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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。
在氣相中,組分A由某一位置(點(diǎn)1處)擴(kuò)散至固體催化劑表面(點(diǎn)2處),并在催化劑表面處進(jìn)行如下反應(yīng):B為反應(yīng)產(chǎn)物(氣體)。反應(yīng)產(chǎn)物B生成后不停地沿相反方向擴(kuò)散至氣相主體中。已知總壓p維持恒定,擴(kuò)散過程是穩(wěn)態(tài)的,在點(diǎn)1和點(diǎn)2處A的分壓分別為pA1和pA2,設(shè)擴(kuò)散系數(shù)DAB為常數(shù),點(diǎn)1至點(diǎn)2的距離為∆z。試導(dǎo)出計(jì)算NA的表達(dá)式。
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(shí)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(shí)間為有效暴露時(shí)間一半的瞬時(shí),傳質(zhì)系數(shù)值為若干?
試應(yīng)用有關(guān)的微分方程說明“精確解”方法求解平板層流邊界層中穩(wěn)態(tài)二維流動(dòng)和二維傳質(zhì)時(shí)傳質(zhì)系數(shù)k0c的步驟,并與求解對流傳熱系數(shù)h的步驟進(jìn)行對比,指出各方程和邊界條件的相似之處和相異之處。
將kx轉(zhuǎn)化成kL和k0x。
溫度為7℃的水以1.5m/s的平均流速在內(nèi)壁面上涂有玉桂酸的圓管內(nèi)流動(dòng),管內(nèi)徑為50mm。已知玉桂酸溶于水時(shí)的Sc=2920,試分別應(yīng)用雷諾、普朗特-泰勒、馮·卡門和柯爾本類似律求kcm,并對所得的結(jié)果列表進(jìn)行比較和討論。
汽車尾氣中含有NO和CO,將尾氣通過凈化器中的催化劑表面,發(fā)生還原反應(yīng)從而使尾氣得以凈化后排放。設(shè)在催化劑表面處NO的濃度為cAW,經(jīng)凈化器后NO的濃度為cAL,在催化劑表面進(jìn)行一級(jí)反應(yīng),反應(yīng)速率常數(shù)為kW,擴(kuò)散系數(shù)為DAB。試導(dǎo)出凈化器的高度L與NO還原通量NA的關(guān)系式。
試求氫的擴(kuò)散通量NA。
當(dāng)平板壁面與其上的層流邊界層中的流體之間同時(shí)進(jìn)行動(dòng)量、熱量和質(zhì)量的傳遞時(shí),壁面噴出物質(zhì)對邊界層的速度分布和速度邊界層厚度會(huì)產(chǎn)生什么影響?壁面由邊界層中吸入物質(zhì)時(shí)的影響又為何?為什么?
溫度為768K、壓力為101.3kPa的空氣以30m/s的速度流過一平板表面,為了使x=0.3m處的溫度維持278K需向熱空氣中注入液氧。設(shè)氧在90K、1atm的條件下汽化后經(jīng)壁面注入熱空氣中,試求注入氧的摩爾通量[kmol/(m2⋅s)]。已知氧在90~278K的溫度范圍內(nèi)的平均比熱為2.85×104J/(kmol⋅K),汽化潛熱為6.8×106J/kmol。平板四周絕熱,其上的氣體可按空氣處理,設(shè)Rexc=3×103。