南工大化工原理第5章习题解答.doc

第五章?习题解答 1）总压100?，温度25℃的空气与水长时间接触，水中的?的浓度为多少？分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。空气中?的体积百分率为0.79。 解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa 查表得??????E=8.76×kPa H= C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m3 2）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为?大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶质A浓度为?的水溶液；②溶质A浓度为?的水溶液；③溶质A浓度为?的水溶液。试求上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。 解：??E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054 ①?? ???? ????∴???∴????∴平衡 ②?? ?????∴???∴????∴气相转移至液相 ③?? ????∴???∴?????∴液相转移至气相 ④??P=3atm????y=0.054???E=0.15×104atm ???????∴m=E/P=0.05×104 ???????x4=x3=5.4×10-5 ????∴???∴????∴气相转移至液相 3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气～硫化氢混合气中的硫化氢。总压为1大气压。已知塔底气相中含?1.5%（摩尔分率），水中含?的浓度为?（摩尔分率）。试求塔底温度分别为5℃及30℃时的吸收过程推动力。 解：查表得（50C）???E1=3.19×104kpa??m1=E1/P=315 p*1=Ex=0.319 4）总压为100?，温度为15℃时?的亨利系数E为?。试计算：①H、m的值（对稀水溶液密度为?）；②若空气中?的分压为50?，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表示。 ? 5）在总压为100?、水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯?，经充分接触后测得水中?的平衡溶解度为?溶液，溶液的密度可近似取为?，试求亨利系数。 解：?p*=100KPa ??(mol/L)/kPa ??kPa 6）组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为?，扩散两端组分A的分压分别为23.2?和6.5?。实验测得的传质系数?为?。若在相同的操作条件和组分浓度下，组分A和B进行等分子扩散，试分别求传质系数?和传质速率?。 解：pA1=23.2KPa???pA2=6.5KPa???pB1=P－pA1=78.1KPa??pB2=94.8KPa ∴ ∴ ∴ 7）已知：柏油路面积水?，水温20℃，空气总压100?，空气中水汽分压1.5?，设路面积水上方始终有?厚的静止空气层。问柏油路面积水吹干需多长时间？ 解：该过程可看作一组分通过另一停滞组分的扩散过程 ???查表得???200C时 水的饱和蒸汽压为P=1.5kPa ???依题意????=2.3346kPa???=1.5kPa ????? ???? 以为扩散为稳定扩散，所以 8）试分别计算0℃及101.3?下?、?在空气中的扩散系数，并与实验值进行比较分析。 解：(1)??A：CO2，B：空气，MA=44，MB=29 VB=29.9，VA=34.0，P=101.3KPa，t = 273.2K (2)A：SO2，B：空气，MA=64，MB=29 VB=29.9，VA=44.8，P=101.3KPa，t = 273.2K 9）试计算?在35℃水中的扩散系数，并与实验值进行比较分析。 解：??A：HCl，B：H2O，MB=18，α=2.6 VA=3.7+21.6=25.3，T=308.2K，μ=0.7225cp 10）????????????某传质过程的总压为300?，吸收过程传质系数分别为?、?，气液相平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为?，试求：①吸收过程传质总系数?和?；②液相中的传质阻力为气相的多少倍。 解：10. (1)E = 10.67×103kPa，P = 300kPa， ???∴Ky?= 0.3919 ??∴Kx?= 13.94 (2) 11）在填料塔内以水吸收空气～氨混合气中的氨。已知：总压P为1大气压，温度t为20℃，亨利系数E为?，气相体积传质分系数?为?，液相体积传质分系数?为?。气相中含氨5.4%（体积），液相中含氨0.062（摩尔分率），液相可按稀溶液处理。试求气、液界面处平衡的浓度以及气相传质阻力占总阻力的分率。 解：m=E/P=76.6/101.33=0.756 ???∴??y=0.054????x=0.062???c=1000/18=55.56kmoL/m ??? ??????得：????????? ?????? ??????气相阻力占总阻力分率为：? 12)若某组分在气相中的摩尔分率保持不变，将其总压增大一倍，但其质量流速不变