Problem 1-1: Water in the bottom of a narrow metal cylinder is held at a constant temperature of 293 K. The total pressure of air (assued dry) is 1 atm and the temperature is 293 K. Water evaporates and diffuses through the air in the tube and the diffusion pathe is 0.15 m long. Calculate the rate of evaporation at steady state in kg mol/s m2. The diffusivity of water vapor at 293 K and 1 atm is 0.25 x 10-4 m2/s. Assume that the system is isthermal.
Problem 1-2: In problem 1-1, the water is 0.015 m deep, and the water level is 0.15 m from the top. As the diffusion proceeds, the level drops slowly. Calculate the time to evaporate all the water in the cylinder.
Problem 1-3: An insulated glass tube and condenser are mounted on a reboiler containing benzene and toluene. The condenser returens liquid reflux so that it runs down the wall of the tube. At one point in the tube, the temperature is 170 oF, the vapor contains 30 mol% toluene, and the liquid reflux contains 40 mol% toleune. The effective thickness of the stagnant vapor filem is estimated is to 0.1 inch. Assuming the molar latent heats of benzene and toluene are equal, calculate the rate at which toluene and benzene are being interchanged by equimolar counter current diffusion at this point in the tube. (Data: Dtoleuen,benzene = 0.2 ft2/hr, P=1atm, Pv,toluene at 170 oF = 400 torr.
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1.1에서 확산형태가 One-way diffusion 이므로
단위조작책 상의 확산식을 활용하여
rate가 1.61*10^-7 kgmol/m^2*S로 구해졌습니다.
그러면 1.2에서 아래 질문의 답변에 확산되는 거리를 고려해 주라고 하셨는데,
이경우에 Fick's의 확산법칙에 또다시 one-way diffusion일 경우의 식을
같다고 놓고 적분하여 걸리는 시간을 구하면 될런지요?
1.3의 상황은 기상에서의 톨루엔과 액상에서의 벤젠의 확산되는 몰분율이
동일하므로 이중경막이론이 아닌 단순한 경막론으로 해석되는데요,
이럴때 분율을 이용하여 어떻게 풀어야 할지 모르겠습니다.
혹, 무차원을 이용하여 푸는 것이라면 직경이 주어져야 할듯한데,
그것도 아니어서 어떻게 방향을 잡아야 할지 모르겠습니다.
감사합니다.
