传质导论部分题解

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,液相氨的质量比=1g 氨/100g 水(1)以摩尔比表示:

气相 液相 (2)以质量浓度表示:

气相液相式中,之值取自例8-1。

2.空气中含有蒸气,由,压缩到后通入一冷凝器,测得下开始有冷凝,混合气出冷凝器时的温度为,求,

(1)压缩前及冷凝前、后蒸气的质量分率、质量比和摩尔浓度。(2)蒸气冷凝的百分率。

的饱和蒸气压数据如下：

温度，273283288293300313,33.7

55.6

71.1

89.8

123

210

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）冷凝后在空气中的分压等于下的蒸气压：；冷凝前的分压等于下的蒸气压；压缩前的分压为的，即。的分子量。由于混合气体的分子量尚未求得，故以先计算质量比为便。

mmHg p 6=1a ()00796.07546==-=p P p Y ()()01059

.01810017

1===W

AL

n n X 300558.0000328.017m Kg C M C AG A AG =⨯==390.9582.017m Kg C M C AL A AL =⨯==AG C AL C 4ccl atm 1K 293atm 10K 3134ccl K 3004ccl 4ccl 4ccl 0p K

0p mmHg

4ccl 3p K 300mmHg p 1233=2p K 313mmHg p 2102=1p 2p 101mmHg 214ccl 154=M

压缩前 质量比=

==质量分率==

=摩尔浓度=

==冷凝前质量比和质量分率在压缩过程中保持不变,故

，而摩尔浓度取为下的：

=

== 冷凝后 === =

(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

== 即﹪3.一园筒形容器高，直径，内盛液体至，器顶有一与外界平衡压力的小孔。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，忽略其变化所引起的呼吸）。若某天的最高、最低温度分别为20℃及10℃，试求因呼吸而损失的量（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：△=

式中 , =1a ()空气M M

p p ⨯

-1176029

15473921⨯1509.01a 1

11a a +1509

.11509

.01311

.01c 11RT p 293

36.6221⨯300115.0m Kmol 1509012.a a ==1311

.012==a a K 3132c 22RT p 313

36.62210⨯3

01076.0m Kmol 3a 29154760033⨯-p p 29

154

7477123⨯

0874.03a 0803

.00874.10874.0==3c 3

00657.030036.123m Kmol =⨯2

3

2a a a --

11509

.00874

.0421.01.42m 2.1m 14ccl 32atm 14ccl n ⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛-=-212111T T R pV RT pV RT pV =p atm 1V ()()314.012.143212=⎪⎭

⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝

⎛-π3

m

，，

∴

△=

，

其中蒸气所占的分率等于分压分率。

现取的分压为平均温度下的蒸气压，由上题数据， 知 。故呼出的为：

或 4.浅盘内盛有深的水，在及下向大气蒸发。假定传质阻力相当于

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查得及下水蒸气在空气中的扩散系数为：，即。水蒸气通过静止气层的扩散速率按式8-20：

式中 为 下的饱和水蒸气压，查得为， 题中给出，，，而

故

化成 厚的水层，每的质量为，故蒸发完所需的时间为：

5.估计及下在空气中及水（极稀盐酸）中扩散系数。

K T 2831=K T 2932=n Kmol 4

1061.42931283108206.0314.01-⨯=⎪⎭

⎫ ⎝⎛-⨯4ccl 4ccl A p K 288mmHg p A 1.71=4ccl Kmol

P

p n n A

A 541032.47601.711062.4--⨯=⨯⨯=⋅

∆=Kg

M n G A A 551065.61541032.4--⨯=⨯⨯=⋅=mm 6atm 1K 298mm 3atm 1K 298s cm D 2256.0=s m 251056.2-⨯()21A A BM

A P P P P

RTZ D N -⋅

=

1A P K 298KPa 168.302=A P KPa P 3.101=m Z 003.0=()()

KPa

P P P P P A A Bm 8.992

163.33.1012

21=-=-+-=

()s m Kmol N A ⋅

--⨯=⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=25510108.1168.38.993.101003.0298314.81025.2h

m Kg N G A A ⋅=⨯⨯=2718.0360018mm 52m Kg 5θh 97.6718

.05

==

θatm 1K 293HCl