热质交换原理与设备Q1.doc

Q：氢气和空气在总压强为1.013105Pa，温度为25的条件下作等摩尔互扩散，已知扩散系数为0.62/s，在垂直于扩散方向距离为10的两个平面上氢气的分压强分别为16000Pa和5300Pa。试求这两种气体的摩尔扩散通量。解：用A和B分别代表氢气和空气由于等摩尔互扩散，根据菲克定律负号表示两种气体组分扩散方向相反。Q：含少量碘的压力为1.013105Pa、温度为25的空气，以5.18m/s的速度流过直径为3.0510-2m的圆管。设在空气中碘蒸汽的平均摩尔浓度为nm，管壁表面碘蒸汽的浓度可视为0，空气碘的质扩散系数D=0.82610-5/s，试求从气流到管壁的对流传质系数以及碘蒸汽在管子表面上的沉积率。（空气的动量扩散系数）管内受迫层流：管内受迫紊流：解：Q：已知空调系统送风量G5/s，空气初状态参数t1=35，ts1=26.9，i1=85kJ/；终状态参数为t2=19，ts2=18.1，i2=51.4kJ/；空气压强101325Pa，试选用JW型空气冷却器并求出其中的传热系数范围。（空气密度=1.2 kg/m3，定压比热cp=1.005 kJ/( kg)，水定压比热cp=4.19 kJ/( kg)，可选表冷器中水流速范围w=0.8-1.6m/s）。已知水冷式表面冷却器作为冷却用之传热系数（W/ ）: 4排: 6排: 8排:型号风量（m3/h）每排散热面积Ad（）迎风面积Ay（）通水断面积Aw（）JW10-45000-835012.150.944JW20-48350-1670024.051.87JW30-416700-2500033.402.57JW40-425000-3340044.503.43排数迎面风速(m/s)1.52.02.53.020.5900.5450.5150.49040.8410.7970.7680.74060.9400.9110.8880.87280.9770.9640.9540.945解：（1）计算需要的接触系数，确定冷却器的排数 查表可知，在常用的范围内，JW型6排表冷器能满足的要求，故选用6排。（2）假定，则 查表可选用JW204型表冷器一台，其迎风面积故实际迎面风速查表可知，在时，JW型6排表冷器实际的值可以满足要求，所选JW204型表冷器每排散热面积通水断面积。（3）求析湿系数（4）由已知，可选水流速范围代入当当Q：有一管道充满了氮气和氧气的混合气体，其温度为200，总压力位0.1MPa，一端氮气浓度为1.0 Kmol/m3，另一端浓度为0.4 Kmol/m3，两端相距50cm，已知DAB=0.510-4m2/s，计算稳态下氮气的物质的量通量。解：由斐克第一定律得：=610-5kmol/(m2.S)Q：一个直径为3cm的萘球悬挂于空气管道中，求下述条件的瞬时传质系数；（1）萘球周围的空气静止，温度为259K，压力为101.325kPa，萘在空气中的扩散率为5.1410-6m2/s；（2）空气以0.15m/s的速度流过萘球，温度为259K，压力为101.325kPa，。解：（1）Sh=2.0（2分）=2.05.1410-6/0.03=3.4310-4m/s（2）=0.150.03/1.0105=4.5102，（1分）=1.950.569（）0.25=2.569=2.5695.1410-6/0.03=4.410-4m/sQ：有一管道充满了氮气和氦气的混合气体，其温度为300K，总压力位0.1MPa，一端氮气的分压力为0.06MPa，另一端为0.01MPa，两端相距30cm，已知DAB=0.68710-4m2/s，计算稳态下氮气的物质的量通量。解：由斐克第一定律得：对于理想气体，=4.5910-6kmol/m2sQ：某空气冷却式冷凝器，以R134a为制冷剂，冷凝温度为ts=50，蒸发温度t0=5，时的制冷量Q0=5500W，压缩机的功耗是1500W，冷凝器空气进口温度为35，出口温度为43。（1）制冷剂与空气的对数平均温差是多少？（2）已知在空气平均温度39下，空气的比热为1013J/kg.K，密度为1.1kg/m3,所需空气流量是多少？解：（1）t=50-35=15,t=50-43=7 =10.5(2)冷凝总负荷=5500+1500=7000W=7000/（1.110138）=0.79m3/sQ: 一管式逆流空气加热器，空气由15加热到30，水在80下进入换热器管内，40时离开，总换热量位