冶金傳輸原理-質(zhì)量傳輸-第11章-擴(kuò)散傳質(zhì)-試題庫(kù)學(xué)習(xí)資料

第11章擴(kuò)散傳質(zhì)題1、一直徑為2..44cm,長(zhǎng)為61cm的圓管，其兩端分別與兩個(gè)巨大容器相連，如下圖所示，這是一個(gè)氨（NH3）-氮（N2）擴(kuò)散系統(tǒng)。設(shè)系統(tǒng)壓力為1.0132×105Pa,溫度為50℃，近似地將圓管內(nèi)氣體的擴(kuò)散視為等摩爾逆向擴(kuò)散。設(shè)圓管兩端NH3的分壓分別為并且已知擴(kuò)散系數(shù)試計(jì)算：（1）氨（A）的擴(kuò)散通量；（2）氮（B）的擴(kuò)散通量；（3）氨（A）濃度分布。（12分）解：（1）（2）（3）題2、將初始碳濃度為0.2%(質(zhì)量百分比)的厚鋼板置于1193K的滲碳?xì)夥罩袧B碳處理，此情況下鋼板表面的碳濃度為0.9%。已知碳在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)為1.0×10-11m2/s。要求鋼件表面下0.2mm深處的碳濃度達(dá)到0.6％解：可按半無(wú)限大介質(zhì)中的非穩(wěn)定態(tài)擴(kuò)散求解，即代入已知數(shù)據(jù)，則有解得題3、如下圖所示，氣體氨（A）與氣體氮在具有均勻直徑的管子兩端進(jìn)行等分子反向穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散，氣體的濃度為298K，總壓力為1.01325×105Pa,擴(kuò)散距離為0.1m,在端點(diǎn)1處另一端題3圖氨-氮的互擴(kuò)散試計(jì)算：(1)擴(kuò)散通量(2)組分A的濃度分布解：（1）求可知（2）濃度分布由濃度分布公式（11.3），有題4、在一細(xì)管中，底部的水在恒定溫293K下向干空氣蒸發(fā)，干空氣的總壓力為1.03125×105Pa,溫度為293K，設(shè)水蒸發(fā)后，通過(guò)管內(nèi)的空氣進(jìn)行擴(kuò)散（見(jiàn)下圖），若在該條件下，水蒸氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為已知293K時(shí)水的蒸氣壓力為0.02338×105Pa,試計(jì)算穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散時(shí)的摩爾通量及其濃度分布。題4圖水蒸氣通過(guò)空氣的擴(kuò)散解：由于空氣不溶于水，則為停滯組分，水蒸氣擴(kuò)散至管口后就被流動(dòng)空氣帶走，屬于不擴(kuò)散組分A，由下式確定式中將以上數(shù)據(jù)代入前式，得濃度分布式為（11.15）式式中所以，即為所求題5、為測(cè)定Mn蒸氣在氬氣中的擴(kuò)散系數(shù)，將裝有Mn熔體的坩堝置于純氬氣通過(guò)的1600℃的裝置中，Mn的液面在坩堝邊沿下2cm處。連續(xù)測(cè)定坩堝的質(zhì)量，當(dāng)失重速率達(dá)穩(wěn)定時(shí)，測(cè)得失重速率為已知Mn在1600℃時(shí)，蒸氣壓為0.03atm,試計(jì)算Mn蒸氣在氬氣中的擴(kuò)散系數(shù)。解：因?qū)崪y(cè)中，氬氣不斷從坩堝上部流過(guò)，故坩堝邊沿處可取為零，且很小，可近似為等分子逆向擴(kuò)散計(jì)算。由題6、氧和四氯化碳?xì)怏w的互擴(kuò)散系數(shù)是采用在裝有O2的管內(nèi)觀測(cè)CCL4的蒸發(fā)而測(cè)定的，從CCL4液面到管的頂端的距離系統(tǒng)總壓力為溫度為273K,CCL4的飽和蒸氣壓為4400Pa,擴(kuò)散管截面積為0.82cm2,已知在10h內(nèi)，蒸發(fā)了0.0208cm3,已知試求CCL4-O2的擴(kuò)散系數(shù)？解、此題可按照通過(guò)靜止氣膜的單向擴(kuò)散計(jì)算，由下式可得題7、厚0.01cm的薄鐵皮，一面暴露在925℃的滲碳?xì)夥罩校瑴y(cè)得該面含1.2%