浅盘中装有清水，其深度为5mm，水的分子依靠分子扩散方式逐渐蒸发到大气中，试...

问答题浅盘中装有清水，其深度为5mm，水的分子依靠分子扩散方式逐渐蒸发到大气中，试求盘中水完全蒸干所需要的时间。假设扩散时水的分子通过一层厚4mm、温度为30℃的静止空气层，空气层以外的空气中水蒸气的分压为零。分子扩散系数D_AB＝0.11m²/h.水温可视为与空气相同。当地大气压力为1.01×10⁵Pa。

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1.问答题在总压为2.026×10⁵Pa、温度为298K的条件下，组分A和B进行等分子反向扩散。当组分A在两端点处的分压分别为p_A，1＝0.4×10⁵Pa和p_A，2＝0.1×10⁵Pa时，由实验测得k⁰_G＝1.26×10^-8kmol/（m²·s·Pa），试估算在同样的条件下，组分A通过停滞组分B的传质系数k_G以及传质通量N_A。

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2.问答题在一细管中，底部水在恒定温度298K下向干空气蒸发。干空气压力为0.1×10⁶pa、温度亦为298K。水蒸气在管内的扩散距离（由液面到管顶部）L＝20cm。在0.1×10⁶Pa、298K的温度时，水蒸气在空气中的扩散系数为D_AB＝2.50×10^-5m²/s。试求稳态扩散时水蒸气的传质通量、传质分系数及浓度分布。

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3.问答题一个水加热器的表面温度为80℃，表面积为2m²，房间内表面温度为20℃。将其看成一个黑体，试求因辐射而引起的能量损失。

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4.问答题 若将一外径70mm、长3m、外表温度为227℃的钢管放置于：
（1）很大的红砖屋内，砖墙壁温度为27℃；
（2）截面为0.3×0.3m²的砖槽内，砖壁温度为27℃。
试求此管的辐射热损失。（假设管子两端的辐射损失可忽略不计）补充条件：钢管和砖槽的黑度分别为0.8和0.93

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5.问答题火星向外辐射能量的最大单色辐射波长为13.2μm。若将火星看作一个黑体，试求火星的温度为多少？

参考答案：由λ_mT＝2.9×10^－3
得 T=2.9×10

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6.问答题列管式换热器由19根φ19×2mm、长为1.2m的钢管组成，拟用冷水将质量流量为350kg/h的饱和水蒸气冷凝为饱和液体，要求冷水的进、出口温度分别为15℃和35℃。已知基于管外表面的总传热系数为700W/（m²·K），试计算该换热器能否满足要求。

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7.问答题 在套管换热器中用冷水将100℃的热水冷却到50℃，热水的质量流量为3500kg/h。冷却水在直径为φ180×10mm的管内流动，温度从20℃升至30℃。已知基于管外表面的总传热系数为2320W/（m²·K）。若忽略热损失，且近似认为冷水和热水的比热相等，均为4.18kJ/（kg·K）.试求
（1）冷却水的用量；
（2）两流体分别为并流和逆流流动时所需要的管长，并加以比较。

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8.问答题 在换热器中用冷水冷却煤油。水在直径为φ19×2mm的钢管内流动，水的对流传热系数为3490W/（m²·K），煤油的对流传热系数为458W/（m²·K）。换热器使用一段时间后，管壁两侧均产生污垢，煤油侧和水侧的污垢热阻分别为0.000176m²·K/W和0.00026m²·K/W，管壁的导热系数为45W/（m·K）。试求
（1）基于管外表面积的总传热系数；
（2）产生污垢后热阻增加的百分数。

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9.问答题某流体通过内径为50mm的圆管时，雷诺数Re为1×10⁵，对流传热系数为100W/（m²·K）。若改用周长与圆管相同、高与宽之比等于1：3的矩形扁管，流体的流速保持不变。问对流传热系数变为多少？

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10.问答题用内径为27mm的管子，将空气从10℃加热到100℃，空气流量为250kg/h，管外侧用120℃的饱和水蒸气加热（未液化）。求所需要的管长。

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