食工第七章..docVIP

第七章 7-1 乙醇水溶液中含乙醇的质量分数为30%，计算以摩尔分数表示的浓度。又空气中氮的体积分数为79%，氧为21%，计算以质量分数表示的氧气浓度以及空气的平均相对分子质量。 解：??? x=(30/46)/(30/46+70/18)=0.1436?????????? w=21×32/(21×32+79×28)=0.233 ??????? M空=0.21×32+0.79×28=28.84 ? 7-2 有一O2（A）和CO2（B）的混合物，温度为293K，压强为1.519×105Pa。已知xA=0.4，uA=0.08m/s，uB=0.02m/s。试计算：（1）混合物的平均摩尔质量；（2）混合物、组分A和组分B的质量浓度r，rA，rB；（3）c，cA，cB；（4）wA，wB；（5）uA-u，uB-u；（6）uA-um，uB-um；（7）NA，NB，N；（8）nA，nB，n；（9）jB，JB。 解：（1）M=0.4×32+0.6×44=39.2kg/kmol ?? （2）取100kmol混合物，其中含A40kmol，含B60kmol。 ??????? V=100×103×8.314×293/(1.519×105)=1604 m3 ??????? rA=40×32/1604=0.798kg/m3????????????? rB=60×44/1604=1.646kg/m3 ??????? r=rA+rB=0.798+1.646=2.444kg/m3 ?? （3）cA=rA/MA=0.798/32=0.0249kmol/m3??????? cB=rB/MB=1.646/44=0.0374kmol/m3 ??????? c=cA+cB=0.0249+0.0374=0.0623kmol/m3? ?? （4）wA=0.4×32/(0.4×32+0.6×44)=0.3265????? wB=1-wA=0.6735 ?? （5）u=(rAuA+rBuB)/r=(0.798×0.08+1.646×0.02)/2.444=0.0396m/s ??????? uA-u=0.08-0.0396=0.0404m/s?????????? uB-u=0.02-0.0404=-0.0204m/s ?? （6）um=(cAuA+cBuB)/c=(0.0249×0.08+0.0374×0.02)/0.0623=0.0439m/s ???? ???uA-um=0.08-0.0439=0.0361m/s?????????? uB-um=0.02-0.0439=-0.0239m/s ?? （7）NA=cAuA=0.0249×0.08=1.992×10-3kmol/(m2.s) ??????? NB=cBuB=0.0374×0.02=7.48×10-4kmol/(m2.s) ??????? N=NA+NB=1.992×10-3+7.48×10-4=2.74×10-3kmol/(m2.s) ?? （8）nA=rAuA=0.798×0.08=0.06384kg/(m2.s) ??????? nB=rBuB=1.646r0.02=0.03292kg/(m2.s) ??????? n=nA+nB=0.06384+0.03292=0.09676kg/(m2.s) ?? （9）jB=rB(uB-u)=1.646×(-0.0204)=-0.0336kg/(m2.s) ??????? JB=cB(uB-um)=0.0374×(-0.0239)=8.94×10-4kmol/(m2.s) ? 7-3 一浅盘内有4mm厚的水，在30℃气温下逐渐蒸发至大气中。设扩散通过一层厚5mm的静止空气膜层进行。在膜层外水蒸汽的分压可视作零。扩散系数为2.73×10-5m2/s，大气压强为101.3kPa，求蒸干水层所需时间。 解：?? pA1=4.247 kPa????????????????? pA2=0 ?????? NA=DpT(pA1-pA2)/RTzpBm=(DpT/RTZ)ln(pB2/pB1) ???????? =[2.73×10-5×101.3/(8.314×303×0.005)]ln[101.3/(101.3-4.242)]=9.404×10-6kmol/(m2.s) ?????? dd/dt =NAMA/rL=9.404×10-6×18/995.7=1.700×10-7m/s ?? ????t=d/(dd/dt) =0.004/(1.698×10-7)=2.353×104 s=6.536h ? 7-4 一盘内有30℃的水，通过一层静止空气膜层逐渐蒸发至大气中。空气中的水蒸气分压为30℃水的饱和蒸气压的60%，水蒸气在空气中的扩散系数为2.73×10-5m2/s，大气压强为100kPa。