化工答案第四章

四．1.压强为1.013×105Pa、温度为25℃的系统中，N2和O2的混合气发生定常态扩散过程。已知相距5.00×10-3m的两截面上，氧气的分压分别为1.25×104Pa、7.5×103Pa；0℃时氧气在氮气中的扩散系数为1.818×10-5m2·s-1。求等物质的量反向扩散时：(1)氧气的扩散通量；(2)氮气的扩散通量；(3)与分压为1.25×104Pa的截面相距2.5×10-3m处氧气的分压。解：(1)首先将273K时的扩散系数换算为298K时的值：12575.155575.100010119.22732527310013.110013.110818.1smTTPPDD等物质的量反向扩散时氧气的扩散通量为：12334352,1,10553.8105.71025.11000.5298314.810119.2smmolPPRTlDNAAA(2)由于该扩散过程为等物质的量反向扩散过程，所以BANN，即氮气的扩散通量也为12310553.8smmol。(3)因为系统中的扩散过程为定常态，所以为定值，则：2,1,AAApplRTDNPaDlRTNppAAA453341,2,1000.110119.2105.2298314.81055.81025.12.,在定常态下，NH3和H2的混合气发生扩散过程。系统总压为1.013×105Pa、温度为298K，扩散系数为7.83×10-5m2·s-1。已知相距0.02m的两截面上，NH3的分压分别为1.52×104Pa和4.83×103Pa。试求：（1）NH3和H2作等物质的量反向扩散时的传质通量；（2）H2为停滞组分时，NH3的传质通量。并比较等物质的量反向扩散与单向扩散的传质通量大小。解：当NH3和H2作等物质的量反向扩散时：1223452,1,10643.1108.41052.102.0298314.81083.7smmolPPRTlDNAAA当H2为停滞组分时，NH3的扩散为单向扩散过程。则：2,1,.AAmBAPPPPRTlDNPaPPPAB4451,1,1061.81052.110013.1PaPPPAB4352,2,1065.9108.410013.1PaPPPPPBBBBmB444441,2,1,2,,1012.91061.81065.9ln1061.81065.9ln1223445510825.1108.41052.11012.910013.102.0298314.81083.7smmolNA计算结果表明，单向扩散时的传质通量比等物质的量反向扩散时的传质通量大，前者是后者的mBPP.倍(mBPP.1)。4.含NH310%(体积百分数，下同)的氨—空气混合气体在填料吸收塔中连续用水吸收，出塔时氨的浓度降为0.1%。操作温度为293K，压强为1.013×105Pa。已知在塔内某一点上，氨在气相中的浓度为5%，与该点溶液呈平衡的氨的分压为660Pa，传质通量为1200.1smmol。若氨在空气中的扩散系数为2.4×10-5m2·s-1，且假定传质总阻力集中在气液界面气体一侧的层流膜层中。试求该层流膜层的厚度。解：用水连续吸收氨属于单向扩散过程。设层流膜层的厚度为lG,在相距lG处气相中的氨和惰性组分的分压分别为：1,AP1.013×105×0.05=Pa50561,AP660PaPaPPPAB451,1,10624.9505610013.1PaPPPAB552,2,10006.166010013.1PaPPPPPBBBBmB454542,1,2,1,,1084.910006.110624.9ln10006.110624.9ln2,1,.AAmBGAPPPPRTlDN66050561084.910013.1293314.8104.20.1455GlGl=m51047.4