PDF《第二章 传递过程基本方程》

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第二章 传递过程基本方程 2-1 一搅拌槽中原盛有浓度为 60% (质量%, 下同) 的盐水 2000kg. 今以 2kg/s 的质量流率向槽中加入 0.25% 的盐水,同时以 1.2kg/s 的质量流率由槽中排出混合后的溶液.设槽中溶液充分混合.求槽中溶液浓度 降至 1%时所需要的时间. (总质量衡算,分别按无化学反应和有化学反应考虑) 2-2 在下述情况下简化连续性方程,并指出简化过程的依据. (连续) (1)不可压缩流体在重力作用下沿倾斜平板壁面作二维稳态流动;

(2)不可压缩流体在水平园管中作轴对称的稳态流动(进口段与充分发展) ;

(3)不可压缩流体作球心对称的稳态流动;

(4)不可压缩流体在两水平的平行平板间的稳态流动. 2-3 下述不可压缩流体的运动可否存在. (连续) (1)u=xi+yj+zk;

(2)u=yzti+xztj+xytk;

(3)ux=2x2 +y,uy=2y2 +z,uz=-4(x+y)z+xy;

(4)ux=-2x,uy=x+z,uz=2(x+y). 2-4 一不可压缩流体的流动,x 方向的速度分量是 ux=ax2 +by,z 方向的速度分量为零,求y方向的速度分量 uy,其中 a 与b为常数.已知 y=0 时uy=0. (连续) 2-5 加速度向量可表为 Du/Dt,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项,何 者为对流加速度项. (随体) 2-6 已知成都和拉萨两地的平均大气压强分别为 0.095MPa 和0.062MPa. 现有一设备需保持设备内绝对压强 为3.0kPa.问这一设备若置于成都和拉萨两地,表上读数分别应为多少? 2-7 用如附图所示的 U 型管压差计测定反应器内气体在 A 点处的压强以及通过催化剂层的压强降.在某气 速下测得 R1 为750mmH2O,R2 为80mmH2g,R3 为40mmH2O,试求上述值. 2-8 如附图所示,倾斜微压差计由直径为 D 的贮液器和直径为 d 的倾斜管组成.若被测流体密度为ρ,指 示液密度为ρ0,试导出用 R1 表示的压强差计算式.如倾角α为300 时,若要忽略贮液器内的液面高度 h 的变化,而测量误差又不得超过 0.1%时,试确定 D/d 比值至少应为多少? 2-9 一水箱用如附图所示的锥阀封水,锥阀底直径为 0.5m,高为 0.6m,阀重 50kg.当水位达 1.5m 时,要 求阀启动泄水,问外配锤重 w 应为多少? A B

1 R

2 R

3 R 催化剂DαdR1R1p2ph0ρ0.6m φ 0.5m W 习题 2-7 附图 习题 2-8 附图 习题 2-9 附图 2-10 某流场可用下述速度向量式表达:u(x,y,z,t)=xyzi+yj-3ztk.试求点(2,1,2,1)处的加速度 向量. (随体) 2-11国际标准大气压取海平面为基准 (z=0) . 基准面上的物理量取为: t0=288K, p0=101300Pa, ρ0=1.225kg/m3 . 从海平面一直到

11 公里的高空是对流层.对流层中温度与高度的关系可用下式表示:T=T0-βz,其中 T0=288K,β=0.0065 度/米.11 公里以上认为是温度不变(216.5K)的同温层.试分别求出对流层及同 温层内压力、密度和高度的依赖关系.可认为重力加速度为一恒量. (静) 官方网站:圣才学习网 www.100xuexi.com 免费咨询热线:4006-123-191 圣才考研网:www.100exam.com 因为专注 所以专业 辅导效果 无人超越

2 2-12 不可压缩粘性流体在两无限大平行平板间作稳态层流,试推导其速度分布、截面上的平均流速、壁面 处的剪切力. (运动) 2-13 不可压缩流体在两根同心的套管环隙间作轴对称的稳态层流, 试导出其速度分布, 截面上的平均流速, 体积流量,壁面处的剪切力. (运动) 2-14 不可压缩粘性流体在重力作用下, 沿内径为 R 的圆筒内壁面向下流动. 设流动是定常的平行直线运动, 流体厚度为δ.求流体速度分布、流量、平均流速、最大流速及作用在圆筒内壁面上的摩擦力(忽略端 效应) . (运动) 2-15 具有等深度 a 的两层不相混合的不可压缩流体,在两个固定的水平板间作稳态层流,如图所示.上层 流体的粘度和密度为μ1 和ρ1,下层流体的粘度和密度为μ2 和ρ2.压强梯度为?p/?x 且与 x 和z无关.求 平板间的速度分布 u=f(z). (注意在交界面上速度的大小是单值的, 而且切应力τzx 也是单值的) . (运动) 2-16 温度为 208C 的水,以2kg/h 的质量流率流过内径为 10mm 的水平园管,试求算流动充分发展以后: (1)流体在管截面中心处的流速和剪应力;