第11章 扩散传质
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
1、一直径为2..44cm,长为61cm的圆管,其两端分别与两个巨大容器相连,如下图所示,这是一个氨(NH3)-氮(N2)扩散系统。设系统压力为1.0132×105Pa,温度为50℃,近似地将圆管内气体的扩散视为等摩尔逆向扩散。设圆管两端NH3的分压分别为
并且已知扩散系数
试计算:
(1)氨(A)的扩散通量;
(2)氮(B)的扩散通量;
(3)氨(A)浓度分布。(12分)
解:(1)
(2)
(3)
题2、将初始碳浓度为0.2%(质量百分比)的厚钢板置于1193K的渗碳气氛中渗碳处理,此情况下钢板表面的碳浓度为 0.9%。已知碳在钢中的扩散系数为1.0×10-11m2/s。要求钢件表面下0.2mm深处的碳浓度达到0.6%,求渗碳处理时间?
解: 可按半无限大介质中的非稳定态扩散求解,即
代入已知数据,则有
解得
题3、如下图所示,气体氨(A)与气体氮在具有均匀直径的管子两端进行等分子反向稳态扩散,气体的浓度为298K,总压力为1.01325×105Pa,扩散距离为0.1m,在端点1处
另一端
题3图 氨-氮的互扩散
试计算:(1)扩散通量
(2)组分A的浓度分布
解:(1)求
EMBED Equation.3
可知
(2)浓度分布
由浓度分布公式(11.3),有
题4、在一细管中,底部的水在恒定温293K下向干空气蒸发,干空气的总压力为1.03125×105Pa,温度为293K,设水蒸发后,通过管内
的空气进行扩散(见下图),若在该条件下,水蒸气在空气中的扩散系数为
已知293K时水的蒸气压力为0.02338×105Pa,试计算稳态扩散时的摩尔通量及其浓度分布。
题4图 水蒸气通过空气的扩散
解:由于空气不溶于水,则为停滞组分,水蒸气扩散至管口后就被流动空气带走,属于不扩散组分A,
由下式确定
式中
将以上数据代入前式,得
浓度分布式为(11.15)式
式中
所以,
即为所求
题5、为测定Mn蒸气在氩气中的扩散系数,将装有Mn熔体的坩埚置于纯氩气通过的
1600℃的装置中,Mn的液面在坩埚边沿下2cm处。连续测定坩埚的质量,当失重速率达稳定时,测得失重速率为
已知Mn在1600℃时,蒸气压为0.03atm,试计算Mn蒸气在氩气中的扩散系数
。
解:因实测中,氩气不断从坩埚上部流过,故坩埚边沿处
可取为零,且
很小,可近似为等分子逆向扩散计算。
由
题6、氧和四氯化碳气体的互扩散系数是采用在装有O2的管内观测CCL4的蒸发而测定的,从CCL4液面到管的顶端的距离
系统总压力为
温度为273K, CCL4的饱和蒸气压为4400Pa,扩散管截面积为0.82cm2,已知在10h内,蒸发了0.0208cm3,已知
试求CCL4-O2的扩散系数?
解、此题可按照通过静止气膜的单向扩散计算,
由下式
可得
题7、厚0.01cm的薄铁皮,一面暴露在925℃的渗碳气氛中,测得该面含1.2%的碳,另一面含0.10%的碳,问在稳定条件下,穿过该铁皮的质量通量是多少(碳的扩散系数为
解:略 (1.44×10-3mol/m2·s)
� EMBED Equation.3 ���
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� EMBED Equation.3 ���
� EMBED Equation.3 ���
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