第11章对流传质.doc

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1、第十一章1.在总压为2.026×105Pa、温度为298K的条件下，组分A和B进行等分子反方向扩散。当组分A在某两点处的分压分别为pA1=0.40atm和pA2=0.1atm时，由实验测得=1.26×10-8kmol/(m2·s·Pa)，试估算在同样的条件下，组分A通过停滞组分B的传质系数kG以及传质通量NA。解：atmkmol/(m2·s·Pa)kmol/(m2·s)2.试利用以通量表示的传质速率方程和扩散速率方程，对下列各传质系数进行转换(1)将转化成kc和；(2)将kx转化成kL和。解：(1)故即(2)故即3.

2、试应用有关的微分方程说明“精确解”方法求解平板层流边界层中稳态二维流动和二维传质时传质系数的步骤，并与求解对流传热系数h的步骤进行对比，指出各方程和边界条件的相似之处和相异之处。解：根据方程按下述步骤求解：（1）相似变换（2）化为常微分方程式中（3）求解该常微分方程并确定各个常数（4）=与传热求解h对比，相似之处①方程形式类似：传热中的类似于传质中的；传热中的Pr类似于传传质中的Sc。②边界条件类似：类似于；类似于相异之处：传热时uys=0，传质时uys0，或uys0。4.常压和288.5K的空气以10m/s的流速流

3、过一光滑的萘平板。已知萘在空气中的扩散系数DAB=0.01582×10-4m2/s，临界雷诺数Rexc=3×105。试求距萘平板前缘0.3m处传质边界层的厚度。解：288.5K空气的物性=1.461m2/s故为层流边界层5.平板壁面上的层流边界层中发生传质时，组分A的浓度分布方程可采用下式表示cA=a+by+cy2+dy3试应用适当的边界条件求出a、b、c、d各值。解：（Ⅰ）y=0，A=AS，（1）（Ⅱ）y=，A=A0，（2）（Ⅲ）y=，，（3）（Ⅳ）y=0，，（4）联立方程（1）～（4）并求解得，，，故即6.常压和

4、45℃的空气以3m/s的流速在萘板的一个面上流过，萘板的宽度为0.1m、长度为1m，试求萘板厚度减薄0.1mm时所需的时间。已知45℃和latm下萘在空气中的扩散系数为6.92×10-6m2/s，萘的饱和蒸气压为0.555mmHg，固体萘密度为1152kg/m3，摩尔质量为128kg/kmol。解：常压下45℃空气的物性=1.11kg/，=1.935Pas故为层流边界层=2.59m/s空气中萘含量很少，萘扩散很慢，则=7.温度为26℃的水，以0.1m/s的流速流过长度为1m的固体苯甲酸平板，试求距平板前缘0.3m以及

5、0.6m两处的浓度边界层厚度δD、局部传质系数kcx及整块平板的传质通量NA。已知26℃时苯甲酸在水中的扩散系数为m2/s、饱和溶解度为0.0295kmol/m3。解：26℃水的物性=997kg/，=0.873Pas故为层流边界层=故为层流边界层==苯甲酸的浓度很低，可以认为则8.将溴粒加入水中溶解，迅速搅拌，任一瞬间，溴水溶液的浓度可视为均匀。经5min后，溶液浓度达到85％饱和浓度。试求此系统的体积传质系数kca。其中a为单位体积溶液中溴粒的表面积。解：设在时间内溴的浓度变化为，对溴做质量衡算得当求解得9.试证明

6、从一球体向周围静止的无限大介质中，进行等分子反方向一维稳态扩散时的施伍德数。证：对于球体向周围静止的无限大介质中进行的等分子反方向一维稳态扩散过程，其扩散通量为边界条件：（1）（2）又比较得证毕。10.温度为298K的水以0.1m/s的流速流过内径为10mm、长度为2m的苯甲酸圆管。已知苯甲酸在水中的扩散系数为m2/s，在水中的饱和溶解度为0.028kmol/m3，试求平均传质系数kcm、出口浓度及全管的传质速率。解：298K水的物性=997kg/，=90.258Pas故管内流动为层流流动已充分发展∵cAs为常数，流

7、动已充分发展，由表11-2查得解之得11.在直径为50mm、长度为2m的圆管内壁面上有一薄层水膜，常压和25℃的绝干空气以0.5m/s的流速吹入管内，试求平均传质系数kcm、出口浓度和传质速率。由于在空气中水分的分压很低，气体的物性值可近似地采用空气的物性值代替。解：常压下25℃空气的物性=1.185kg/，=1.835Pas该条件下水的饱和蒸汽压故管内流动为层流故速度边界层正在发展由表11-2查得，=0.104，=0.016，=0.8，=3.66解之得12.常压下，293K的水沿垂直壁面成膜状向下流动，和纯CO2相

8、接触。壁面有效传质高度为0.65m，液膜厚度为0.00032m，水的流速为0.325m/s，水中CO2的初始浓度为零，试求CO2被水吸收的速率。在题给条件下，CO2在水中的溶解度为0.0342kmol/m3，CO2在水中的扩散系数为m2/s，对流传质系数为m/s。解：293K水的物性=998.2kg/，=100.5PasCO2被吸收的速率等于水