第八章 传质过程导论
1.求例8-1中以摩尔比和质量浓度表示时的平衡关系。
解:例8-1表示出的平衡关系为:气相氨分压,液相氨的质量比=1g 氨/100g 水(1)以摩尔比表示:
气相 液相 (2)以质量浓度表示:
气相液相式中,之值取自例8-1。
2.空气中含有蒸气,由,压缩到后通入一冷凝器,测得下开始有冷凝,混合气出冷凝器时的温度为,求,
(1)压缩前及冷凝前、后蒸气的质量分率、质量比和摩尔浓度。
(2)蒸气冷凝的百分率。
的饱和蒸气压数据如下：
温度，273283288293300313,33.7
55.6
71.1
89.8
123
210
提示：在过程中那一参数保持不变？应当用什么组成进行计算？
解：（1）冷凝后在空气中的分压等于下的蒸气压：；冷凝前的分压等于下的蒸气压；压缩前的分压为的，即。
的分子量。
由于混合气体的分子量尚未求得，故以先计算质量比为便。
mmHg p 6=1a ()00796.07546==-=p P p Y ()()01059
.01810017
1===W
AL
n n X 300558.0000328.017m Kg C M C AG A AG =⨯==390.9582.017m Kg C M C AL A AL =⨯==AG C AL C 4ccl atm 1K 293atm 10K 3134ccl K 3004ccl 4ccl 4ccl 0p K
0p mmHg
4ccl 3p K 300mmHg p 1233=2p K 313mmHg p 2102=1p 2p 101mmHg 214ccl 154=M
压缩前 质量比=
==质量分率==
=摩尔浓度=
==冷凝前质量比和质量分率在压缩过程中保持不变,故
，而摩尔浓度取为下的：
=
== 冷凝后 === =
(2)在冷凝过程中气相中的空气量不变，故应当用空气为物料衡算的基准，即用比质量分率作计算： 冷凝分率
== 即﹪3.一园筒形容器高，直径，内盛液体至，器顶有一与外界平衡压力的小孔。
由于昼夜温度的差异，器内的空气将因空气的膨胀、收缩而通过小孔发生“呼吸”现象（取大气压为，忽略其变化所引起的呼吸）。
若某天的最高、最低温度分别为20℃及10℃，试求因呼吸而损失的量（可作适当的简化近似，如蒸气压可取平均温度下的，作为常数）。
解：呼出的气体重：△=
式中 , =1a ()空气M M
p p ⨯
-1176029
15473921⨯1509.01a 1
11a a +1509
.11509
.01311
.01c 11RT p 293
36.6221⨯300115.0m Kmol 1509012.a a ==1311
.012==a a K 3132c 22RT p 313
36.62210⨯3
01076.0m Kmol 3a 29154760033⨯-p p 29
154
7477123⨯
0874.03a 0803
.00874.10874.0==3c 3
00657.030036.123m Kmol =⨯2
3
2a a a --
11509
.00874
.0421.01.42m 2.1m 14ccl 32atm 14ccl n ⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-=-212111T T R pV RT pV RT pV =p atm 1V ()()314.012.143212=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝
⎛-π3
m
，，
∴
△=
，
其中蒸气所占的分率等于分压分率。
现取的分压为平均温度下的蒸气压，由上题数据， 知 。
故呼出的为：
或 4.浅盘内盛有深的水，在及下向大气蒸发。
假定传质阻力相当于
厚的静止气层，气层外的水蒸气分压可以忽略，求水蒸发完所需的时间。
扩散系数由表8-2查取。
解：由表8-2查得及下水蒸气在空气中的扩散系数为：，即。
水蒸气通过静止气层的扩散速率按式8-20：
式中 为 下的饱和水蒸气压，查得为， 题中给出，，，而
故
化成 厚的水层，每的质量为，故蒸发完所需的时间为：
5.估计及下在空气中及水（极稀盐酸）中扩散系数。
K T 2831=K T 2932=n Kmol 4
1061.42931283108206.0314.01-⨯=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-⨯4ccl 4ccl A p K 288mmHg p A 1.71=4ccl Kmol
P
p n n A
A 541032.47601.711062.4--⨯=⨯⨯=⋅
∆=Kg
M n G A A 551065.61541032.4--⨯=⨯⨯=⋅=mm 6atm 1K 298mm 3atm 1K 298s cm D 2256.0=s m 251056.2-⨯()21A A BM
A P P P P
RTZ D N -⋅
=
1A P K 298KPa 168.302=A P KPa P 3.101=m Z 003.0=()()
KPa
P P P P P A A Bm 8.992
163.33.1012
21=-=-+-=
()s m Kmol N A ⋅
--⨯=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=25510108.1168.38.993.101003.0298314.81025.2h
m Kg N G A A ⋅=⨯⨯=2718.0360018mm 52m Kg 5θh 97.6718
.05
==
θatm 1K 293HCl
解：在空气中的扩散系数在表8-2中未列出，需从式8-21估算。
现
，，，，∑，∑故 在水中的扩散系数按式8-23估算。
式中水的缔合参数，分子量，粘度（），分子体积或6 求例8-6在总压增倍后,,,的变化,并作简单说明。
解：从式8-19看： ：㏑ 不随总压而变（参看式8-21：），亦不随变化
（，随同样增减）。
故对的影响需看对的影响。
若气体的流速不变，雷诺数将随增倍（中的与成正比，余不变），使近于减半，也近于增倍；若气体的质量流速不变，不变，也将不变。
从式8-29看对的影响：式中不随变化，与成反比，故对的影响主要看对的影响。
如上述（这里相当于
式8-19中的）。
对的影响可从例8-6中而得知：当气体流速不变，近于不变，近于与同样增倍；当气体质量流速不变，不变。
7 一填料塔在常压和下操作，用水泥洗去含氨气体中的氨。
在塔内某处，氨在气相中的浓度﹪，液相的平衡分压，物质通量
，气相扩散系数，试求气膜的当量厚度。
HCl G D atm P 1=K T 293=5.36=A M 29=B M 1.20=B V 5
.215.1998.1=+=A V ()
m D G 252
31
312
175
.171071.11.205.2112915.361293
10--⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⨯+⨯=
HCl L D 6.2=α18=S M K 293cP 005.1=μcm V A 33.286.247.3=+=()cm D L 256
.02
1
8
1099.13
.28005.1293
186.2104.7--⨯=⨯⨯
⨯⨯⨯=s m 291099.1-⨯A N G K Y K A N RTZ
PD
N B =
13
B B P P D
P ⨯P P D 1α13B B P P P 2B P 1B P P P A N P Z Re P μρlw =Re ρP Z A N Re A N P G K Bm
G G G P P
RT D K ⋅
=
σBm P P P G D P P G K P G σG σZ P Y K P K K G Y =G K Y K P Y K K 2955=A y Pa P A 660=*s m kmol N A ⋅=-2410s cm D G 224.0=
解：本题可先求出及，然后应用式8-29算。
现
或y K G K G σ00651.010
3.101660
3
=⨯=
*y ()
()s m kmol y
y N K A y ⋅--*
⨯=-=-=2341030.200651.005.010kPa
s m kmol P
K K y
G ⋅⋅⨯=⨯==
--253
1027.23
.10110
30.2()()[]kPa
P Bm
5.982
10660
3.10105.013.1013
=-+-=
()
m P P RT K D Bm G G G 000443.0295
314.81027.26.983.1011024.05
4=⨯⨯⨯⋅⨯=⋅=--σmm 443.0。