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 解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa

查表得 E=8.76×10kPa

x?p*/E?10?6

5的体积百分率为0.79。

5?6?/(EMS)?1000/(8.76?10?18)?6.342?10kmoL/(kN.m) H=

C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m3

2）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；③溶质A浓度为 质A在二相间的转移方向。

的水溶液；②溶质A浓度为

的水溶液。试求上述三种情况下溶

解： E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054

Em??015.?104P① 0.02x1??3.6?10?531?1018

**y?mx?0.054?y?y?y11?0 ∴平衡 ∴1 ∴

0.001x2??18.?10?531?1018② ** ∴y2?mx2?0.027 ∴?y?y?y2?0 ∴气相转移至液相

x3?0.003?5?5.4?101?10318

③

** ∴y3?mx3?0.081 ∴?y?y?y3?0 ∴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

**y?mx?0.027?y?y?y44?0 ∴气相转移至液相 ∴4 ∴

3）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=3.19×104kpa m1=E1/P=315

5?5p*1=Ex=0.319?10?1.8?10?0.5724KPa

y*1?p*1/P?0.5742/101.33?0.0057y.1?0.015气相推动力：?y1?y1?y*1?0.0093液相推动力：?x1?x*1?x1?y1/m?x1?2.96?10?5查表得（300C）：E2?6.17?104KPa,m2?E2/p?609p*2?E2x?6.17?104?1.8?10?5?1.1106kpay*2?p*2/P?1.1106/101.33?0.011气相推动力：?y2?y2?y*2?0.0040液相推动力：?x2?x*2?x2?y2/m2?x2?6.63?10?6

4）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。

解：1）H?EMs/?g?1.22?105?18/(103)?2196kN.m/KmoLm?E/P?1.22?105/100?12202)p?Ex50?1.22?105xx?4.10?10?4p?HC50?2196CC?0.023kmol/m3

5）5）在总压为100

触后测得水中 似取为

、水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯 的平衡溶解度为 ，试求亨利系数。

，经充分接

溶液，溶液的密度可近

解： p*=100KPa

C2.857?10?2H?*??2.857?10?4100p (mol/L)/kPa ?1035E???1945.?10HMs2.857?10?4?18 kPa 6）6）组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为

分A的分压分别为23.2

和6.5

，扩散两端组

为

。实验测得的传质系数

。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

D?P?DPkG?????RT??pBm?RT??pB1?pB2?ln?141.?10?5mol/(m2?s?Pa)pB2pB1

D?12.?10?5mol/(m2?s?Pa)∴RT?

D?kG??12.?10?5mol/(m2?s?Pa)RT?∴ ???42??N?kp?p?2.0?10kmol/(m?s) GA1A2∴A7）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 pA1=2.3346kPa pA2=1.5kPa

pB1?100?2.3346?97.6654kPapB2?100?1.5?98.5kPapBm?(pB1?pB2)/Ln(pB1/pB2)?98.08kPa由表得：00C水的扩散系数D?0.22?10?4m2/s200C水的扩散系数D?0.248?10?4m2/s NA?Dp(pA1?pA2)/(RTZPBm)