高校化工传递过程课程期末试题

高校化工传递过程课程期末试题课程名称：化工传递过程考试时间：120分钟满分：100分适用专业：化学工程与工艺、应用化学等注意事项：1.请在答题纸指定位置填写姓名、学号、班级。2.所有答案请书写在答题纸指定区域内，超出区域的答案无效。3.字迹工整，卷面整洁，否则酌情扣分。4.严禁使用任何形式的通讯工具，违者按作弊处理。---一、选择题(每题3分，共15分)1.下列关于牛顿粘性定律、傅里叶定律和菲克定律的表达式及其物理意义的描述，错误的是（）A.三者分别描述了动量、热量和质量传递的通量与梯度之间的关系B.三个定律均体现了“通量与梯度成正比，方向相反”的规律C.粘性系数、导热系数和扩散系数均为物质的传递性质，仅与物质本身有关D.三者共同构成了传递过程理论的基础，具有明显的类比性2.流体在圆形直管内作稳态流动，若管长、流体物性及流量均不变，仅将管径增加一倍，则管内流体流动的沿程阻力损失（忽略进口段影响，且流动处于阻力平方区）将变为原来的（）A.1/16B.1/8C.1/4D.1/23.对流传热系数关联式Nu=f(Re,Pr)中，Pr数反映了（）A.流体流动状态对传热的影响B.流体物性对传热的影响C.强制对流与自然对流的相对重要性D.传热过程的不可逆程度4.在层流边界层中，动量传递的主要方式是（），而在湍流核心区，动量传递的主要方式是（）A.分子扩散；分子扩散B.分子扩散；涡流扩散C.涡流扩散；分子扩散D.涡流扩散；涡流扩散5.关于扩散系数，下列说法正确的是（）A.组分在气体中的扩散系数通常远大于其在液体中的扩散系数B.温度升高，液体中组分的扩散系数减小C.压力升高，气体中组分的扩散系数增大D.扩散系数是物质的特性常数，与浓度无关---二、填空题(每空3分，共15分)1.传递过程中的三种基本传递方式为：动量传递、____________和____________。2.连续性方程的物理意义是反映流体流动过程中的____________守恒定律。3.圆管内稳态层流流动时，其速度分布呈____________型曲线，最大速度位于____________，平均速度为最大速度的____________。4.导热系数是物质的重要热物理性质，其单位为____________；对流传热系数的单位为____________；扩散系数的单位为____________。5.在两相间进行传质时，若其中一相的传质阻力远大于另一相，则该传质过程为____________控制。---三、简答题(每题10分，共30分)1.简述普朗特数(Pr)、施密特数(Sc)和刘易斯数(Le)的定义式，并说明它们在传递过程研究中的主要作用。2.试分析圆管内流体流动时，摩擦系数λ随雷诺数Re的变化规律，并解释其原因。3.什么是对流传热的膜理论？该理论的基本假设有哪些？它对分析和计算对流传热系数有何意义？---四、计算题(共25分)1.（12分）水以1.5m/s的流速在直径为50mm、长度为10m的光滑圆管内流动。已知水的密度ρ=1000kg/m³，粘度μ=0.001Pa·s，进口温度为20°C，管壁温度维持在90°C。试求：（1）判断管内水流的流动状态；（2）计算水与管壁间的对流传热系数；（3）计算水在管出口处的平均温度。（提示：可选用合适的对流传热关联式，如水的定性温度可取进口温度，cp=4187J/(kg·°C)，k=0.6W/(m·°C)，Pr=7。对于光滑管，湍流时Nu=0.023Re^0.8Pr^0.4）2.（13分）在一填料塔中，用清水吸收空气中的氨气。塔内某截面上，气相主体中氨的摩尔分数为0.02，液相主体中氨的摩尔分数为0.001。气膜传质系数k_G=5×10^-6kmol/(m²·s·kPa)，液膜传质系数k_L=1×10^-4m/s。操作总压为101.3kPa，温度为20°C。在该操作条件下，氨在水中的平衡关系为p*=26.7x（式中p*为氨在气相中的平衡分压，单位为kPa；x为氨在液相中的摩尔分数）。试求：（1）该截面上气膜阻力、液膜阻力及总阻力；（2）该截面上的传质速率N_A；（3）判断该吸收过程的控制步骤。---五、分析讨论题(10分)结合化工传递过程的基本原理，试分析在化工生产中，哪些单元操作主要涉及动量传递？哪些主要涉及热量传递？哪些主要