傳遞過(guò)程原理習(xí)題答案

1、傳遞過(guò)程原理習(xí)題一一、在一內(nèi)徑為2cm的水平管道內(nèi)，測(cè)得距管壁5mm處水的流速為10.0cm/s。水在283K溫度下以層流流過(guò)管道。問(wèn)：（1）管中的最大流速。（2）查出283K下水的粘度，注明出處。（3）每米管長(zhǎng)的壓強(qiáng)降（N/m2/m）。（4）驗(yàn)證雷諾數(shù)。【解】：(1) （1）在r =0處，即管中心處速度最大為本題中R=1cm, 在r =1-0.5=0.5cm，v=0.1m/s，帶入（1）得， 0.133m/s=13.3cm/s(2) Pa.s(3) =6.97 Pa/s(4) 2100為層流二、用量綱確證有效因子（2.3節(jié)）中的K為無(wú)量綱數(shù)。（）【解】：所以，故，K為無(wú)量綱數(shù)三、對(duì)雙組份A和

2、B系統(tǒng)證明下列關(guān)系式： 1（從出發(fā)先推出wA與xA的關(guān)系式） 2（從出發(fā)先推出xA與wA的關(guān)系式）【解】方法1：從wA與xA的關(guān)系式推導(dǎo)（MA與MB為常量）， 求導(dǎo)（略），得， 求導(dǎo)（略），得 注意： 方法2：從M的定義推導(dǎo) （2）（1），得（1）（2），得四、在管內(nèi)CO2氣體與N2氣進(jìn)行等摩爾逆向擴(kuò)散。管長(zhǎng)為0.20m，管徑為0.01m，管內(nèi)N2氣的溫度為298K，總壓為101.32kPa。管兩端CO2的分壓分別為456mmHg和76mmHg。CO2通過(guò)N2氣的擴(kuò)散系數(shù)DAB=1.6710-5m2/s。試計(jì)算CO2的擴(kuò)散通量。【解】取柱坐標(biāo)，設(shè)A為CO2，B為N2，L為管長(zhǎng)。假設(shè)（1）一維定

3、態(tài) （2）等摩爾逆向擴(kuò)散：NAz+NBz=0 （3）理想氣體：并有p=const，T=const，DAB=const由假設(shè)（1）作殼體平衡，得NAz=const由假設(shè)（2）由假設(shè)（3）再利用Fick擴(kuò)散定律（一維），（本例即為），C，DAB均為常數(shù)（k1=const）解得xA=k1z+k2由邊條件可定出通量附：管道體積管道的氣體量討論：圓截面通量wA為1.3410-7mol/s，與管道內(nèi)氣體量6.4210-4mol相比很小，可見(jiàn)求通量時(shí)，假設(shè)為“定態(tài)”可認(rèn)為是合理的。五、通過(guò)非等溫球形膜的擴(kuò)散（雙組份）問(wèn)題的求解。方程： 邊界條件：當(dāng)r=r1時(shí)，xB=xB1 當(dāng)r=r2時(shí)，xB=xB2假定，C=p/RT，p=常量，NBr=0（組份B靜止）求：（1）xB=f（r，xB1，xB2）的表達(dá)式。（n-2） （2） （n-2） （3）用洛必大法則求出n=-2時(shí)的xA和WA。【解】： （a）因?yàn)镹Br=0，上式可以化簡(jiǎn)為：， (b)即 (c)又， 即， (d)，可推出： （e）C=p/RT ，(e), (d)帶入（c）得， 令：