发布时间 : 星期二 文章化工原理课后习题解答(杨祖荣主编) 精品更新完毕开始阅读
W?2444?5?10?4?1.2kg W1?2444?1.2?10?4?0.29kg
?W?1.2?0.29?0.91kg
5．用清水逆流吸收混合气中的氨，进入常压吸收塔的气体含氨6％（体积），吸收后气体出口中含氨0.4％（体积），溶液出口浓度为0.012（摩尔比），操作条件下相平衡关系为Y?2.52X。试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。 解：
*Y1?y10.06??0.064 Y1*?2.52X1?2.52?0.012?0.03024 1?y11?0.06y20.004??0.00402 Y2*?2.52X2?2.52?0?0
1?y21?0.004*Y2?塔顶： ?Y2?Y2?Y2?0.00402?0.00402 塔底： ?Y1?Y1?Y1?0.064?0.03024?0.034
6．在操作条件25℃、压力101.3kPa下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO210％（体积分数）的CO2－空气混合气在一容器充分接触，试:
（1）判断CO2的传质方向, 且用气相摩尔分数表示过程的推动力；
（2））若压力增加到506.5kPa，CO2的传质方向如何，并用液相分数表示过程的推动力。 解：
（1）查得25℃、101.3kPa下CO2－水系统的E＝166MPa m?*E166??1639 p0.1013y*?mx?1639?0.0001?0.164
?y?0.10y?y*
所以CO2的传质方向由液相向气相传递，解吸过程。
*解吸过程的推动力为?y?y?y?0.164?0.10?0.064
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（2）压力增加到506.5kPa时，m?'E166??327.7 p'0.5065 x?*y0.10??3.05?10?4 'm327.7?x?1?10?4
x*?x
所以CO2的传质方向由气相向液相传递，吸收过程。 吸收过程的推动力为?x?x?x?3.05?10?1?10*?4?4?2.05?10?4
由上述计算结果可以看出：当压力不太高时，提高操作压力，由于相平衡常数显著地提高，导
致溶质在液相中的溶解度增加，故有利于吸收。 扩散与单相传质
7．某容器内装有2mm四氯化碳，在20℃的恒定温度下逐渐蒸发，通过近似不变的2mm静止空气层扩散到大气中，设静止的空气层以外的四氯化碳蒸气压为零，已知20℃、大气压为101.3kPa下，四氯化碳通过空气层的扩散系数为1.0×105m2/s。求容器内四氯化碳蒸干所需时间为多少小时？ 解：
查得20℃下四氯化碳饱和蒸气压为32.1kPa；密度为1540 kg/m3； 四氯化碳分子量MA＝154kg/kmol； 气相主体中空气（惰性组分）的分压
－
pB1?p?pA1?101.3?32.1?69.2kPa
气液界面上的空气（惰性组分）的分压
pB2?p?pA2?101.3kPa
四氯化碳的气化速率为
?Ah MA?扩散速率为
NA?pDplnB2 RTzpB1定态传质时，四氯化碳的气化速率等于其在空气中的扩散速率，即
NA?
p?hDplnB2＝A RTzpB1MA?26
??RTz?Ah8.314?293?0.002?0.002?1540??252.4s?0.07h pB2101.3154?1?10?5?101.3?lnMADpln69.2pB18．在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇，已知某截面上的气、液两相组成为pA=5kPa，cA=2kmol/m3，设在一定的操作温度、压力下，甲醇在水中的溶解度系数H为0.5 kmol/(m3·kPa)，液相传质分系数为kL＝2×105m/s，气相传质分系数为kG＝1.55×105kmol/(m2·s ·kPa)。试求以分压表示的吸收总推动力、总阻力、总传质速率及液相阻力的分配。 解：
以分压表示吸收总推动力
* pA?－
－
cA2??4kPa H0.5* ?pA?pA?pA?5?4?1kPa 总阻力
111??KGHkLkG ?11?0.5?2?10?51.55?10?5?1?105?6.45?104
?1.65?105(m2?s?kPa)/kmol总传质速率
NA?KG(pA?pA)?1/1.65?10?1?6.08?10kmol/(m?s) 液相阻力的分配
1HkL1?105??0.606?60.6% 511.65?10KG*5?62由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。
9．对习题8的过程，若吸收温度降低，甲醇在水中的溶解度系数H变为5.8 kmol/(m3·kPa)，设气、液相传质分系数与两相浓度近似不变，试求液相阻力分配为多少？并分析其结果。 吸收温度降低时总传质阻力
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111??KGHkLkG ?11?5.8?2?10?51.55?10?5?8.6?103?6.45?104
?7.31?104(m2?s?kPa)/kmol 液相阻力的分配
1HkL8.6?103??0.1176?11.76% 417.31?10KG由液相阻力占吸收过程总阻力的11.76%，可知此吸收过程为气相传质阻力控制过程。 吸收过程设计型计算
10． 用20℃的清水逆流吸收氨－空气混合气中的氨，已知混合气体温度为20℃，总压为101.3 kPa，其中氨的分压为1.0133 kPa，要求混合气体处理量为773m3/h，水吸收混合气中氨的吸收率为99％。在操作条件下物系的平衡关系为Y?0.757X，若吸收剂用量为最小用的2倍，试求（1）塔内每小时所需清水的量为多少kg？（2）塔底液相浓度（用摩尔分数表示）。 解：
（1） Y1?*pA1.0133??0.01 pB101.3?1.0133Y2?Y1(1??)?0.01(1?0.99)?1?10?4
V?773?273(1?0.01)?31.8kmol/h
293?22.4Y1?Y231.8(0.01?0.0001)??23.8kmol/h
0.01X1*?X2?00.757Lmin?V实际吸收剂用量L=2Lmin=2×23.8=47.6kmol/h ＝856.8 kg/h （2） X1 = X2+V（Y1-Y2）/L=0+
31.8(0.01?0.0001)?0.0066
47.611．在一填料吸收塔内，用清水逆流吸收混合气体中的有害组分A，已知进塔混合气体中组分A的浓度为0.04（摩尔分数，下同），出塔尾气中A的浓度为0.005，出塔水溶液中组分A的浓度为0.012，操作条件下气液平衡关系为Y?2.5X。试求操作液气比是最小液气比的倍数？ 解：
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