試根據(jù)傅里葉定律,推導(dǎo)固體或靜止介質(zhì)中三維不穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的熱傳導(dǎo)方程。設(shè)熱導(dǎo)率為常數(shù)。
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當(dāng)圓管內(nèi)進行穩(wěn)態(tài)層流傳質(zhì)時,對于活塞流的速度分布(即uz=u0),試推導(dǎo)在恒管壁傳質(zhì)通量情況下的舍伍德數(shù)
試列表寫出在圓管內(nèi)進行動量傳遞、熱量傳遞與質(zhì)量傳遞時三者相類似的對流傳遞速率方程(以通量表示)、通量、對流傳遞系數(shù)和推動力,并標(biāo)明各通量、傳遞系數(shù)和推動力的單位。
常壓下,溫度為500℃的熱空氣以10m/s的均勻流速平行吹過一多孔平板表面,平板的溫度為100℃。為了使距平板前緣1m處的傳熱速率減少50%,在該處垂直噴出壓力為1atm、溫度為100℃的冷空氣。試求該處平板表面與熱空氣之間的傳熱通量及冷空氣的噴出速度。設(shè)臨界雷諾數(shù)Rexc=5×105。
采用填料水冷塔將熱水從55℃降至20℃,以單位塔截面計的熱水流率為0.26kg/(m2⋅s),空氣進口溫度為20℃,濕度為0.003kg水/kg干空氣,流率為0.817kg(m2⋅s)干空氣/,假定傳熱及傳質(zhì)阻力全部集中于氣相一側(cè)(液相水一側(cè)無溫度梯度),kGa=8.21×10−8kmol/(m2⋅s⋅Pa)。試求所需填料層高度Z。
在填料塔中用水吸收NH3,操作壓力為1atm,操作溫度為288K。假設(shè)填料表面處液體暴露于氣體的有效暴露時間為0.01s,試應(yīng)用溶質(zhì)滲透模型求平均傳質(zhì)系數(shù)kcm。在上述操作過程中,氣液接觸時間為有效暴露時間一半的瞬時,傳質(zhì)系數(shù)值為若干?
在一松散的沙粒填充床空隙中充滿空氣和NH3的氣體混合物,氣相總壓為1.013×105Pa,溫度為300K。NH3在砂床頂部的分壓為1.58×103Pa,在砂床底部的分壓為零。試求NH3在砂床中的擴散通量。已知砂床高度為2.2m,空隙率為0.3,曲折因數(shù)為1.87。
常壓和45℃的空氣以3m/s的流速在萘板的一個面上流過,萘板的寬度為0.1m、長度為1m,試求萘板厚度減薄0.1mm時所需的時間。已知45℃和1atm下萘在空氣中的擴散系數(shù)為6.92×10–6m2/s,萘的飽和蒸氣壓為0.555mmHg,固體萘密度為1152kg/m3,摩爾質(zhì)量為128kg/kmol。
平板壁面上的層流邊界層中發(fā)生傳質(zhì)時,組分A的濃度分布方程可采用下式表示cA=a+by+cy2+dy3試應(yīng)用適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件求出a、b、c、d各值。
常壓和288.5K的空氣以10m/s的流速流過一光滑的萘平板。已知萘在空氣中的擴散系數(shù)DAB=0.01582×10–4m2/s,臨界雷諾數(shù)Rexc=3×105。試求距萘平板前緣0.3m處傳質(zhì)邊界層的厚度。
在一內(nèi)徑為20mm的直立圓管內(nèi)壁面上,有一薄層正丁醇冷液膜自上而下流動,而不含正丁醇的熱空氣則在管內(nèi)自下而上流動。熱空氣的壓力為1.013×105Pa,溫度為343K,流速ub=6m/s,管子外壁絕熱,試計算達(dá)到穩(wěn)態(tài)時正丁醇液膜的溫度及揮發(fā)傳質(zhì)通量。已知在操作條件下,氣相的黏度µ=2.05×10−5Pa⋅s,Sc=2,Pr=0.75,比熱容cp=1005J/(kg⋅K);正丁醇蒸氣的比熱容cpA=1500J/(kg⋅K),汽化潛熱λA=590kJ/kg,相對分子質(zhì)量MA=77,正丁醇蒸氣壓與溫度的關(guān)系如下:其他物性可按空氣處理。傳質(zhì)系數(shù)可用下式計算