傳遞電子版?zhèn)鬟f作業(yè)題

1、化工傳遞過程原理（）作業(yè)題 1. 粘性流體在圓管內(nèi)作一維穩(wěn)態(tài)流動。設(shè)r表示徑向距離，y表示自管壁算起的垂直距離，試分別寫出沿r方向和y方向的、用（動量通量）-（動量擴(kuò)散系數(shù)）×（動量濃度梯度）表示的現(xiàn)象方程。2. 試討論層流下動量傳遞、熱量傳遞和質(zhì)量傳遞三者之間的類似性。3. 試寫出溫度t對時間的全導(dǎo)數(shù)和隨體導(dǎo)數(shù)，并說明溫度對時間的偏導(dǎo)數(shù)、全導(dǎo)數(shù)和隨體導(dǎo)數(shù)的物理意義。4. 有下列三種流場的速度向量表達(dá)式，試判斷哪種流場為不可壓縮流體的流動。（1）（2）（3）5. 某流場可由下述速度向量式表達(dá)：試求點（2，1，2，1）的加速度向量。6. 流體在兩塊無限大平板間作一維穩(wěn)態(tài)層流。試求算截面

2、上等于主體流速ub的點距板壁面的距離。又如流體在圓管內(nèi)作一維穩(wěn)態(tài)層流時，該點與管壁的距離為多少？7. 某流體運動時的流速向量用下式表示：試導(dǎo)出一般形式的流線方程及通過點（2，1）的流線方程。8. 已知某不可壓縮流體作平面流動時的速度分量，試求出此情況下的流函數(shù)。9. 常壓下溫度為20 的水，以每秒5 m的均勻流速流過一光滑平面表面，試求出層流邊界層轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鬟吔鐚訒r臨界距離xc值的范圍。 常壓下20水的物性：，10. 常壓下，溫度為30的空氣以10 m/s的流速流過一光滑平板表面，設(shè)臨界雷諾數(shù)為3.2×105，試判斷距離平板前緣0.4 m及0.8 m兩處的邊界層是層流邊界層還是湍流邊

3、界層？求出層流邊界層相應(yīng)點處的邊界層厚度。 此題條件下空氣的物性：，11. 溫度為20 的水，以1 m/s的流速流過寬度為1 m的光滑平板表面，試求算：（1） 距離平板前緣x=0.15 m及x=0.3 m兩點處的邊界層厚度；（2） x=00.3 m一段平板表面上的總曳力設(shè)；物性見第9 題12. 流體在圓管中作湍流流動，若速度分布方程可表示為： ，式中ri表示圓管的半徑，y表示速度為u的點距管壁的距離。試證明截面上主體流速為ub與管中心流速umax的關(guān)系為：ub=0.817umax13. 在平板壁面上的湍流邊界層中，流體的速度分布方程可表示為：。試證明該式在壁面附近（即y0處）不能成立。14.

4、常壓和303 K的空氣，以0.1 m3/s的體積流率流過內(nèi)徑為100 mm的圓管，對于充分發(fā)展的流動，試估算層流底層、緩沖層以及湍流主體的厚度。 此題條件下空氣的物性：，15. 溫度為20 的水流過內(nèi)徑為50 mm的圓管，測得每米管長流體的壓降為1500 N/m2,試證明此情況下的流體流動為湍流，并求算：（1） 層流底層外緣處水的流速、該處的y向距離及渦流粘度；（2） 過渡區(qū)與湍流中心交界處水的流速、該處的y向距離及渦流粘度；（3） r=ri/2 （ri為圓管半徑）處水的流速、渦流粘度和混合長的值。 提示： 本題水的物性：，16. 有一半徑為25 mm的鋼球，其導(dǎo)熱系數(shù)為43.3 W/m

5、83;K，密度為7849 kg/m3，比熱為0.4609 KJ/kg，鋼球的初始溫度均勻，為700 K，現(xiàn)將此鋼球置于溫度為400 K的環(huán)境中，鋼球表面與環(huán)境之間的對流傳熱系數(shù)為11.36 W/m2·K。試求算1小時后鋼球所達(dá)到的溫度。17. 常壓和394 K下的空氣流過光滑平板表面，平板壁面溫度為373K，空氣流速u0=15 m/s， =5×105。試求算臨界長度xc，該處的速度邊界層厚度和溫度邊界層厚度，局部對流傳熱系數(shù)hx和層流段平均對流傳熱系數(shù)hm的值。注：tm=(394+373)/2=383.5 K，tm下空氣物性：，K=3.27×10-2 W/m

6、83;K18. 某油類液體以1 m/s的均勻流速沿一熱平板壁面流過。油類液體的均勻溫度為293 K，平板壁面維持353 K。設(shè)=5×105，已知在邊界層的膜溫度下液體密度為750 kg/m3，粘度為3×10-3Pa·s，導(dǎo)熱系數(shù)k為0.15 W/m·K，比熱Cp為200J/kg·K，試求算：（1） 臨界點處的局部對流傳熱系數(shù)hx；（2） 由平板前緣至臨界點這段平板壁面的對流傳熱通量。19. 水以2 m/s的平均流速流過直徑為25 mm、長度為2.5 m的圓管，管面溫度恒定，為320 K，水的進(jìn)、出口溫度分別為292 K和295 K，試求算柯爾本

7、jH因數(shù)的值。本題水的物性：，20. 試證明組分A、B組成的雙組分系統(tǒng)中，在一般情況下進(jìn)行分子擴(kuò)散時（有主體流動，且NANB），在總濃度C恒定條件下，DAB=DBA。21. 將溫度為298 K、壓力為1 atm的He和N2的混合氣體，裝在一直徑為5 mm、長度為0.1 m的管中進(jìn)行等分子反方向擴(kuò)散，已知管子雙端He的分壓分別為0.06 atm和0.02 atm，在上述條件下擴(kuò)散系數(shù)=0.687×10-4 m2/s，試求算：（1） He的擴(kuò)散通量；（2） N2的擴(kuò)散通量；（3） 在管的中點截面上He和N2的分壓。22. 在氣相中，組分A由某一位置（點1處）擴(kuò)散至固體催化劑表面（點2處）

8、，并在催化劑表面處進(jìn)行如下反應(yīng)： 2AB B為反應(yīng)產(chǎn)物（氣體）。反應(yīng)產(chǎn)物B生成后不停地沿相反方向擴(kuò)散至氣體相主體中。已知總壓P維持恒定，擴(kuò)散過程是穩(wěn)態(tài)的，在點1和點2處A的分壓分別為PA1和PA2，設(shè)擴(kuò)散系數(shù)DAB為常數(shù)，點1至2的距離為，試導(dǎo)出計算NA的表達(dá)式。23. 常壓和45 的空氣以3 m/s的流速在萘板的一個面上流過，萘板的寬度為0.1m，長度為1m，試求算萘板厚度減薄0.1mm時所需的時間。已知45和1atm下，萘在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為6.92×10-6 m2/s，萘的飽和蒸汽壓為0.555 mmHg。固體萘密度為1152 kg/m3，分子量為128 kg/kmol。本題空氣物性：，24. 溫度為26 的水，以0.1 m/s的流速流過長