欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:16049627
大小:618.00 KB
页数:15页
时间:2018-08-07
《传递过程原理作业题和答案》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、《化工传递过程原理(Ⅱ)》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)×(动量浓度梯度)表示的现象方程。1.(1-1)解:(,,>0)(,,<0)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:(1-3)(1-4)(1-6)1.它们可以共同表示为:通量=-(扩散系数)×(浓度梯度);2.扩散系数、、具有相同的因次,单位为;3.传递方向与该量的梯度方向相反。3.试写出温度t对
2、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:随体导数:物理意义:——表示空间某固定点处温度随时间的变化率;——表示测量流体温度时,测量点以任意速度、、运动所测得的温度随时间的变化率——表示测量点随流体一起运动且速度、、时,测得的温度随时间的变化率。1.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)(2)(3)4.(3-3)解:不可压缩流体流动的连续性方程为:(判据)1.,不可压缩流体流动;2.,不是不可压缩流体流动;3.2.某流场可由下述速度向量式表达:试求点(2,1,
3、2,1)的加速度向量。5.(3-6)解:∴1.流体在两块无限大平板间作一维稳态层流。试求算截面上等于主体流速ub的点距板壁面的距离。又如流体在圆管内作一维稳态层流时,该点与管壁的距离为多少?6.(4-2)解:(1)两块无限大平板间的一维稳态层流的速度分布为:取,则则与主体流速速度相等的点距板壁面的距离为:(2)对于圆管的一维稳态层流,有取,解之得:2.某流体运动时的流速向量用下式表示:试导出一般形式的流线方程及通过点(2,1)的流线方程。7.(4-7)解:由分离变量积分,可得:此式即为流线方程的一般形式:将点(2,1)代入,得:1.已知某不可压缩流体作平面
4、流动时的速度分量,,试求出此情况下的流函数。8.(4-9)解:2.常压下温度为20℃的水,以每秒5米的均匀流速流过一光滑平面表面,试求出层流边界层转变为湍流边界层时临界距离xc值的范围。常压下20℃水的物性:,9.(5-1)解:∵∴3.常压下,温度为30℃的空气以10m/s的流速流过一光滑平板表面,设临界雷诺数为3.2×105,试判断距离平板前缘0.4m及0.8m两处的边界层是层流边界层还是湍流边界层?求出层流边界层相应点处的边界层厚度。此题条件下空气的物性:,10.(5-3)解:(1)∴为层流边界层(2)∴为湍流边界层1.温度为20℃的水,以1m/s的流
5、速流过宽度为1m的光滑平板表面,试求算:(1)距离平板前缘x=0.15m及x=0.3m两点处的边界层厚度;(2)x=0~0.3m一段平板表面上的总曳力设;物性见第9题11.(5-4)解:(1)∴为层流边界层(2)∴为层流边界层(3)1.流体在圆管中作湍流流动,若速度分布方程可表示为:,式中ri表示圆管的半径,y表示速度为u的点距管壁的距离。试证明截面上主体流速为ub与管中心流速umax的关系为:ub=0.817umax12.(6-5)证:2.在平板壁面上的湍流边界层中,流体的速度分布方程可表示为:。试证明该式在壁面附近(即y→0处)不能成立。13.(6-9
6、)证:壁面附近为层流内层,故满足:,则∴不存在∴该式在壁面附近()不能成立.1.常压和303K的空气,以0.1m3/s的体积流率流过内径为100mm的圆管,对于充分发展的流动,试估算层流底层、缓冲层以及湍流主体的厚度。此题条件下空气的物性:,14.(6-8)解:∴该流动为湍流∵∴层流内层:缓冲层:∴湍流中心:1.温度为20℃的水流过内径为50mm的圆管,测得每米管长流体的压降为1500N/m2,试证明此情况下的流体流动为湍流,并求算:(1)层流底层外缘处水的流速、该处的y向距离及涡流粘度;(2)过渡区与湍流中心交界处水的流速、该处的y向距离及涡流粘度;(3
7、)r=ri/2(ri为圆管半径)处水的流速、涡流粘度和混合长的值。提示:本题水的物性:,15.(6-6,6-7)解:(见书1-12a)∴流动为湍流.1.∵(∵层流内层无湍动)2.为湍流中心3.,∴1.有一半径为25mm的钢球,其导热系数为43.3W/m·K,密度为7849Kg/m3,比热为0.4609KJ/kg,钢球的初始温度均匀,为700K,现将此钢球置于温度为400K的环境中,钢球表面与环境之间的对流传热系数为11.36W/m2·K。试求算1小时后钢球所达到的温度。16.(8-7)解:∴可用集总热熔法进行求解1.常压和394K下的空气流过光滑平板表面,
8、平板壁面温度为373K,空气流速u0=15m/s,=5×105。试
此文档下载收益归作者所有