr数值小丁 1,可依此判断流动中动量扩散系数数值（c ）热扩散系数。a人于b等于c小于9. 按照传质双膜理论的假定，发生相间传质时，在相接触的气液相界面上（a ）«a不存在传递阻力b存在很人传递阻力C传质阴力与气液相相肖10. 仅考虑摩擦曳力

3、时，柯尔本J因子类似可以表示为（b >0ffa jH = Jo = Jbj” = jh = -c jH = jD = f二判断，在每题后括号内以“正” “误”标记。（每空1分）1. 采用拉恪朗H观点分析流体质点的运动时，质点的动能、位能变化不为零。（谋）2. 连续性方程的物理意义可以解禅为，单位质量的流体流动过程中，It体形 变迷率绅丁速度向星的敞度。< 正）3. 随体导数中“丄+ “丄+ ”.纟表明场的不定性影响。（谋）X 去 1 dy ' dz4. n-s方程不仅适用于牛顿型流体，还适用于非牛顿型流体的流动。（谋）5. 流函数满足连续方程。（止）6. 根据宙诺方程，湍流

4、流动时流体内部应力可以理解为分子扩散应力与涡流 附加应力之和。（正）7. 冯ri'J （Von karman）边界层动就积分方程可应用于层流边界层，但不适 用于湍流边界层。（谋）8. 当毕渥准数bi的数值大于1时，可将导热体作为温度分布均匀处理。 （谋）9. 影维不稳态片热的温度场町以分解为若I 维不稳志导热温喪场的滸加。 （正 ）10. 依据希格比（lligbie）溶质渗透模型，溶质进入旋涡依赖不稳态扩散。（正）三、简述及扼要回答问题（每小题15分）i.依据流动边界层理论，简述流体进入恻管中流动时边界层形成打发展的规律。流体以均匀流速进入圆管内流动时，在壁面附近形成存在速度梯度的流动

5、 边界层。随距离询缘的距离増加，边界层的耳度逐渐增加，最后在管中心汇合, 使管中流体全部处丁边界层中。从鬪管询缘开始，到边界层汇合时对应的管K 称为进口段。进口段内边界层形成并发展，进I段后，边界层充分发展，充分 发展了的边界层保持汇合时的流型。2.如何从分子传递的角度理解二传之间存在的共性。答：从分子传递的角度出发，动址、热址、质显传递可分别以牛顿粘性定律, 傅立叶定律和费克定律表示，T = -V）、9 = 一匕业JA= -Dab ， dy Adydy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，转移卧j浓度 梯

6、度成正比。在数学上其可统一采用现象方程表示为：物理量的通量二（-扩散系数）X （物理量的浓度梯度）U!计算（每小题25分）I.己知不可压缩粘性流体的ns方程、连续方程型为:。需+ +铲（W）V w = 0试从上述方程出发，经简化，给出描述垂力方向的单向稳态流动的简化形式方程, 并给出水平趾离为2y°的两无限人水平平板间的稳态粘性流动的速度分布。解：取流动方向为X 重力方向y 坐标原点取在两平板中央，有:U.=0Jody务。du敢cudud2 ii+V+ 1 -0变形为x -=0亦可得- =0dxdydzdxdx2uv =0连续方松稳态流动对任意呆A仃单向流动任意尿A在z力向=0亦可得

7、匚£ =() dz0厂水平方向童力分鼠为冬X=0 拡p = pv x方向ns方程die dux dux+ ii +仏+ "x dx 1 dy dz00江丄弘+“p dxd2ir d2ux d2ux2_ +2- +±dx2 dy2 dz2化简为同理y z方向ns方程化简为d p d2u = /7 dx dy2因P仅与X有关.u仅与y有关所以必有依据边界条件y = y u. = u-r以及y =几冷=°dv积分可得2p dx2.若在水平放咒的人平板壁血上沿水平x方向单向湍流流动时边界层内速度 丄丄分布打温度分布均满足1/7次方定律，既红=住7，上仝手丫，若边

8、 wo 2丿 /。- I。丿界层能址积分方程为 /r(r0- = I.M)*流动边界层厚度表达式 dx 丸pCp dy1为f?/.v = ().376/?e/0已知对流给热满足牛顿冷却定律q/A = hl(t0-tx)t假定湍流及传热均从平板前缘开始，且知Pr=L试求：(1) 对流给热系数hx的计算式；(2) 长L的平板平均给热系数准数(血,“)关联式。上述表达式中忍为水平流速，%、厶分别为主体流的速度与温度，匚为 壁面温度，6、分别为流动边界层和温度边界层的丿7度，y为®£lT平板壁 面的坐标，&为导热系数，p为流体密度，C”为流体比热，几、號分别为局 部及平均对流给热系数，N%=专。K解：(1)依据对流给热系数的定义，发生对流传热时，传热量q/人满足：q【A = hx&詈h = pCp芳 £ Wv(/O -t)dy可有I 丿、1 Pr = 1 有 u = a 6=6 _ = 1 - - = 1 -化 y2 丿代入浓度、速度分布式可得心=3京T分沪=寻 peps据流动边界层疗度表达式有字=().37 彳厶= ().301 砖所以 hx = O.O292pQH/o(/?ev)4(2)