传质导论部分题解
化工原理 传质导论
NA= D/d (CA1-CA2) = kc(CA1-CA2)
第二节 扩散原理
P7 例8-2
第二节 扩散原理
2、通过停滞的B组分层的传质（单相扩散） NH3： CA JA NA b Air: CB CAi
特点：有总体流动 总体流动通量Nb: kmol/m2.s A组分的总体流动通量NAb: NAb = xANb B组分的总体流动通量NBb: NBb = xBNb
dcA DAB dz dcB DBA dz
du dy
A B A B A A B 组分B的扩散量JB,z B A
组分A的扩散量JA,z B B A B B A A
对照： 牛顿粘性定律：
t q 傅立叶定律： n
质量中心面
第二节 扩散原理
表示扩散方向与浓度梯度方向相反
思考3：双组分均相物系中，x与X的关系？w与的 w 关系？
X x 1 X x X 1 x
w
w 1 w
w w 1 w
思考4：xA与cA的关系？wA与A的关系？
c A x Ac
A wA
思考5：cA与A的关系？
cA
A
MA
思考6：对理想气体，c与 p的关系？y与p？与p？
例题 8-4 p11
第二节 扩散原理
液体的扩散系数： 对于很稀的非电解质溶液
第二节 扩散原理
第二节 扩散原理
二、两种基本的传质过程 1、等摩尔反向传质（扩散）
总体流动— 整个相沿着扩散方向宏观的定向运动
等摩尔反向传质没有总体流动，传质由分子扩散引起。
O2
N2 NA = JA； NB = JB
总摩尔浓度CM为定值： NA = - NB
化工传递过程基础(第三版)习题答案详解_部分4
·105·第九章 质量传递概论与传质微分方程9-1 在一密闭容器内装有等摩尔分数的O 2、N 2和CO 2，试求各组分的质量分数。
若为等质量分数，求各组分的摩尔分数。
解：当摩尔分数相等时，O 2，N 2和CO 2的物质的量相等，均用c 表示，则O 2的质量为32 c ，N 2的质量为28 c ，CO 2的质量为44 c ，由此可得O 2，N 2和CO 2的质量分数分别为1320.308322844a cc c c==++ 2280.269322844a cc c c==++ 3440.423322844a cc c c==++ 当质量分数相等时，O 2，N 2和CO 2的质量相等，均用m 表示，则O 2的物质的量为m /32，N 2的物质的量为m /28，CO 2的物质的量为m /44，由此可得O 2，N 2和CO 2的摩尔分数分别为1/320.3484/32/28/44x m m m m ==++2/280.3982/32/28/44x m m m m ==++ 3/440.2534/32/28/44x m m m m ==++ 9-2 含乙醇（组分A ）12％（质量分数）的水溶液，其密度为980 kg/m 3，试计算乙醇的摩尔分数及物质的量浓度。
解：乙醇的摩尔分数为A AA 1/0.12/460.05070.12/460.88/18(/)i i Ni a M x a M ====+∑溶液的平均摩尔质量为0.0507460.94931819.42M =×+×= kg/kmol乙醇的物质的量浓度为A A A 9800.0507 2.55819.42c C x x Mρ===×=kmol/m 39-3 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立：（1）A B AA 2A AB B d d ()M M x a x M x M =+；（2）A A 2A B A B A B d d a x aa M M M M = +。
第七章 传质与及分离过程概论课后题及答案(第二版)
第七章 传质与及分离过程概论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 。
120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为 10.09030.099310.0903Y ==-20.00340.003410.0034Y ==-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，下列关系式成立： （1） 2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=（2）2A )(d d BB AA B A A M w M w M M w x +=解：（1）BB A A A A A M x M x x M w +=BA A A)1(A A M x M x x M -+=2)B 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 Ad M x M x x M M w +=（2）BB AA A AA M w M w M w x +=2)()(Ad A d BB A A BAA ABB AA A 11)(1M w M w M M M w M w M w M w x+-+=-2)(BA 1(BB A A )B A M w M w M M w w ++=2)(BB AA B A 1M w M w M M +=故 2)(d A d BB AA B A A M w M w M M w x +=3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。
环境工程原理《质量传递》习题及答案
环境工程原理《质量传递》习题及答案1、在一细管中，底部水在恒定温度298K 下向干空气蒸发。
干空气压力为0.1×106pa 、温度亦为298K 。
水蒸气在管内的扩散距离（由液面到管顶部）L ＝20cm 。
在0.1×106Pa 、298K 的温度时，水蒸气在空气中的扩散系数为D AB ＝2.50×10-5m 2/s 。
试求稳态扩散时水蒸气的传质通量、传质分系数及浓度分布。
解：由题得，298K 下水蒸气饱和蒸气压为3.1684×103Pa ，则p A,i ＝3.1684×103Pa ，p A,0＝0(),0,5,,0,-0.984110Pa ln B B iB m B B i p p p p p ==⨯（1） 稳态扩散时水蒸气的传质通量：()(),,042A ,-N 1.6210mol cm s AB A i A B m D p p p RTp L-==⨯⋅（2） 传质分系数：()()82,,0 5.1110mol cm s Pa AG A i A N k p p -==⨯⋅⋅-（3）由题有(),0,,1111zLA A A i A i y y y y ⎛⎫--=- ⎪ ⎪-⎝⎭y A,i ＝3.1684/100＝0.031684y A,0＝0简化得(15z)A y 10.9683-=-2、 在总压为2.026×105Pa 、温度为298K 的条件下，组分A 和B 进行等分子反向扩散。
当组分A 在两端点处的分压分别为p A,1＝0.4×105Pa 和p A,2＝0.1×105Pa 时，由实验测得k 0G ＝1.26×10-8kmol/(m 2·s·Pa)，试估算在同样的条件下，组分A 通过停滞组分B 的传质系数k G 以及传质通量N A 。
解：由题有，等分子反向扩散时的传质通量为()(),1,200,1,2AB A A A G A A D p p N k p p RTL-=-=单向扩散时的传质通量为()(),1,2,1,2,AB A A A G A A B m D p p p N k p p RTp L-=-=所以有(),1,2,A G A A B mp N k p p p =-又有(),2,15,,2,11.7510Pa ln B B B m B B p p p p p -==⨯即可得,G GB mp k k p ==1.44×10-5mol/(m 2·s·Pa)()()2,1,20.44mol m s A G A A N k p p =-=⋅3、浅盘中装有清水，其深度为5mm ，水的分子依靠分子扩散方式逐渐蒸发到大气中，试求盘中水完全蒸干所需要的时间。
《化工原理》8传质过程导论2
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令
pBm
pB2 pB1 l npB2
,
pB1
B组分在界面与主体间的对数平均分压
N AR PT D ln p p Z B B 1 2 R DT p P B m Z (pA 1pA 2)
思考：
气体的扩散系数随温度的升高而增示为P/pBm，它反映总体流动对传质的影响。
双组分气体A、B在进行稳定分子扩散，JA及NA分别表示在传 质方向上某截面溶质A的分子扩散通量与传质通量。当整个系
统为单向扩散时（B为停滞组分）， J A ＝ J B
N A ＞N B
JA+JB=0
n
Ji 0
i 1
DAB=DBA=D
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简单回顾4：一维稳定分子扩散等摩尔相互扩散
传质速率（或物质通量）NA：单位时间通过单位固定截面的A物质量， 单位 kmol/(m2•s)
等摩尔相互扩散中（物系静止）：
扩散方式 作用物
作用方式 作用对象
分子扩散 流体分子 热运动 静止、滞流
涡流扩散 流体质点 湍动和旋涡
湍流
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费克定律
表 示 扩 散 方 向 与 浓 度 梯 度 方 向 相 反
JA DABddCAz
A 在 B 中 的 扩 散 系 数 m 2/s
气相
NAL D zLccsm cAqcA2 L
7. 化工原理 传质理论 题目(含答案)
传质理论基础-概念题（题目）[一]单选择题(1) x07a02103单向扩散中的漂流因数__________。
(1) >1 , (2) <1, (3) =1 , (4)不一定(2) x07a02107根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数_________。
（1）大于气相分传质系数；（2）近似等于液相分传质系数；(3）小于气相分传质系数；（4）近似等于气相分传质系数。
(3) x07a02110扩散通量式 J A=-D(dC A/dZ)：可以用于多组分系统；只能用于双组分系统；只能用于稀溶液；只能用于理想气体；只能用于液相；可以同时用于液相或气相系统。
(4) x07b02100在双膜模型中，气液界面没有传质阻力的假定等同于下述论点____________。
(1)y*=y (2)x*=x (3)x i*=x i(4)y i=x i(5) x07b02104传质速率N A等于扩散通量J A的条件是：(1) 单向扩散，(2) 等分子相互扩散，(3) 湍流流动，(4) 稳定过程(6) x07b02105双组分气体混合物中，组分A的扩散系数是__________。
(1) 系统的物质属性；(2)组分A的物质属性；(3)只取决于系统的状态；(4)以上三者皆不是。
(7) x07b02106双组分气体（A，B）进行稳定分子扩散。
设J A、J B及N A、N B分别表示在传质方向上某截面处溶质A、B 的扩散通量与传质速率。
当整个系统为单向扩散时，有(1) |J A|>|J B|，|N A|>|N B| (2) |J A|=|J B|，|N A|=|N B|(3) |J A|=|J B|,，N A|>|N B| (4) |J A|=|J B|，|N A|>|N B|>0(8) x07b02112双组分气体（A、B）在进行定常分子扩散，J A及N A分别表示在传质方向上某截面处溶质A 的分子扩散速率与传质速率，当整个系统为单向扩散时：┃J A ┃（A 大于、B 等于、C 小于）┃J B ┃┃N A ┃（A 大于、B 等于、C 小于）┃N B ┃(9) x07b05066双组分理想气体混合物中，组分A 的扩散系数是——————（①系统的物质属性；② 组分A 的物质属性；③只取决于系统的状态）；当系统总浓度增加时，此扩散系数将——————（①增加、；② 减少；③不变；④ 不定）；当系统中组分B 的分子量增加时，此扩散系数将——————（①增加、；② 减少；③不变；④ 不定）。
化工原理考试试卷答案
0.0256 0.0430
Ya1.68Xa0（1分）
yb
yb
yb
0.07 0.0430
0.0270
（1分）
Ya
Ya
Ya
0.0021 0 0.0021
Ym
Yb
Ya
0.0270 0.0021
Kya
4•解：⑴
NOG
HOG
0.0370
HOG0.5
Ya
yb
min
1.2
Xb
yb
Yb1.8Xb
yb
Ya
Ya
yb
b
0.015 0.05 0.001
L 0.0200 0
L 0.0368kmol m
S1（1分）
（2）Yb1.75 Xb1.75 0.0200
0.0350
Ya1.75 Xa0
（1分）
Yb
Yb
Yb
0.05 0.0350 0.0150
（1分）
Ya
Ya
Ya
0.001 0 0.001
Ym
Yb
ln上
Ya
Ya
0.0150 0.001
（1分）
0.001
0.0167 0.0004
1.1656（1分）
1.5 1.1656 1.7485（1分〉
y∣j
y∣j
Yb
L G
Yb
Ya
Ym
h°
Ya
Xa
1.2 0.0113
Yb
Yb
OG
0.02 0.001
1.7485
0.01356
0.02 0.01356
Ya
Ya
0.0004 0.0113
化工原理课后答案(中国石化出版社) 第8章 传质过程导论
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第八章传质过程导论第八章传质过程导论1．含有 CCl 4 蒸汽的空气，由 101.3kPa(绝)、293K 压缩到 l013kPa(绝)后，进行冷却冷凝，测出 313K 下开始有 CCl 4 冷凝，混合气出冷凝器时的温度为 300K 求： (l)压缩前、压缩后开始冷凝前与出冷凝器时，CCl 4 蒸汽的质量分率、质量比和摩尔浓度。
(2)出冷凝器时 CCl 4 蒸汽冷凝的百分率。
四氯化碳的饱和蒸汽压数据如下： 273 283 288 T /K 293 89.8 300 123 313 210p / mmHg 33.7 注：1mmHg = 133.3 p a55.671.1解：(1)l013kPa(绝)，313K 下开始有 CCl 4 冷凝，则210 × 101.3 760 y= = 0.0276 1013 0.0276 × 154 压缩前： a = = 0.131 0.0276 ×154 + (1 0.0276) × 29 0.0276 × 154 a= = 0.15 (1 0.0276) × 29 yp 0.0276 × 101.3 C= = = 1.15 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 293 压缩后开始冷凝前： a = 0.131 ， a = 0.15 yp 0.0276 × 1013 C= = = 1.07 × 10 2 kmol / m 3 RT 8.314 × 313 123 × 101.3 760 出冷凝器时： y ' = = 0.0162 1013 0.0162 × 154 a' = = 0.080 0.0162 × 154 + (1 0.0162) × 29 0.0162 × 154 a'= = 0.087 (1 0.0162) × 29第 1 页第八章传质过程导论yp 0.0162 × 1013 = = 6.58 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 300 a a' 0.15 0.087 × 100% = 42% (2) × 100% = a 0.15 C=2．二氧化硫与水在 30℃下的平衡关系为： a (kgSO2 / 100kgH 2 O) 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 52 1.0 79 1.5 1254.7 11.8 19.5 36 试求总压为 101.3kPa(绝)下的 x y 关系，并作图。
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第八章 传质过程导论
1.求例8-1中以摩尔比和质量浓度表示时的平衡关系。
解:例8-1表示出的平衡关系为:气相氨分压,液相氨的质量比=1g 氨/100g 水(1)以摩尔比表示:
气相 液相 (2)以质量浓度表示:
气相液相式中,之值取自例8-1。
2.空气中含有蒸气,由,压缩到后通入一冷凝器,测得下开始有冷凝,混合气出冷凝器时的温度为,求,
(1)压缩前及冷凝前、后蒸气的质量分率、质量比和摩尔浓度。
(2)蒸气冷凝的百分率。
的饱和蒸气压数据如下：
温度，273283288293300313,33.7
55.6
71.1
89.8
123
210
提示：在过程中那一参数保持不变？应当用什么组成进行计算？
解：（1）冷凝后在空气中的分压等于下的蒸气压：；冷凝前的分压等于下的蒸气压；压缩前的分压为的，即。
的分子量。
由于混合气体的分子量尚未求得，故以先计算质量比为便。
mmHg p 6=1a ()00796.07546==-=p P p Y ()()01059
.01810017
1===W
AL
n n X 300558.0000328.017m Kg C M C AG A AG =⨯==390.9582.017m Kg C M C AL A AL =⨯==AG C AL C 4ccl atm 1K 293atm 10K 3134ccl K 3004ccl 4ccl 4ccl 0p K
0p mmHg
4ccl 3p K 300mmHg p 1233=2p K 313mmHg p 2102=1p 2p 101mmHg 214ccl 154=M
压缩前 质量比=
==质量分率==
=摩尔浓度=
==冷凝前质量比和质量分率在压缩过程中保持不变,故
，而摩尔浓度取为下的：
=
== 冷凝后 === =
(2)在冷凝过程中气相中的空气量不变，故应当用空气为物料衡算的基准，即用比质量分率作计算： 冷凝分率
== 即﹪3.一园筒形容器高，直径，内盛液体至，器顶有一与外界平衡压力的小孔。
由于昼夜温度的差异，器内的空气将因空气的膨胀、收缩而通过小孔发生“呼吸”现象（取大气压为，忽略其变化所引起的呼吸）。
若某天的最高、最低温度分别为20℃及10℃，试求因呼吸而损失的量（可作适当的简化近似，如蒸气压可取平均温度下的，作为常数）。
解：呼出的气体重：△=
式中 , =1a ()空气M M
p p ⨯
-1176029
15473921⨯1509.01a 1
11a a +1509
.11509
.01311
.01c 11RT p 293
36.6221⨯300115.0m Kmol 1509012.a a ==1311
.012==a a K 3132c 22RT p 313
36.62210⨯3
01076.0m Kmol 3a 29154760033⨯-p p 29
154
7477123⨯
0874.03a 0803
.00874.10874.0==3c 3
00657.030036.123m Kmol =⨯2
3
2a a a --
11509
.00874
.0421.01.42m 2.1m 14ccl 32atm 14ccl n ⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛-=-212111T T R pV RT pV RT pV =p atm 1V ()()314.012.143212=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝
⎛-π3
m
，，
∴
△=
，
其中蒸气所占的分率等于分压分率。
现取的分压为平均温度下的蒸气压，由上题数据， 知 。
故呼出的为：
或 4.浅盘内盛有深的水，在及下向大气蒸发。
假定传质阻力相当于
厚的静止气层，气层外的水蒸气分压可以忽略，求水蒸发完所需的时间。
扩散系数由表8-2查取。
解：由表8-2查得及下水蒸气在空气中的扩散系数为：，即。
水蒸气通过静止气层的扩散速率按式8-20：
式中 为 下的饱和水蒸气压，查得为， 题中给出，，，而
故
化成 厚的水层，每的质量为，故蒸发完所需的时间为：
5.估计及下在空气中及水（极稀盐酸）中扩散系数。
K T 2831=K T 2932=n Kmol 4
1061.42931283108206.0314.01-⨯=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-⨯4ccl 4ccl A p K 288mmHg p A 1.71=4ccl Kmol
P
p n n A
A 541032.47601.711062.4--⨯=⨯⨯=⋅
∆=Kg
M n G A A 551065.61541032.4--⨯=⨯⨯=⋅=mm 6atm 1K 298mm 3atm 1K 298s cm D 2256.0=s m 251056.2-⨯()21A A BM
A P P P P
RTZ D N -⋅
=
1A P K 298KPa 168.302=A P KPa P 3.101=m Z 003.0=()()
KPa
P P P P P A A Bm 8.992
163.33.1012
21=-=-+-=
()s m Kmol N A ⋅
--⨯=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=25510108.1168.38.993.101003.0298314.81025.2h
m Kg N G A A ⋅=⨯⨯=2718.0360018mm 52m Kg 5θh 97.6718
.05
==
θatm 1K 293HCl
解：在空气中的扩散系数在表8-2中未列出，需从式8-21估算。
现
，，，，∑，∑故 在水中的扩散系数按式8-23估算。
式中水的缔合参数，分子量，粘度（），分子体积或6 求例8-6在总压增倍后,,,的变化,并作简单说明。
解：从式8-19看： ：㏑ 不随总压而变（参看式8-21：），亦不随变化
（，随同样增减）。
故对的影响需看对的影响。
若气体的流速不变，雷诺数将随增倍（中的与成正比，余不变），使近于减半，也近于增倍；若气体的质量流速不变，不变，也将不变。
从式8-29看对的影响：式中不随变化，与成反比，故对的影响主要看对的影响。
如上述（这里相当于
式8-19中的）。
对的影响可从例8-6中而得知：当气体流速不变，近于不变，近于与同样增倍；当气体质量流速不变，不变。
7 一填料塔在常压和下操作，用水泥洗去含氨气体中的氨。
在塔内某处，氨在气相中的浓度﹪，液相的平衡分压，物质通量
，气相扩散系数，试求气膜的当量厚度。
HCl G D atm P 1=K T 293=5.36=A M 29=B M 1.20=B V 5
.215.1998.1=+=A V ()
m D G 252
31
312
175
.171071.11.205.2112915.361293
10--⨯=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+⨯+⨯=
HCl L D 6.2=α18=S M K 293cP 005.1=μcm V A 33.286.247.3=+=()cm D L 256
.02
1
8
1099.13
.28005.1293
186.2104.7--⨯=⨯⨯
⨯⨯⨯=s m 291099.1-⨯A N G K Y K A N RTZ
PD
N B =
13
B B P P D
P ⨯P P D 1α13B B P P P 2B P 1B P P P A N P Z Re P μρlw =Re ρP Z A N Re A N P G K Bm
G G G P P
RT D K ⋅
=
σBm P P P G D P P G K P G σG σZ P Y K P K K G Y =G K Y K P Y K K 2955=A y Pa P A 660=*s m kmol N A ⋅=-2410s cm D G 224.0=
解：本题可先求出及，然后应用式8-29算。
现
或y K G K G σ00651.010
3.101660
3
=⨯=
*y ()
()s m kmol y
y N K A y ⋅--*
⨯=-=-=2341030.200651.005.010kPa
s m kmol P
K K y
G ⋅⋅⨯=⨯==
--253
1027.23
.10110
30.2()()[]kPa
P Bm
5.982
10660
3.10105.013.1013
=-+-=
()
m P P RT K D Bm G G G 000443.0295
314.81027.26.983.1011024.05
4=⨯⨯⨯⋅⨯=⋅=--σmm 443.0。