题目
5.5一填料塔在大气压 https:/img.zuoyebang.cc/zyb_9101023b055d9b6db763eb6bea4833b6.jpg.0times (10)^5Pa 和295K下,用清水吸收氨-空气混合-|||-物中的氨。传质阻力可以认为集中在1 mm厚的静止气膜中。在塔内某一点上,-|||-氨的分压为6.6kP a。水面上氨的平衡分压可以忽略不计。已知氨在空气中的-|||-扩散系数为 .236times (10)^-4(m)^2/s 试求该点上氨的传质速率。
题目解答
答案
解析
步骤 1：确定传质阻力集中在气膜中
传质阻力集中在1 mm厚的静止气膜中，这意味着传质过程主要发生在气膜中，而液膜中的传质阻力可以忽略不计。
步骤 2：计算对数平均分压
由于水面上氨的平衡分压可以忽略不计，因此氨在相界面的分压为0，氨在气相主体的分压为6.6kPa。空气的分压为大气压减去氨的分压，即 $1.0\times {10}^{5}Pa - 6.6kPa = 99.34kPa$。对数平均分压 $P_{B.m}$ 可以用以下公式计算：
$$ P_{B.m} = \frac{P_{B.2} - P_{B.1}}{\ln\left(\frac{P_{B.2}}{P_{B.1}}\right)} $$
其中，$P_{B.2}$ 为气相主体的分压，$P_{B.1}$ 为相界面的分压。将数值代入公式，得到：
$$ P_{B.m} = \frac{99.34kPa - 0}{\ln\left(\frac{99.34kPa}{0}\right)} = 99.34kPa $$
步骤 3：计算传质速率
传质速率 $N_A$ 可以用以下公式计算：
$$ N_A = \frac{D_{AB} \cdot P_{B.m} \cdot (P_{A.2} - P_{A.1})}{\delta} $$
其中，$D_{AB}$ 为氨在空气中的扩散系数，$P_{B.m}$ 为对数平均分压，$P_{A.2}$ 为气相主体的分压，$P_{A.1}$ 为相界面的分压，$\delta$ 为气膜厚度。将数值代入公式，得到：
$$ N_A = \frac{0.236\times {10}^{-4}{m}^{2}/s \cdot 99.34kPa \cdot (6.6kPa - 0)}{1\times {10}^{-3}m} = -6.57\times {10}^{-2}mol/({m}^{2}\cdot s) $$
传质阻力集中在1 mm厚的静止气膜中，这意味着传质过程主要发生在气膜中，而液膜中的传质阻力可以忽略不计。
步骤 2：计算对数平均分压
由于水面上氨的平衡分压可以忽略不计，因此氨在相界面的分压为0，氨在气相主体的分压为6.6kPa。空气的分压为大气压减去氨的分压，即 $1.0\times {10}^{5}Pa - 6.6kPa = 99.34kPa$。对数平均分压 $P_{B.m}$ 可以用以下公式计算：
$$ P_{B.m} = \frac{P_{B.2} - P_{B.1}}{\ln\left(\frac{P_{B.2}}{P_{B.1}}\right)} $$
其中，$P_{B.2}$ 为气相主体的分压，$P_{B.1}$ 为相界面的分压。将数值代入公式，得到：
$$ P_{B.m} = \frac{99.34kPa - 0}{\ln\left(\frac{99.34kPa}{0}\right)} = 99.34kPa $$
步骤 3：计算传质速率
传质速率 $N_A$ 可以用以下公式计算：
$$ N_A = \frac{D_{AB} \cdot P_{B.m} \cdot (P_{A.2} - P_{A.1})}{\delta} $$
其中，$D_{AB}$ 为氨在空气中的扩散系数，$P_{B.m}$ 为对数平均分压，$P_{A.2}$ 为气相主体的分压，$P_{A.1}$ 为相界面的分压，$\delta$ 为气膜厚度。将数值代入公式，得到：
$$ N_A = \frac{0.236\times {10}^{-4}{m}^{2}/s \cdot 99.34kPa \cdot (6.6kPa - 0)}{1\times {10}^{-3}m} = -6.57\times {10}^{-2}mol/({m}^{2}\cdot s) $$