第八章 传质过程导论
1．含有4CCl 蒸汽的空气，由101.3kPa(绝)、293K 压缩到l013kPa(绝)后，进行冷却冷凝，测出313K 下开始有4CCl 冷凝，混合气出冷凝器时的温度为300K 求：
(l)压缩前、压缩后开始冷凝前与出冷凝器时，4CCl 蒸汽的质量分率、质量比和摩尔浓度。
(2)出冷凝器时4CCl 蒸汽冷凝的百分率。
注：a
解：(1)l013kPa(绝)，313K 下开始有4CCl 冷凝，则
0276.01013
3
.101760210
=⨯=y
压缩前：
131.029)0276.01(1540276.0154
0276.0=⨯-+⨯⨯=
a
15.029)0276.01(1540276.0=⨯-⨯=a
33/1015.1293314.83.1010276.0m kmol RT yp C -⨯=⨯⨯==
压缩后开始冷凝前 131.0=a 15.0=a
32/1007.1313
314.810130276.0m kmol RT yp C -⨯=⨯⨯==
出冷凝器时
0162.01013
3
.101760123
'=⨯=y
080.029)0162.01(1540162.0154
0162.0'=⨯-+⨯⨯=
a
087.029)0162.01(1540162.0'=⨯-⨯=a
33/1058.6300314.810130162.0m kmol RT yp C -⨯=⨯⨯==
(2)%42%10015.0087.015.0%100'=⨯-=⨯-a a a
解：由公式
10064+=a a
x 和总
p p y i =可算得x 、y 数据入下表所示：
3．试用Fuller 等人的方法分别估算20℃、101.3kPa 下氨和二氯化硫在空气中的扩散系数D ，并将结果和表8-2中能查到的数据进行核对。
解：∑∑++⨯=
-2
3/13
/12
/175.17]
)()[()11(
1000.13B A B
A NH p M M T D υυ
)
/(1036.2]1.209.14[1)29
1
171(15.2931000.1252
3/13/12
/175.17s m --⨯=+⨯+⨯⨯=
查P14表8-2，得
s m D NH /1098.12
53-⨯=
∑∑++⨯=-2
3/13/12
/175.17]
)()[()11(
1000.12
B A B
A SO p M M T D υυ )
/(1022.1]1.201.41[1)29
1
641(15.2931000.1252
3/13/12
/175.17s m --⨯=+⨯+⨯⨯=
查P14表8-2，得
s m D SO /1022.1252
-⨯=
4．试估算25℃下4CCl 在很稀的苯溶液中的扩散系数。
实测数据为
s cm /1092.125-⨯。
解：查上册附录中液体粘度共线图，得苯在25℃下的粘度 s mp a ⋅=62.0μ
)/(2.1136.2448.1443mol cm Cl C A =⨯+=+=υυυ
6.05.08)(104.7A
s AS T
aM D μυ
-⨯=
)
/(1084.12.11362.015.29878104.7256
.05.08S cm --⨯=⨯⨯⨯⨯=
5．一浅盘中存有2mm 的水层，在101.3kPa 及25℃的恒定温度下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。
假定扩散始终是通过一层厚度为3mm 的静止空气层，该空气层外的水蒸气分压可忽略，求盘中水蒸发完所需的时间。
扩散系数可由表8-2查取。
解：该扩散过程为单向扩散：
查得25℃水的平衡分压a p p 3170=，扩散系数为
s cm T T D D /256.0)273
298(22.0)(275
.175.100=⨯==
a A B p p p p 98130317010130011=-=-= a A B p p p p 101300010130022=-=-=
a B B B B Bm p p p p p p 9970798130101300
ln 98130
101300ln
1
212=-=-=
))((21A A Bm
A p p p p
RT D N -=δ
)
/(011.0)
03170)(99707
101300(003.0298314.810256.024s m mol ⋅=-⨯⨯⨯=- 设圆盘的横截面积为F,则
h s F N M F t A O H 81.2)(10101011
.018101000002.0002.032==⨯⨯==ρ 6．在101.3kPa 、0℃下的2O 与CO 混合气中发生稳定扩散过程。
若相距0.2cm 的两截面上，2O 的分压分别为l00mmHg 和50mmHg ，已知扩
散系数为0.18s cm /2。
试分别计算在下列两种情况下2O 的传质速率。
(1)2O 与CO 两种气体作等分子反向扩散
(2)CO 气体为停滞组分。
解：(1)等分子反向扩散
)
/(0264.0)10132576050
101325760100(102.0273314.81018.0)(22
421s m mol p p RT D
N A A A ⋅=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=-=
--δ
(2)单向扩散
a A B kp p p p 97.873.101760100
3.10111=⨯-
=-= a A B kp p p p 64.943.101760
50
3.10122=⨯-=-=
a B B B B Bm kp p p P p p 26.9197.8764
.94ln 97.8764.94ln
1
212=-=-=
11.126
.913.101==Bm p p )/(0293.00264.011.12s m mol N A ⋅=⨯=
7．空气在47℃及101.3kPa 下，以7m/s 的初速向下流过内径40mm 、高度为1m 的圆管段，该管段内壁被一薄层水膜所润湿，水温保持在27℃，空气出该管段时的温度为40℃。
假定空气只向水膜传热且水膜厚度可忽略，试以柯尔本类比求空气流过该管段的压降及水汽化的传质系数。
已知管段内空气的Pr ＝0.70、Sc ＝0.6l 。
解：5.43240
47221=+=+=
t t t m ℃ 3/116.1)
5.4315.273(314.829
3.101m kg RT PM =+⨯⨯==
ρ s p a ⋅⨯=-6
1045.19μ )/(0270.0K m W ⋅=λ )/(005.1K kg kJ C p ⋅=
1606610
45.19116.1704.0Re 6=⨯⨯⨯==-μρ
du
)/(3.327.01606604
.00270
.0023.0Pr Re 023.023.08.03
..08.0K m W d
⋅=⨯⨯⨯
==λ
α 6.64027
.004.03.32=⨯==λαd N u
由柯尔本类比：0045.07
.0160666
.64Pr Re 83
/13/1=⨯==u N λ
036.0=λ
a
f p u d l p 76.242
7116.104.01036.022
2=⨯⨯
⨯==∆ρλ s cm T T D D /285.0)273
5.4315.273(22.0)(275
.175.100=+⨯==
由柯尔本类比：
0045.061
.016066Re 83
/13/1=⨯==
h
c h S S S λ
∴ 3.6110
285.004
.04
=⨯⨯==-k D kd S h s m k /044.0=。