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1、第十六章习题参考答案（仅限参考）1.解：(1)ch490.27%yCH4MCH4yCH4MCH4yC2H6MC2H6,yC3H8MC3H8yCO2MCO2(2) M=ycH4Mch4yC2H6Mc2H6yC3H8Mc3H8yCO2MCO2=16.824.(3) Pch4=ycH4P=9.6210Pa2.解：Dab城产技十Ap(Va1/3+Vb1/3i2=1.5610m2/s3.解：CH的扩散体积24.42,H2的扩散体积7.07城严1Dab二=3.1910-5m2/sMaMb21/31/32PVaVb4.解：(1)V=CO2VCO2+O2vO2+H20vH2O+8n?Vn2=3.91m/s(2
2、) vm=yCO2vCO2,y。2vo2,yH20vH2O.yN2vN2-4.07m/sMCO”Pco”o(3) jCO2=：CO2CO2-二一金一CO2-0.212kg/m2sRT/、PCO2-,2(4) JCO2=Cco2,CO2m=-CO2m)=-5.33mol/msRT5.解：(1)21%(3)pVm=nM=M=15.46kg(4)(5)：N2m3-=0.117kg/m3m-0.378kg/m3(6)1空气3=0.515kg/m3(7)R*气3=17.4mol/mM(8)29.6g/mol(9)Pn2=yN2P=7.9104Pa6.证明：0A=mnAMAXAMA得证。mnAMAnBMB
3、XaMaXBMB7.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的净质量流率钥制体内组分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=0G1G2-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：(PaajAy)dxdz:(A,jAy)(PaAjAy)dydxdzZ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：f(；A：A)日Ay(AA)dxdydzy-y于是，可以得出G1:0:王乃.小34，3&dxdydz；:xfxfy：:y改;z组分A在微元体内积蓄的质量流率G2：-：；AG1=dxdy
4、dzft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=0二（:，A，A）,二（AA）.AA）.:jAx:xFy；z：:x有费克第一定律得:jAxA.=-D；jAyJ-ycPA；jAz=-D-.z对于不可压缩流体:Vx二.-y二2：）,A根据随体导数定义:D：aDt2一2-2-A二,A二A、=D(2-2-2)rA；:x；:yjz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：-2r2r2rAA二：A:A、二D(2-2-2-)二t；x二y二z上式则为组分A在静止组分B中无化学反应的三
5、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6几乎无关，即5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=cDAByA+yA(NA+Nb)可得：NAz=-cDAi.-dyAyA(NAzNBzNCz)Az
6、ALHIXAAzBzCzdz式中，DAHix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：Naz_1Nbz一2由于无传质沉淀NCz=0。将前面的带入到Naz=-cDa,旭+Ya(Naz+Nbz+Ncz)可以得到:dzNaz=cDa孙xdyATa(Naz2Naz0)z+MIXzzdz或cDA-mixdyANaz=1 yAdz第十八章习题参考答案18-1解：NDAB(Pai_Pa2)RT(z2-zi)5p=1.01325105pa,z2=0.1
7、m,T=294K0.8-0.45Pai-Pa2=(J)1.01312510=33770Dab=0.76310*m2/s所以Na=0.0105mol/(m2s)18-2解：由公式16-618-31047231,75.11Dab=J64292:6.0510/nl/s0.9841.1320.13解：此处由气体通过固体平板计算:代入数据可得Niz=0.0031解：Cas=Was-Wa=3什CAS_CA0WAS一WA02DabI在渗碳两小时后，was=1.3%,卅0=0.2%上wA二erf1.3-0.2z12J1m10,1m3600m2代入数据查表可得z=0.1mm和0.2mmft碳的浓度分别为1.05
8、8%?口0.882%,18-5解：首先由蒸发速率求出CCl4的摩尔通量:Ncci4=(0.021x1.59)/(154父0.82M3.6M104)=7.26父1。mol/(cm3-s)Dcci4,o2Ncci4(Z2-Zi)RT=6.3610上mpln(Po2-Pq)/s18-6解：Cas-caCAS-CA0Was-WaWas-Wao0.6-Wa0.6=erfz12J2.80m10/1M60代入数据查表可得z=0.005cm和0.01cm处碳的浓度分别为0.468%?口0.342%,18-7解：扩散系数为常数时，通过圆筒壁的稳态扩散方程为:1ddcA八rA=0rdr.dr上式积分得到:cA-c
9、2ln(r/r2)C1-c2ln(r/r2)通过圆筒的扩散通量为:NAr=2nrLIDabdcAiA,rABdr将（1）式微分并代入（2）式，得：NA,r=-2-LDab;lnri22二LDabKp.石-、山Nar二一lnri%以渗透性表示：2 二lpNAr二一lnrir2查表可得：P=2.910：Qp=8400P=2.910，exp(&00)=5.410-61.987673-23.141008.410上80-1175510-2Na,二一155-2.303lgr1lgr20.699lgr?第十九章习题参考答案6c的边界层中19-1有效边界层实质上是将边界层中的湍流传质和分子扩散等效的处理为厚度
10、的分子扩散。传质的表达式为:dcAy=0Na-Dabdy19-2平板层流边界层内的定常流动是一种非常重要的情况。根据伯努利方程，对于平行于平板表面的流动，v/x）=vdp/dx=0。于是待解方程为：二VxVx一Vyfx-vx:2X/-vx二V2；:y：:y-Vx:x程组简化为一个常微分方程。中（x,y）和f（刀）的表达式如下:f（）=彳（x,y）1/2（vxv二）由上述两式可以求出Vx也xex-2V=v-2x中的有关各项，所得结果如下:-2-y二上f（）2Vy4（VVl=）1/2（f-f）.y2x:x二Vxv:-v:-1/2一二一（一）:y4vxf5Vxc二0fy其边界条件为：y=0时，vx=
11、Vy=0；y=时，vx=Vg。布拉修斯首次引入流函数中，以求解上述方程。中能自动满足而未连续性方程。通过把独立变量x、y转变成狗以及把非独立变量从甲（x,y）转变为f）的办法，可以将偏微分方.2将Vx旦Vy二J=V一多化简后得到下面的方程:xy-2二x二y二yfff=0定解条件为：”=0时，f=f=0（初始条件）；时，f=2（边界条件）19-4与层流和湍流边界层理论界合适的关联式有：KcL1/21/35Sht=0.664ReLSc（层流），R，2父10DABShL=旦=0.0365Re4/5Sc1/3（湍流），Reta2M105DAB距边缘x的层流问题的Sh如下：SAKcX1/21/3=0.3
12、32RexScDAB如果考虑平板前段有长度为L的层流边界层，则x长度上的综合平均传质系数为:%=D0.664Re/20.0365（Re4/5R/5）Sc1/3将传质系数整理成准数形式，即：Shx=0.0292Re4/5Sc1/319-5（1）计算离前端0.5米处流动是否属于湍流边界层Ret0L61555=3.87110531051.5510属于湍流边界层。这时:vSc=D1.55100.9310”=1.6710由Shx=0.0292Re4/5Sc1/3可以推出：Kc=D0.664ReX/20.0365(Re4/5R/5)Sd/3带入数据得：=0.96100.664(3105)1/20.0365
13、(3.871105-3105)4/51.6710?3=0.2440.5(2)对流传质方程:NA=kc(Cas-Ca：)在298K、1.01325M105Pa时:CasPRT43.0661043=12.375mol/m8.314298假定Ca0G=0,则:2NA=kC(cAs-cA：.)=0.243712.375=3.016mol/sm第二十章习题参考答案20-1采用的白金汉法，可以确定三个特征数组合以CA&p和D为主变量，并得到三个式参数组合式a-.bcdefghiL2aMbcL1=(-)(3)(L)(-)江1=DABPDkC；江2=DABPDU；江3=DabPDNa.bc.对于n1利用量纲形式写出：。=DabPDkc因为上式两边基本量纲的指数应当相等，所以有L:0=2a-3b+c+1；t:0=-a-1；M：0=b求解这三个代数方程式，可得a=-1于是，可以得出n1=kcL/DB,它就是努塞尔数；b=0；c=1Nu或舍伍德数Shio利用同样的方法，还可以求出n2
