冶金传输原理课后习题答案

冶金传输原理课后习题答案

【篇一：冶金传输原理课后答案(朱光俊版,第一章)】/m3 10001?273

prt

prtprt1-16 , r=(1) (2)

1-21 dvxdy6501

0.5?0.001

2

dvx dy=

vd1-23,,o=vx=hdy0.181.3?0.001=0.1385?1000 1/s

dvx dy=1.011?1030.1385?107.2 pa.s

【篇二：《冶金传输原理》吴铿编质量传输习题参考答

案】

s=txt>1. 解：（1）?ch4?

ych4mch4

ych4mch4?yc2h6mc2h6?yc3h8mc3h8?yco2mco2

?90.27%

（2）?ych4mch4?yc2h6mc2h6?yc3h8mc3h8?yco2mco2?16.82 （3）pch4?ych4p?9.62?104pa

2. 解：

dab?

1/3b

1/3pva?v?1.56?10?5m2/s

3. 解：ch4的扩散体积2

4.42，h2的扩散体积7.07

dab?

1/3b

1/3pva?v?3.19?10-5m2/s

4. 解：（1）v??co2vco2??o2vo2??h2ovh2o??n2vn2?3.91m/s （2）vm?yco2vco2?yo2vo2?yh2ovh2o?yn2vn2?4.07m/s （3）jco2??co2?co2???

??

mco2pco2

rtpco2rt

??

co2

????0.212kg/?m2?s? ?

（4）jco2?cco2?co2??m?

????

co2

??m??5.33mol/?m2?s? ?

5. 解：（1）21% （2）21%

pv

m?15.46kg （3）m?nm?rtm

（4）?o2??0.117kg/m3

vm

（5）?n2??0.378kg/m3

vm

（6）?空气??0.515kg/m3

v

（7）c空气?

?空气

m

?17.4mol/m3

（8）29.6g/mol

（9）pn2?yn2p?7.9?104pa

6. 证明：?a?

manamaxama

??

mnama?nbmbxama?xbmb

得证。

7. 证明：根据第6题的结果，微分。过程略。

第十七章习题参考答案（仅限参考）

17-1由控制体流出的组分a的净质量流率+控制体内组分a质量积累的净质量流率-控制体内组分a通过反应生成的净质量流率=0

g1?g2?g3?0

组分a沿y轴方向从左侧流入微元体，从右侧流出，它们的质量流率分别为：

(?a?a?jay)dxdz

[(?a?a?jay)?

?(?a?a?jay)

?y

dy]dxdz

所以组分a沿y轴方向流出与流入微元体的质量流率差为：

[

于是，可以得出g1：

?(?a?a)?jay

?]dxdydz ?y?y

g1?{[

?(?a?a)?jax?(?a?a)?jay?(?a?a)?jaz

?]?[?]?[?]}dxdydz ?x?x?y?y?z?z

组分a在微元体内积蓄的质量流率g2：

g1?

??a

dxdydz ?t

控制体内组分a的化学反应生成速率为ra，化学反应对控制体内a 的质量速率g3为：

g3?radxdydz

根据质量守恒定律，得到质量传输平衡方程：

?(?a?a)?(?a?a)?(?a?a)?jax?jay?jaz??a

???????ra?0 ?x?y?z?x?y?z?t

有费克第一定律得：

jax??d

对于不可压缩流体：

??a??a??a

；jay??d；jaz??d ?x?z?y

??a??a??a??a?2?a?2?a?2?a

?vx?vy?vz?d(2??)?ra 22?t?x?y?z?x?y?z

根据随体导数定义：

d?a?2?a?2?a?2?a

?d(2??2)?ra dt?x?y2?z

若传质时，介质为静止流体或固体，并且控制体内无化学反应，则可得到：

??a?2?a?2?a?2?a

?d(2??) ?t?x?y2?z2

上式则为组分a在静止组分b中无化学反应的三维非稳态扩散方程 17-2

通常在扩散空间中没有反应，故ra?0。因此，表面反应为硅薄层通过sih4沉积到硅表面.扩散区域的气体与外界不相混，由此可知分子扩散占主要地位。流入气体sih4的量远远超过反应消耗的量，因此可将扩散区域内的sih4浓度视为常数。sih4流密度的方向在空间沿

单一的z方向。硅薄片的厚度与z方向上扩散途径的长度?几乎无关，即?实质上为常数。扩散区域内的传质过程为稳态过程。

sih4流密度（a组分）在z方向上呈线性，气体混合物中有三种组分。考虑相对于固定坐

标空间的质量和摩尔流密度式na??cdab?ya?ya(na?nb)可得：

naz??cda?mix

dya

?ya(naz?nbz?ncz) dz

式中，da?mix是sih4在氢气（b组分）、惰性气体（c组分）的

混合气体中的扩散系数，c为体系的总摩尔量。

气体反应物流密度与气体生成物流密度方向相反。硅薄层表面上的

化学反应计量数提供了

sih4与各扩散组分之间的关系为：

naz1

?? nbz2

由于无传质沉淀

ncz?0。

将前面的带入到naz??cda?mix

naz

或

dya

?ya(naz?nbz?ncz)可以得到： dz

dy

??cda?mixa?ya(naz?2naz?0)

dz

naz??

cda?mixdya

1?yadz

第十八章习题参考答案

18-1

解：na?

dab(pa1?pa2)

rt(z2?z1)

p?1.01325?105pa,z2?z1?0.1m,t?294kpa1?pa2?(dab

0.8?0.4

)?1.013125?105?337701.2

?0.763?10?4m2/s

所以na?0.0105mol/(m2?s)