化工原理（下）课后习题解答天津大学化工学院柴诚敬-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1Y、2Y。解:先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y和2y。120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29yy==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y、2Y为10.09030.099310.0903Y==-20.00340.003410.0034Y==-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:(12BAABABAA(ddMxMxxMMw+=(22A(ddBBAABAAMwMwMMwx+=解:(1BBAAAAAMxMxxMw+=BAAA1(AAMxMxxM-+=2BBABABBA(AA(A(AAAdAdMxMxMMMxMxMxMxw+-+=-2BBABA(BAA(MxMxxxMM+=+由于1BA=+xx故2BBAABAA(dAdMxMxxMMw+=(2BBAAAAAMwMwMwx+=2((AdAdBBAABAAABBAAA11(1MwMwMMMwMwMwMwx+-+=-2(BA1(BBAABAMwMwMMww++=2(BBAABA1MwMwMM+=故2(dAdBBAABAAMwMwMMwx+=3.在直径为0.012m、长度为0.35m的圆管中,CO气体通过N2进行稳态分子扩散。管内N2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试计算,CO的扩散通量。解:设A-CO;B-N查附录一得2sm10318.024AB⨯-=D(31.3kPakPa703.101A1B1=-=-=ppp总(.3kPa49kPa0.73.101A2B2=-=-=p总ppkPa12.57kPa3.313.94ln3.313.94lnB1B2B1B2BM=-=-=ppppp((((smkmol10273.3smkmol7.0-70.012.5735.03738.3143.10110318.02624A2A1BMABA⋅⨯=⋅⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=--ppRTzpPDN4.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B3A→。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AN和BN。解:由化学计量式B3A→可得BA3NN=-ABA2NNNN==-+代入式(7-25,得AAAAAAAABA2dd2ddNppzRTpNNyzcDN总-=-=分离变量,并积分得总总总pppzRTpDNA1ABA2ln21+∆=525211.8510101.3101.3222.5lnkmol/(ms1.01210kmol/(ms28.3142730.015101.3--⨯⨯+⨯=⨯⋅=⨯⋅⨯⨯5252BA331.01210kmol/(ms3.03610kmol/(ms⨯⨯⋅NN=---=-=-⨯⋅5.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/m。3278K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-NH3;B-H2O离界面5mm处为点1、两相界面处为点2,则氨的摩尔分数为085.0A1=x,022.0A2=x915.0085.01A11B1=-=-=xx978.0022.01A21B2=-=-=xx946.0915.0978.0ln915.0978.0lnB1B2B1B2BM=