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化工原理（下）课后习题解答 天津大学化工学院 柴诚敬- 第七章传质与分离过程概论 1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中氨含量为5.5%(质 量分数,下同,吸收后出塔气体中氨含量为0.2%,试计算进、出塔气体中氨的摩尔比 1Y 、2Y 。 解:先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。 120.055/170.0903 0.055/170.945/29 0.002/17 0.0034 0.002/170.998/29 y y = =+= =+ 进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为 10.09030.099310.0903Y ==- 20.0034 0.003410.0034 Y = =- 由计算可知,当混合物中某组分的摩尔分数很小时,摩尔比近似等于摩尔分数。 2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统,下列关系式成 : (1 2 B A A B A B A A (d d M x M x x M M w += (22 A ( d d B B A A B A A M w M w M M w x += 解:(1 B B A A A A A M x M x x M w +=B A A A 1(A A M x M x x M -+= 2B B A B A B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2 B B A B A (B A A (M x M x x x M M +=+ 由于 1B A =+x x 故 2 B B A A B A A (d A d M x M x x M M w += (2 B B A A A A A M w M w M w x += 2 ( ( A d A d B B A A B A A A B B A A A 1 1 ( 1 M w M w M M M w M w M w M w x +- + =- 2(B A 1 (B B A A B A M w M w M M w w ++= 2 (B B A A B A 1 M w M w M M += 故 2 ( d A d B B A A B A A M w M w M M w x += 3. 在直径为0.012 、长度为0.35 的圆管中,CO 气体通过N 2 进行稳态分子 扩散。管内N 2 的温度为373 K ,总压为101.3 kPa ,管两端CO 的分压分别为70.0 kPa 和7.0 kPa ,试计算CO 的扩散通量。 解:设 A -CO ; B -N 2 查附录一得 s m 10318.024AB - =D (31.3k P a k P a 703.101A1B1=-=-=p p p 总 (.3kPa 49kPa 0.73.101A2B2=-=-=p p p 总 k P a 12.57kPa 3.313 .94ln 3 .313.94ln B1 B2B1B2 BM =-=-=p p p p p ( (((s m kmol 10273.3s m kmol 7.0-70.012 .5735.03738.314302624A2A1BM AB A ⋅ ⨯=⋅ ⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=--p p RTzp P D N 4. 在总压为101.3 kPa ,温度为273 K 下,组分A 自气相主体通过厚度为0.015 m 的气膜扩散到催化剂表面,发生瞬态化学反应B 3A → 。生成的气体B 离开催化剂 表面通过气膜向气相主体扩散。已知气膜的气相主体一侧组分A 的分压为22.5 kPa ,组分A 在组分B 中的扩散系数为1.85×10-5 m 2/s 。试计算组分A 和组分B 的 传质通量A N 和B N 。 解:由化学计量式B 3A → 可得B A 3N N =- A B A 2N N N N ==-+ 代入式(7-25,得 A A A A A A A AB