题目
有一厚度为8 mm、长度为800 mm的萘板。在萘板的上层表面上有大量的45 ℃的常压空气沿水平方向吹过。在45 ℃下,萘的饱和蒸气压为73.9 Pa,固体萘的密度为1 152 kg/m3,由有关公式计算得空气与萘板间的对流传质系数为0.016 5 m/s。 试计算萘板厚度减薄5%所需要的时间。
有一厚度为8 mm、长度为800 mm的萘板。在萘板的上层表面上有大量的45 ℃的常压空气沿水平方向吹过。在45 ℃下,萘的饱和蒸气压为73.9 Pa,固体萘的密度为1 152 kg/m3,由有关公式计算得空气与萘板间的对流传质系数为0.016 5 m/s。 试计算萘板厚度减薄5%所需要的时间。
题目解答
答案
解:由式(7-45)计算萘的传质通量,即
式中为空气主体中萘的浓度,因空气流量很大,故可认为
;
为萘板表面
处气相中萘的饱和浓度,可通过萘的饱和蒸气压计算,即
kmol / m3 
设萘板表面积为S,由于扩散所减薄的厚度为b,物料衡算可得
解析
步骤 1：计算萘的传质通量
根据题意，空气与萘板间的对流传质系数为0.0165 m/s。在45℃下，萘的饱和蒸气压为73.9 Pa。空气主体中萘的浓度可认为为0，而萘板表面处气相中萘的饱和浓度可通过萘的饱和蒸气压计算得到。根据理想气体状态方程，可以计算出萘的饱和浓度。
步骤 2：计算萘的饱和浓度
根据理想气体状态方程，$C_{si} = \frac{P_{iin}}{RT}$，其中$P_{iin}$为萘的饱和蒸气压，R为理想气体常数，T为温度。将已知数值代入，计算出萘的饱和浓度。
步骤 3：计算萘板厚度减薄5%所需时间
根据传质通量公式，可以计算出单位时间内萘板表面的萘损失量。结合萘板的密度和厚度，可以计算出萘板厚度减薄5%所需的时间。
根据题意，空气与萘板间的对流传质系数为0.0165 m/s。在45℃下，萘的饱和蒸气压为73.9 Pa。空气主体中萘的浓度可认为为0，而萘板表面处气相中萘的饱和浓度可通过萘的饱和蒸气压计算得到。根据理想气体状态方程，可以计算出萘的饱和浓度。
步骤 2：计算萘的饱和浓度
根据理想气体状态方程，$C_{si} = \frac{P_{iin}}{RT}$，其中$P_{iin}$为萘的饱和蒸气压，R为理想气体常数，T为温度。将已知数值代入，计算出萘的饱和浓度。
步骤 3：计算萘板厚度减薄5%所需时间
根据传质通量公式，可以计算出单位时间内萘板表面的萘损失量。结合萘板的密度和厚度，可以计算出萘板厚度减薄5%所需的时间。