题目
流体处于湍流状态时,质量传递的方式如何()?A. 只存在分子扩散B. 只存在涡流扩散C. 分子扩散和涡流扩散都有,以涡流扩散为主D. 分子扩散和涡流扩散都有,以分子扩散为主
流体处于湍流状态时,质量传递的方式如何()?
A. 只存在分子扩散
B. 只存在涡流扩散
C. 分子扩散和涡流扩散都有,以涡流扩散为主
D. 分子扩散和涡流扩散都有,以分子扩散为主
题目解答
答案
C. 分子扩散和涡流扩散都有,以涡流扩散为主
解析
本题考查流体处于湍流状态时质量传递方式的相关知识。解题思路是先明确分子扩散和涡流扩散的概念,再分析流体在湍流状态下这两种扩散方式的存在情况及主导情况。
分子扩散和涡流扩散的概念
- 分子扩散:是由于分子的无规则热运动而引起的物质传递现象,它在任何流体中都会存在,其传质速率遵循菲克定律,即$J = -D\frac{\partial c}{\partial x}$,其中$J$是扩散通量,$D$是扩散系数,$\frac{\partial c}{\partial x}$是浓度梯度。
- 涡流扩散:是由于流体的湍流运动,流体质点的不规则运动而引起的物质传递现象。在湍流中,流体质点的运动速度和方向都在不断变化,形成了许多大小不同的漩涡,这些漩涡会将物质从一个区域带到另一个区域,从而实现质量传递。
流体在湍流状态下的情况分析
当流体处于湍流状态时,流体质点的运动非常剧烈,存在着大量的漩涡和不规则运动。一方面,由于分子的无规则热运动,分子扩散依然存在;另一方面,湍流运动产生的涡流会使物质在流体中快速混合和传递,涡流扩散的作用非常显著。而且,在湍流状态下,涡流扩散的速率远远大于分子扩散的速率,所以质量传递主要以涡流扩散为主。