化工原理第6章课后习题答案

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时间:2017-09-25

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1、第五章习题解答1)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)2)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A浓度为的水溶液。试求上述三种

2、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④P=3atmy=0.054E=0.15×104atm∴m=E/P=0.05×104x4=x3=5.4×10-5∴∴∴气相转移至液相1)3)某气、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(5

3、0C)E1=3.19×104kpam1=E1/P=315p*1=Ex=0.3192)4)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。 3)5)在总压为100、水温为30℃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)/kPakPa1)6)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.

4、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=23.2KPapA2=6.5KPapB1=P-pA1=78.1KPapB2=94.8KPa∴∴∴2)7)已知: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

5、,所以1)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=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=273.2K2)9)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=0.7225cp3)10)

6、           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

7、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∴y=0.054x=0.062c=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)∴13)用填料塔进行逆流吸收操作,在操作条件下,气相、液相传质系数分别为和。试分别计算相平衡常数为0.1和100时,吸收传质过

8、程的传质阻力分配情况。若气相传质分系数,当气相流量G增加一倍时,试分别计算上述两种情况下总传质系数增大的倍数。解:①ky=0.013kmol/(m2×s),kx=0.026kmol/(m2×s)m=0.1时,,m=100时,,②G′=2G,ky′=20.8ky=0.02263m=0.1时,m=100时,     14

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