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第八章气体吸收1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。
试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。
解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+由*p Ex=亨利系数为*15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p ===由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。
40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ⋅=⋅⨯==EM H ρ2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa <*p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3.在总压为110.5kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
第八章 传质过程导论第一节 概述8-1 化工生产中的传质过程均相物系的分离（提纯，回收）1.吸收2.气体的减湿3.液－液萃取4.固－液萃取（浸沥，浸取）5.结晶6.吸附（脱附）7.干燥 8精馏 目的：湿分离或混合8-2 相组成的表示法1. 质量分率和摩尔分率m m a A A =m ma B B = mm a C C = ………. ......+++=C B A m m m mA,B 两组分 a a -1 n n x A A =n nx B B = nn x C C = ……. ......+++=C B A n n n n .......1+++=C B A x x x互换 A A A A A m m a m m x ==BB B m ma x = ……. ∑=++=i i i B B A A m a m m m a m m a n ...... ()....,,C B A i = 故 ∑==i iiAAA A m a m a n n x iiiA A A m x m a a ∑=2.质量比和摩尔比质量比 B A m m a /=摩尔比 B A n n X =()a a a -=1 ()x x X -=1()X X x -=13．浓度质量浓度 V m C A A = 3/m kg摩尔浓度 V n C A A = 3/m k m o l均相混合物的密度ρ即为各组分质量浓度的总和（体积与混合物相等）∑=++=i B A C C C ........ρρA V ma V m C A A A ===C x V n x V n C A A A A ===混合气体 RTp V n C A A A ==RTp M V n M V m C AA A A A A ===气体总摩尔浓度 RTpV n C ==摩尔分率与分压分率相等 pp n n y AA A ==气体混合物摩尔比可用分压比表示 BB AA B B A A B A M p M p M n M n n n Y ===第二节 扩散原理8-3 基本概念和费克定律分子扩散： 扩散速率与浓度梯度成正比 费克定律： 对双组分物系下表达为： dzdl D J AABA -= A J —分子A 的扩散通量 s m kmol ⋅2/ 方向与浓度样应相反 AB D —比例系数 组分A 在介质B 中的扩散系数 s m /2A c —组分A 浓度，3/m kmoldz dc A —组分A 的浓度梯度 4/m kmol RT p c A A =得 dzdp RT D J AAB A -= 定义A J 通过得截面是“分子对称”得，即有一个A 分子通过某一截面，就有一个B 分子反方向通过这一截面，填补原A 分子得空部位，这种分子对称面为固定时，较为简便。
第八章固体干燥第一节概述§8.1.1、固体去湿方法和干燥过程在化学工业,制药工业,轻工,食品工业等有关工业中,常常需要从湿固体物料中除去湿分(水或其他液体),这种操作称为”去湿”.例如:药物,食品中去湿,以防失效变质,中药冲剂,片剂,糖,咖啡等去湿(干燥) 塑料颗粒若含水超过规定,则在以后的注塑加工中会产生气泡,影响产品的品质. 其他如木材的干燥,纸的干燥.一、物料的去湿方法1、机械去湿：压榨，过滤或离心分离的方法去除湿分，能耗底，但湿分的除去不完全。
2、吸附去湿：用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2，硅胶，沸石吸附剂等）与湿物料并存，使物料中水分相续经气相转入到干燥剂内。
如实验室中干燥剂中保有干物料；能耗几乎为零，且能达到较为完全的去湿程度，但干燥剂的成本高，干燥速率慢。
3、供热干燥：向物料供热以汽化其中的水分，并将产生的蒸汽排走。
干燥过程的实质是被除去的湿分从固相转移到气相中，固相为被干燥的物料，气相为干燥介质。
工业干燥操作多半是用热空气或其他高温气体作干燥介质（如过热蒸汽，烟道气）能量消耗大，所以工业生产中湿物料若含水较多则可先采用机械去湿，然后在进行供热干燥来制得合格的干品。
二、干燥操作的分类1、按操作压强来分：1）、常压干燥：多数物料的干燥采用常压干燥2）、真空干燥：适用于处理热敏性，易氯化或要求产品含湿量很低的物料2、按操作方式来分：1）、连续式：湿物料从干燥设备中连续投入，干品连续排出特点：生产能力大，产品质量均匀，热效率高和劳动条件好。
2）、间歇式：湿物料分批加入干燥设备中，干燥完毕后卸下干品再加料如烘房，适用于小批量，多品种或要求干燥时间较长的物料的干燥。
3、按供热方式来分：1）、对流干燥：使干燥介质直接与湿物料接触，介质在掠过物料表面时向物料供热，传热方式属于对流，产生的蒸汽由干燥介质带走。
如气流干燥器，流化床，喷雾干燥器。
2）、传导干燥：热能通过传热壁面以传导方式加热物料，产生的蒸汽被干燥介质带走，或是用真空泵排走（真空干燥），如烘房，滚筒干燥器。
第八章传质过程导论第一节概述8-1 物质传递过程(传质过程)传质过程• 相内传质过程• 相际传质过程相内传质过程：物质在一个物相内部从浓度(化学位)高的地方向浓度(化学位)高的地方转移的过程。
实例：煤气、氨气在空气中的扩散，食盐在水中的溶解等等。
相际传质过程：物质由一个相向另一个相转移的过程。
相际传质过程是分离均相混合物必须经历的过程，其作为化工单元操作在工业生产中广泛应用，如蒸馏、吸收、萃取等等。
几种典型的相际传质过程●吸收：物质由气相向液相转移，如图8-1所示A图8-1 吸收传质过程●蒸馏：不同物质在汽液两相间的相互转移，如图8-2所示。
相界面AB图8-2 蒸馏传质过程●萃取，包括液-液萃取和液-固萃取液-液萃取：物质从一个相向另一个相转移。
例如用四氯化碳从水溶液中萃取碘。
液-固萃取：物质从固相向液相转移。
●干燥：液体(通常为水)由固相向气相转移其它相际传质过程：如结晶、吸附、气体的增湿、减湿等等。
传质过程与动量传递、热量传递过程比较有相似之处，但比后二者复杂。
例如与传热过程比较，主要差别为： (1)平衡差别传热过程的推动力为两物体(或流体)的温度差，平衡时两物体的温度相等；传质过程的推动力为两相的浓度差，平衡时两相的浓度不相等。
例如1atm,20ºC 下用水吸收空气中的氨，平衡时液相的浓度为0.582 kmol/m3 ，气相的浓度为3.28×10 - 4kmol/m3 ，两者相差5个数量级。
(2)推动力差别传热推动力为温度差，单位为ºC ，推动力的数值和单位单一；而传质过程推动力浓度有多种表示方法无(例如可用气相分压、摩尔浓度、摩尔分数等等表示)，不同的表示方法推动力的数值和单位均不相同。
8-2浓度及相组成的表示方法1. 质量分数和摩尔分数● 质量分数：用w 表示。
以A 、B 二组分混合物为例，有w A = (8-1)● 质量分数：用x 或y 表示。
以A 、B 二组分混合物为例，有x A = (8-2)2. 质量比与摩尔比 ● 质量比：混合物中一个组分的质量对另一个组分的质量之比，用w 表示。
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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。
《化工原理》第八章知识要点姓名 学号1、干燥是利用热能除去固体物料中 的单元操作。
这种操作是采用某种方式将热量传给湿物料，此热量作为 使湿物料中湿分气化而被分离，从而获得含湿分较少的固体干物料。
2、干燥操作可按不同的方法分类：按操作压力的不同分为 和 ，按热能传给湿物料的方式分为 、 、 、 。
按操作的方式分为 、 。
3、干燥过程是一个 和 的过程。
干燥速率同时由 和 决定。
4、干燥进行的必要条件是 。
5、掌握湿空气的十个性质及单位。
6、相对湿度百分数用ϕ表示，即ϕ= ，反映湿空气 的能力。
当ϕ=100%时，表明湿空气中水蒸气含量已达 ，真实水蒸气分压等于同温度下水的 。
ϕ值越低，则距离饱和程度越远，表明该湿空气的吸收水汽的能力 。
若ϕ= ，则表示空气中水蒸气的分压为零，即为绝干空气。
7、写出湿基含量和干基含量的互换式=X 、=w 。
8、单位质量的绝干空气和其所带有的 称为湿空气的湿容积。
V H ＝ 。
从公式看出，湿空气的湿溶积系随湿度和温度的增加而 。
9、常压下，将1kg 绝干空气和其所带有的 的温度升高1度所需的总热量，称为湿空气的比热。
公式C H＝。
10、湿球温度为湿空气的和的函数。
因此湿球温度是表明的一个参数。
11、绝热饱和温度t as是空气初始状态下和的函数，它是湿空气在等焓的情况下，达到饱和时的温度。
12、T-H图中的线群有、、、、、、、。
13、ф＝100％的曲线称为，这时空气完全被水蒸气所饱和。
饱和空气线的左上方为，这时湿空气成雾状，故称为，不能用来干燥物料。
饱和空气线的右下方是，这时的空气可以用来干燥物料。
14、干燥过程中绝对干料的衡算式为，干燥器的总物料衡算式为，水分的物料衡算式为。
15、干燥中蒸发所需的干空气量为，单位空气消耗量H越大，则空气消耗量越。
即干燥过程中空气消为。
空气的耗量L在夏季要比冬季为。
16、物料表面所产生的水蒸气压力与空气中的水蒸气分压时，此时物料的含水量称为该空气状态下的平衡水分。
第七章 习题解答1）拟用清水吸收空气与丙酮混合气中的丙酮。
混合气含丙酮4.5%（体积）。
操作条件：常压，25℃，塔底液相质量流速G L =6.34kg/(s ·m 2)，液相与气相质量流量之比为2.50，取操作气速为泛点气速的70%。
试比较采用25×25×2.5mm 瓷质拉西环乱堆与采用25×3.3mm 瓷之矩鞍形填料两种方案的空塔气速及每m 填料层压降。
按塔底条件计算，液相物性按水计。
填料。
，由等压线查得：横坐标为，图上纵坐标为同。
在两方案计算压降方法相））（（瓷矩鞍形填料乱堆：）（））（（瓷拉西环乱堆：）（））（（，即坐标为图，乱堆填料泛点线纵查）（））（（）（，气相：，清水计，解：液相；按m O mmH t Ec sm UUmmm sm UUmmm g Ut Ec G G mkg M CPm kg C ffffLLVfVL V L VLL/900881.00735.015.07.0ker /945.115.08937.0997239.181.913203203.3252/64.115.08937.0997239.181.914504505.22525115.0//15.0ker 0881.0997/239.150.2///239.12988314/3.3010013.13.30%5.458%5.95298937.0/99725222.0212.0215.025.05.0353=⨯=∴=⨯⨯=⨯=∴=⨯⨯=⨯⨯====⨯⨯⨯==⨯+⨯===--ϕϕμρρψϕρρρμρ2）承第1题，试计算采用瓷矩鞍形填料时的k G a ，该填料的名义尺寸为25mm 。
322.03205.0221.0375.02.0205.0221.075.03233/6.1342585216.05216.05216.0]2581094.7199734.681.999725834.68937.02581034.694.716145.1exp[1]45.1exp[11/258/1061/61/1049.7125m m G gG G mm mN cm dyn m N C wLLLL LLCwWC =⨯==∴=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=--==⨯==⨯=-----ααασρραμασσαααασσ）（）（）（）（）（）（）（）（：）计算（，查得清水，解：2)计算k L 与K Lm ：计算丙酮在水中的分子扩散系数D L ：）（）（）（）（）（）（即）（）（）（）（）（）（）（）（摩尔体积3343244.035.0933/233/134.02/13/23/129256.05.08/0158.06.13410177.1/10177.1102525810277.1997108937.08937.06.1341034.60051.081.98937.010*******.0/10277.1/10277.1748937.0252.273186.2104.7744.767.338.14------------⋅⋅⋅=⨯⨯=⨯=∴⋅⋅⋅⨯=∴⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯=⨯=⨯+⨯⨯==+⨯+⨯=m kmol m s kmol k k m kmol m s kmol k k dp D G g k s m scm D V WL La L LLL L L W L L L LL A ααρμμαμρ3）承第1题，试计算采用瓷矩鞍形填料时的k L a ，该填料的名义尺寸为25mm 。
