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、。解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数和。进、出塔气体中氨的摩尔比、为由计算可知，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：（1）（2）解：（1）由于故（2）故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－N2查附录一得4.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。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的传质通量和。解：由化学计量式可得代入式（7-25），得分离变量，并积分得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/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－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，点1、点2处溶液的平均摩尔质量为溶液的平均总物质的量浓度为故氨的摩尔通量为6.试用式（7-41）估算在105.5kPa、288K条件下，氢气（A）在甲烷（B）中的扩散系数。解：查表7-1，得cm3/mol查表7-2，计算出由式7-417.试采用式（7-43）估算在293时二氧化硫（A）在水（B）中的扩散系数。解：查得293K时水的黏度为查表7-3，得查表7-4，得cm3/mol由式（7-43）8.有一厚度为8mm、长度为800mm的萘板。在萘板的上层表面上有大量的45℃的常压空气沿水平方向吹过。在45℃下，萘的饱和蒸汽压为73.9Pa，固体萘的密度为1152kg/m3，由有关公式计算得空气与萘板间的对流传质系数为0.0165m/s。试计算萘板厚度减薄5％所需要的时间。解：由式（7-45）计算萘的传质通量，即式中为空气主体中萘的浓度，因空气流量很大，故可认为；为萘板表面处气相中萘的饱和浓度，可通过萘的饱和蒸气压计算，即kmol/m3设萘板表面积为S，由于扩散所减薄的厚度为b，物料衡算可得第八章气体吸收1.在温度为40℃、压力为101.3kPa的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa时，氨在水中的溶解度为76.6g(NH3)/1000g(H2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。解：水溶液中氨的摩尔分数为由亨利系数为kPa相平衡常数为由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为kg/m3溶解度系数为2.在温度为25℃及总压为101.3kPa的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数kPa，水溶液的密度为997.8kg/m3。解：水溶液中CO2的浓度为对于稀水溶液，总浓度为kmol/m3水溶液中CO2的摩尔分数为由kPa气相中CO2的分压为kPa<故CO2必由液相传递到气相，进行解吸。以CO2的分压表示的总传质推动力为kPa3.在总压为110.5kPa的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为、。气膜吸收系数kG=5.2×10-6kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系数kL=1.55×10-4m/s。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H＝0.725kmol/(m3·kPa)。（1）试计算以、表示的总推动力和相应的总吸收系数；（2）试分析该过程的控制因素。解：(1)以气相分压差表示的总推动力为kPa其对应的总