文档介绍：[例7-2] 有一个10cm高的烧杯内装满乙醇,℃的室温下全部蒸发完约需多少天?若温度升高至35℃,问全部蒸发完约需多少天?假设烧杯口上方空气中乙醇蒸汽分压为零;25℃和35℃。
解:乙醇通过静止空气层的扩散为单向扩散,且为非稳定过程,但因扩散距离z的变化缓慢,故可作为拟稳态处理。
基本方法:设在扩散的任意时刻τ,液面离杯口的距离(扩散距离)为z,取dτ时间间隔对物料作衡算,并结合扩散的规律解决之。
单向扩散,有:
(1)
式中:D=×10-5m2/s;
T=273+25=298K;
PB2=-0=;
PB1=-=;
z-扩散距离,m。
代入(1)中,得:
在dτ时间内,液面高度降低dz,对乙醇作衡算:
或(2)
式中:ρ=780kg/m3,MA=46kg/kmol;
代入上式,得:
积分可得:
当温度升高至35时℃:
PB1=-=;
D=×10-5×(308/298)=×10-5m2/s;
其余参数不变。
积分可得:
[例7-3] kPa、温度为20℃时,1000 kg水中溶解15 kg NH3,此时溶液上方汽相中NH
kPa。试求溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。若总压增倍,维持溶液上方汽相摩尔分率不变,则问此时NH3的溶解度及各系数的值。
解:本题中,A—NH3,S—H2O。
首先将汽、液相组成换算为y与x。
MA=17,MS=18
由亨利定律得:
E=PA*/xA==
∴ m=E/P=145/=
若总压增倍,维持溶液上方汽相摩尔分率不变,则E不变,H也不变。
CA=HPA*
=×2×=
仍取溶液的密度为1000kg/m3,则1m3溶液质量为1000kg。
A=×17=
∴NH3的溶解度为:
[例7-5] kPa,20℃被水吸收。已知气膜传质系数kG=×10-6 kmol/(m2·s·kPa),液膜传质系数kL=×10-4 (m/s),溶解度系数H= kmol/(m3·kPa)。汽液平衡关系服从亨利定律。
求:①汽相总传质系数KG,KY;液相总传质系数KL,KX;
②气膜与液膜阻力的相对大小;
③, kmol/m3,求界面浓度。
解:(1)因为物系的汽液平衡关系服从亨利定律,故
KY=PTKG=××10-6
=×10-4 kmol/()
KL=KG/H=×10-6/=×10-6 m/s
KX=CTKL=(1000/18) ××10-6
=×10-4 kmol/()
(2)气膜阻力占总阻力的%
计算结果表明,该吸收过程属气膜控制。
(3)对稳定吸收过程,由传质速率方程