第一章 绪论

1、答：分为三类。动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）； 热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）； 质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）。

2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。 ? 间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传

递任务，彼此不接触，不掺混。

? 直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量

和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。

? 蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热

量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。

? 热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于

壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道，热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。

第二章 传质的理论基础

1、答：单位时间通过垂直与传质方向上单位面积的物质的量称为传质通量。传质通量等于传质速度与浓度的乘积。

以绝对速度表示的质量通量：mA??AuA,mB??BuB,m?eAuA?eBuB 以扩散速度表示的质量通量：jA??A(uA?u),jB??B(uB?u)uB,j?jA?jB

?1?eAu?eA?(eAuA?eBuB)??aA(mA?mB)?e?以主流速度表示的质量通量：

eBu?aB(mA?mB)

2、答：碳粒在燃烧过程中的反应式为C?O2?CO2，即为1摩尔的C与1摩尔的O2反应，生成1摩尔的CO2，所以O2与CO2通过碳粒表面边界界层的质扩散为等摩尔互扩散。

3、从分子运动论的观点可知：D∽pT

两种气体A与B之间的分子扩散系数可用吉利兰提出的半经验公式估算：

?132D?435.7T1332131p(VA?VB)?A?51?B?10?4

32若在压强P0?1.013?10Pa,T0?273K时各种气体在空气中的扩散系数D0，在其他P、T

D?D0状态下的扩散系数可用该式计算（1）氧气和氮气：

P0?T???P?T0?

V02?25.6?10?3m3/(kg?kmol)?o2?32

VN2?31.1?10?3m3/(kg?kmol)?N2?28

11??10?43228?52D??1.54?10m/s111.0132?105?(25.63?31.13)2

435.7?298?32（2）氨气和空气：

P?1.0132?105Pa T?25?273?298K P0?1.0132?105Pa T0?273K

2-4、解：气体等摩尔互扩散问题

1.0132983D?0.2??()2?0.228cm2/s1.0132273

D0.6?10?4?(16000?5300)NA?(PA1?PA2)??0.0259kmol/(m2?s)?3RT?z8.314?298?10?10

m2s R0通用气体常数单位：J/kmol﹒K

3?5??1.185kg/m,??1.835?10Pa?s, C5、解：25时空气的物性：

??15.53?10?6m2/s,D0?0.22?10?4m2/s

0D?D0Re?P0?T??42???0.25?10m/sP?T0?32uod4?0.08??20605v15.53?10?6v15.53?10?6Sc???0.62?4D0.25?10用式子（2-153）进行计算

shm?0.023Re0.83Sc0.44?0.023?206050.83?0.620.44?70.95shmD70.95?0.25?10?4hm???0.0222m/sd0.08 设传质速率为GA，则

dGA??d(dx)hm(?A?s??A)??4d2u0(d?A)?l0dx?du0?A2d?A4hm??A1?A?s??Al?

2-6、解：20℃时的空气的物性：（注：状态不同，D需修正）

du0?A?s??A1ln4hm?A?s??A2??1.205kg/m,3??1.81?10?5Pa?s,D?D0Re?P0?T?1.013?10?293??4?42?0.22?10???0.24?10m/s????5P?T0?1.0132?10?273??325320.05?3?1.205?9990v1.81?10?5?1.81?10?5Sc???0.626?D1.205?0.24?10?40.830.44sh?0.023RSmec（1）用式计算hm

shmD0.023?99900.83?0.6260.44?0.24?10?4hm???0.01875d0.05

（2）用式

?uod

sh?0.0395Re4Sc计算hm

3413313shD0.0395(9990)(0.626)?0.24?10?4hm???0.01621m/sd0.05

?92 2-7、错解：氨在水中的扩散系数D?1.24?10m/s，空气在标准状态下的物性为；

??1.293kg/m,3??1.72?10?5Pa?s,Pr?0.708,cp?1.005?10?3J/(kg?k)由热质交换类比律可得

?1.72?10?5Sc???10727.74?9?D1.293?1.24?10 hm1?h?cp?Pr????Sc?

232323

hm1?Pr?56?0.708??5????7.04?10m/s????h?cp?Sc?1.293?1001?10727.74?

? 1）（第3版P25）用水吸收氨的过程，气相中的NH3（组分A）通过不扩散的空气

（组分B），扩散至气液相界面，然后溶于水中，所以D为NH3在空气中的扩散。 ? 2）刘易斯关系式只对空气——水系统成立，本题为氨——空气系统，计算时类比关

系不能简化。

? 3）定压比热的单位是J/kgK