吸收課后習(xí)題答案

1、第五章 吸收課后習(xí)題答案、填空1.減小；靠近。2.不變；增加。3.對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法；脫吸因數(shù)法。4.氣；液；吸收；液；氣；解吸5.散裝填料二、選擇1. B ；2.A ；3.C ；4.D ；5.A .三、計(jì)算題相組成的換算【5-1】在吸收塔中用水吸收混于空氣中的氨)已知入塔混合氣中氨含量為5.5% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，吸收后岀塔氣體中氨含量為0.17%，試計(jì)算進(jìn)、岀塔氣體中氨的摩爾比 Y1、 解：先計(jì)算進(jìn)、岀塔氣體中氨的摩爾分?jǐn)?shù)y1和y2)0.055/17丫2。y2y10.055/17 0.945/290.0017/170.09030.0017/17 0.9983/29進(jìn)、岀塔氣體中氨的摩爾比

2、Y1、丫2為0.00290.09030.099310.09030.00290.00291 0.0029氣液相平衡【5-2】某系統(tǒng)溫度為 溶解了多少克氧氣？(已知10C，總壓101.3kPa，試求此條件下在與空氣充分接觸后的水中，每立方米水10C時(shí)，氧氣在水中的亨利系數(shù)E為3.31 x106kPao)解：由于HEMs，所以HPasPaEMs1000 21.273.31 106 18-433.57 10 kmol/m故 m>A=3.57 X10-4x32X1000=11.42 g/m3【5-3】在溫度為40 'C、壓力為101.3 kPa的條件下，測(cè)得溶液上方氨的平衡分壓為15.0

3、kPa時(shí)，氨在水中 的溶解度為76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)試求在此溫度和壓力下的亨利系數(shù)E、相平衡常數(shù)m及溶解度系數(shù)H)解：水溶液中氨的摩爾分?jǐn)?shù)為76.60.0751776.6 10001718由 p* Ex亨利系數(shù)為P*150 kPa 200.0kPa0.075E200.0 ,mPt1.974101.3相平衡常數(shù)為由于氨水的濃度較低，溶液的密度可按純水的密度計(jì)算。40 C時(shí)水的密度為992.2kg/m3溶解度系數(shù)為992 233Hkmol/(m3 kPa) 0.276kmol/(m3 kPa)EMs 200.0 18*【5-4】 在101.3kPa, 20C下，稀氨

4、水的氣液相平衡關(guān)系為： y =0.94x,若含氨0.094摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣 和組成xa=0.05的氨水接觸，確定過(guò)程的方向。若含氨 0.02摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和 xa=0.05的氨水接觸，又 是如何？解：用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際氣相組成y=0.094成平衡的液相組成x*y/0.94=0.094/0.94=0.1由于xa=0.05<x，所以氣液相接觸時(shí)，氨將從氣相傳質(zhì)進(jìn)入液相，發(fā)生吸收過(guò)程。 若含氨0.02摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和 Xa=0.05的氨水接觸，則x*y/0.940.02/0.94 0.021Xax所以，氣液相接觸時(shí)，氨由液相傳質(zhì)進(jìn)入氣相，發(fā)生解吸過(guò)程。吸收速率【5-5】 在溫度為20C

5、、總壓為101.3kPa的條件下，CO2與空氣混合氣緩慢地沿著Na2CO3溶液液面流過(guò)，空氣不溶于 Na2CO3溶液。CO2透過(guò)1mm厚的靜止空氣層擴(kuò)散到Na2CO3溶液中，混合氣體中 CO2的摩爾分率為0.2，CO2到達(dá)Na2CO3溶液液面上立即被吸收，故相界面上CO2的濃度可忽略不計(jì)。已知溫度20C時(shí)，CO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 0.18cm2/s。試求CO2的傳質(zhì)速率為多少？解：已知：CO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù) D=0.18cm2/s=1.8 W5m2/s擴(kuò)散距離z=1mm=0.001m，氣相總壓 p=101.3kPa氣相主體中溶質(zhì) CO2的分壓PA1 = pyA1=101.3 >0

6、.2=20.27kPa氣液界面上CO2的分壓PA2=0所以，氣相主體中空氣(惰性組分)的分壓 PB1=P - PA1=101.3 - 20.27=81.06kPa氣液界面上的空氣(惰性組分)的分壓Pb2=P - Pa2=101.3 - 0=101.3kPa空氣在氣相主體和界面上分壓的對(duì)數(shù)平均值為：代入得:pBmpB2 - pB1lnpB2PB1Na101.3-81.06,101.3In 81.0690.8kPaRTZ PBmPa1 - Pa2Na1.8 10-5101.3 1033 c2 、33 20.27 1 0 - 0 =0.167mol/(m2 s)8.314273 201 10-3 9

7、0.8 103【5-6】在總壓為100kPa、溫度為30C時(shí)，用清水吸收混合氣體中的氨，氣相傳質(zhì)系數(shù)kG=3.84 >0-6kmol/(m 2 s kPa),液相傳質(zhì)系數(shù)kL=1.83冰0-4 m/s，假設(shè)此操作條件下的平衡關(guān)系服從亨利定律，測(cè)得液相溶質(zhì)摩爾分率為 0.05，其氣相平衡分壓為 6.7kPa。求當(dāng)塔內(nèi)某截面上氣、液組成分別為y=0.05, x=0.01解：(1)根據(jù)亨利定律 EPax6.7134kPa0.05時(shí)：以pa-pa、ca-ca表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力及相應(yīng)的傳質(zhì)速率、總傳質(zhì)系數(shù)；分析該過(guò)程的控制因素。E 134相平衡常數(shù)m1.34p 100溶解度常數(shù)H10000.414

8、6EMs134 18PaPa =100 >0.05-134 0<01=3.66kPa1 1Kg HkL1kG0.4146 1.83 1016131802406172537973.86 10Kg3.94 10 6 kmol/ (m2 s kPa)Na Kg (PaPa) =3.94 >0-6 >3.66=1.44 1>-5 kmol/ ( m2 s)0.99 18/10000.56 km03=0.4146 >00 >.05 - 0.56=1.513 kmol/mKlKgH3.94 10 60.414669.5 10 m/sNAKl(ca ca ) =9.

9、5 >0-6 X1.513=1.438 1>5 kmol/ ( m2 s)(2)與Pa Pa表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力相應(yīng)的傳質(zhì)阻力為53797 (m2 s kPa) / kmol;其中氣相阻力為1kG13180 m2 s kPa/ kmol ；液相阻力1HkL240617 m2 s kPa/ kmol ；氣相阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)為240617253797100%94.8%故該傳質(zhì)過(guò)程為氣膜控制過(guò)程。吸收塔的計(jì)算【5-7】在逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體溶質(zhì)組分 A，吸收塔內(nèi)操作壓強(qiáng)為106kPa,溫度為30'C, 混合氣流量為1300m3/h，組成為0.03 (摩爾分?jǐn)?shù))，吸收

10、率為95%。若吸收劑用量為最小用量的 1.5倍，操 作條件下平衡關(guān)系為 Y=0.65X。試求進(jìn)入塔頂?shù)那逅昧?L及吸收液的組成。V £273273101.33(1yi)130022.4y10.03273273 30101.33106(10.03)53.06kmol / h1 0.030.03093丫2 丫1 (1)0.03093 (10.95)0.00155解：(1)進(jìn)入吸收塔的惰性氣體為：VX2=0； m=0.65最小吸收劑用量為:LminY 丫2VX1 X253.06 (0.0309305)32.8kmol/h0.030930.65故清水用量為L(zhǎng)=1.5Lmin=1.5)32.

11、8=49.2kmol/h(2)吸收液組成可由全塔物料衡算求得，即53.06 (0.03093 0.00155)門“，X1 = X2+V (Y1-Y2) /L=0+ 0.031749.2【5-8】一逆流操作的常壓填料吸收塔，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A，入塔氣體 中含A 1% (摩爾比)，經(jīng)吸收后溶質(zhì) A被回收了 80%，此時(shí)水的用量為最小用量的 1.5倍，平衡線的斜率為1，氣相總傳 質(zhì)單元高度為1m，試求填料層所需高度。解： YOQ; Y2=0.01 X ( 1-0.8) =0.002; X2=0X1Y10.01mLY1Y,0.010.002 門 c1 2 0.8V minY1X0.01 0mL

12、=1.5=1.5 X8=1.2m in又由 V (Y1 Y2)= L (X1-X2)，得1.20.01-0.002X10X1=0.0067所以Y1XiXi 0.0067所以YmYi丫2In丫2(0.01 0.0067)Nog(Y Y) (丫2 丫2)lnJ丫2 丫2in0。°.00670.002 0(O.。02 0) =0.0026丫 丫2 0.01 -0.002Ym =0.00263.07Z Hog Nog =1 X3.07=3.07m【5-9】在常壓逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中溶質(zhì)組分A。進(jìn)塔氣體組成為0.03 (摩爾比，下同)，吸收率為99% ;出塔液相組成為0.013。

13、操作壓力為101.3 kPa，溫度為27C，操作條件下的平衡關(guān) 系為Y=2X (Y、X均為摩爾比)。已知單位塔截面上惰氣流量為54 kmol / ( m2 h)，氣相總體積吸收系數(shù)為1.12 kmol / (m3hkPa)，試求所需填料層高度。解：丫尸0.03;丫2= Y1 (1-n =0.03 X (1-0.99) =0.0003;X1=0.13;X2=0HogYm丫1丫2In(丫 丫*)(丫2 丫2*)*Ini丫2丫2(0.03- 2 0.013)- (0.0003-0)OGIn0.03-2 0.0130.0003- 0Y1 Y2 0.03-0.0003Ym =0.00143Kya Q K

14、GapQ=0.0014320.77541.12m 101.30.476 mZ N OG H OG =20.77 X.476=9.886m【5-10】 在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦?fàn)t氣中氨，氨的濃度為8g/標(biāo)準(zhǔn)m3，混合氣處理量為4500標(biāo)準(zhǔn)m3/h。氨的回收率為95%，吸收劑用量為最小用量的1.5倍。操作壓強(qiáng)為101.33kPa，溫度為30C，氣液平衡關(guān)系可表示為Y*=1.2X (Y、X為摩爾比)。氣相總體積吸收系數(shù) Ky a =0.06 kmol/ ( m2 h)，空塔氣速為1.2m/s，試求：(1)用水量L (kg/h); (2)塔徑(m); ( 3)塔高(m )。解：y1 8/(1

15、7,1000)0.0105； Y1yi0.0105y11 0.01050.0106 ；22.4Y2= Y1 (1-n =0.0106 X( 1-0.95) =0.00053; X10.01060.00883； X2=01.2V空0丄(13600 22.40.0106 Lmin0.05520.0105)0.0552 kmol/s0.00883咤 0.0630 kmol/sL=1.5Lmin=1.5 X.0630=0.0945kmol/s=6120 kg/h4500 273 30 1.387m3/s，故由于Vs 3600(3)4d3.1424 1.3871.21m3.14 1.2根據(jù)全塔物料衡算X

16、1=X2 + VH OGKYa Q0.05520.8m0.06 1.149(Y1 Y2)/L,得(Y Y ) (丫2 Y2 )X1=0+ 0.0552 X(0.0106 0.00053) /0.0945=0.00588Ym丫1丫2.Y1 in丫2in。0106-1.2 O.O。5880.00053-0(O.。106-1.20.00588)-©00053-0)=0.00159Z Nog H og =0.8 X(0.0106 0.00053) /0.00159=5.07m【5-11】某制藥廠現(xiàn)有一直徑為0.6 m,填料層高度為6 m的吸收塔，用純?nèi)軇┪漳郴旌蠚怏w中的有害組分?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的

17、數(shù)據(jù)如下：V=500 m3/h、丫1=0.02、丫2=0.004、X1=0.004。已知操作條件下的氣液平衡關(guān)系為 Y =1.5 X?，F(xiàn)因環(huán)保要求的提高，要求出塔氣體組成低于0.002 （摩爾比）。該制藥廠擬采用以下改造方案：維持液氣比不變，在原塔的基礎(chǔ)上將填料塔加高。試計(jì)算填料層增加的高度。解：改造前填料層高度為Z H OG N OG改造后填料層高度為Z H OG N OG故有 1 H og NogZ H OG NOG由于氣體處理量、操作液氣比及操作條件不變，故H OG H OGS S對(duì)于純?nèi)軇┪?x2 o，Y2*0由NOg1T-Sln(1S)E S故Nog丄 l n(11 Ss&

18、SNogln(1 S)J SS12因此，有l(wèi)n(1S)Y1 SS)丫；ln(1S操作液氣比為qn,Lqn,VY2X1 X20.020.004 0S mqn,vqn,L1.50.3754ln(1 0.375)0.0020.020.375)-0.004ln(10.3751.5090.3751.509 6m9.054m填料層增加的高度為6)m3.054mZ （9.054【5-12】在逆流操作的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇┪栈旌蠚怏w中的可溶組分。已知：吸收劑用量為最小用量的1.5倍，氣相總傳質(zhì)單元高度 HoG=1.11m，操作條件下的平衡關(guān)系為Y=mX,要求A組分的回收率為10%，而其它條件（氣、液相入塔 的含量及吸收液組成將如何變化？已知90%,試求所需填料層高度。在上述填料塔內(nèi)，若將混合氣的流率增加 組成、吸收劑用量、操作溫度、壓強(qiáng)）不變，試定性判斷尾氣中AKYa* V0.7。解：(1) (L/V)min=(Yi-Y2)/xi*=(Yi-y)/(Yi/m)=mqL/V=1.5(L/V)min=1.5mnS=m/( L/V)=m/(1.5m rj)=1/(1.5