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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。
第八章传质过程导论
第九章气体吸收
1-1 吸收过程概述与气液平衡关系
1-1 在25℃及总压为101.3kPa的条件下，氨水溶液的相平衡关系为p*=93.90x kPa。
试求
(1) 100g水中溶解1g的氨时溶液上方氨气的平衡分压和溶解度系数H；
(2) 相平衡常数m。
1-2 已知在20℃和101.3kPa下，测得氨在水中的溶解度数据为：溶液上方氨平衡分压为0.8kPa时，气体在液体中溶解度为1g (NH3)/1000g(H2O)。
试求在此温度和压力下，亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。
1-3 在总压为101.3kPa，温度为30℃的条件下，含有15%（体积%）SO2的混合空气与含有0.2%（体积%）SO2的水溶液接触，试判断SO2的传递方向。
已知操作条件下相平衡常数m=47.9。
1-2 传质机理
1-4 组分A通过厚度为的气膜扩散到催化剂表面时，立即发生化学反应：，生成的B离开催化剂表面向气相扩散。
试推导稳态扩散条件下组分A、B的扩散通量及。
1-5 假定某一块地板上洒有一层厚度为1mm的水，水温为297K，欲将这层水在297K的静止空气中蒸干，试求所需时间为若干。
已知气相总压为101.3kPa，空气湿含量为0.002kg/（kg 干空气），297K时水的饱和蒸汽压为22.38 kPa。
假设水的蒸发扩散距离为5mm。
1-3 吸收速率
1-6 采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的CO2。
已知25℃时CO2在水中的亨利系数为1.66×105kPa，现空气中CO2的体积分率为0.06。
操作条件为25℃、506.6kPa，吸收液中CO2的组成为。
试求塔底处吸收总推动力∆p、∆c、∆ X和∆ Y。
1-7 在101.3kPa及20℃的条件下，在填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。
若在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数H＝1.995kmol/(m3·kPa)。
塔内某截面处甲醇的气相分压为6kPa，液相组成为2.5 kmol/m3，液膜吸收系数k L=2.08×10-5m/s，气相总吸收系数K G＝1.122×105 kmol/(m2·s·kPa)。
求该截面处
(1) 膜吸收系数k G、k y及k x；
(2) 总吸收系数K L、K X及K Y；
(3) 气膜阻力占总阻力的百分数。
1-4 低浓度气体吸收的计算
1-8在101.3kPa、20℃下用清水在填料塔内逆流吸收空气中所含的二氧化硫气体。
单位塔截面上混合气的摩尔流量为0.02 kmol/ (m2·s)，二氧化硫的体积分率为0.03。
操作条件下气液平衡常数m为34.9，K Yα为0.056 mol/(m3·s)。
若吸收液中二氧化硫的组成为饱和组成的75%，要求回收率为98%。
求吸收剂的摩尔流速及填料层高度。
1-9已知某填料吸收塔直径为1m，填料层高度为4m。
用清水逆流吸收某混合气体中的可溶组分，该组分进口组成为8%，出口组成为1%（均为mol%）。
混合气流率为30kmol/h，操作液气比为2，操作条件下气液平衡关系为。
试求：
1. 操作液气比为最小液气比的多少倍；
2. 气相总体积吸收系数；
3. 填料层高度为2m处的气相组成。
1-10在101.3kPa及27℃下，在吸收塔内用清水吸收混于空气中的丙酮蒸汽。
混合气流量为32kmol/h，丙酮的体积分率为0.01，吸收剂流量为120kmol/h。
若要求丙酮的回收率不低于96%，求所需理论级数。
设操作条件下的气液平衡关系为Y* = 2.53 X。
1-11 在一填料塔中，装有直径为15mm的乱堆瓷环填料。
在20℃、101.3kPa下，用该填料塔吸收混于空气中的氨气。
已知混合气中氨的平均分压为6.5 kPa，气体的空塔质量速度G＝4.0kg/(m2·s)；操作条件下氨在空气中的扩散系数为1.89×10m2/s，气体的粘度为1.81×10 Pa·s、密度为1.205kg/m3。
试计算气膜吸收系数k G。
1-12 在装填有25mm拉西环的填料塔中，用清水吸收空气中低含量的氨。
操作条件为20℃及101.3kPa，操作时，气、液相的质量速度分别为0.6kg/(m2·s)、4.5kg/(m2·s)，平衡关系为Y*= 1.2X。
已知：20℃及101.3kPa时氨在空气中的扩散系数为m2/s，20℃氨在水中的扩散系数为m2/s。
试估算传质单元高度H G、H L及气相体积吸收总系数K Y a。
