第七章传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比Y、Y。12解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数y和y。120.055/17y0.090310.055/170.945/290.002/17y0.003420.002/170.998/290.09030.0034进、出塔气体中氨的摩尔比Y、Y为Y0.0993Y0.003412110.0903210.0034由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。2.试证明由组分A和B组成的双组分混合物系统，下列关系式成立：MMdxABA（1）dwA2(xMxM)AABBdw（2）dxAAwwMM(AB)2ABMMABMxMx解：（1）AAAAwAxMxMxM(1x)MAABBAAABdwMxMxMxM(MMA(AABB)AAAB)MM(xx)AABABdxA(xMxM2(xMxM2AABB)AABB)由于xx1ABMMdx故ABAdwA(xMxM2AABB)wAM（2）xAAwwABMMAB1www111(AB)A()(wwdxAB)MMMMMMMMABAAABAABdwwwwwA(AB)2(AB)2MMMMABAB1wwMM(AB)2ABMMABdw故dxAAwwMM(AB)2ABMMAB3.在直径为0.012m、长度为0.35m的圆管中，CO气体通过N进行稳态分子扩散。2管内N的温度为373K，总压为101.3kPa，管两端CO的分压分别为70.0kPa和7.0kPa，20/55试计算CO的扩散通量。解：设A－CO；B－N2查附录一得D0.318104m2sABppp101.370kPa31.3kPaB1总A1ppp101.37.0kPa94.3kPaB2总A2pp94.331.3pB2B1kPa57.12kPaBMp94.3lnB2lnp31.3B1DPNABppARTzpA1A2BM0.318104101.370.0-7.0kmolm2s3.273106kmolm2s8.3143730.3557.124.在总压为101.3kPa，温度为273K下，组分A自气相主体通过厚度为0.015m的气膜扩散到催化剂表面，发生瞬态化学反应A3B。生成的气体B离开催化剂表面通过气膜向气相主体扩散。已知气膜的气相主体一侧组分A的分压为22.5kPa，组分A在组分B中的扩散系数为1.85×10-5m2/s。试计算组分A和组分B的传质通量N和N。AB解：由化学计量式A3B可得N3NBANNN2NABA代入式（7-25），得DdcNABA2yNAdzAAdppNA2ANARTdzpA总分离变量，并积分得1Dpp2pNAB总ln总A1A2RTzp总11.85105101.3101.3222.5lnkmol/(m2s)1.012105kmol/(m2s)28.3142730.015101.35252N3N31.01210kmol/(ms)3.03610kmol/(ms)BA5.在温度为278K的条件下，令某有机溶剂与氨水接触，该有机溶剂与水不互溶。氨自水相向有机相扩散。在两相界面处，水相中的氨维持平衡组成，其值为0.022（摩尔分数，下同），该处溶液的密度为998.2kg/m3；在离界面5mm的水相中，氨的组成为0.085，该处溶液的密度为997.0kg/m3。278K时氨在水中的扩散系数为1.24×10–9m2/s。试计算稳态扩散下氨的传质通量。解：设A－NH；B－HO32离界面5mm处为点1、两相界面处为点2，则氨的摩尔分数为x0.085x0.022A1，A2x1x10.0850.915B1A1x1x10.0220.978B2A21/55xx0.9780.915xB2B10.946BMx0.978lnB2lnx0.915B1点1、点2处溶液的平均摩尔质量为M0.85170.91518kgkmol17.92