传递过程原理 第一章

《传递工程基础》复习题第一单元传递过程概论本单元主要讲述动量、热量与质量传递的类似性以及传递过程课程的内容及研究方法。

掌握化工过程中的动量传递、热量传递和质量传递的类似性，了解三种传递过程在化工中的应用，掌握牛顿粘性定律、付立叶定律和费克定律描述及其物理意义，理解其相关性。

熟悉本课程的研究方法。

第二单元动量传递本单元主要讲述连续性方程、运动方程。

掌握动量传递的基本概念、基本方式；理解两种方程的推导过程，掌握不同条件下方程的分析和简化；熟悉平壁间的稳态层流、圆管内与套管环隙中的稳态层流流动情况下连续性方程和奈维－斯托克斯方程的简化，掌握流函数和势函数的定义及表达式；掌握边界层的基本概念；沿板、沿管流动边界层的发展趋势和规律；边界层微分和积分动量方程的建立。

第三单元热量传递本单元主要讲述热量传递基本方式、微分能量方程。

了解热量传递的一般过程和特点，进一步熟悉能量方程；掌握稳态、非稳态热传导两类问题的处理；对一维导热问题的数学分析方法求解；多维导热问题数值解法或其他处理方法；三类边界问题的识别转换；各类传热情况的正确判别；各情况下温度随时间、地点的分布规律及传热通量。

结合实际情况，探讨一些导热理论在工程实践中的应用领域。

第四单元传量传递本单元主要介绍传质的基本方式、传质方程、对流传质系数；稳定浓度边界层的层流近似解；三传类比；相际传质模型。

掌握传质过程的分子扩散和对流传质的机理；固体中的分子扩散；对流相际传质模型；熟悉分子扩散微分方程和对流传质方程；传质边界层概念；沿板、沿管的浓度分布，传质系数的求取，各种传质通量的表达。

第一部分 传递过程概论一、填空题：1. 传递现象学科包括 动量 、 质量 和 热量 三个相互密切关联的主题。

2. 化学工程学科研究两个基本问题。

一是过程的平衡、限度；二是过程的速率以及实现工程所需要的设备。

3. 非牛顿流体包括假塑性流体，胀塑性流体，宾汉塑性流体 （至少给出三种流体）。

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传递过程原理
1. 基本概念
传递过程原理是指信息或物质从一个位置传递到另一个位置的过程。

它涉及到能量、动量和质量等因素的转移和传递。

传递过程可以在不同的领域中发生，例如热传递、质量传递和电磁波的传播等。

2. 热传递
热传递是物质内部或不同物质之间热量传递的过程。

它可以通过传导、对流和辐射等方式进行。

传导是指热量通过物质内部的分子间碰撞传递。

对流是指热量通过流体的运动传递。

辐射是指热量通过电磁波辐射传递。

3. 质量传递
质量传递是指物质在不同位置之间的传递过程。

它可以通过扩散和对流等方式进行。

扩散是指物质由高浓度区域向低浓度区域的自发传递。

对流是指物质通过流体的运动传递。

4. 电磁波传播
电磁波是指电场和磁场通过空间传播的波动现象。

电磁波可以传播在真空中和不同介质中。

它的传播速度为光速，因此也被称为光波。

不同频率的电磁波对应不同的波长和能量。

总结
传递过程原理是物质和信息传递的基本原理。

热传递、质量传递和电磁波传播是常见的传递过程。

通过研究传递过程原理，可以深入理解物质和信息的传递机制，并为相关领域的应用和技术提供理论基础。

传递过程原理
在信息传递过程中，原理是指通过某种方式将信息从一个源头传递到目标接收者的过程。

在这个过程中，可能会经过多个环节和媒介，以确保信息的准确传递和接收。

传递过程可以以多种方式进行，其中最常见的方式是通过口头传递和书面传递。

口头传递是指通过口头语言进行交流，例如面对面的对话、电话交流等。

而书面传递则是通过书信、邮件、报告等书面文字的形式进行交流。

在传递过程中，为了确保信息的准确传递，需要注意以下几个方面：
1. 发送者的清晰表达：发送者需要明确表达自己的意图和信息，并使用清晰易懂的语言来传达。

避免使用模糊的词语或复杂的句子，以免造成信息的歧义。

2. 适当的信道选择：选择适合的传递媒介来传递信息。

例如，重要且复杂的信息可以使用书面形式来传达，以便接收者能够在需要时回顾和理解。

而简单的信息可以通过口头表达更加直接和高效。

3. 防止干扰和失真：在信息传递过程中，会存在各种干扰因素，如噪音、非语言表达等。

为了确保信息的准确传递，发送者和接收者都需要注意排除干扰因素，保持良好的沟通环境。

4. 接收者的有效理解：接收者在接收到信息后，需要进行有效
的理解和解读。

这包括仔细阅读文本或倾听对话，并进行必要的思考和分析。

如有必要，可以向发送者提出问题以获得更清晰的理解。

总结起来，信息传递过程的原理可以归纳为发送者的清晰表达、适当的信道选择、防止干扰和失真以及接收者的有效理解。

通过这些原理的应用，可以有效地实现信息的准确传递和接收。

《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。

2. 判断以下流动是否可能是不可压缩流动(1) ⎪⎩⎪⎨⎧-+=--=++=zx t u z y t u yx t u z y x 222 (2) ()()()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=-==-=22221211t tz u xy u x y u z y x ρρρρ3.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。

《化工传递过程导论》课程作业第三次作业参考P-573-1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u b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？距离壁面的距离02(12d r =-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/m 3，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；2max 012P u y xμ∂=-∂流动方向上的压力梯度Px∂∂的表达式为：max 22u Px y μ∂=-∂ 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：fP L∆，故： -1max 22022 1.4990.119142.7Pa m 0.1()2f P u P P L x L y μ∆∂∆⨯⨯=-=-===⋅∂ （3） 管壁处剪应力为：2max max 002[(1())]xy y y yu u yu yy y y μτμτμ==∂∂=-⇒=--=∂∂ max 2022 1.4990.119N 7.135m 0.12u y μτ⨯⨯⇒===故得到管壁处的剪应力为2N7.135m《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。

【1－1】试说明传递现象所遵循的基本原理和基本研究方法。

答：传递现象所遵循的基本原理为一个过程传递的通量与描述该过程的强度性质物理量的梯度成正比，传递的方向为该物理量下降的方向。

传递现象的基本研究方法主要有三种，即理论分析方法、实验研究方法和数值计算方法。

【1－2】列表说明分子传递现象的数学模型及其通量表达式。

【1－3】阐述普朗特准数、施米特准数和刘易斯准数的物理意义。

答：普朗特准数的物理意义为动量传递的难易程度与热量传递的难易程度之比；施米特准数的物理意义为动量传递的难易程度与质量传递的难易程度之比；刘易斯准数的物理意义为热量传递的难易程度与质量传递的难易程度之比。

【2－1】试写出质量浓度ρ对时间的全导数和随体导数，并由此说明全导数和随体导数的物理意义。

解：质量浓度的全导数的表达式为：d dx dy dzdt t x dt y dt z dt ρρρρρ∂∂∂∂=+++∂∂∂∂，式中t 表示时间 质量浓度的随体导数的表达式为x y z D u u u Dt t x y zρρρρρ∂∂∂∂=+++∂∂∂∂ 全导数的物理意义为，当时间和空间位置都发生变化时，某个物理量的变化速率。

随体导数的物理意义为，当观测点随着流体一起运动时，某个物理量随时间和观测点位置变化而改变的速率。

【2－2】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。

⑴ 在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态一维流动； ⑵ 在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动； ⑶ 在平板壁面上可压缩流体作稳态二维流动；⑷ 不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向稳态流动； ⑸ 不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动。

解：⑴ 对于矩形管道，选用直角坐标系比较方便，直角坐标系下连续性方程的一般形式为()()()y x z u u u t x y z ρρρρ∂⎡⎤∂∂∂=-++⎢⎥∂∂∂∂⎣⎦由于流动是稳态的，所以0t ρ∂=∂，对于一维流动，假设只沿x 方向进行，则0y z u u == 于是，上述方程可简化为()0x u xρ∂=∂ ⑵ 对于平板壁面，选用直角坐标系比较方便，直角坐标系下连续性方程的一般形式为()()()y x z u u u t x y z ρρρρ∂⎡⎤∂∂∂=-++⎢⎥∂∂∂∂⎣⎦由于流动是稳态的，所以0tρ∂=∂，对于不可压缩流体ρ=常数，所以上式可简化为 0y x zu u u x y z∂∂∂++∂∂∂＝ 由于平板壁面上的流动为二维流动，假设流动在xoy 面上进行，即0z u =，上式还可以进一步简化为0yx u u x y∂∂+∂∂＝ ⑶ 对于平板壁面，选用直角坐标系比较方便，直角坐标系下连续性方程的一般形式为()()()y x z u u u t xy z ρρρρ∂⎡⎤∂∂∂=-++⎢⎥∂∂∂∂⎣⎦ 由于流动是稳态的，所以0tρ∂=∂，由于平板壁面上的流动为二维流动，假设流动在xoy 面上进行，即0z u =，则上式可以简化为()()0y x u u x yρρ∂∂+∂∂＝ ⑷ 由于流动是在圆管中进行的，故选用柱坐标系比较方便，柱标系下连续性方程的一般形式为()()()110z r u u ru t r r r zθρρρρθ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ 由于流动是稳态的，所以0tρ∂=∂，对于不可压缩流体ρ=常数，所以上式可简化为()()()110r z u ru u r r r zθθ∂∂∂++=∂∂∂由于仅有轴向流动，所以0, 0r z u u u θ==≠，上式可简化为0zu z∂=∂ ⑸ 由于流体是做球心对称的流动，故选用球坐标系比较方便，柱球系下连续性方程的一般形式为22111()(sin )()0sin sin r r u u u t r r r r θϕρρρθρθθθϕ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ 由于流动是稳态的，所以0tρ∂=∂，对于不可压缩流体ρ=常数，所以上式可简化为22111()(sin )()0sin sin r r u u u rr r r θϕθθθθϕ∂∂∂++=∂∂∂ 由于流动是球心对称的，所以0, 0r u u u ϕθ==≠，上式可简化为221()0r r u rr ∂=∂ 整理得：20r ru u r r∂+=∂ 【2－3】加速度向量可表示为DuD θ，试写出直角坐标系中加速度分量的表达式，并指出何者为局部加速度的项，何者为对流加速度的项。

传递过程原理传递过程原理是指信息、能量或物质在空间中传递的规律和机理。

它涉及到多个学科领域，包括物理学、化学、生物学、工程学等。

在日常生活和工业生产中，我们经常会遇到各种传递过程，比如热传递、质量传递、能量传递等。

了解传递过程的原理对于优化设计和改进传递效率具有重要意义。

首先，传递过程的原理可以通过物理学的基本规律来解释。

在热传递中，热量会从高温区域传递到低温区域，这符合热力学第二定律。

在质量传递中，物质会沿着浓度梯度从高浓度区域传递到低浓度区域，符合扩散规律。

在能量传递中，能量会以不同形式在系统中传递，符合能量守恒定律。

这些基本规律为传递过程提供了理论基础。

其次，传递过程的原理还与传递介质的特性密切相关。

不同的介质对于信息、能量或物质的传递具有不同的特性。

比如在空气中声音的传递速度会比在水中要快很多，这与介质的密度和弹性模量有关。

在工程中，选择合适的传递介质可以有效提高传递效率，减小能量损耗。

此外，传递过程的原理还受到传递路径和传递距离的影响。

传递路径的长度和形状会对传递过程产生影响，比如在管道中的流体传递与自由空气中的传递会有不同的阻力和损耗。

传递距离的远近也会影响传递效率，需要根据具体情况选择合适的传递方式和设备。

总的来说，传递过程原理是一个涉及多个学科领域的复杂问题，需要综合运用物理学、化学、生物学等知识来进行研究和应用。

通过深入理解传递过程的原理，可以为工程设计和生产实践提供理论指导，促进传递效率的提高和能量利用的优化。

同时，也可以为环境保护和资源节约提供科学依据，推动可持续发展的目标实现。

因此，加深对传递过程原理的理解和研究具有重要的意义和价值。

山东大学化学与化工学院《化工传递过程原理》理论课程教学大纲编写人：秦绪平审定人：编制时间：2017.4.20 审定时间：一、课程基本信息：二、课程描述化工传递过程原理这一课程的实质是结合通量表达式建立数学模型,并强调动量、热量与质量传递过程的类似性和差别。

本课程根据守恒定律，分别建立动量、热量和质量传递的基本微分方程，将已知的物理问题归纳为数学表达式，然后根据具体问题，将方程简化、求解，最后求出速度、温度或浓度分布规律。

本课程使用了偏微分方程，并做了充分的解释，使学生可以掌握这些内容。

The course of Chemical Transfer Process is build mathematic model along with the flux expressions, and emphasis the similarities and differences among the momentum, heat, and mass transfer transport.According to the law of conservation, this course established the basic differential equations of the momentum, heat and mass transfer, using the known physical problems summarized as mathematical expressions. Then according to the specific problem, the equation is simplified and solved. Last the velocity, temperature and concentration distribution are obtained. We introduce the use of partial differential equations with sufficient explanation that the students can master the material presented.三、课程教学目标和教学要求【教学目标】1、本课程在学生所学高等数学基本概念的基础上，进一步学习掌握动量、热量和质量传递所遵循的基本物理过程的规律及类似性；2、根据守恒定律，分别建立动量、热量和质量传递的基本微分方程，即建立数学模型，将已知的物理问题归纳为数学表达式；3、根据具体问题，将方程简化、求解，求出速度、温度或浓度分布规律；4、力图使学生掌握处理工程问题的基本思路和方法，能够实际应用所学知识解决研究和工程中遇到的问题。

1.对于在r 平面内的不可压缩流体的流动， r 方向的速度分量为u r Acos /r 2 。

试确定速度的 分量。

解：柱坐标系的连续性方程为1 ru r ) ( u ) (r z1 (ru r )r rf (r) 0，可得到u 的最简单的表达式:Asi nu— r2 .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: — u 0(1)在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态一维流动—u x 一 u y-x—U z yU xzxU y yU z z稳态：- —0,一维流动：u x 0,u y 0u zu z0， 即(u z ) zzzz(2) 在平板壁面上不可压缩流体作稳态二维流动_ (比) (U y ) (匕)1-( r U z ) 0 对于不可压缩流体在平面的二维流动,常数,u z 0, - 0， z故有将上式积分,—(ru r )可得Acos 2~ r-( rAcos r-rAcosAsi n r式中，f (r)为积分常数，在已知条件下，任意一个f(r)f (r)都能满足连续性方程。

令稳态：0，二维流动：u z 0(ux)( uy)0,又 const ,从而x y(3) 在平板壁面上可压缩流体作稳态二维流动试求该点处的压力和其它法向应力和剪应力。

22解： 由题设 u x 5x y , u y 3xyz , u z8xzu 10xy 3xz 16xz在此情况下,(2)中 const(U x )(4) 不可压缩流体在圆管中作轴对称的轴向稳态流动1r u rr ru —u zz稳态:0，轴向流动: 40，轴对称:U z(不可压缩const )(5) 不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动稳态0，沿球心对称*畑。

《传递过程原理》习题（部分）解答2014-12-19第一篇 动量传递与物料输送3、流体动力学基本方程P67. 1-3-12. 测量流速的pitot tube 如附图所示，设被测流体密度为ρ，测压管内液体的密度为ρ1，测压管中液面高度差为h 。

证明所测管中的流速为：v =√2gh(ρ1ρ−1)解：设点1和2的压强分别为P 1和P 2，则P 1+ρgh= P 2+ρ1gh ，即P 1- P 2=（ρ1-ρ）gh ①在点1和点2所在的与流体运动方向垂直的两个面1-1面和2-2面之间列Bernoulli equation:P 1ρ=P 2ρ+v 22, 即 P 1−P 2ρ=v 22 ② ( for turbulent flow)将式①代入式②并整理得：v =√2gh(ρ1ρ−1)1-3-15. 用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。

各部分相对位置如附图所示。

管路直径均为φ76×2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数为24.66×103Pa；水流经吸入管和排出管（不包括喷头）的能量损失分别按∑h f,1=2υ2和∑h f,2=10υ2计，由于管径不变，故式中υ为吸入管和排出管的流速（m/s）。

排水管与喷头连接处的压力为9.807×104Pa（表压）。

试求泵的有效功率。

解：查表得，20℃时水的密度为998.2kg/m3；设贮槽液面为1-1面，泵入口处所在的与流体运动方向垂直的面为2-2面，排水管与喷头连接处的内侧面为3-3面，以贮槽液面为水平基准面，则(1) 在1-1面和2-2面之间列Bernoulli方程，有0=1.5g+−P真空ρ+v22+2v2( for turbulent flow)将已知数据带入：0=1.5×9.81-24660/998.2+2.5υ2得到υ2=3.996 （即υ=2 m/s）(2) 在1-1面和3-3面之间列Bernoulli方程：即W e=14g+Pρ+v22+∑ℎf,1+∑ℎf,2( for turbulent flow)代入已知数据得：W e=14×9.81+98070/998.2+12.5×3.996=285.54 J/kg(3) 根据泵的有效功率N e=ρQ v W e=ρ×υA×W e=998.2×2×(3.14×0.0712/4) ×285.54=2255.80 J/sRe=duρ/μ=0.071×2×998.2/(100.42×10-5)=1.41×105湍流假设成立！1-3-16. 用压缩空气将密度为1100kg/m3的腐蚀性液体自低位槽送到高位槽，设两槽的液面维持恒定。