冶金传输原理-质量传输-第12章对流传输试题库.pdf

对流传输题 1、流体在一平板上作湍流流动时，湍流边界层的舍伍德准数可以用下式计算3/15/4Re0292.0ScShLL一烧杯的酒精被打翻，酒精覆盖在光滑的实验台表面上实验室的排风扇可产生流速为6m/s 且与台面平行的空气流如果台面宽度为1m,空气温度和压力分别为289K 和 1.013×105Pa， 酒精在 298K 的蒸气压为4000Pa 试求酒精在每秒钟每平方米台面上的蒸发量已知，在289K 的 温 度 下 ， 酒 精 的 运 动 粘 度,/1048.125sm它 在 空 气 中 的 扩 散 系 数smDAB/1026.125解：在空气 - 酒精体系中有17.1 1026.11048.155ABDSc551005.4 1048.116ReuL9420537.1306170292.017.1)1005.4(0292.03/15/45LShsm LDSh kABLc/01187.0 11026.19425酒精在板表面附近的浓度为3/66.1 289314.84000mmol RTpcAA因而，单位面积上酒精的蒸发量为)/(1097.166.101187.022smmolckJAcA题 2、温度为 280K 的水以 1.5m/s 的流速在内壁上挂有玉桂酸的圆管内流动，圆管内径为 50mm。

已知玉桂酸溶于水的施密特准数2920Sc试分别用雷诺、普朗特-泰勒、卡门和奇尔顿 -柯尔本类比法计算充分发展后的对流传质系数已知在280K 水的物性分别为：33/1000;1045.1mkgsPa又已知，当流体在管内进行湍流流动时，其摩擦阻力系数的经验式可以表示为：2.0Re046.0fC解：431017.5 1045.110005.105.0Redv32.042.01024.5)1017.5(046.0Re046.0fC（1）雷诺类比smvC kfc/1093.35.1 21024.5233（2）普朗特 -泰勒类比smv ScCC kffd/1025.55.1 )12920(2/1024.5512/1024.5)1(2/512/433（3）卡门类比smv ScScCC kffd/1024.55.1 ]6/)292051ln[()12920(2/1024.5512/1024.5]6/)51ln[()1(2/512/433（4）奇尔顿 -柯尔本类比smScvC kfc/1092.129205.1 21024.5253/23 3/2题 3、在 293K，水流过直径为3mm 的球形苯甲酸颗粒，水的流速为0.18m/s。

已知 293K 时苯甲酸溶液的粘度和密度分别为SPa3101和 1000kg/m3,苯甲酸在水中的扩散系数为sm/1077.029，试计算传质系数解：该题为液体通过球形颗粒的流动传质问题首先由已知数据计算出体系的Re和 Sc准数540 101100018.0103Re33vdP1299 1077.0100010193DSc根据 Re 和 Sc 的取值范围，确定舍伍德准数的计算公式（见表12.2）为3/12/1Re95.00.2ScSh)15251200700Re100ScsmD dSckc/102.61077.0 10391.1024.2395.00.2Re95.00.25933/12/1题 4、欲测定常压下热空气的温度，估计其温度在100℃以上，但现在温度计只能用来测定 100℃以下的温度因此在温度计头上先缠以湿纱布，然后再放到气流中去在整个测定过程中纱布完全润湿，当达到稳定状态后湿球温度计上读数为32℃，试求热空气的真实温度计算时可近似取7.0/6.0Pr/Sc已知水和空气在32℃时的物性参数为：PapsOH5,10048678.02水的蒸发潜热为2478，分子量为18 )/(005.1/1576.1,3CkgkJcmkgAirpAir解：35,/92.1 )27332(3141.810048678.02mmol RTpcsOH参照 190 页【例 12.1】 ，有CTcc SccLM TsOHsOHAirpAirOH58.11332)092.1( 6.07.0005.11576.118478.2)(Pr3/2,,3/2,222题 5、干空气以5m/s 的速度吹过mm3.03.0的浅水盘，在空气温度20℃、水温15℃的条件下，问水的蒸发速率为多少？已知。

scmD/244.02已知，本题条件下，空气的粘度,/101526sm水的饱和蒸气压为1740Pa解：层流556105101 10153.05 RevL根据式（ 12.34） ，有184875.023.316664.067.0101664.0Re664.0Sh353/12/1Scl即1 8 4ShABcDLksm LShDAB/10137 3.010224.0184k44c67.0 10244.0101546DSc3/73.0 288314.81740mmol RTpcs从表面蒸发的水量为smolAcckNscOH/1093.03.0)073.0(10137)(442题 6、将一直径为10mm 的球形萘粒子置于大气压下和45℃的空气流中，空气的流速为 0.5m/s,该时萘的蒸汽压为74Pa,萘在空气中的扩散系数为,/1092.626sm试求这时的对流传质系数和萘的蒸发速率在 45℃时空气的物性为sPamkgp531093.1;/113.1解：3.288 1093.1113.110105.0 Re53vL根据 Re 和 Sc 的取值范围，确定舍伍德准数的计算公式（见表12.2）为68.14506.23.288552.02Re55.00.23/12/13/12/1ScSh)7.26.0800Re2ScsmsmD dShkc/102.6/1016.101092.6 101068.1453633,/0278.0 318314.874mmol RtpcsA00,AcsmolAcckAJAsAcA/10873.801.0)00278.0(1016.10)(8230,,题 7、已知平均速度PapCTsmu5101,6.65,/66.3的空气平行流过长为 0.0254m 的水面。

假设空气流中的水蒸气浓度很小，气流物性仍按纯空气计算，即：,/1013.3,/105.192526smDsm空气水试求水蒸气从水面迁移至空气中的平均传质系数506.2 1092.6113.11093.165DSc解：561034767 105.190254.066.3ReuL层流根据式（ 12.34）3/12/1Re664.0Sc DLk ShLABc LsmDuLLD Sc LD kABAB LAB c/04825.0698541.01082.811013.3105.19106.190254.066.30254.01013.3 664.0664.0Re664.053/1562/1653/12/13/12/1题 8、用湿球温度计测定常压下（1× 105Pa）热空气的温度温度计头部包上湿纱布置于热空气中，整个过程中纱布完全润湿，达到稳定状态后湿球温度计读数为30℃此温度的物性参数： 水的蒸气压4241Pa， 蒸发潜热L=2478kJ/kg ； 空气密度 1.165 kg/m3，比热 1.005 kJ/(kg·℃)，Pr＝0.71，Sc＝ 0.61；气体常数R=8.314 J/(mol ·K) 。

求热空气的真实温度解：此题可参照【例12.1】进行求解，即35,/68.1 )27330(3141.81004241.02mmol RTp csOH参照 190 页【例 12.1】 ，有CTcc SccLM TsOHsOHAirpAirOH82.10030)068.1( 61.071.0005.1165.118478.2)(Pr3/2,,3/2,2229、20℃的空气以3.1m/s 的速度平行于水面流动，水的温度为15℃，水面长0.1m,求水的蒸发速率 已知空气中水汽分压强,777 PapA总压强为 98070Pa （传质边界层 温 度 可 取 水 温 和 空 气 温 度 的 平 均 值17.5℃ ， 17.5 ℃ 时 空 气 的 运 动 粘 度 系 数)/105.1526sm。