传质导论部分题解

1、第八章传质过程导论1.求例8-1中以摩尔比和质量浓度表示时的平衡关系。解:例8-1表示出的平衡关系为：气相氨分压p 6mmHg ,液相氨的质量比a1 =1g氨/100g水(1)以摩尔比表示：0.007960.01059(2)以质量浓度表示：气相 CagMaCag 17 0.000328 0.00558Kg m3液相 Cal MaCal3式中Cag,Cal之值取自例8-1。ccb蒸气，由1atm, 293K压缩到10atm后通入一冷凝器，测得313K下开始有 佩冷凝,混合气出冷凝器时的温度为300K ,求，(1) 压缩前及冷凝前、后ccl4蒸气的质量分率、质量比和摩尔浓度。(2) ccl4蒸气冷

2、凝的百分率。CCl4的饱和蒸气压数据p°如下:温度，K2732832882933003130p , mmHg123210提示：在过程中那一参数保持不变？应当用什么组成进行计算？解：1冷凝后ccl4在空气中的分压p3等于300K下的蒸气压：p3 123mmHg ； 冷凝前的分压P2等于313K下的蒸气压P2 210mmHg ；压缩前的分压?为P2的 1 10，即21mmHg。ccj的分子量M 154。由于混合气体的分子量尚未求得，故 以先计算质量比为便。压缩前质量比命击M _ 21M空气 739154 工-_0.150929质量分率ai_池_鲁_0.1311摩尔浓度&_巴_0.

3、00115Kmol m362.36 293冷凝前质量比和质量分率在压缩过程中保持不变，故a2 a 0.1509 , a2a0.1311而摩尔浓度取为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)在冷凝过程中气相中的空气量不变，故应当用空气为物料衡算的基准，即用比质量分率作计算:冷凝分率专二1牆_°.421即力1.2m，直径1m，内盛ccL液体至2 3，器顶有一与外界平衡压力的小

4、孔。由于昼夜温度的差异，器内的空气将因空气的膨胀、收缩而通过小孔发生“呼吸现象取大气压为1atm，忽 略其变化所引起的呼吸。假设某天的最高、最低温度分别为20C及10C，试求因呼吸而损失的ccl4量可作适当的简化近似，如蒸气压可取平均温度下的，作为常数解：呼出的气体重：门_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蒸气所占的分率等于分压分率。现取ccl4的分压Pa为平均温度288K下的蒸气压，

5、由上题数据,知 pA 71.1mmHg。故呼出的ccl4为：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下向大气蒸发。假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层，气层外的水蒸气分压可以忽略，求水蒸发完所需的时间。扩散系数由 表8-2查取。解:由表8-2查得1atm及298K下水蒸气在空气中的扩散系数为：D 0.256cm2 s，即2.56 10 5m2 s。水蒸气通过静止气层的扩散速率按式8-20：NaDPRTZ PBMPA2式中Pa1为298K下的饱和水蒸气压，查得为3.168

6、KPa，题中给出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的水层，每m2的质量为5Kg，故蒸发完所需的时间 为:6.97h0.7181atm及293K下HCI在空气中及水极稀盐酸中扩散系数。解：HCI在空气中的扩散系数Dg在表8-2中未列出，需从式8-21估算。现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在水中的扩散系数Dl按式8-23估算。式中水的缔合参数2.6，分子量 Ms 18 ,粘度293K1.005CP ,分子体积 VA 3.7 24.6 28.3cm3 mol1293Dl 7.4 10 8 2.6 18 2丽 1.99 10 5 cm2 s 或 1.99 10 9 m2 s1.005 28.3 .6求例8-6在总压增倍后，Na , Kg , Ky的变化，并作简单说明。解：从式8-19看：Na : NB匹In

8、电RTZPB1p d不随总压p而变参看式8-21： D y'P，PByz PB1亦不随p变化PB2 , PB1随P同样增减。故P对Na的影响需看P对Z的影响。假设气体 的流速不变，雷诺数Re将随P增倍Re lw 中的 与P成正比，余不变， 使Z近于减半，Na也近于增倍；假设气体的质量流速不变，Re不变，Na也 将不变。从式8-29看P对Kg的影响：Kg 旦 匕式中Pp不随P变化，Dg与 RT g PBm/ PBmP成反比，故P对Kg的影响主要看P对G的影响。如上述这里G相当于 式8-19中的Z。P对Ky的影响可从例8-6中Ky KgP而得知：当气体流速不变，Kg近 于不变，Ky近于与P同样增倍；当气体质量流速不变，Ky不变。7 一填料塔在常压和295K下操作，用水泥洗去含氨气体中的氨。在塔内某处，氨在气相中的浓度y 5 % ,液相的平衡分压Pa 660Pa ,物质通量Na解:现104kmol m2 s，气相扩散系数Dg 0.24cm2s，试求气膜的当量厚度。此题可先求出Ky及Kg,然后应用式8-29算G30.00651101.3 10Kyy 100.050.006512.30