单位面积上单位时间的水分蒸发量为
NA
DP RTZPBm
(PA1 PA2 )
DP RTZ
ln
PB 2 PB 1
2.6 105 101.33 8.314 2935 103
ln
101.33 101.33 2.3346
5.03106 kmol /(m2 s)
故液面下降速度：
d d
NA MA L
5.03106 18 9.07 108 m / s 998.2
.求算.
已知：
P NH3
0.987kPa
.相应的溶液浓度 CNH3
可用如下方法算出：
以 100g 水为基准，因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为
1000kg / m3 .则：
CNH3
1/17 100 1
0.582kmol
/m3
1000
H
C NH 3
/ PNH3
0.582 0.987
解： 这是属于组分 ( A) 通过停滞组分的扩散。
已知扩散距离（静止空气膜厚度）为 Z 5103m .水层表面的水蒸气分压 (20C)
的饱和水蒸气压力为 PA1 2.3346kPa .
静止空气膜层以外;水蒸气分压为 PA2 0
D 2.6105m2 / s.P 101.33kPa.T 273 20 293K
(3)
x
P CO2
E
10.13 1.88 105
5.39 105
因 x 很小，故可近似认为 X x
X
5.39105
kmol(CO2 ) kmol(H 2O)
5.39
10
5
(
44) 18
kg(CO2 ) kg(H 2O)
1.318 10 4
kg(CO2 ) kg ( H 2O)
水层蒸干的时间：
h dh / d
5 10 3 9.07 108
2.205 104 s
6.125h
6. 试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算 0 ℃、101.33 kPa 时氨和氯化氢 在空气中的扩散系数 D (m2/s)，并将计算结果与表 2-2 中的数据相比较。
解：(1). 氨在空气中的扩散系数. 查表 2.4 知道，空气的分子体积： VB 29.9cm3 / mol
ln
101.33 6.67 101.33 13.33
3.01105 kmol / m2 s
5． 一浅盘内存有 2 mm 厚的水层，在 20 ℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散 到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为 5 mm 的静止空气膜层，此空气膜层 以外的水蒸气分压为零。扩散系数为 2.60×10-5 m2/s，大气压强为 101.33 KPa。 求蒸干水层所需的时间。
(1) O2 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） 等分子反向扩散时 O2 的传递速率：
NA
D RTZ
(PA1
PA2 )
D 0.185cm2 / s 1.8510 5m2 / s.
T 273K
P 101.325kPa.Z 0.2cm 210 3m
氨的分子体积： VA 25.8cm3 / mol
又知 M B 29g / mol.M A 17g / mol
PA1 13.33kPa .PA2 6.67kPa
NA
1.85 105 8.314 273 2 103
(13.33
6.67)
2.71 10 5 O2 通过停滞 CO 的扩散速率
NA
DP RTZPBm
(PA1 PA2 )
DP RTZ
ln
PB 2 PB 1
1.85105 101.33 8.314 273 2 103
化工原理第二章 吸收
1. 从手册中查得 101.33 KPa、25 ℃时，若 100 g 水中含氨 1 g，则此溶液上
方的氨气平衡分压为 0.987 KPa。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求 溶解度系数 H (kmol/ (m3·kPa))及相平衡常数 m。
解：（1） 求 H
由 PNH3
CNH3 H
0.590kmol
/(m 3 kPa )
y m x NH3
NH3 NH3
y NH3
P NH3 P
0.987 101.33
0.00974
(2).
求 m .由 xNH3
1/17 0.0105 1/17 100 /18
m
y NH3
/ xNH3
0.00974 0.0105
0.928
2. 101.33 kpa、10 ℃时，氧气在水中的溶解度可用 pO2=3.31×106x 表示。式
解：(1). 求 H 由 H 求算. EM H2O
H
EM H2O
1000 1.88105 18
2.955 104kmol
/(m 3 kPa)
(2). 求 m
m
E
1.88 105 506.6
371
(1) 当 y 0.02 时.100g 水溶解的 CO2
(2)
P CO2
506.6
0.02
10.13kPa
故100 克水中溶有 CO2 0.01318gCO2
4．在 101.33 kPa、0 ℃下的 O2 与 CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。 已知相距 0.2 cm 的两截面上 O2 的分压分别为 13.33 kPa 和 6.67 kPa，又知扩散 系数为 0.185 cm2/s，试计算下列两种情况下 O2 的传递速率，kmol/(m2·s)：
6.43 106
因 xO2 值甚小，故可以认为 X x
即： X O2 xO2 6.43106
所以：溶解度
6.43 10 6 118
32
1.14105 kg(O2)
/
kg ( H 2O)
11.4
g(O2 ) m3( H 2O)
3. 某混合气体中含有 2%(体积)CO2，其余为空气。混合气体的温度为 30 ℃， 总压强为 506.6 kPa。从手册中查得 30 ℃时 CO2 在水中的亨利系数 E=1.88x105 KPa，试求溶解度系数 H (kmol/（m3·kPa、）)及相平衡常数 m，并计算每 100 克与该气体相平衡的水中溶有多少克 CO2。
中：PO2 为氧在气相中的分压，kPa、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温
度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。
解： 氧在空气中的摩尔分数为 0.21 .故：
PO2 PyO2 101.33 0.21 21.28kPa
xO2
PO2 3.31106
21.28 3.3110 6