化工傳遞過程試卷

1、一選擇填空，將正確答案的標(biāo)號填入括號內(nèi)。（每空1分）1. 依據(jù)連續(xù)介質(zhì)的假定，對流體進(jìn)行微分衡算時，所選擇的流體質(zhì)點的幾何 尺度應(yīng)該是（b ）»a微觀充分小b宏觀充分小c可任意選擇2. 采用拉格朗H分析觀點考察流體運動時，流體的（b ）,a體積固定，質(zhì)址變化 b質(zhì)量尚定，體積變化 c體積質(zhì)量均變化3. 微分質(zhì)貳衡算式中的哈密頓算符=+ 2丿+ 2）的物理盤義可以理dx 創(chuàng) dz解為計算質(zhì)量通星的（C ）。a梯度b旋度c散度1. 采用丑角坐標(biāo)分析流體微元棊本運動時，微元用繞Z軸的旋轉(zhuǎn)角速度3,止比于特征量（a ）。a 他嘰匕叫|呱。叫孤dyd dycy dx5. 對流動流體中流體微元進(jìn)

2、行受力分析時，微元所受法向應(yīng)力應(yīng)該包扌舌（a ）oa靜壓力和粘滯力b靜圧力和體積力 c粘滯力和體積力6. 計算細(xì)微顆粒在流體屮所受曳力的斯托克斯方和（Stokes-Equation）的應(yīng) 用前提應(yīng)該是粒子（b 沉降運動過程中。a加速b勻速c任意速度7. 濃度邊界層卑度巧數(shù)值增人時，傳質(zhì)膜系數(shù)人將（aa減小b增大c保持不變8. 若流體的普蘭特準(zhǔn)數(shù)Pr數(shù)值小丁 1,可依此判斷流動中動量擴散系數(shù)數(shù)值（c ）熱擴散系數(shù)。a人于b等于c小于9. 按照傳質(zhì)雙膜理論的假定，發(fā)生相間傳質(zhì)時，在相接觸的氣液相界面上（a ）«a不存在傳遞阻力b存在很人傳遞阻力C傳質(zhì)陰力與氣液相相肖10. 僅考慮摩擦曳力

3、時，柯爾本J因子類似可以表示為（b >0ffa jH = Jo = Jbj” = jh = -c jH = jD = f二判斷，在每題后括號內(nèi)以“正” “誤”標(biāo)記。（每空1分）1. 采用拉恪朗H觀點分析流體質(zhì)點的運動時，質(zhì)點的動能、位能變化不為零。（謀）2. 連續(xù)性方程的物理意義可以解禪為，單位質(zhì)量的流體流動過程中，It體形 變迷率紳丁速度向星的敞度。< 正）3. 隨體導(dǎo)數(shù)中“丄+ “丄+ ”.纟表明場的不定性影響。（謀）X 去 1 dy ' dz4. n-s方程不僅適用于牛頓型流體，還適用于非牛頓型流體的流動。（謀）5. 流函數(shù)滿足連續(xù)方程。（止）6. 根據(jù)宙諾方程，湍流

4、流動時流體內(nèi)部應(yīng)力可以理解為分子擴散應(yīng)力與渦流 附加應(yīng)力之和。（正）7. 馮ri'J （Von karman）邊界層動就積分方程可應(yīng)用于層流邊界層，但不適 用于湍流邊界層。（謀）8. 當(dāng)畢渥準(zhǔn)數(shù)bi的數(shù)值大于1時，可將導(dǎo)熱體作為溫度分布均勻處理。 （謀）9. 影維不穩(wěn)態(tài)片熱的溫度場町以分解為若I 維不穩(wěn)志導(dǎo)熱溫喪場的滸加。 （正 ）10. 依據(jù)希格比（lligbie）溶質(zhì)滲透模型，溶質(zhì)進(jìn)入旋渦依賴不穩(wěn)態(tài)擴散。（正）三、簡述及扼要回答問題（每小題15分）i.依據(jù)流動邊界層理論，簡述流體進(jìn)入惻管中流動時邊界層形成打發(fā)展的規(guī)律。流體以均勻流速進(jìn)入圓管內(nèi)流動時，在壁面附近形成存在速度梯度的流動

5、 邊界層。隨距離詢緣的距離増加，邊界層的耳度逐漸增加，最后在管中心匯合, 使管中流體全部處丁邊界層中。從鬪管詢緣開始，到邊界層匯合時對應(yīng)的管K 稱為進(jìn)口段。進(jìn)口段內(nèi)邊界層形成并發(fā)展，進(jìn)I段后，邊界層充分發(fā)展，充分 發(fā)展了的邊界層保持匯合時的流型。2.如何從分子傳遞的角度理解二傳之間存在的共性。答：從分子傳遞的角度出發(fā)，動址、熱址、質(zhì)顯傳遞可分別以牛頓粘性定律, 傅立葉定律和費克定律表示，T = -V）、9 = 一匕業(yè)JA= -Dab ， dy Adydy其物理意義分別為（動量、能量、質(zhì)量）在（速度、溫度、濃度）梯度的作用 下從（高速、高溫、高濃）區(qū)向（低速、低溫、低濃）區(qū)轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移臥j濃度 梯

6、度成正比。在數(shù)學(xué)上其可統(tǒng)一采用現(xiàn)象方程表示為：物理量的通量二（-擴散系數(shù)）X （物理量的濃度梯度）U!計算（每小題25分）I.己知不可壓縮粘性流體的ns方程、連續(xù)方程型為:。需+ +鏟（W）V w = 0試從上述方程出發(fā)，經(jīng)簡化，給出描述垂力方向的單向穩(wěn)態(tài)流動的簡化形式方程, 并給出水平趾離為2y°的兩無限人水平平板間的穩(wěn)態(tài)粘性流動的速度分布。解：取流動方向為X 重力方向y 坐標(biāo)原點取在兩平板中央，有:U.=0Jody務(wù)。du敢cudud2 ii+V+ 1 -0變形為x -=0亦可得- =0dxdydzdxdx2uv =0連續(xù)方松穩(wěn)態(tài)流動對任意呆A仃單向流動任意尿A在z力向=0亦可得

7、匚£ =() dz0廠水平方向童力分鼠為冬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化簡為同理y z方向ns方程化簡為d p d2u = /7 dx dy2因P僅與X有關(guān).u僅與y有關(guān)所以必有依據(jù)邊界條件y = y u. = u-r以及y =幾冷=°dv積分可得2p dx2.若在水平放咒的人平板壁血上沿水平x方向單向湍流流動時邊界層內(nèi)速度 丄丄分布打溫度分布均滿足1/7次方定律，既紅=住7，上仝手丫，若邊

8、 wo 2丿 /。- I。丿界層能址積分方程為 /r(r0- = I.M)*流動邊界層厚度表達(dá)式 dx 丸pCp dy1為f?/.v = ().376/?e/0已知對流給熱滿足牛頓冷卻定律q/A = hl(t0-tx)t假定湍流及傳熱均從平板前緣開始，且知Pr=L試求：(1) 對流給熱系數(shù)hx的計算式；(2) 長L的平板平均給熱系數(shù)準(zhǔn)數(shù)(血,“)關(guān)聯(lián)式。上述表達(dá)式中忍為水平流速，%、厶分別為主體流的速度與溫度，匚為 壁面溫度，6、分別為流動邊界層和溫度邊界層的丿7度，y為®£lT平板壁 面的坐標(biāo)，&為導(dǎo)熱系數(shù)，p為流體密度，C”為流體比熱，幾、號分別為局 部及平均對流給熱系數(shù)，N%=專。K解：(1)依據(jù)對流給熱系數(shù)的定義，發(fā)生對流傳熱時，傳熱量q/人滿足：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 丿代入濃度、速度分布式可得心=3京T分滬=尋 peps據(jù)流動邊界層療度表達(dá)式有字=().37 彳厶= ().301 磚所以 hx = O.O292pQH/o(/?ev)4(2)