2021年新版化工原理习题答案(08)第八章气体吸收.docx

精品word学习资料 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - - - --第八章 气体吸取1. 在温度为 40 ℃、压力为 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平稳分压为 kPa 时，氨在水中的溶解度为 76.6 g 〔NH3〕/1 000 g〔H 2O〕；试求在此温度和压力下的亨利系数 E、相平稳常数 m 及溶解度系数 H；解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6x 17 0.07576.6 100017 18由 p* Ex亨利系数为Ep * 15.0kPa 200.0 kPax相平稳常数为0.075E 200.0mpt 101.31.974由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度运算； 40 ℃时水的密度为992.2 kg/m 3溶解度系数为H992.2kmol/〔m 3kPa〕0.276kmol/〔m 3kPa〕EM S 200.0 182. 在温度为 25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为 %（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为 350g/m 3 的水溶液接触； 试判定二氧化碳的传递方向， 并运算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力； 已知操作条件下，亨利系数 E1.66105 kPa，水溶液的密度为 997.8 kg/m3 ；解：水溶液中 CO2 的浓度为c 350 /1000 kmol/m 3440.008kmol/m 3对于稀水溶液，总浓度为tc 997.8 kmol/m 31855.43 kmol/m 3水溶液中 CO2 的摩尔分数为x c 0.008 1.443 10 4ct 55.43由 p*Ex 1.66 1051.443 104 kPa 23.954 kPa气相中 CO2 的分压为p pt y 101.3 0.03kPa 3.039 kPa < p *故 CO2 必由液相传递到气相，进行解吸；以 CO2 的分压表示的总传质推动力为p p * p 〔23.954 3.039〕kPa 20.915 kPaGL3. 在总压为 kPa 的条件下，采纳填料塔用清水逆流吸取混于空气中的氨气；测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为 y0.032 、 c1.06koml/m3 ；气膜吸取系数 k=10-6 kmol/〔m 2skPa〕，液膜吸取系数 k=10-4 m/s ；- - -细心整理 - - - 欢迎下载 - - - 第 1 页，共 13 页精品word学习资料 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - - - --假设操作条件下平稳关系听从亨利定律，溶解度系数 H＝ kmol/〔m 3kPa〕 ；（ 1）试运算以 p 、 c 表示的总推动力和相应的总吸取系数；（ 2）试分析该过程的掌握因素；解： 〔1〕 以气相分压差表示的总推动力为p p p*cpt yH〔110.5 0.032 1.06 〕kPa 2.074 kPa0.725其对应的总吸取系数为1 1 1 1 1 2K G Hk L kG〔 4 6 〕〔m s kPa〕/kmol0.725 1.55 10 5.2 10〔8.899 1031.923 105 〕〔m2s Pa〕/kmol 2.012 105 〔m2s Pa〕/kmolK G 4.9710 6 kmol/〔m 2 skPa〕33以液相组成差表示的总推动力为c c*c pH c〔110.5 0.032 0.725 1.06〕kmol/m1.504kmol/m其对应的总吸取系数为K 16L 1 H141 0.725m/s6. 85510 6 m/sk L k G1.55 105.2 10（ 2）吸取过程的掌握因素气膜阻力占总阻力的百分数为1/ kG KG 4.971 / K k 5.210 610 6100%95.58%G G气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸取过程为气膜掌握；4. 在某填料塔中用清水逆流吸取混于空气中的甲醇蒸汽；操作压力为 kPa，操作温度为 25 ℃；在操作条件下平稳关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为kmol/〔m 3kPa〕；测得塔内某截面处甲醇的气相分压为 kPa，液相组成为 kmol/m 3，液膜吸取系数 kL=10-5 m/s ，气相总吸取系数 KG＝ 10-5 kmol/〔m 2skPa〕；求该截面处（ 1）膜吸取系数 kG、kx 及 ky；（ 2）总吸取系数 KL、KX 及 KY；（ 3）吸取速率；解： 〔1〕 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度， 25 ℃时水的密度为997.0 kg/m 3溶液的总浓度为tc 997.0 kmol/m 31855.39 kmol/m 3kx ct kL＝55.39 2.12 105 kmol/〔m 2s〕 1.174 103 kmol/〔m 2 s〕1 1 1 1 1 2kG KGHkL〔 5 5 〕〔m s kPa〕/ kmol 1.206 10 2.126 2.12 104 26.073 10 〔m s kPa〕/ kmol322kG 1.647 105 kmol 〔m 2s kPa〕5ky pt kG 105.0 1.647 10kmol/〔ms〕 1.729 10kmol/〔m s〕（2）由 K5K G 1.206 10m/s5.67310 6 m/sL H 2.126- - -细心整理 - - - 欢迎下载 - - - 第 2 页，共 13 页精品word学习资料 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - - - --mHp总 M S2.126997.0105.0 180.24821 1 m 〔1 0.2483 3〕〔m2 2s〕/kmol 7.896 10 〔ms〕/kmolK y ky k x 1.729 10 1.174 103 2K y 1.266 10 kmol 〔m s〕K x mK y 0.248 1.266 103 kmol/〔m 2s〕 3.140 104 kmol/〔m 2 s〕64 22因溶质组成很低，故有K X ct K L 55.39 5.673 10kmol/〔ms〕 3.142 10kmol/〔m s〕K Y pt K G 105.0 1.206 105 kmol/〔m 2s〕 1.266 103 kmol/〔m 2 s〕62（3）吸取速率为NA KL c * c5.673 102.126 7.5 2.85 kmol/〔m s〕1.310 105 kmol/〔m 2 s〕5. 在 kPa 及 25 ℃的条件下， 用清水在填料塔中逆流吸取某混合气中的二氧化硫； 已知混合气进塔和出塔的组成分别为 y1=、y2=；假设操作条件下平稳关系听从亨利定律， 亨利系数为 103 kPa，吸取剂用量为最小用量的倍；（ 1） 试运算吸取液的组成；（ 2） 如操作压力提高到 1013 kPa 而其他条件不变，再求吸取液的组成；解 ：（ 1） Y1y11 y10.041 0.040.04172Y y21 y2m E0.002 0.0021 0.0024.13 10340.77pt 101.3吸取剂为清水，所以X 2 0qn,LY1 Y20.0417 0.002 38.81qn,VminY1 / m X 20.0417/ 40.77 0所以操作时的液气比为qn,L qn,Vqn,L1.45 1.45 38.81 56.27qn,Vmin吸取液的组成为qn,V 1 4X 1 Y1 Y2qn,LX 256.270.0417 0.002 0 7.054 10（ 2） mE 4.13 103pt 10134.077qn,LY1 Y20.0417 0.002 3.881qn,VminY1 / m X20.0417 04.077qn,L qn,Vqn,L1.45 1.45 3.881 5.627qn,VX qn,VminY Y X1 0.0417 0.002 0 7.055 10 3q1 1 2 2n,L5.627- - -细心整理 - - - 欢迎下载 - - - 第 3 页，共 13 页精品word学习资料 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - - - - --6. 在始终径为 0.8 m 的填料塔内，用清水吸取某工业废气中所含的二氧化硫气体；已知混合气的流量为 45kmol/h ，二氧化硫的体积分数为；操作条件下气液平稳关系为Y 34.5X ，气相总体积吸取系数为 2 kmol/〔m 3 s〕 ；如吸取液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的 76%，要求回收率为 98%；求水的用量（ kg/h）及所需的填料层高度；解： Y1y11 y10.0320.03311 0.032Y2 Y1 1 A 0.0331 1 0.98 0.000662X 1*Y1 0.0331m 34.59.594 10 444X 1 0.76 X 1* 0.76 9.594 10 7.291 10惰性气体的流量为qn,V 45 〔1 0.032〕kmol/h 43.56kmol/h水的用量为qqn,V 〔Y1Y2 〕 43.56 0.0331 0.000662 kmol/h 1.938 103 kmol/hn,LX1 X 27.291 10 4 034qm,L 1.938 10 18kg/h 3.488 10 kg/h求填料层高度H OGqn, V43。