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《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。
《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。
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:j A D AB ^ A( 1-3)dy d( u) dy2.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。
物理意义:表示空间某固定点处温度随时间的变化率;1. (1-1)解:d( u) dy(y z, u z,虫> 0)dyd( u) dr(r Z, U ]dudr < 0)(1-4)q/Ad( C p t)dy(1-6)1.它们可以共同表示为：通量=—（扩散系数）X （浓度梯度）；3. （3-1）解：全导数:dt dt t dx t d y t dzxdyd z dttt t u xUy-u z xy z随体导数：DDu z3z ( 3z )( 3 ) 3z(3 21)表示测量流体温度时’测量点以任意速度乎、乎、生运动所测得的温度随时间的变化率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) u(x,y,z) (x 22 )i (2xy )J (2)—*■u(x,y,z) 2xi (x z)j (2x 2y)k（3） u(x,y)2xyi 2yzj 2xzk4.（ 3-3）解：不可压缩流体流动的连续性方程为： U 0 （判据）1. u 2x2x0，不可压缩流体流动；2. U 2 0 02，不是不可压缩流体流动；5. 某流场可由下述速度向量式表达：r r r ru （x, y, z, ） xyzi yj 3z k试求点（2，1, 2，1）的加速度向量0 xyz(yz) y(xz) 3z (xy) xyz( yz 1 3 )Du y D ydt丁Dt表示测量点随流体一起运动且速度 dxU xU ydy d 、U z3.2y 2z 2x 2(x y z)0,不可压缩 0,不是不可压缩5. (3-6)Du x rDU y rD 1D JDu x Du xu xux"xU yu x yu xuz"z6.流体在两块无限大平板间作一维稳态层流。
化工传递过程过程性考核试卷（二）一、填空题（每空1分，本大题共31分）1. 离心泵的基本部件包括泵壳、叶轮和轴封装置。
2. 离心泵的基本性能参数有流量、压头、轴功率和效率。
3. 按照机械结构的不同，离心泵的叶轮可分为开式、半闭式和闭式；如输送含有固体颗粒的悬浮液，则应采用开式或半闭式叶轮。
4. 若离心泵输送流体的黏度增加，则其流量降低、压头降低、轴功率增大、效率降低。
5. 离心泵的性能曲线主要包括压头-流量曲线、轴功率-流量曲线和效率-流量曲线。
6. 离心泵的特性曲线上有一最高效率点，该效率点称为泵的设计点；离心泵的操作应尽可能在最高效率点附近的高效率区内进行。
7. 输送气体的机械根据其产生的压力高低，可以分为通风机、鼓风机、压缩机和真空泵。
8. 离心通风机的全风压是指静风压和动风压之和。
9. 离心泵的轴封装置可分为机械密封和填料函密封两种形式。
10. 离心泵按照叶轮的吸液方式可分为单吸泵和双吸泵；按照叶轮的数目可分为单级泵和多级泵。
二、单项选择题：（每空1分，本大题共5分）在每小题列出的四个备选项中选出一个正确答案的代号填写在题后的括号内。
11. 为获得较高的有效压头，离心泵叶轮一般所采用叶片的形式为（B ）A. 前弯叶片B. 后弯叶片C. 径向叶片D. 不确定12. 若离心泵输送流体的密度增加，则其轴功率的变化为（ A ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定 13. 随着流量的增加，离心泵的气蚀余量（ A ） A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 变化不确定 14. 下列泵中，不属于正位移泵的是（ D ） A. 计量泵 B. 隔膜泵 C. 回转泵 D. 漩涡泵15. 往复压缩机的理想压缩循环应按照以下顺序进行（ A ） A. 吸气-压缩-排气 B. 压缩-吸气-排气 C. 排气-压缩-吸气 D. 吸气-排气-压缩三、名词解释题：（每小题3分，本大题共12分）16. 气缚若离心泵启动时没有向泵壳内灌满要输送的液体，由于空气密度低，叶轮旋转后产生的离心力小，叶轮中心区不足以形成吸入贮槽内液体的低压，因而虽启动离心泵液泵能输送液体，这种现象称为气缚。
·105·第九章 质量传递概论与传质微分方程9-1 在一密闭容器内装有等摩尔分数的O 2、N 2和CO 2，试求各组分的质量分数。
若为等质量分数，求各组分的摩尔分数。
解：当摩尔分数相等时，O 2，N 2和CO 2的物质的量相等，均用c 表示，则O 2的质量为32 c ，N 2的质量为28 c ，CO 2的质量为44 c ，由此可得O 2，N 2和CO 2的质量分数分别为1320.308322844a cc c c==++ 2280.269322844a cc c c==++ 3440.423322844a cc c c==++ 当质量分数相等时，O 2，N 2和CO 2的质量相等，均用m 表示，则O 2的物质的量为m /32，N 2的物质的量为m /28，CO 2的物质的量为m /44，由此可得O 2，N 2和CO 2的摩尔分数分别为1/320.3484/32/28/44x m m m m ==++2/280.3982/32/28/44x m m m m ==++ 3/440.2534/32/28/44x m m m m ==++ 9-2 含乙醇（组分A ）12％（质量分数）的水溶液，其密度为980 kg/m 3，试计算乙醇的摩尔分数及物质的量浓度。
解：乙醇的摩尔分数为A AA 1/0.12/460.05070.12/460.88/18(/)i i Ni a M x a M ====+∑溶液的平均摩尔质量为0.0507460.94931819.42M =×+×= kg/kmol乙醇的物质的量浓度为A A A 9800.0507 2.55819.42c C x x Mρ===×=kmol/m 39-3 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立：（1）A B AA 2A AB B d d ()M M x a x M x M =+；（2）A A 2A B A B A B d d a x aa M M M M = +。
1、在化工过程中，传热的主要方式不包括以下哪一种？A. 热传导B. 热对流C. 热辐射D. 热蒸发（答案）D2、下列哪个参数是用来描述流体流动状态的？A. 密度B. 黏度C. 雷诺数D. 压力（答案）C3、在化工设备中，换热器的主要作用是？A. 增加流体压力B. 实现流体混合C. 进行热量交换D. 改变流体流向（答案）C4、下列哪种泵是依靠离心力来输送流体的？A. 往复泵B. 齿轮泵C. 离心泵D. 螺杆泵（答案）C5、化工过程中，塔设备的主要用途不包括以下哪一项？A. 精馏B. 吸收C. 萃取D. 粉碎固体（答案）D6、在管道输送中，为了减少流体与管壁之间的摩擦阻力，通常采取的措施是？A. 增加管道长度B. 减小管道直径C. 提高流体流速D. 对管道内壁进行光滑处理（答案）D7、下列哪种现象是流体流动中的湍流状态？A. 流体分层流动，互不混合B. 流体流动平稳，无波动C. 流体流动杂乱无章，伴有漩涡D. 流体完全静止不动（答案）C8、在化工传热过程中，热传导的速率主要取决于哪些因素？A. 流体的压力和温度B. 流体的黏度和密度C. 传热面积和温度梯度D. 流体的流量和流速（答案）C9、下列哪种设备是用来分离气体混合物中各组分的？A. 过滤器B. 精馏塔C. 吸收塔D. 分离器（针对气体）（答案）D10、在化工过程中，为了强化传热效果，通常可以采取的措施不包括以下哪一项？A. 增加传热面积B. 提高传热系数C. 增大流体流速D. 降低流体温度（答案）D。
化工传递Array过程过程性考核试卷（一）一．填空题（每空1分，本大题共41分）1. 流体静力学基本方程的应用包括压力压差的测量、液位的测量和液封高度的计算。
2. 甲地大气压为100 kPa，乙地大气压为80 kPa。
某刚性设备在甲地，其内部的真空度为25 kpa，则其内部的绝对压强为75 kpa；若将其移至乙地，则其内部的表压强为-0.5 mH2O。
3. 流体流动有两种基本形态，即层流和湍流。
判断流体流动形态的无量纲数群为雷诺数，其表达形式为Re=duρ/μ，物理意义为表示流体惯性力与与黏性力比值。
4. 复杂管路分为分支管路和并联管路。
5. 常用的流量计中，孔板流量计和文丘里属于差压流量计；转子流量计属于截面流量计；测速管可测量点速度。
6. 流体在圆形直管内做层流流动，若流量不变，将管径变为原来的两倍，则平均流速变为原来的1/4 ，流动摩擦系数变为原来的2倍，直管阻力损失变为原来的1/16 。
7. 流体在一套管环隙内流动，若外管内径为50 mm，内管外径为25 mm，则其流动当量直径为25 mm．8. 流体在圆形直管内做稳态层流流动，若管截面上平均流速为0.05 m/s ，则最大流速为 1.0 m/s 。
9. 联系各单元操作的两条主线为 传递过程 和 研究工程问题的方法论 。
10. 湍流边界层可以分为 层流底层 、 过渡层 和 湍流主体 ，其中传热、传质阻力主要集中在层流底层 。
11. 随体导数的表达形式为zu y u x u θzy x ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=θD D 。
12. 不可压缩流体连续性方程的一般表达形式为0=•∇u。
13. 量纲分析的基础是 量纲一致性原则 和 π 定理。
14. 在研究流体的运动时，常采用两种观点，即 欧拉 观点和 拉格朗日 观点。
15. 牛顿黏性定律的表达形式为yu xd d μτ-=。
16. 流体质点的运动轨迹称为 迹线；在某一时刻，在流线上任一点的切线方向与流体在该点的速度方向相同 。
化⼯传递过程过程性考核（三）-答案化⼯传递过程过程性考核试卷（三）⼀、填空题（每空1分，共25分）1. Ф3 mm×3 mm的圆柱形颗粒，体积当量直径为 3.72 mm，其球形度为0.805。
2. 评价旋风分离器性能的主要指标有临界粒径、分离效率和压强将。
3. 降尘室的⽣产能⼒与降尘室的底⾯积和颗粒的沉降速度有关，⽽与降尘室的⾼度⽆关；多层降尘室⽣产能⼒的计算公式为V s=(n+1)blu t；⽓体在通过降尘室时，其流动型态⼀般应保证为层流。
4. 常见的恒压过滤装置有板框压滤机、叶滤机和转筒真空过滤机；其中属于连续过滤装置的为转筒真空过滤机。
5. 采⽤横穿洗涤法的间歇过滤设备有板框压滤机；采⽤置换洗涤法的间歇过滤设备有叶滤机。
6. 离⼼分离因数是指颗粒所受离⼼⼒和重⼒之⽐。
7. 颗粒的沉降可以分为加速段和匀速段，终端速度是指加速段结束时颗粒的沉降速度。
8. ⽬前，⼯业上使⽤的过滤操作⽅式主要有深床过滤、饼层过滤和膜过滤。
9. 旋风分离器的临界粒径是指理论上能够分离下来的最⼩颗粒直径。
10. ⾮球形颗粒的球形度越⼩，则床层的空隙率越⼤；颗粒分布越不均匀，床层的空隙率就越⼩。
⼆、单项选择题：（每⼩题1分，本⼤题共5分）在每⼩题列出的四个备选项中选出⼀个正确答案的代号填写在题后的括号内。
11. 在层流区中，颗粒重⼒沉降速度与其粒径的（C ）成正⽐。
A. 0.5次⽅B. ⼀次⽅C. ⼆次⽅D. 三次⽅12. 在旋风分离器中，若操作温度升⾼，其他条件不变，则颗粒的临界粒径（A ）A. 增⼤B. 减⼩C. 不变D. 不确定13. 恒压过滤中，随着过滤时间的增加，过滤速度（A ）A. 减⼩B. 增加C. 不变D. 不确定14. 旋风分离器中主要的除尘区为（A ）A. 外旋流的上部B. 外旋流的下部C. 内旋流的上部D. 内旋流的下部15. 较⾼的含尘浓度对于旋风分离器的压降和效率的影响是（C ）A. 对压降有利，对效率不利B. 对效率有利，对压降不利C. 对压降和效率均有利D. 对压降和效率均不利三、名词解释题：（每⼩题3分，本⼤题共15分）16. 过滤速率和过滤速度单位时间获得的滤液体积成为过滤速率；单位时间单位过滤⾯积得到的滤液体积，称为过滤速度。
《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。
中国海洋大学继续教育学院命题专用纸
试题名称 ：化工传递过程 学年学期： 2019学年第一学期 站点名称：
层次: 专业： 年级： 学号： 姓名： 分数：
一、选择题（共10小题，每小题4分，共40分）
1．粘性是指流体受到剪切作用时抵抗变形的能力，其原因是（ B ）。
a 组成流体的质点实质是离散的
b 流体分子间存在吸引力
c 流体质点存在漩涡与脉动 2． 连续方程矢量式中哈密顿算符“k z
j y i x ∂∂
+∂∂+∂∂=
∇”的物理意义可以理解为计算质量通量的（ C ）。
a 梯度 b 旋度 c 散度 3．描述流体运功的随体导数中局部导数项
θ
∂∂
表示出了流场的（ B ）性。
a 不可压缩 b 不确定 c 不均匀
4．分析流体微元运动时，在直角坐标x-y 平面中，微元围绕z 轴的旋转角速度z ω正比于特征量（ A ）。
a
y u x
u x
y ∂∂-
∂∂ b y u x u x y ∂∂+∂∂ c x
u y u x y ∂∂-∂∂
5．流体爬流流过球形固体时，流动阻力中形体阻力与表面阻力之比应为（ C ）。
a 1:1 b 1:2 c 2:1
6．推导雷诺方程时，i 方向的法向湍流附加应力应表示为（ B ）。
a i r ii u '-=ρτ
b 2ιρτu r
ii '-= c j i r ii
u u ''-=ρτ 7．固体内发生非稳态导时，若固体内部存在明显温度梯度，则可断定传热毕渥准数Bi 的数值（ A ）0.1。
a 大于等于 b 等于 c 小于等于
8．依据普兰特混合长理论，湍流传热时，涡流热扩散系数h α可表示为（ C ）。
a dy du l h =α
b 2
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=dy du l h α c dy du l h 2=α 9．流体流入溶解扩散管后形成稳定的湍流边界层，溶质溶解扩散进入流体，则沿管长方向对流传质系数的变化规律应是（ B ）。
a 始终不变 b 先下降，后上升，最终趋于稳定 c 先上升，后下降，最终趋于稳定 10．利用雷诺类似求解湍流传质问题的前提是假定（ C ）。
a 1S >c b 1<Sc c 1=Sc 二、简述（ 共2小题，每小题15分 ，共30分） 1. 如何从分子传递的角度理解三传之间存在的共性。
2． 简述气液相间传质双膜模型，该模型在使用中的缺陷何在？
三、计算（共1小题，每小题30分，共30分） 1．已知柱坐标下的N-S 方程、连续方程分别为： N-S 方程：
r 分量 z u u r u u r u r u u u r
z r r r '
r
∂∂+-∂∂+∂∂+∂∂2θθθθ
()⎭
⎬⎫
⎩⎨
⎧∂∂+∂∂-∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=2222
22211z u u r u r ru r r r
r p r
r r r θθ
υρX θ θ分量 z u u r u u u r u r u u u z r r '
∂∂+-∂∂+∂∂+∂∂θ
θθθθθθθ
()⎭⎬⎫⎩⎨⎧∂∂+∂∂-∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂-=2222222111z u u r u r ru r
r r p
r r θθθθθθυθρX z 分量
z
u u u r u r u u u z
z z z r 'z ∂∂+∂∂+∂∂+∂∂θθθ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+∂∂-=22222111z u u r r u r r r z p
z z z z θ
υρX 连续方程：
()()()011=∂∂+∂∂+∂∂
+
∂∂z r u z
u r ru r r 'ρρθρθρθ 式中θ'表示时间。
试对图示水平圆形套管环隙内不可压缩流体稳态层流进行求解，给出环隙内速度分布方程以及最大速度所对应半径r max 的表达式。
r 2 r 1
r max
教学负责人
签字
年月日。
