化工原料课后练习题

1、第六章 气体吸收以下讨论只限于单组分吸收或解吸，即气相中只含有溶质气体A 及惰性气体 B 。气相中 A的摩尔分数以 y 表示，液相中 A 的摩尔分数以 x 表示。设惰气完全不溶于液相，吸收剂完 全不挥发。1）吸收是 的过程。 （答：气体溶解于液体）2）吸收最广泛的用途是通过适当的吸收剂以 。 （答：分离气体混合物的组分）3）对吸收剂的要求主要是 。（答： 对欲吸收的溶质气体溶解度大， 选择性好，溶解度对温度改变的变化大，挥发度小，无毒，价廉，易得）4）二元气相物系，分子扩散系数DAB 与 DBA 的关系是： DAB DBA。 （答： =）5）气相分子扩散系数DAB 值正比于绝对温度 T 的次方， 反比于绝对压强P 的次方。（答：1.5， 1）6）液相分子扩散系数Dab值正比于绝对温度 T的 次方，反比于液相粘度科的次方。（答：1， 1 ）7）以Ja,Jb表示组分A,B的分子扩散通量，以Na,Nb表示A,B的传质通量。在精储操作中，|JA|JB|， NAJA 。 （答：= ， = ）8）在吸收过程，存在着流动，NA JA， |JA|JB|。 （答：主体， ， =） 分析 理想气体恒温恒压

2、意味着单位体积气体的摩尔数恒定。当二元气体物系在恒温恒压下A 、 B 分子相向扩散，必然是彼此填补对方移动腾出的空间。这好比一个公共汽车内车尾的乘客在下一站就要下车前，在向中门移动过程中同不下车的乘客“调一调” 位置， 彼此相向移动，但摩尔密度不变。这就是|JA|=|JB |。无论是吸收或精馏，只要是二元物系满足上述条件，|4|二|由|的结论都成立。如果公共汽车正面对红灯停车，则|Ja|= Na,如精储过程；如果公共汽车正在缓缓向前行驶靠站， 使站台上等车的乘客认为 B 并无位移， 这就如吸收过程。显然，站台上的人看到 A 的位移通量比A 相对于公共汽车的位移通量大，即N AJA ，以上仅是个比喻，很粗略，仅适合二元物系9）在气相中进行着组分A 由 1 截面至 2 截面的分子扩散，组分A 在 1， 2 截面的摩尔分数分别是yi与y2.则 漂流因子”之值=。（答：1/ （1 y）i,m, 1/（1 y）i,m是（i-yi）与（i-y2）的对数平均值）10）对一定气液体系，温度升高， 溶质气体的溶解度， 相平衡常数 m= 。（答：下降，增大）11）已知亨利系数 巳总压P,两者单位相同，则相

3、平衡常数m=。（答：E/p）12）以水吸收空气， SO2混合物中的 SO2,已知 m=20.17, y=0.030, x=4.13 10-4,当以 y 为推动力，则 y-y*=，当以* 为推动力，则 x*-x=。（答：2.17X10-2,1.07X10-3）13）在对流扩散的吸收过程，在气相侧， A 的扩散通量NA=k（y y-yi） ，在液相侧， NA=k（x xi-x） 。式中下标i表示气液界面。已知相平衡常数为m,则以 y为推动力的相际总传热系数Ky的计算式为：1/Ky=，以*为推动力的相际总传热系数Kx的计算式为1/Kx=。（答：1/ky+m/kx,1/kx+1/（mky）14）在吸收过程中，当气相阻力 液相阻力， （气相阻力/总阻力）可用 或 表示。当液相阻力 气相阻力， （液相阻力/总阻力）可用 或表示。 （答：Ky/ky,（y-yi）/（y-y*）,K x/kx,（xi-x）/（x* -x）15）双膜理论的要点是：临近界面的气液流动必为层流； 可把层流适当延伸，使之包含了湍流及过度流的传质阻力。 这种延伸的层流层称为 “虚拟层流膜”。 可认为界面上气液处于平衡态。于是，吸

4、收阻力全在于气液两层 “虚拟层流膜”上。 。 （答：若操作条件固定，则设备内进行着定态传质）16）某逆流填料吸收塔，塔截面积为0.8m2,在常压，27c下处理混合气流量为 1200m2/h则气体的摩尔通量 G=kmol/ （hm2）。（答：60.91）分析根据pv=nRT公式，把v的单位看成 m3/h, n的单位看成kmol/h17）低浓度气体吸收的特点是： 。（答全塔气液摩尔通量G、L均为常量；全塔等温吸收；ky,kx在全塔均为常量）18）在填料吸收塔或解吸塔中，操作线表示 。（答：同一塔的横截面上气相浓度 y 与液相浓度x之间的数量关系）19）某吸收操作情况如附图所示。已知 y*=1.5x ,则（L/G）与（L/G ） min的比值3 =（答:1.278）#L愈小，则xi愈大。L为最小(L/G%.分析当y1, y2, x2, m以及G已定的条件下，液体喷淋通量 极限值Lmin时，x1增大到愈y1在塔底平衡的xi*,此题，(y1 y2) /(y1 / m) (0.020 0.0040) 40.020 /1.5) 1.20 ,L/G (0.02 0.004) / 0.0090 1.78

5、,1.4820）在常压逆流填料吸收塔中，以清水吸收空气与某可溶组分A的混合气中的A,y1=0.03,吸收率Y =0.95已知解吸因数为0.80,物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为 0.030,则 xi=。（答：0.0228）分析一般相平衡常数 m值是可查的，是已知值，但此题却以“与入塔气体成平衡的液相浓 度为0.030”间接给出了 m ,一般（mG/L ）值是m与L/G均已知后算得得，但此题却把（mG/L ） 作为已知值给出。像这样的考察基本概念及解题技巧的题并不多见。 m=y1/x1*=0.030/0.030=1.0 , mG/L=0.80 , L/G=1.25 ,又，y2=y1（1 - ）=0.030 X （ 1-0.95） =1.5 X10-3,由 L/G= （0.030-0.0015） /xi=1.25, . xi=0.022821）在逆流填料吸收塔中，以纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质气体，已知气相摩尔通量 G=60.91kmol/（h2H气相体积总传质系数Kya=100kmol/（h-3加 填料层高 4.0m,体系符合亨利定律且吸收因数为1.20,则吸收率Y =

6、（答：0.9226）分析此题 H=4.0m, HOG=G/Kya=60.91/100=0.6091m ,所以 Nog=4.0/0.6091=6.567 ,接下去 就是以Nog求。计算Nog的吸收因数法比对数平均浓度差法用得更多。下列公式应熟记：NOGW m%)为s m%(x2WQ)（X2=0）代入数据后，可解出22）某厂使用填料塔,=0.9226以清水逆流吸收混合气中的有害组分y2=0.0080, xi=0.020, y*=2.5x。该厂要求尾气排放浓度降至填料与原塔相同的填料塔，二塔串联操作（气液均串联）：A,已知填料层高 8.0m,y 1=0.060 ,0.0050,准备另加一个塔径、,气液流量及进塔浓度均不变，则新加塔的填料层高度为 m。（答：4.66）分析原塔,L/G= （0.060-0.0080） /0.020=2.60 , mG/L=0.9615 ,=0.8667 ,由吸收因数法算得Nog=5.80.两塔串联后的操作从效果上看相当于在原塔基础上增加填料层高度。因前、后情况的Hog相等，故H /H=NOg /Ng。在后来情况 mG/L=0.9615 , =0.9617由吸收因

7、数法算得，Nog =9.175贝U H =H - OG /NG）=8.0 X 9.175/5.80=12.66m增塔的填料层需 4.66m23）在气相控制的逆流吸收塔中，若气、液流量保持原比例不变且同时增大，其他条件不变，则Y （答：减小）分析所谓气相控制，一方面表示1/kym/kx, Ky= ky,另一方面表示ky8Gm, ky与L无关。因ky8Gm中的m恒小于1,故随着G增大，Hog增大。所谓其他条件不变，指仍未原塔H, m, y1，x2均不变。又因此题规定 L/G不变，故前后操作线平行，而且操作线的两端点都在y=y1和x=x2两条直线上。因后来情况 Nog减小，其操作线只能比原来更远离平衡线，使y2增加，故 减小。如果此题改为液相控制， 分析方法一样，得出的结论也一样。所不同的是， 是采用了 H=Hol-IOl公式，Kx等于kx, kxLn, n1, kx与G无关。L增大，Hol增大,Nog减小。可见，虽吸收有气相与液相控制两种情况，一般只需掌握对气相控制问题的分析方法。相同方法可用于液相控制问题，无需作二者平行的介绍24）某气相控制逆流吸收塔，若其他操作条件不变，只是操作压强增

8、大。设亨利系数与压 强无关，则y2, xi。（答：减小，增大）分析m=E/P,P增大则m变小，若y2 =y2,又L/G不变，则操作线不变。显然，在 p增大 后，此操作线与平衡线间的距离拉开了，Nog减小了。再考察p对Hog的影响。Hog=G/K ya,1/Kya=1/kya+m/kxa,又，p对ky、kx均无影响。可见，只有 m受p影响。但在气相控制情况 下，液相阻力可略，因而可判断，Hog与p无关。既然H , Hog在增压后均不变，则 Nog亦不变，要满足这条件，只可能是上述操作线向下平移的结果，即y2 xi。本题是考察平衡线改变对操作效果的影响。不仅p改变影响平衡线，操作温度改变亦影响平衡线。不过，温度改变一般只局限于对平衡线的影响，假设温度对气液物性无影响。25）某液相控制逆流吸收塔，若气流量增大，其他操作线条件不变，则塔底液相xi, 塔顶气相V2。（答：减小，减小）分析此题情况，塔顶进液浓度 x2不变，塔底进气浓度 y1不变，故操作线的两点必在x=x2及丫=丫1两直线上。当 G增大，L不变，设xi =xi,由于L/G变小，操作线成“ a线”，显 然Nol Nol但根据题名条件，

9、Nol =Nol,所以a线必须平移向上，故 xi Nol, b线必须平移向下，故 y2 y2。26）某逆流填料吸收塔，液相控制，若y1增大，其它操作条件不变，则y2, xi。 （答：增大，增大）27）某逆流填料吸收塔，气相控制，若G增大，其它操作条件不变，则y2,xi。 （答：升高，升高）28）逆流吸收，A=0.5,若填料层无限高，则必会在塔 平衡。（答：底）分析A= （L/G） /m,表示操作线斜率与平衡线斜率之比，A=0.5,则（L/G） m。当操作线平移向平衡线靠拢，首先两线接触的必为塔底29）某填料塔，用纯的洗油逆流吸收空气中的苯， 已知yi=6.0%,y2=0.50%,xi=0.20,y*=0.20x , 为了改善填料润湿情况，拟采用吸收剂循环流程，设气体处理量G及纯洗油用量L不变，吸收率不变，其他操作条件不变， 令。为循环液与纯洗油的摩尔流量之比,。（答：0.143）则最大的。值为X0与V2平衡，故X0=y2/m=0.0050/0.20=0.025混合：X1+ X2= （1+ ） X0 ,即 0.20 +0= （1+ ）30）以洗油吸收苯的吸收与解吸联合流程如附图所示。气相控制，解吸塔内，G / L =0.40 , y*=3.16X ,液相控制,X 0.025所以最大=0.143已知吸收塔内 y*=0.12

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