传递过程导论第一章习题解

1、第一章习题解1-1.水流进高为h=0.2m的两块宽平板之间的通道，如图1-52所示。已知：通道截面具有速度分布。求：通道截面平均速度U。图1-52解：由式（1-3）得通道截面平均速度1-2.如图1-53所示，在一密闭容器内装有水及油，密度分别为水998.1kg/m3,，油850kg/m3，油层高度h1=350mm，容器底部装有水银(水银13600 kg/m3)液柱压力计，读数为R=700mm，水银面的高度差h2=150mm，求容器上方空间的压力p。图1-53解：在图1-53中，U型管上取控制面，两侧压力相等。由式（1-20）流体静力学的平衡定律得将大气压和其它已知数据代入上式，可得容器上方空间

2、的压力1-3.如图1-54所示，已知容器 A中水面上的压力为pA=1.25大气压，压力计中水银面的差值 h1=0.2m,h2=0.25m,h=0.5m, H2O=1000kg/m3,Hg=13550kg/m3。求：容器B中压力pB。图1-54解：在图1-54中，各U型管上取控制面、，各控制面两侧压力相等。设中间管中空气压力为p，并忽略空气密度。由式（1-20）流体静力学的平衡定律得将和其它已知数据代入上式，可得容器B中压力1-8.流体以流过平板，试求距板面0.15米处的切应力。已知 =3.3×10- 4Pa.s。解：由式（1-30）可求距板面0.15米处的切应力为1-9.润滑系统简化

3、为两平行金属平面间的流动，其间润滑油的粘度为10.0cP。下表面以力0.45N拖动，作用面积为4.6m2，板间距为3.1mm，运动定常。（1）试计算下表面上的剪切应力；（2）若上表面静止，计算下表面处流体的运动速度；（3）若板间流体改为20的水或空气，重复上述计算；（20的水粘度为1.0cP，空气粘度为0.018cP）（4）用简图表示速度分布；（5）根据计算和简图，对粘度在动量传递中的作用作简单结论。解：（1）由式（1-21）可求得下表面上的剪切应力（2）根据题意，板间流体的速度分布为线性分布，由式（1-30）得则下表面处流体的运动速度（3）20的水习题1-9附图20的空气（4）表示速度分布的

4、简图，见习题1-9附图。（5）不同流体粘度各异，粘度是影响传递过程的重要物性。1-11.对正在加热中的钢板，其尺寸长×宽×厚为1.5m×0.5m×0.025m，两侧温度分别为15和95，试求温度梯度。如果改为铜板和不锈钢板，假定通过壁面传热量相同，则温度梯度又将如何变化。解：查附录三得热导率k：钢45W/m·，铜377W/m·，不锈钢16W/m·。根据题意，假定钢板内温度沿厚度呈线性分布，有温度梯度通过壁面传热量，由式（1-37）得上式中负号表示传热方向与温度梯度相反。假定通过壁面传热量相同，铜板的温度梯度不锈钢板的温度梯度

5、1-13.输送蒸汽的2in钢管，内径0.052m，壁厚0.004m，外包0.0508m厚85%氧化镁，再包0.0508m厚软木。若管内表面温度为394.3K，软木外表面温度为305.4K，试求每小时单位管长的热损失。已知热导率：钢45.17W/m·K，氧化镁0.069W/m·K，软木0.052W/m·K。解：本题为圆管多层保温问题。对管壁、氧化镁保温层、软木保温层，由式（1-73）得、将以上各式相加，整理得每小时单位管长的热损失1-17.直径为0.7mm的热电偶球形接点，其表面与被测气流间的对流给热系数为400W/m2.K，计算初始温度为25的接点置于200的气流中，需多长时间其温度才能达到199。(已知接点k=20W/m.K，CP=400J/kg.K，=8500kg/ m3 )解：先由式（1-77）判别可用集总参数法计算，由式（1-79）求解。代入数据则需时间为1-18.一半无限大铝板,初始温度为450,突然将其表面温度降低到150,试计算离铝板表面40mm处温度达到250时所需的时间,以及在此期间内单位表面传出的热量。