吸收练习题解答

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1、第五章 例题例5—1：含有30%（体积）的某种混合气体与水接触，系统温度为30℃，总压为101.3。试求液相中的平衡浓度为若干。解：令代表在气相中的分压，则由分压定律可知：在本题的浓度范围内亨利定律适用。       依式可知：其中H为30℃时在水中的溶解度系数。由得：30℃时在水中的亨利系数。又因为为难溶于水的气体，故知溶液浓度甚低，所以溶液密度可按纯水计算，即取，则：  例5—2：已知在101.3及20℃时，氨在水中的溶解度数据本例附表1所示。试按以上数据标绘出曲线及曲线，并据以计算亨利系数及相平衡常数m值，再指出该溶液服从

2、亨利定律的浓度范围。解：以第三组数据[，]为例，计算如下：各组数据的计算结果列于附表2中。根据表中数据标绘的曲线及曲线如本例附图1，2所示。由附图1可见，从原点作平衡曲线的切线OE，其斜率为：由附图2可见，从原点作平衡曲线的切线OM，其斜率为：由图可见，当（及X）值在0.04以下时，平衡曲线与切线的偏差不超过5%，即对应于同一（及X）值的（及）值相对偏差约在5%以内，可以认为亨利定律适用。因而，在此浓度范围内平衡关系可写为： 及例5—3：在图2—6所示的左、右两个大容器内分别装有浓度不同的和两种气体的混合物。联通管长0.61m，

3、内径24.4mm，系统温度为25℃，压强为101.3。左侧容器内的分压为20，右侧容器的分压为6.67。已知在25℃，101.3的条件下的扩散系数为。试求：（1）单位时间内自容器1向容器2传递的量，；（2）联通管中与截面1相距0.305m处的分压，。解：（1）根据题意可知，应按等分子反向扩散计算传质速率。依式，单位截面积上单位时间内传递的量为：又知联通管截面积为：所以单位时间内由截面1向截面2传递的量为：（2）因传递过程处于稳定状态下，故联通管各截面上在单位时间内传递的量应相等，即，又知，故。若以代表与截面1的距离为处的分压，则

4、依式可写出下式：因此例5—4：若设法改变条件，使图2—6所示的联通管中发生通过停滞的而向截面2稳定扩散的过程，且维持1、2两截面上的分压及系统的温度、压强与例5—3中的数值相同，再求：（1）单位时间内传递的量，；（2）联通管中与截面1相距0.305m处的分压，。解：（1）按式计算联通管中的的传递速率：则     在例5—3中已算出：  故 单位时间内传递的氨量为：（2）以、、及分别代表与截面1的距离为处的分压、分压及1、两截面上分压的对数平均值，则依式可知：则  将上式左端化简得：则  又知所以则  例5—5：用温克尔曼法（Wi

5、nkelmanˋs Method）测定蒸气在空气中的扩散系数，其装置示意于本例附图1。在恒温的竖直细管中盛有液体，令空气在横管中快速流过，以保证竖管管口处空气中的分压接近于零。可以认为由液面至竖管管口的传递是靠扩散。实验在321K及101.3下进行，测得的数据于本例附表1中。321K温度下的饱和蒸气压，液体的密度。计算321K、101.3下蒸气在空气中的扩散系数。解：因竖管中的气体并不受外水平气流的干扰，故蒸气由液面向管口的传递可看作是通过停滞的空气层的扩散，液面上随时处于平衡状态，液体汽化的速率即等于竖管内蒸气向管口传递的速率

6、。    的传递速率可按计算，即：                                 （1）式中——的平衡分压，；——管口与液面两处空气分压的对数均值，。                               （2）则                                            （3）随着液体的汽化，液面下降而扩散距离z逐渐增大。液面下降的速度与竖管中的传递速率有如下关系：                                                 （4）式中——

7、的分子量，。 比较（3）、（4）两式可知：  则                                         （5）式（5）等号左端除外，所余各因子皆为常数。对式（5）进行积分，积分限为：，   ，  得                                  （6）必须指出：对于扩散的有效距离z及，很难测量得准确可靠，但对液面降落的高度则可读出足够精确的数值。为此作如下处理：将此关系代入式（6），整理后可得：       （7）由式（7）可以看出，如根据实验数据将对在普通直角坐标纸上进行标绘，理应

8、得到一条直线，此直线的斜率为：                                       （8）依据斜率的数值便可计算出扩散系数D。按此方法处理附表中列出的实验数据，各计算值列于本例附表2中。将对进行标绘，所得的直线如本例附图2所示。由本例附图