传递过程原理习题答案.doc

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1、《传递过程原理》习题一一、在一内径为2cm的水平管道内，测得距管壁5mm处水的流速为10.0cm/s。水在283K温度下以层流流过管道。问：（1）管中的最大流速。（2）查出283K下水的粘度，注明出处。（3）每米管长的压强降（N/m2/m）。（4）验证雷诺数。【解】：(1)（1）在r=0处，即管中心处速度最大为本题中R=1cm,在r=1-0.5=0.5cm，v=0.1m/s，带入（1）得，0.133m/s=13.3cm/s(2)Pa.s(3)=6.97Pa/s(4)<2100为层流二、用量纲确证有效因子

2、（2.3节）中的K为无量纲数。（）【解】：所以，故，K为无量纲数三、对双组份A和B系统证明下列关系式：1．（从出发先推出wA与xA的关系式）2．（从出发先推出xA与wA的关系式）【解】方法1：从wA与xA的关系式推导（MA与MB为常量），求导（略），得，求导（略），得注意：方法2：从M的定义推导（2）÷（1），得（1）÷（2），得四、在管内CO2气体与N2气进行等摩尔逆向扩散。管长为0.20m，管径为0.01m，管内N2气的温度为298K，总压为101.32kPa。管两端CO2的分压分别为456mmHg

3、和76mmHg。CO2通过N2气的扩散系数DAB=1.67×10-5m2/s。试计算CO2的扩散通量。【解】取柱坐标，设A为CO2，B为N2，L为管长。假设（1）一维定态（2）等摩尔逆向扩散：NAz+NBz=0（3）理想气体：并有p=const，T=const，DAB=const由假设（1）作壳体平衡，，得NAz=const由假设（2）由假设（3）再利用Fick扩散定律（一维），（本例即为），C，DAB均为常数（k1=const）解得xA=k1z+k2由边条件可定出通量附：管道体积管道的气体量讨论：圆截

4、面通量wA为1.34×10-7mol/s，与管道内气体量6.42×10-4mol相比很小，可见求通量时，假设为“定态”可认为是合理的。五、通过非等温球形膜的扩散（双组份）问题的求解。方程：边界条件：当r=r1时，xB=xB1当r=r2时，xB=xB2假定，，C=p/RT，p=常量，NBr=0（组份B静止）求：（1）xB=f（r，xB1，xB2）的表达式。（n≠-2）（2）（n≠-2）（3）用洛必大法则求出n=-2时的xA和WA。【解】：（a）因为NBr=0，上式可以化简为：，(b)即(c)又，即，(d)

5、，，可推出：（e）C=p/RT，(e),(d)带入（c）得，令：积分的：由边界条件：r=r1时，xB=xB1；r=r2时，xB=xB2得：带入得：（2）=（3）n=-2时，