南工大化工原理第五章 习题解答

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1、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=0.79p*=yp=79kPa查表得      E=8.76×kPaH=C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m32）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

2、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=0.054①          ∴   ∴    ∴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、

3、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=315p*1=Ex=0.3194）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3

4、0℃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  kPa6）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

5、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=29VB=29.9，VA

6、=34.0，P=101.3KPa，t=273.2K(2)A：SO2，B：空气，MA=64，MB=29VB=29.9，VA=44.8，P=101.3KPa，t=273.2K9）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=2.6VA=3.7+21.6=25.3，T=308.2K，μ=0.7225cp10）            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

7、 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   

8、∴  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，试分析 和 的变化情况？解：   ∵P↑,DP不变，(pB2－pB1)’=2(pB2－pB1)∴∵ky=Pkg   ∴NA=ky(y1－y2)