在101.33 kPa、0 ℃下的O2与CO混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知相距0.2 cm的两截面上O2的分压分别为13.33 kPa和6.67 kPa,又知扩散系数为0.185 cm2/s,试计算下列两种情况下O2的传递速率,kmol/(m2·s):(1) O2与CO两种气体作等分子反向扩散。(2) CO气体为停滞组分。

步骤 1：等分子反向扩散时的传递速率计算
等分子反向扩散时，O2的传递速率可通过以下公式计算：
${V}_{A}=\dfrac {D}{RTZ}({P}_{A1}-{P}_{A2})$
其中，D为扩散系数，R为理想气体常数，T为绝对温度，Z为两截面之间的距离，${P}_{A1}$和${P}_{A2}$分别为两截面上O2的分压。
步骤 2：将已知数值代入公式
将已知数值代入公式，计算O2的传递速率：
$D=0.185{cm}^{2}/s=1.85\times {10}^{-5}{m}^{2}/s$
$T=273K$
$P=101.325kPa$
$Z=0.2 cm=2\times {10}^{-3}m$
${P}_{A1}=13.33k{P}_{a}$
${P}_{A2}=6.67kPa$
步骤 3：计算O2的传递速率
将已知数值代入公式，计算O2的传递速率：
${V}_{A}=\dfrac {1.85\times {10}^{-5}}{8.314\times 273\times 2\times {10}^{-3}}(13.33-6.67)$
${V}_{A}=3.01\times {10}^{-5}kmol/{m}^{2}$ s
步骤 4：通过停滞CO的扩散速率计算
通过停滞CO的扩散速率可通过以下公式计算：
${v}_{1}=\dfrac {DF}{RTQP}\quad (10.1-10.2)=\dfrac {DP}{87.8}\cdot 1\dfrac {{P}^{2}}{PA}$
步骤 5：将已知数值代入公式
将已知数值代入公式，计算O2的传递速率：
$D=0.185{cm}^{2}/s=1.85\times {10}^{-5}{m}^{2}/s$
$T=273K$
$P=101.325kPa$
${P}_{A1}=13.33k{P}_{a}$
${P}_{A2}=6.67kPa$
步骤 6：计算O2的传递速率
将已知数值代入公式，计算O2的传递速率：
${v}_{1}=\dfrac {1.85\times {10}^{-5}\times 101.33}{8.314\times 27.3\times 2\times {1}^{2}}$
${v}_{1}=3.01\times {10}^{-5}kmol/{m}^{2}$ s