第三章传质引论参考答案

第三章传质引论习题3.5已知:skgHCm/102.88146,D=50mm=0.05m,L=20cm=0.20m,482.0,146iHCY,smDairHC/100.824146(1)求:146HCm解:根据质量通量的定义Am(方程3.2):6146146148CHCHCH222xsecmm8.210kgmAD/40.05/4smpp--´===×6145CH2kgm4.1710sm-=?×(2)求气-液界面上正己烷蒸气的宏观整体通量解:根据定义(方程3.3a，根据Stefan流问题的推论，空气通量为0，混合气流总通量等于正己烷蒸气的总通量，也就是蒸发速率):正己烷的宏观整体通量≡614614''552CHCH,imY4.17100.4822.01310kg/sm--=醋=?（3）求C6H14的扩散通量解:根据扩散通量的定义(方程3.3b):正己烷扩散通量dxdYDHC146;根据斯蒂芬问题的推导公式(方程3.35):614614614614CHCHCHCH.idYDmmYdxr-=-=614614552CH,iCHi(1Y)m(10.482)4.176102.16310kg/sm---=-??习题3-10已知:一个直径1-mm的水珠，温度为75℃，在500K，1atm的干空气中蒸发，求水珠的蒸发常数。假设:水珠蒸发是准稳态的，水珠温度均匀,热物理特性参数为常数,球形对称，水蒸气是理想气体。这是一个简单的球坐标的斯蒂芬问题。气-液界面的水蒸气摩尔分数和质量百分比可以通过查水蒸气表获得，热物理参数可以根据平均温度估算。蒸发常数定义为书上的3.58式。关键要求BY值，ρl值在水-气界面:T=75℃，水蒸气饱和气压可查水蒸气表，得到：Psat=38.58kPa（也可根据例3.1中的方法计算，水的汽化潜热，沸点均可知）在水-气界面，水蒸气摩尔百分比：381.0325.101/58.38,2PPxsatSOHABYl8DKln(1B)rr=+界面处混合气体平均分子量：kmolkgMWxMWxMWAirOHOHOHmix/72.2485.28)381.01()016.18(381.0)1(222在水-气界面，质量分数：2HO,S0.38118Y0.277424.72´==在等温等压下，可以用理想气体方程和平均混合摩尔质量来估算整个空间气液混合物的平均密度uP(R/MW)Tr=，其中mixmix,1MW(MWMW)(24.7228.85)/226.785kg/kmol2¥=+=+=气液混合物的平均温度为KKKTTTs4242/)500348()(21代入平均密度公式，得到：3uP0.7698kg/m(R/MW)Tr==查附录D,得到273K时的扩散系数D=2.2×10-5m2/ssmTTDDrefref/102.4)273424(102.2)(252/352/3theevaporationrateconstant:582SlSYY8D8(0.7698)(4.210)0.27740Kln[1]ln[1]8.410m/s1Y100010.2774rr--¥-?=+=+=?--习题3-11求环境中水蒸气的摩尔分数对水滴寿命的影响。已知，水滴直径为50μm，空气压力设为1atm，水滴温度为75℃，空气平均温度为200℃。取2HO,x0.1,0.2,0.3¥=假设:水珠蒸发是准稳态的，水珠温度均匀,热物理特性参数为常数,球形对称，水蒸气是理想气体。这是一个球坐标的斯蒂芬问题。气-液界面的水蒸气质量百分比可以通过查水蒸气表获得，液滴寿命可以用书上3.60式计算。液滴表面:kPaPsatPSOH58.38,2atT=75℃381.0325.10158.3822,PPxOHSOH,222HOHO,SHOmix,SMW0.381(18)Yx0.2774MW24.72===kmolkgMWxMWxMWairOHOHOHmix/72.24)85.28(619.0)016.18(381.0)1(2221.0,2OHx3./76.2785.28)1.01()016.18(1.0mkgMWmix2.0,2OHx3./68.2685.28)2.01()016.18(2.0mkgMWmix3.0,2OHx3./6.2585.28)3.01()016.18(3.0mkgMWmix整个空间混合气平均密度TRPWMu，其中2/)(,,mixSmixMWMWWMx=0.13/676.0)473(315.8)325.101(24.26mkgKx=0.23/662.0)473(315.8)325.101(6.25mkgKx=0.33/648.0)473(315.8)325.101(16.25mkgK估算扩散系数2/3)(refrefTTDDsmD/1002.5)273473(102.2252/35空气中水蒸气质量百分比：,,,222mixOHOHOHMWMWxY1.0,2OHx0649.076.27016.181.0,2OHY2.0,2OHx135.068.26016.182.0,2OHY3.0,2OHx211.06.25016.183.0,2OHY根据方程3-60,KDt/20,]11ln[8SSlYYYDKD0=50×10-6m,3/1000mkgl1.0,2OHx,smK/1021.70]278.010649.0278.01ln[1000)1002.5)(676.0(8295mst6.351021.70)1050(9262.0,2OHxsmK/1004.48]278.01135.0278.01ln[1000)1002.5)(662.0(8295mst0.521004.48)1050(9263.0,2OHxsmK/1009.23]278.01211.0278.01ln[1000)1002.5)(648.0(8295mst3.1081009.23)1050(926