化工原理習(xí)題解習(xí)題解

1、第九章吸收25 C下與濃度為9-1總壓為101.3kPa、含NH3 5% （體積分?jǐn)?shù)）的混合氣體，在31.71kmol.m 的氨水接觸，試判別此過(guò)程的進(jìn)行方向，并在p c圖上不'意求取傳質(zhì)推動(dòng)力的方法。解氨一水平衡關(guān)系列在本章附錄二中，需將題中組成化為其中的單位，以便比較。氣相氨分壓p 101.3 0.05 5.065kPa液相組成換算要用到密度，暫取 990kg.m 3 （參考例9-2,溫度較高較?。?。對(duì) c 1.71kmol.m 3氨水，每立方米含氨 1.71 17 29.1kg ,含水 990 29.1 960.9kg；故 100kg 水中含氨 100 （26.1/960.9）

2、3.03kg。與附錄二比較，氨水組成為 3kg氨.（100kg水）-1 , 25 C下的平衡氨分壓為 3.13kPa, 比題給氨分壓低，故知過(guò)程方向應(yīng)為吸收。（注：雖然氨水密度的估計(jì)稍有誤差，但不影響過(guò)程方向。作圖從略）9-2 含CO23% （體積分?jǐn)?shù)）的CO2空氣混合氣，在填料塔中用水進(jìn)行逆流吸收， 操作壓力為（絕）為 200kPa、溫度為25 C，試求出塔的100g水中最多可溶解多少克CO2 ?其濃度又為多少?出塔水的最大濃度系與逆流進(jìn)塔的氣體平衡，此時(shí)CO2的分壓Py 200 0.03 6kPa ,查本章附錄25 C下CO2溶于水的亨利系數(shù)166MPa。按式（9-5）,液相平衡組成為ma

3、x ( )xM L_PE166 10313.61 10 mol.Amol(A B)M a44( 二 )X7)53.61 10518.84 10 gA.(gS)8.84 10 3gCO2.(100g) 1濃度CmaxCx (M_ 5)x (1000/18) (3.61 10 5)3.32.01 10 kmolm9-3總壓101.3kPa、含CO26% （體積分?jǐn)?shù)）的空氣，在20 C下與CO2濃度為3kmol.m33的水溶液接觸，試判別其傳質(zhì)方向。吸收量1 ca/cb 1 1.5/30a b0.95G 10000 (301.5) 10 3285kg.h 1解 空氣中CO2的分壓p 101.3 0.

4、06 6.08kPa ,水溶液的CO2摩爾分?jǐn)?shù)x c/C ,式中，C為溶液的總濃度，C 1000/18.02 55.5kmol.m3。溶液的CO2平衡分壓按式（9-5）即p Ex計(jì)算，而20 C下的E從本章附錄一查得為 144MPa。故p Ex Ec/C (144 103) (3 10 3 /55.5) 7.78kPa可知p > p ,過(guò)程為脫吸。9-4 焦?fàn)t煤氣（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）含粗苯 30g.m 3 ,流量10000m3.h 1,經(jīng)洗油吸收后（見(jiàn)3圖9-1 ）,降為1.5g.m ,求粗苯的吸收率和吸收量。設(shè)粗苯的平均摩爾質(zhì)量可取為1100kg.kmol 。9-1 ）,吸收率為解 現(xiàn)煤氣中粗

5、苯含量很低，可用給出的濃度之比代替摩爾比。按式（校核：按摩爾比再次計(jì)算如下。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下31m粗苯的物質(zhì)量nb30/1000.3mol31m3煤氣的物質(zhì)量1000/22.4 44.6mol粗苯摩爾比Ybnbn總nb為 677 103吸收后ns 1.5/100 0.015mol煤氣中惰性氣量不變，仍為44.6 0.344.3mol其摩爾比Ya_ 40.015/44.3 3.39 101 Ya/Yb 1 0.330/(6.77 10 3) 0.950與以上按濃度計(jì)算的結(jié)果相同（取三位有效數(shù)字時(shí)）9-5 求溫度為10 C及30 C時(shí)與100kPa （絕）空氣接觸的水中，氧（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）的最大濃度（分別

6、以L.m3、mg.L 1、摩爾分?jǐn)?shù)表示）及溶解度系數(shù)（以kmol.m 3.kPa 1表示）。氧在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為 21%。解氧在水中的最大濃度即為接觸狀態(tài)下的平衡濃度，可由本章附錄一查出亨利系數(shù)E后。由式（9-5）計(jì)算其摩爾分?jǐn)?shù):p/E式中氧的分壓氧在水中的摩爾濃度其中總濃度p 100 0.21 21kPac CxC 1000/18.02 55.5kmol.m其質(zhì)量濃度c需對(duì)c乘以氧的摩爾質(zhì)量32kg.kmol 1;再換算到mg.L 1 ,需乘以103 3體1m ,與1m的清水在容積2m的密閉容器中接觸，進(jìn)行傳質(zhì)。問(wèn)CO2在水中的最終濃度及剩余氣體的總壓各為多少？若上述過(guò)程在初始總壓為500

7、kPa （絕）下進(jìn)行，求其結(jié)果。解 現(xiàn)氣相體積V 1m3不變，隨著CO2的溶解，分壓p將下降。最終達(dá)平衡時(shí) p與水中CO2摩爾分?jǐn)?shù)x的關(guān)系，可用亨利定律表示見(jiàn)式（9 5）即pEx。查附錄一，知。溶解度系數(shù)H按式（9-3）計(jì)算，H C / po 現(xiàn)將查得及算出的結(jié)果列于下表中。t/ CE/MPa106x/ C E 166MPa ,故有i 11310 c / kmol.m_1c /mg/L/ -5 . . , ,.3 . -110 H /kmol.m .kPa1033103048109-6 二氧化硫與水在30 C下的平衡關(guān)系為:一 _1/kgSO2.(100kgH2O)1p(SO2)/kPa試換算

8、成總壓100kPa （絕）下的x y關(guān)系，并在x y圖中作出平衡曲線。解 根據(jù)例9-5中所得的算式x /（355.6）及 y p/P p/100計(jì)算，取三位有效數(shù)字，可得下表（作圖從略）：104x103y1051679-725 C及100kPa （絕）下，有CO2 20%、空氣80% （體積分?jǐn)?shù)，下同）的氣p 1.66 105xkPa(a)兩未知量p與x的另一關(guān)系是物料衡算：氣相失去的 CO2為N1(0.2P p )/(V/RT)(b)水中得到的CO2為N2 Cx 55.5x最終有N1 N2,并將給定的P 100kPa及V、T代入式(b),得(20 p ) 1/(8.314 298) 55.5

9、x20 p 1.375 105x(c)聯(lián)立方程(a)、(c)求解，得到p 10.9kPa , x 6.59 105而容器內(nèi)剩余氣體總壓為 P冬80 p 90.9kPa。以上忽略水的蒸汽壓。若總壓為P 500kPa,式(a)必備，代入式(b),得物料衡算式100 p 1.375 105x與式(a)聯(lián)立求解得5 p 54.7kPa , x 33.0 10容器內(nèi)剩余氣體總壓為P冬400 54.7 455kPa9-8 求習(xí)題9-7在剛開始接觸時(shí)的總傳質(zhì)推動(dòng)力，分別以分壓差、液相摩爾分?jǐn)?shù)差及 濃度差表示。解 以分壓差表示的總推動(dòng)力為pA p a。剛開始時(shí)，pA 20kPa , p a 0,故pA p a

10、 20kPa。以液相摩爾分?jǐn)?shù)差表示時(shí)，x x 20/(166 103) 0 1.205 104kmolA. mol(A S) 1以液相摩爾濃度差表示時(shí)，cA c a C(x x) (997/18) (1.205 10 4) 6.67 10 3kmol.m 39-9 在填料塔中用清水吸收氣體中所含的丙酮蒸汽，操作溫度20 C、壓力100kPa(絕)。若已知給質(zhì)系數(shù) kG 3.5 106kmol.s 1.m 2.kPa 1, kL 1.5 104m.s 1,平衡關(guān)系服從亨利定律，亨利系數(shù)E 3.2MPa ,求傳質(zhì)系數(shù)Kg、kx、Kx、Ky和氣相阻力在總阻力中所占的比例。解從兩相給質(zhì)系數(shù)kG、%按以

11、下公式求總傳質(zhì)系數(shù)KgKg J kGHkL式中溶解度系數(shù)HC /E 55.5/3200310.01734kmol.m .kPaKg (353.5 1010.01734 1.5t) 1 1.492 10 6kmol.s 1.m 2.kPa 110 4根據(jù)傳質(zhì)系數(shù)間的換算式，有Ky KgP 1.492 106 100 1.492 10 4 kmol,s 1.m 2Kx KlC (Kg/H)C (1.492106/0.01734) 55.5 4.78 10 3kmol.skx kLC1.5 10 455.58.33 10 3kmol.s 1m 2氣相阻力在總阻力中所占的比例為kG 1R 總Kg 1K

12、gkG1.492 10 6- 0.426或 42.6%3.5 10 69-10 根據(jù)以下雙塔吸收的四個(gè)流程圖，分別作出其平衡線和操作線的示意圖（設(shè)吸 收液最初不含溶質(zhì)）并說(shuō)明各自適用于哪些情況。（下同）。流程收要求高、流程解 流程（I）相當(dāng)于一個(gè)氣液逆流的單塔。當(dāng)吸收所需的填料層甚高，單塔有困難 時(shí)，用此流程。在圖解中平衡線用OE代表，1、2兩塔的操作線分別用（1）、（2）表示（H）中每塔都送入新鮮溶劑，使全流程的推動(dòng)力較流程（I）為大。適用于吸 所需溶劑量大的情況。（ID）中氣體并流、液體逆流，可用于氣體中溶質(zhì)易吸收（如伴有快速反應(yīng)）求出塔液體近于飽和（或相對(duì)較高）的情況。流程（IV）中第二

13、塔氣液并流，適用于伴有化學(xué)反應(yīng)，或液量超過(guò)吸收所需甚多，故 推動(dòng)力與流向關(guān)系不大的情況。通常后兩種流程在實(shí)用中少見(jiàn)，尤其是（出） 注：本題可在學(xué)生先做習(xí)題后進(jìn)行課堂討論。9-11 擬設(shè)計(jì)一常壓填料吸收塔，用清水處理3000m3.h 1、含NH 3 5% （體積分?jǐn)?shù)）的空氣，要求 NH3的去除率為，實(shí)際用水量為最小水量的1.5倍。已知塔內(nèi)操作溫度為25 C ,平衡關(guān)系為 y 1.3x ；取塔底空塔氣速為1.1m.s 1,氣相體積總傳質(zhì)系數(shù) Kya為270kmol.h 1.m 3。試求：（1）用水量和出塔液濃度；（2）填料層高度；（3）若入塔水中已含氨0.1% （摩爾分?jǐn)?shù)），問(wèn)即使填料層高度可隨意

14、增加，能否達(dá)到99%的去除率？（說(shuō)明理由）。yb 0.05, yayb(i0.99) 5 10 4xb0.05/1.3 0.03864, xa 0(L)minybyaXbXa0.04950.038641.278L 1.5(-)min1.5 1.278 1.931G G(1)Xbyb yaL/G0.04951.9310.02562731,211.1 0.0450kmol.m .s298 22.4L G(L/G) 0.045 1.9310.0869kmol.m 一 1G 580kg.m .h ,放相流率，傳質(zhì)系數(shù).s 1 或 313kmol.m 2.h 1(2)4ya ya mxa 5 100 5

15、 10ybyb mxb 0.05 1.30.0256 0.0166746.1 10 4(166.7 5) 10 .1.3 0.001 0.0013；而 ya13 10 ，比要求的ya 5 10 4大，故增高填料層不能達(dá)到要求。h03m ,進(jìn)塔氣體含氨 yb 0.06 ,吸收率ln(166.7/5)h。G ( YbYaKya ym0.045495(270/3600) 46.16.44m當(dāng)xa 0.001時(shí)，有ya9-12已知某清水吸氨塔的填料層高度0.99,操作壓力 100kPa （絕），溫度20C ,平衡關(guān)系為y 0.9x ,氣相流率KgakGaG0.3。問(wèn)：當(dāng)L或G加倍時(shí),應(yīng)如何改變h0方可

16、保持 不減小?yb 0.06, ya0.06(10.99) 6 10 4xa 0 , xb0.06/0.9 0.0667L 0.06(G)min0.891L 720/181.952kmol 液.(kmol 氣)M 29 0.9417 0.06 28.3XbYb Ya 0L/G0.0594 0.03041.952（1）當(dāng)L加倍。若塔仍能正常操作，用水吸收氨為氣膜控制，故L對(duì)KGa的影G響可忽略；另一方面,L加倍后出塔液濃度將減半（現(xiàn)xa 0）,傳質(zhì)推動(dòng)力因而增大,吸收率將隨著提高，故ho可不變。以下計(jì)算 L加倍后的影響:G 580/28.3式中，28.3為含氨空氣的平均摩爾質(zhì)量:xb0.0304

17、/2 0.0152mxb0.9 0.0152 0.0137YbYby b 0.06 0.0137 0.0463ym0.0463 6 10 4480.1 10ln(326/6)ym/ ym 105.2/80.1 1.313在以平均推動(dòng)力方法計(jì)算塔高的式（9-48 ）即h0（Kyay-ya）中現(xiàn)只有ym因ymL的加倍而增大，故所需的填料層高度h°因而反比地減為h0h0( ym/ y) 3 (1/1.313) 2.28m 當(dāng)G增倍（仍設(shè)塔能正常操作），依題意KGaG072°.7,按式（9-48）,有 h°(GZKGa)ho(2/20.7)h0 1.23 3 3.69m

18、(比原來(lái)增高 23%)9-13試求例9-6中的填料塔每平方米塔截面共可回收多少丙酮（以1kg.h計(jì)）？若將原設(shè)計(jì)的填料層高減少1Z3,回收量會(huì)減少多少?解例9-6中G210.02kmol .m .s , yb 0.03,0.98 ,故每平方米塔截面的回收量Gyb 0.02 0.03 0.98 5.88 10 4kmol.s 1換算為R (kg.h 1)：丙酮(C3H 6O)的摩爾質(zhì)量M 58kg.kmol 1,故R RM3600 5.88 10 4 58 3600122.8kg.h 1當(dāng)填料層高h(yuǎn)0減少1/3 時(shí)。則原 Nog 9.48 ,也相應(yīng)減去1/ 3 ,即Nog 9.48 (1 1/3

19、) 6.32 ；而A L/mG 1.40并不改變。出塔氣相組成可由式(9-53)計(jì)算(S 1/A)：1.4, 0.46.32 ln 一 0.41.4yb 工ya 1.41 yb3.5ln- 0.7143.5ya回收量R G(yb ya)M回收量減少減少的相對(duì)量為 4.2/122.8(yb/ya)/3.5ybya3600ya 3.50.714 e1.806(6.084 0.714)0.03/18.80.0015960.02 (0.03R 122.80.034或 3.4%.0.001596)6.08418.858 3600 118.6kg.h 11118.6 4.2kg.h9-14 若例9-6中填

20、料塔出塔水中的丙酮為 80%飽和，其余數(shù)據(jù)不變，求所需水量及填料 層的高度。解 出塔水中丙酮的組成為xb 0.8x b 0.8 (0.03/1.75) 0.01371對(duì)塔頂、塔底的物料衡算式(9-39 )為L(zhǎng)(0.01371 0) 0.02 (0.03 6 10 4)故 L 0.0429kmol.m 2.s 1,為原用水量 0.049kmol.m 2.s 1 的 0.875倍。以下用平均推動(dòng)力法求填料層高h(yuǎn)0：4 .ya 6 10與例9-6相同y mxb (300240) 10 460 10 4(60 6) 10 4ln(60/6)23.45 10Kg3j 1.25 (300 6) 104 1

21、5.7mym23.45 10 4所求h0為原高度11.8m的1.33倍。9-15 在填料塔內(nèi)用稀硫酸吸收空氣中的氨。當(dāng)溶液中存在游離酸時(shí)，氨的平衡分壓為零。下列三種情況下的操作條件基本相同， 試求所需填料高度的比例：(1)混合氣含氨1%, 要求吸U攵率為90%; (2)混合氣含氨1%,要求吸收率為99%; (3)混合氣含氨5%,要 求吸收率為99%。對(duì)于上述低濃氣體，吸收率可按(yb ya)/yb計(jì)算。解 因氨的平衡分壓為零，即y 0 ,而有 ya ya、ybyb ,ym (yb ya)/ln(yb /ya),于是yb yayb、Nogln()ymya因吸收率1 左，故近 -,而有Nog ln

22、(1 ) 1 oybya 1現(xiàn)操作條件基本相同， 故三種情況下的H 0G G/(Kya)可認(rèn)為相等，于是所需的填料 高之比為h1 : h2 : h3 ln(1 1) 1 : ln(1 2) 1 : ln(1 3) 1ln(0.1) 1 : ln(0.01) 1 : ln(0.01) 1lg10: lg100: lg100 1:2:29-16 礦石焙燒爐氣含SO25% (體積分?jǐn)?shù))，其余為惰性氣體，經(jīng)冷卻后在填料塔內(nèi)以清水吸收95%的SO2。塔徑0.8m ,操作溫度 303K ,壓力100kPa ；入塔爐氣流量1000m3.h 1 (操作狀態(tài))，水量為最小值的1.2倍。平衡關(guān)系見(jiàn)習(xí)題9-6,給質(zhì)

23、系數(shù)：(1)用水量和出塔液濃度;0.00147,故最小液氣比kGa 5 10 4kmol.s 1.m 3.kPa 1, kLa 5 10 2s 1。求:(2)填料高度。解 yb 0.05, ya 0.05 (1 0.95) 2.5 10 3及xaXb由習(xí)題9-6算出的平衡數(shù)據(jù)求得，對(duì)yb0.05, Xbybya(50 2.5)10 3XbXa1.47 10 332.3GL 1.2(G)min 1.2 32.3 38.8而 G PV 2RT( /4)d2100 (1000/3600)2 i 0-00.02194kmol.m .s8.314 303( /4)(0.8)2(1)用水量 L G(L/G

24、) 0.02194 38.8 0.851kmol.m 2.s 1,當(dāng)用 L (m3.h 1)表示時(shí)， 23 .1L 3600 ( /4) 0.8(18/996) 0.851 27.8m .h出塔液濃度(現(xiàn)xa0)為xb xb /1.2 1.47 10 3/1.2 1.23 10 3(2)填料層高。可仿照例9-7的方法，用近似梯級(jí)法得出Nog 6.3 (圖從略)。而在用式(9-65)求HOG時(shí)，kya kGa.P 5 10 4 100 5 10 2kmol.s 1 .m 2kxa kLa.C 0.05 (996/18) 2.76kmol.s 1.m 2操作范圍內(nèi)的平均斜率取為myb / xb0.

25、05/0.00147 34H OGG Gm kya kxa0.02190.050.0219 342.760.438 0.270 0.708m故h0 HogNog 0.708 6.3 4.46m9-17 含氨1.5% (體積分?jǐn)?shù))的氣體通過(guò)填料塔用清水吸收其中的氨(其余為惰性氣體)，平衡關(guān)系為y 0.8x。用水量為最小值的1.2倍，氣體流G 0.024kmol.m 2.s 1,總 傳質(zhì)系數(shù)Kya 0.06kmol.s 1.m 3 ,填料層高度6m。(提示：在試算時(shí)，可取yb ya yb。) (1)求出塔氣體中的含氨量。(2)可以采取哪些措施使達(dá)到99.5% ?(3)對(duì) 達(dá)99.5%的措施做出估算

26、，你選擇哪一種？說(shuō)明理由。解本題屬于操作型問(wèn)題：只知入塔氣、液組成yb 0.015, xa 0 ；而出塔組成ya、 xb皆為未知；不便于以平均推動(dòng)力法求解(需用試差法，含超越函數(shù)，初值難設(shè)定)。以下采用吸收因數(shù)法。已知Hog G/(Kya) 0.024/0.060 0.40mNogh0 / H og 6/0.4 15吸收因數(shù)A L/mG 1/S,已知m 0.8 ,但L/G需由物料衡算得出(xa 0)：L/G (yb ya)/(xb xa) (yb ya)/xb(a)現(xiàn)ya未知，但知yayb,可初步在yb ya中忽略ya而有l(wèi)/g yb / xb,以得到A或S的初值A(chǔ)i、Si ：因?yàn)椋?11.2

27、（-L）min 1.2也）1.2（） 1.2m（ 0.96）G GXbYb/m，L 、 一11所以A1 （）11.2 及A1- 0.8333mG1.2根據(jù) Nog 15及& 0.833插圖 9-11 ,得 yb / Ya165ya1yb/65 0.015/65 2.31 10 4當(dāng)將得到的初值ya1代入式（a）,以求較準(zhǔn)確的L/G時(shí)，與初值（L/G）1比，將因計(jì)入 ya而略減，S因略增；從圖9-11可見(jiàn)yb/ya略減，由此可知ya的實(shí)際值應(yīng)較已算出的 ya1 為大。第二次設(shè)ya2 2.5 10 4,代入式（a）可求相應(yīng)的 A2:xbyb/m 0.015/0.8 0.018751.2(

28、L) min G1.2( y2)Xb彳 c 0.014751.2 -0.018750.944從NogL 10 944 一A2(-)201.18, S21/1.18G m 0.815,及A2 1.18求yb/ya時(shí)，圖9-11欠精確，按式(9-53)計(jì)算:1yb mXa.N OG - In (1 S)S1 Sya mXaML 1.18, 0.18 0.015115 In 0.181.18 ya 1.18解得ya_42.54 102.2882.288 10e ya23- 0.8475ya4 .2.5 10相差甚少，不必再算下去,ya2 2.5 10 4即為最終值。為使 提高到99.5% ,可加大水

29、量至此時(shí)L或增高填料層至h0 ,都可用式（9-53 ）計(jì)算。ya(1 0.955)0.015 0.75 10 4mxbL時(shí)，ya又需對(duì)yb mXa ybya在應(yīng)用式（9-53 ）計(jì)算 取對(duì)數(shù)后變化小，而寫成0.015200_ 40.75 10A或S試差，其解法考慮到式中方括號(hào)中的數(shù)值(b)方括號(hào)內(nèi)的S查圖9-11方括號(hào)中算得等號(hào)左邊0.2656 , mG/S故S 0.80.7344,與原設(shè)基本符合，可用于計(jì)算L :210.024/0.7344 0.0261kmol.m 2.s 1而用水量據(jù)LG1.2ybyaXXa1.2(150 2.54) 10 40 0.944得 L 0.944G 0.944

30、0.0240.015/0.80.0227kmol.m Is1。用水量增大的比例為L(zhǎng) /L 0.0261/0.0227 1.15,即增大15%； 一般講，在操作允許范圍內(nèi)。增高填料層可從總傳質(zhì)單元數(shù)的增加直接計(jì)算：NOGL 10.944G m 0.81.18, 0.18 ln0.181.181.18020011.1822.6(S 0.848)故比原來(lái)h0 6m增加了約h°Hog Nog51%。0.422.69.04m9-18 氣體混合物中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)為0.02,要求在填料塔中吸收器 99%。平衡關(guān)系為y 1.0x。求下列各情況下所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù)。(1)(2)(3)(4)入塔液體

31、入塔液體xaxaXa 0.0001 , Xa 0, L/G解本題氣液進(jìn)出塔的(1)yb0,液氣比L/G 2.0。0,液氣比 L/G 1.25。L/G 1.25。,0.8,最大吸收率為多少？I 4個(gè)組成易于得出，求 Nog以用平均推動(dòng)力法較便利。0.02, ya 0.02 (1 0.99) 2 10 4Xa0, Xb(G/L)(yb ya) (1/2) (0.02 0.99) 0.0099ybYbym0.02、yaybybyb0.02(101 2) 10 4Xbyb0.0099 0.0101ln(101/2)z 0.02N OG25.24_425.24 102 10 410 47.8410 4、

32、Xa 0、(1/1.25) (0.020.02 0.01584ya0.99)ya與前相同,0.015840.00416_4(41.6 2) 10 413.05 10 4(3)Xa0.0001,Vaxa0.01584 0.0001 0.01594a aya0.0002 0.0001 0.0001ln( 41.6/2)Nog 0.0198/0.001305 15.2yb(40.60.02 0.01594 0.004062) 10 4-0.001069ln(40.6/2)Nog 0.0198/0.001069 18.5(4)當(dāng)L/G (L/G)min時(shí)，對(duì)應(yīng)于回收率的最大值，Xb與yb達(dá)到平衡，即X

33、b yb/m ,全塔物料衡算式為G(yb ya) L(yb/m 0)(yb ya)/yb L/(mG),即 a( 0.8)說(shuō)明當(dāng)A 1時(shí)，最大吸收率不能超過(guò) A。9-19 氣體中含有40% (體積分?jǐn)?shù))氨，需在填料塔中以水吸收其中氨的95%,水量為最小值的1.1倍。塔內(nèi)總壓P 0.1MPa,塔底的氣體流率 Gb 0.024kmol.m 2.s 1、KGa(1 y)m b 0.4kmol.s 1 .m 3.kPa 1,塔頂KGa(1 y)m a 0.26kmol .s 1.m 3.kPa 1。入塔水溫293K，塔內(nèi)操作條件下的汽一液平 衡數(shù)據(jù)如下。求所需填料層高度。用水吸收高濃度氨時(shí)的平衡數(shù)據(jù)(

34、計(jì)入溶劑熱導(dǎo)致的液溫上升，初溫 293K )102x123456789102y181217233242解 本題屬高濃度氣體的吸收，應(yīng)用式(9-73a)：h0 H g,c ng,c(a)式中，HG,CW塔頂、底的平均值。已給定塔底Gb0.024 ；塔頂Ga需通過(guò)物料衡算。惰性氣流率為GB Gb(1 yb) 0.024 (1 0.4) 0.0144kmol.m 2.s 1塔底摩爾比Yb0.4 /(1 0.4) 0.667塔頂摩爾比Ya Yb(1) 0.667 (1 0.95) 0.0333塔頂流率GaGB(1 Ya) 0.0144 1.0333 0.0149kmol.m 2.s 1aBa f傳質(zhì)系

35、數(shù)KGa需換算到以摩爾分?jǐn)?shù)為單位：Kya P.KGa 0.1KGa故塔底、塔頂?shù)膫髻|(zhì)單元高度分別為(H G,C ) bGbKya(1 ym)b0.0240.1 0.40.6m(H G,C ) aGaKya(1 ym)a0.014880.1 0.260.572m平均值Hg,c (Hg,c” (HG,C)a /2(0.6 0.572)/20.586m以下求NG,C ,以用近似梯級(jí)法為便。水吸收氨為氣膜控制物系，梯級(jí)法中可用氣相總推動(dòng)力y y代替氣相分推動(dòng)力 y yx o現(xiàn)平衡數(shù)據(jù)已給，作出平衡曲線OE如附圖所示;另需找出x y間的物料衡算關(guān)系。為得到最小液氣比，需從平衡曲線查出xb 0.088,據(jù)

36、式(9-38):6.564LsYb Ya0.6667 0.0333(GB)min Xb Xa 0.088/(1 0.088) 0baLs/GB1.1(Ls/GB)min 1.1 6.564 7.22將此 LS/GB及 Xa 0、Ya0.0333 代入式(9-36a):y 7.22 0.03331 y1 x日口7.22x/(1 x) 0.0333即y (b)7.22x/(1 x) 1.0333現(xiàn)據(jù)此式算出一些 x、y衡算關(guān)系(如下表所示)，以作出操作線(曲線) AB如附圖所示。102x012345678102yAB與平衡線OE垂直距離中點(diǎn)的聯(lián)線 MN ,可按倍克法，得如附圖所示，再作出操作線 作

37、出梯級(jí)。其級(jí)數(shù)為 3.9,即NG,C3.9。代入式（a）h° Hg,cNg,c 0.5869-20 若將習(xí)題9-17用清水系數(shù)含氨的過(guò)程該在有 量和氣體流率不變，試重新計(jì)算該題的（1）小題。解 應(yīng)用式（9-76）,其中xa0, NT 8,故yb/ya（A91）/（ a3.9 2.3m8層理論版的板式塔中進(jìn)行，用水1)據(jù)習(xí)題9-17 (1)ya的用水量及平衡關(guān)系已得A 1.18,代入上式，得yb(A 1)/(A9 1) 0.015 (1.18 1)/(1.189 1) 7.86 10 49-21 填料塔用38mm弧鞍瓷質(zhì)填料（at 193m2.m 3）以清水吸收空氣中的低濃度21 .SO2,溫度303K ,壓力100kPa （絕）。氣體、液體的質(zhì)量流率分別為0.62kg.m .s和2116.7kg.m .s。計(jì)算 kGa、kLa和 HG、HL。解 式（9-91 ）雖專為水吸收 SO2，但填料的差別