热质复习题1
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1/温度为25℃，相对湿度为40％，压力为1个标准大气压的湿空气流过一直径为40mm ，高为200mm 的直管，管的底部装有25℃的水，水高10mm 。求（1）水蒸气的质扩散通量和摩尔扩散通量（2）管中水在每小时内蒸发的水量（3）多长时间水被全部蒸发完。 查焓湿图得出水蒸气的物性：
在25℃，40％的条件下，空气中水蒸气的分压力为P A2＝1260Pa ；25℃的饱和水蒸气分压力为P A1＝3150Pa ，25℃下水蒸气在空气中的扩散系数为2.55⨯10-5m 2/s 。
空气的分压力为
P B1＝101325－3150＝98175Pa P B2＝101325－1260＝100065Pa
Pa
In
P Bm
9911798175
10006598175
100065=-=
()h G
l
d t h
kg d m G s
m kmol m n s
m kg h
P P P P T R D m A
A
A Bm A A A A
14711054.801
.004.04
10004/1054.83600
04.04
10888.14/10049.118
10888.1/10888.101.02.010132599117126031502984611055.26
2
2
6
26
2'276
''
265
21'=⨯⋅⋅
=
⋅⋅
=
⨯=⋅⋅
⨯=⋅
=⋅⨯=⨯==⋅⨯=--⨯⨯=
-=
-------π
π
ρπ
π
μ
2/湿空气的压力为1个标准大气压，温度为20℃，相对湿度为40％，求湿空气中干空气和水蒸气的质量浓度、摩尔浓度、质量分额、摩尔分额？
假设水蒸气为A 组分，干空气为B 组分。查湿空气焓湿图，空气温度为20℃，相对湿度为40％时的水蒸气分压力为
920Pa ，则干空气的分压力为101325－920＝100405Pa 。根据浓度的计算公式：
3
33
3/1038.0293
46118920
/108.6293
461920m
kmol T
R P n m
kg T
R P C A A A
A A A
A
--⨯=⨯⨯=
=
⨯=⨯=
=
μ
0416
.029205.1/205.1293
2871013253
==
=
=⨯=
=
μ
C
n m k g T
R P C
3
3
*10
64.5205.1108.6--⨯=⨯=
=
C
C C A
A
3
3
*10
13.90416
.01038.0--⨯=⨯=
=
n
n n A
A
3
3
/041.0293
28729100405
/194.1293
287100405m
kmol T R P n m
kg T
R P C B B B
B B B
B
=⨯⨯=
=
=⨯=
=
μ
986
.00416.0041.0991
.0205.1194.1*
*==
=
==
=
n n n C C C B B B
B
3/已知湿空气的温度为30℃，相对湿度为60％，流过水面，水温为20℃，空气与水表面之间的传质系数为0.01kg/m 2.s ，求水面在单位时间内单位面积上的蒸发水量和散热量？ 查30℃，相对湿度60％的空气的焓值和含湿量，20℃，相对湿度100％的空气的焓值和含湿量。
kg
g H kg kJ i kg g H kg kJ i b /6.14,/57/16,/71====
总热交换量用麦凯尔方程来计算：
s
m kJ i i h q b md Z ⋅=-=-=2
/14.0)5771(01.0)(
质量传递的方向是主流向边界传递，传质量按下式计算：
()
s
m kg H H h m b md ⋅⨯=⨯-=-=--2
5
3
/104.110)6.1416(01.0
4/为使某热表面降温，防止过热，在表面放有砂布，砂布用某挥发性液体A 润湿，该液体的汽化潜热为160kJ/kg ，分子量为140，砂布表面A 蒸气的分压力为3700Pa 。当流过容器的空气温度为40℃，空气中不含A ，计算被冷却表面的温度？
液体蒸发所需热量来自于空气，列出热平衡式
)(1
)()()(0
3
/200
0T P T P Le c R r t t r
T P T P R h r C C h t t h A w Aw p A w A w Aw A m A Aw
m w ∞∞
∞-=--=-=-ρ
查空气的物性，先假设边界层的平均温度为300K ，查得密度为1.16kg/m 3，c p =1.007kJ/kg.℃，Le=1。
℃
1027337001007.116.11
140
831416040)(10
3
/20=⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+⨯⨯=--=-∞w w w A w Aw p A w t t t T P T P Le c R r t t ρ