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在直徑為50mm、長度為2m的圓管內(nèi)壁面上有一薄層水膜,常壓和25℃的絕干空氣以0.5m/s的流速吹入管內(nèi),試求平均傳質(zhì)系數(shù)kcm、出口濃度和傳質(zhì)速率。由于在空氣中水分的分壓很低,氣體的物性值可近似地采用空氣的物性值代替。
在氣相中,組分A由某一位置(點1處)擴散至固體催化劑表面(點2處),并在催化劑表面處進行如下反應(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散至氣相主體中。已知總壓p維持恒定,擴散過程是穩(wěn)態(tài)的,在點1和點2處A的分壓分別為pA1和pA2,設(shè)擴散系數(shù)DAB為常數(shù),點1至點2的距離為∆z。試導(dǎo)出計算NA的表達式。
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。
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。
常壓和283K的空氣以10m/s的均勻流速流過寬度為1m、長度為2m的萘板上、下兩表面,試求平板厚度減少1mm時所需的時間。已知臨界雷諾數(shù)Rexc=5×105,固體萘的密度為1145kg/m3,萘的擴散系數(shù)為5.16×10−6m2/s,萘的飽和蒸氣壓為0.6209mmHg。
某種非均相催化反應(yīng)如圖所示,反應(yīng)物A、B向催化劑表面擴散,而反應(yīng)產(chǎn)物C、D進行反方向擴散。具體的化學(xué)反應(yīng)為過程在穩(wěn)態(tài)下進行,擴散區(qū)內(nèi)無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,試確定組分A的擴散通量N的表達式。已知其中DAM為組分A相對于其他組分混合物的擴散系數(shù)。
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,在催化劑表面進行一級反應(yīng),反應(yīng)速率常數(shù)為kW,擴散系數(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。
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。
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?
一長為15m、寬為5m的水池內(nèi)充有水。相對濕度為0.5的空氣以2.2m/s的速度吹過水面,系統(tǒng)溫度為298K。已知298K時水蒸氣的飽和密度為0.023kg/m3,水蒸氣在空氣中的擴散系數(shù)為0.26×10-4m2/s。試求每天損失的水量。設(shè)臨界雷諾數(shù)為5×105。