化工原理第二版下册答案(柴诚敬主编)
51页1、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0.012 m、长度为0.35 m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373 K,总压为101.3 kPa,管两端CO的分压分别为70.0 kPa和7.0 kPa,试计算CO的扩散通量。解:设 ACO; BN2 查附录一得 4. 在总压为101.3 kPa,温度为273 K下,组分A自气相主体通过厚度为0.015 m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22.5 kPa,组分A在组分B中的扩散系数为1.8510-5 m2/s。
2、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278 K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998.2 kg/m3;在离界面5 mm的水相中,氨的组成为0.085,该处溶液的密度为997.0 kg/m3。278 K时氨在水中的扩散系数为1.24109 m2/s。试计算稳态扩散下氨的传质通量。 解:设 ANH3;BH2O离界面5 mm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105.5 kPa、288 K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7-41 7. 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293 K时水的黏度为查表7-3,得 查表7-4,得 cm3/mol 由式(7-43
3、) 8. 有一厚度为8 mm、长度为800 mm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73.9 Pa,固体萘的密度为1 152 kg/m3,由有关公式计算得空气与萘板间的对流传质系数为0.016 5 m/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8章 2. 在温度为25 及总压为101.3 kPa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350 g/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997.8 kg/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CO
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