化工原理(管国锋)下册习题答案.docVIP

PAGE

PAGE1

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=0.79

p*=yp=79kPa

查表得E=8.76×kPa

H=

C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m3

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=0.054

①

∴∴∴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=0.05×104

x4=x3=5.4×10-5

∴∴∴气相转移至液相

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（50C）E1=3.19×104kpam1=E1/P=315

p*1=Ex=0.319

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。

?

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)/kPa

kPa

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23.2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

∴

∴

∴

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200

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=29

VB=29.9，VA=34.0，P=101.3KPa，t=273.2K

(2)A：SO2，B：空气，MA=64，MB=29

VB=29.9，VA=44.8，P=101.3KPa，t=273.2K

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=2.6

VA=3.7+21.6=25.3，T=308.2K，μ=0.7225cp

10）???????????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