傳質(zhì)導(dǎo)論部分題解

1、第八章傳質(zhì)過程導(dǎo)論1.求例8-1中以摩爾比和質(zhì)量濃度表示時(shí)的平衡關(guān)系。解:例8-1表示出的平衡關(guān)系為：氣相氨分壓p 6mmHg ,液相氨的質(zhì)量比a1 =1g氨/100g水(1)以摩爾比表示：0.007960.01059(2)以質(zhì)量濃度表示：氣相 CagMaCag 17 0.000328 0.00558Kg m3液相 Cal MaCal3式中Cag,Cal之值取自例8-1。ccb蒸氣，由1atm, 293K壓縮到10atm后通入一冷凝器，測(cè)得313K下開始有 佩冷凝,混合氣出冷凝器時(shí)的溫度為300K ,求，(1) 壓縮前及冷凝前、后ccl4蒸氣的質(zhì)量分率、質(zhì)量比和摩爾濃度。(2) ccl4蒸氣冷

2、凝的百分率。CCl4的飽和蒸氣壓數(shù)據(jù)p°如下:溫度，K2732832882933003130p , mmHg123210提示：在過程中那一參數(shù)保持不變？應(yīng)當(dāng)用什么組成進(jìn)行計(jì)算？解：1冷凝后ccl4在空氣中的分壓p3等于300K下的蒸氣壓：p3 123mmHg ； 冷凝前的分壓P2等于313K下的蒸氣壓P2 210mmHg ；壓縮前的分壓?為P2的 1 10，即21mmHg。ccj的分子量M 154。由于混合氣體的分子量尚未求得，故 以先計(jì)算質(zhì)量比為便。壓縮前質(zhì)量比命擊M _ 21M空氣 739154 工-_0.150929質(zhì)量分率ai_池_魯_0.1311摩爾濃度&_巴_0.

3、00115Kmol m362.36 293冷凝前質(zhì)量比和質(zhì)量分率在壓縮過程中保持不變，故a2 a 0.1509 , a2a0.1311而摩爾濃度取為313K下的:P2 62i_0.01076Kmo1 m3冷凝后a3_ 出空二上3 154 _ 0.08747600 p329747729P3a3_ 0.0874 1.0874 0.0803Q 123 62.36 300 0.00657 KmoL m3(2)在冷凝過程中氣相中的空氣量不變，故應(yīng)當(dāng)用空氣為物料衡算的基準(zhǔn)，即用比質(zhì)量分率作計(jì)算:冷凝分率專二1牆_°.421即力1.2m，直徑1m，內(nèi)盛ccL液體至2 3，器頂有一與外界平衡壓力的小

4、孔。由于晝夜溫度的差異，器內(nèi)的空氣將因空氣的膨脹、收縮而通過小孔發(fā)生“呼吸現(xiàn)象取大氣壓為1atm，忽 略其變化所引起的呼吸。假設(shè)某天的最高、最低溫度分別為20C及10C，試求因呼吸而損失的ccl4量可作適當(dāng)?shù)暮喕?，如蒸氣壓可取平均溫度下的，作為常?shù)解：呼出的氣體重：門_史型型丄RT| RT2R T1 T2式中 p 1atm, V = 1 - - 1.2 1 20.314 m334T1283K , T2293K ,1 0.314114./- n =4.61 10 Kmol ,0.08206 283293其中ccb蒸氣所占的分率等于分壓分率?，F(xiàn)取ccl4的分壓Pa為平均溫度288K下的蒸氣壓，

5、由上題數(shù)據(jù),知 pA 71.1mmHg。故呼出的ccl4為：nA4.62 10 471.17604.32 10 5Kmol或 GA nA M 4.32 10 5 154 6.65 10 5 Kg6mm的水，在1atm及298K下向大氣蒸發(fā)。假定傳質(zhì)阻力相當(dāng)于3mm厚的靜止氣層，氣層外的水蒸氣分壓可以忽略，求水蒸發(fā)完所需的時(shí)間。擴(kuò)散系數(shù)由 表8-2查取。解:由表8-2查得1atm及298K下水蒸氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為：D 0.256cm2 s，即2.56 10 5m2 s。水蒸氣通過靜止氣層的擴(kuò)散速率按式8-20：NaDPRTZ PBMPA2式中Pa1為298K下的飽和水蒸氣壓，查得為3.168

6、KPa，題中給出Pa20， P 101.3KPa， Z 0.003m，而PBmP PA1 P PA2101.31 99.8KPa2Na2.25 10 5101.3523.1681.108 10 Kmol m s8.314 298 0.003 99.8化成 Ga 18 3600 Na 0.718Kg m2 h厚5mm的水層，每m2的質(zhì)量為5Kg，故蒸發(fā)完所需的時(shí)間 為:6.97h0.7181atm及293K下HCI在空氣中及水極稀鹽酸中擴(kuò)散系數(shù)。解：HCI在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)Dg在表8-2中未列出，需從式8-21估算。現(xiàn)P 1atm，T 293K， MA 36.5， M B 29，刀 VB 20.

7、1，刀 VA 1.98 19.5 21.5110 7 2931.751,1Z 1故Dg 一36.5厶229 1.71 10 5 m2 s1 1 2 f121.5320.13HCl在水中的擴(kuò)散系數(shù)Dl按式8-23估算。式中水的締合參數(shù)2.6，分子量 Ms 18 ,粘度293K1.005CP ,分子體積 VA 3.7 24.6 28.3cm3 mol1293Dl 7.4 10 8 2.6 18 2麗 1.99 10 5 cm2 s 或 1.99 10 9 m2 s1.005 28.3 .6求例8-6在總壓增倍后，Na , Kg , Ky的變化，并作簡單說明。解：從式8-19看：Na : NB匹In

8、電RTZPB1p d不隨總壓p而變參看式8-21： D y'P，PByz PB1亦不隨p變化PB2 , PB1隨P同樣增減。故P對(duì)Na的影響需看P對(duì)Z的影響。假設(shè)氣體 的流速不變，雷諾數(shù)Re將隨P增倍Re lw 中的 與P成正比，余不變， 使Z近于減半，Na也近于增倍；假設(shè)氣體的質(zhì)量流速不變，Re不變，Na也 將不變。從式8-29看P對(duì)Kg的影響：Kg 旦 匕式中Pp不隨P變化，Dg與 RT g PBm/ PBmP成反比，故P對(duì)Kg的影響主要看P對(duì)G的影響。如上述這里G相當(dāng)于 式8-19中的Z。P對(duì)Ky的影響可從例8-6中Ky KgP而得知：當(dāng)氣體流速不變，Kg近 于不變，Ky近于與P同樣增倍；當(dāng)氣體質(zhì)量流速不變，Ky不變。7 一填料塔在常壓和295K下操作，用水泥洗去含氨氣體中的氨。在塔內(nèi)某處，氨在氣相中的濃度y 5 % ,液相的平衡分壓Pa 660Pa ,物質(zhì)通量Na解:現(xiàn)104kmol m2 s，氣相擴(kuò)散系數(shù)Dg 0.24cm2s，試求氣膜的當(dāng)量厚度。此題可先求出Ky及Kg,然后應(yīng)用式8-29算G30.00651101.3 10Kyy 100.050.006512.30