发布时间 : 星期日 文章环工原理作业+答案(1)- 更新完毕开始阅读
s) Ky?Kx/m?0.83?10?5/2?0.42?10?5 kmol/(m2·传质速率
s) NA?Kx?x?0.83?10?5?0.015?1.25?10?7 kmol/(m2·或者NA?Ky?y?0.42?10?5?0.03?1.26?10?7 kmol/(m2·s) 以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数分析传质阻力 总传质阻力1/Kx?1/?0.83?10?5??1.20?105 (m2·s)/kmol 其中液相传质阻力为1/kx?1/?1.25?10?5??0.8?105(m2·s)/kmol 占总阻力的66.7%
气膜传质阻力为1/mky?1/?2?1.25?10?5??0.4?105(m2·s)/kmol 占总阻力的33.3%
8.3用吸收塔吸收废气中的SO2，条件为常压，30℃，相平衡常数为m?26.7，在塔内某一截面上，气相中SO2分压为4.1kPa，液相中SO2浓度为0.05kmol/m3，
?2气相传质系数为kG?1.5?10kmol/(m2·h·kPa)，液相传质系数为kL?0.39m/h，吸收
液密度近似水的密度。试求：
（1）截面上气液相界面上的浓度和分压； （2）总传质系数、传质推动力和传质速率。 解：（1）设气液相界面上的压力为pi，浓度为ci
忽略SO2的溶解，吸收液的摩尔浓度为c0?1000/18?55.6kmol/m3 溶解度系数H?c055.6m3) ??0.0206 kmol/(kPa·
mp026.7?101.325在相界面上，气液两相平衡，所以ci?0.0206pi
又因为稳态传质过程，气液两相传质速率相等，所以kG?p?pi??kL?ci?c? 所以1.5?10?2??4.1?pi??0.39??ci?0.05?
由以上两个方程，可以求得pi?3.52kPa，ci?0.0724kmol/m3
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（2）总气相传质系数
KG?11 kmol/(m2·h·kPa) ??0.005231/kG?1/HkL1/0.015?1/?0.0206?0.39?总液相传质系数KL?KG/H?0.00523/0.0206?0.254m/h 与水溶液平衡的气相平衡分压为p*?c/H?0.05/0.0206?2.43kPa 所以用分压差表示的总传质推动力为?p?p?p*?4.1?2.43?1.67kPa 与气相组成平衡的溶液平衡浓度为c*?Hp?0.0206?4.1?0.084kmol/m3 用浓度差表示的总传质推动力为?c?c*?c?0.084?0.05?0.034kmol/m3 传质速率NA?KG?p?0.00523h) ?1.67?0.0087 kmol/(m2·或者NA?KL?c?0.254?0.034?0.0086kmol/(m2·h)
8.5 利用吸收分离两组分气体混合物，操作总压为310kPa，气、液相分传质系数分别为
ky?3.77?10?3kmol/(m
2
?4k?3.06?10x·s)、kmol/(m2·s)，气、液两相平衡
?4符合亨利定律，关系式为p?1.067?10x（p*的单位为kPa），计算：
（1）总传质系数； （2）传质过程的阻力分析；
（3）根据传质阻力分析，判断是否适合采取化学吸收，如果发生瞬时不可逆化学反应，传质速率会提高多少倍？
E1.067?104解：（1）相平衡系数m???34.4
p310所以，以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为
Kx?m2·s)
11??3.05?10?4kmol/(?4?31/kx?1/mky1/3.06?10?1/34.4?3.77?10????以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 s) Ky?Kx/m?3.05?10?4/34.4?0.89?10?5kmol/(m2·（2）以液相摩尔分数差为推动力的总传质阻力为
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1111????3.28?103 ?4Kxkxmky3.05?10其中液膜传质阻力为1/kx?1/3.06?10?4?3.27?103，占总传质阻力的99.7%
气膜传质阻力为1/mky?1/34.4?3.77?10?3?7.71，占传质阻力的0.3% 所以整个传质过程为液膜控制的传质过程。
（3）因为传质过程为液膜控制，所以适合采用化学吸收。如题设条件，在化学吸收过程中，假如发生的是快速不可逆化学反应，并且假设扩散速率足够快，在相界面上即可完全反应，在这种情况下，可等同于忽略液膜阻力的物理吸收过程，此时
s) Kx?mky?34.4?3.77?10?3?0.13kmol/(m2·与原来相比增大了426倍
8.7 在两个吸收塔a、b中用清水吸收某种气态污染物，气-液相平衡符合亨利定律。如下图所示，采用不同的流程，试定性地绘出各个流程相应的操作线和平衡线位置，并在图上标出流程图中各个浓度符号的位置。
X2a Y2a a b Y1a Y1b Y1a Y1b X1a X1b X1a X1b X2b Y2b a b X2a Y2a Y2b X2b ???? 19
X2a X2b Y2b Y2a a b Y1a Y1b X1a X1b 图8-1 习题8.7图示
解：
Y Y1a Y2a Y Y1b Y2b X2a X1a X
(a)
X2b X1b X Y Y1a Y2a Y Y2b Y1b X2a X1a X
(b)
X2b X1b X 20