第10章分子传质

1 第十章 1. 在一根管子中存在有由CH4（组分A）和He（组分B）组成的气体混合物，压力为1.013×105 Pa、温度为298K。已知管内的CH4通过停滞的He 进行稳态一维扩散，在相距0.02m 的两端，CH4的分压分别为411008.6ApPa 及421003.2ApPa，管内的总压维持恒定。试求 (1) CH4相对于摩尔平均速度mu 的扩散通量AJ； (2) CH4相对于静止坐标的通量AN。 已知CH4～He 系统在1.013×105 Pa 和298K 时的扩散系数410675.0ABD m2/s。 解：(1) )(21AAABAppzRTDJ 44540.675 10(6.08 102.03 10 )5.52 1083142980.02kmol/(m2·s) (2) BMAAABMABAppJppppzRTDN)(21 12211212lnlnAAAABBBBBMppppppppppp 445454410846.51008.610013.11003.210013.1ln1003.21008.6Pa 545510565.910846.510013.11052.5ANkmol/(m2·s) 2. 将温度为298K、压力为1atm 的He 和N2的混合气体，装在一直径为5mm、长度为0.1 m的管中进行等分子反方向扩散，已知管子两端He 的压力分别为0.06atm 和0.02atm，在上述条件下扩散系数410687.02NHeDm2/s，试求 (1) He 的扩散通量； (2) N2的扩散通量； (3) 在管的中点截面上的He 和N2分压。 解：设 He 为组分A，N2 为组分B (1) 等分子反向扩散，BANN )(21AAABAppzRTDN 460.687 10(0.060.02) 1013251.12 1083142980.1kmol/(m2·s) (2) BANN61012.1kmol/(m2·s) (3) 611012.1)(2/AAABAppzRTDN 2 ABAADZRTpp2/1012.161 61.12 1083142980.1/ 210.0641013250.6871004.0atm 96.004.01ABppp atm 3. 在总压力为P 、温度为T 的条件下， 直径为0r 的萘球在空气中进行稳态分子扩散。设萘在空气中的扩散系数为ABD，在温度 T 下，萘球表面的饱和蒸汽压为0Ap，试推导萘球表面的扩散通量AN为 pppR T rpDNAABA00ln 解：该过程为拟稳态过程，且0BN )(BAAAABANNydrdyRTpDN AAAABNppdrdpRTD drdpppRTDNAAABA)/1(  依题意，24constAAGrN 从而 drdpppRTDrGAAABA)/1(42 整理得 ppdprdrDRTGAAABA/142  0011()ln4AAABAppG RTpDrrpp 当r时，0Ap 故 pppprDRTGAABA00ln14 ...