PA1 0.61m PA2-|||-1 square 2如图所示,左右两个大容器内分别装有浓度不同的NH3和N2两种气体的混合物。联通管长0.61m,内径24.4mm,系统的温度为25℃,压强为101.3kPa。左侧容器内NH3的分压为20kPa,右侧容器内NH3的分压为6.67kPa。已知在25℃、101.3kPa的条件下NH3—N2的扩散系数为2.30×10-5m2/s。试求单位时间内自容器1向容器2传递的NH3的量,kmol/s。

步骤 1：确定传质公式
根据等摩尔反向分子扩散模型的传质公式，NH3的扩散通量NA可以表示为：
\[ NA = \frac{D}{RT\delta} (PA1 - PA2) \]
其中，D是扩散系数，R是理想气体常数，T是温度，δ是扩散距离，PA1和PA2分别是NH3在左侧和右侧容器内的分压。

步骤 2：代入已知数值
将已知数值代入公式中，得到：
\[ NA = \frac{2.30 \times 10^{-5}}{8.314 \times 298 \times 0.61} (20 - 6.67) \]
\[ NA = \frac{2.30 \times 10^{-5}}{8.314 \times 298 \times 0.61} \times 13.33 \]

步骤 3：计算扩散通量
计算扩散通量NA：
\[ NA = \frac{2.30 \times 10^{-5} \times 13.33}{8.314 \times 298 \times 0.61} \]
\[ NA = \frac{3.0659 \times 10^{-4}}{1519.76} \]
\[ NA = 2.02 \times 10^{-7} \, \text{kmol/m}^2\text{s} \]

步骤 4：计算单位时间内传递的NH3量
计算联通管截面积A：
\[ A = \frac{1}{4} \pi d^2 = \frac{1}{4} \pi (0.0244)^2 = 4.68 \times 10^{-4} \, \text{m}^2 \]
单位时间由截面传递的NH3量为：
\[ NA = 2.02 \times 10^{-7} \times 4.68 \times 10^{-4} = 9.45 \times 10^{-11} \, \text{kmol/s} \]