化工原理“吸收”復(fù)習(xí)題

...wd......wd......wd...“吸收〞復(fù)習(xí)題一、填空題1.20℃時(shí),CO2氣體溶解于水的溶解度為0.878(標(biāo)m3)/m3(H2O),此時(shí)液相濃度C=_0.0392_kmol/m3.液相摩爾分率x=0.000705.比摩爾分率X=0.000706.2.在常壓下,20℃時(shí)氨在空氣中的分壓為69.6mmHg,此時(shí)氨在混合氣中的摩爾分率y=0.0916，比摩爾分率Y=0.1013.用相平衡常數(shù)m表達(dá)的亨利定律表達(dá)式為_(kāi)__y=mx____.在常壓下,20℃時(shí),氨在空氣中的分壓為50mmHg,與之平衡的氨水濃度為7.5(kgNH3/100kgH2O).此時(shí)m=___0.894___.4.用亨利系數(shù)E表達(dá)的亨利定律表達(dá)式為_(kāi)_p=Ex__.在常壓下,20℃時(shí),氨在空氣中的分壓為50mmHg,與之平衡的氨水濃度為7.5(kgNH3/100kgH2O).此時(shí)亨利系數(shù)E=_680mmHg_,相平衡常數(shù)m=__0.8945.用氣相濃度△p為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程有兩種,以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為NA=kG(p-pi)__,以總傳質(zhì)系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為_(kāi)_NA=KG(p-pL*)6.用液相濃度△C為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程有兩種,以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的速率方程為NA=kL(Ci-CL),以傳質(zhì)總系數(shù)表達(dá)的速率方程為NA=KL(CG*-CL)7.用氣相濃度△y為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程有兩種,以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的速率方程為NA=ky(y-yi),以傳質(zhì)總系數(shù)表達(dá)的速率方程為NA=Ky(y-y*)8.用液相濃度△x為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程有兩種,以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的速率方程為NA=kx(xI-x),以傳質(zhì)總系數(shù)表達(dá)的速率方程N(yùn)A=Kx(x*-x)9.用氣相濃度△Y為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程有兩種,以傳質(zhì)分系數(shù)表達(dá)的速率方程為NA=kY(Y-Yi),以傳質(zhì)總系數(shù)表達(dá)的速率方程為NA=KY(Y-Y*)10.用△y,△x為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程中,當(dāng)平衡線為直線時(shí)傳質(zhì)總系數(shù)Ky與分系數(shù)ky、kx的關(guān)系式為1/Ky=1/ky+m/kx,Kx與ky、kx的關(guān)系式為1/Kx=1/(m.ky)+1/kx11.用△Y,△X為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程中,當(dāng)平衡線為直線時(shí),傳質(zhì)總系數(shù)KY與分系數(shù)kY,kX的關(guān)系式為1/KY=1/kY+m/kX,KX與kY,kX的關(guān)系式為_(kāi)1/KX=1/(m.kY)+1/kX12.用△p,△C為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程中,當(dāng)平衡線為直線時(shí),傳質(zhì)總系數(shù)KG與分系數(shù)kG、、、kL的關(guān)系式為1/KG=1/kG+1/H.kL,KL與kG、、、kL的關(guān)系式為1/KL=H/kG+1/kL13.用清水吸收空氣與A的混合氣中的溶質(zhì)A，物系的相平衡常數(shù)m=2,入塔氣體濃度y1=0.06,要求出塔氣體濃度y2=0.008,則最小液氣比為1.73314.某吸收塔中,物系的平衡線方程為y=2.0x,操作線方程為y=3.5x+0.001,當(dāng)y1=0.06,y2=0.0015時(shí),x1=0.01685,x2=0.0001429,L/G=3.5,氣相傳質(zhì)單元數(shù)NOG=_7.1215.吸收過(guò)程主要用于三個(gè)方面:制備產(chǎn)品;別離氣體混合物;除去氣體中的有害組分16.填料的種類(lèi)很多，主要有拉西環(huán);鮑爾環(huán);矩鞍環(huán);階梯環(huán);波紋填料;絲網(wǎng)填料.17.質(zhì)量傳遞包括有吸收、蒸餾、萃取、吸附、枯燥等過(guò)程。18.吸收是指用液體吸收劑吸收氣體的過(guò)程，解吸是指液相中的吸收質(zhì)向氣相擴(kuò)散的過(guò)程19.指出以下組分，哪個(gè)是吸收質(zhì)，哪個(gè)是吸收劑.(1)用水吸收HCl生產(chǎn)鹽酸,H2O是吸收劑，HCｌ是吸收質(zhì)(2)用98.3％H2SO4吸收SO3生產(chǎn)H2SO4,SO3,是吸收質(zhì)；H2SO4是吸收劑(3)用水吸收甲醛生產(chǎn)福爾馬林,H2O是吸收劑；甲醛是吸收質(zhì)20.吸收一般按有無(wú)化學(xué)反響分為物理吸收和化學(xué)吸收，其吸收方法分為噴淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。21.氣液兩相平衡關(guān)系將取決于以下兩種情況：(1)假設(shè)pG〉pL*或CG*〉CL則屬于＿解吸＿過(guò)程(2)假設(shè)pL*〉pG或CL〉CG*則屬于＿吸收＿過(guò)程22.擴(kuò)散速率的費(fèi)克定律公式是JA=-DdcA/dz，式中每項(xiàng)的物理意義JA組分A的擴(kuò)散通量kmol/(m2s)；D擴(kuò)散系數(shù)m2/s,dcA/dz組分的濃度梯度kmol/m423.吸收速度取決于雙膜的擴(kuò)散速率，因此，要提高氣－液兩流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)速率，可以＿減少氣膜、液膜厚度來(lái)增大吸收速率。24.影響擴(kuò)散系數(shù)D值的大小的因素有擴(kuò)散組分的性質(zhì)及介質(zhì)、溫度、壓力、濃度。25.總吸收速率方程式中KY是以Y－Y*為氣相摩爾比差為傳質(zhì)推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)；而KX是以X*－X為液相摩爾比差為傳質(zhì)推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)。26.填料選擇的原則是外表積大、空隙大、機(jī)械強(qiáng)度高價(jià)廉，耐磨并耐溫。27.氣相中：溫度升高則物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)增加壓強(qiáng)升高則物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)減小.在液相中：液相粘度增加則物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)減小。易溶氣體溶液上方的分壓小，難溶氣體溶液上方的分壓大，只要組分在氣相中的分壓大于液相中該組分的平衡分壓，吸收就會(huì)繼續(xù)進(jìn)展，直至到達(dá)一個(gè)新的平衡為止。28.由于吸收過(guò)程氣相中的溶質(zhì)分壓總大于液相中溶質(zhì)的平衡分壓，所以吸收操作線總是在平衡線的上方。增加吸收劑用量，操作線的斜率增大，則操作線向遠(yuǎn)離平衡線的方向偏移，吸收過(guò)程推動(dòng)力〔y－y*〕增大29.圖所示為同一溫度下A.B.C三種氣體在水中的溶解度曲線。由圖可知，它們?nèi)芙舛却笮〉拇涡蚴荂＞B＞A＿；同一平衡分壓下，它們的液相平衡濃度大小順序是在同一平衡分壓下CC＞CB＞CA30.對(duì)接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)總壓增加時(shí)，亨利系數(shù)E不變，相平衡常數(shù)m減少，溶解度系數(shù)H不變31.在常壓下，測(cè)定水中溶質(zhì)A的摩爾濃度為0.56kmol/m3，此時(shí)氣相中A的平衡摩爾分率為0.02，則此物系的相平衡常數(shù)m=＿2.0＿。當(dāng)其他條件不變，而總壓增加一倍時(shí)，相平衡常數(shù)m=1.0，假設(shè)測(cè)得總壓值為2atm，則此時(shí)的亨利系數(shù)E=＿4.0＿atm,而溶解度系數(shù)H≈＿14＿kmol/(m3.atm)。32.在氣體流量，氣相進(jìn)出口組成和液相進(jìn)口組成不變時(shí)，假設(shè)減少吸收劑用量，則傳質(zhì)推動(dòng)力將減少，操作線將靠近平衡線。33.當(dāng)溫度增高時(shí)，溶質(zhì)在氣相中的分子擴(kuò)散系數(shù)將增加，在液相中的分子擴(kuò)散系數(shù)將增加34.對(duì)一定操作條件下的填料吸收塔，如將塔料層增高一些，則塔的HOG將不變，NOG將增加35.某逆流吸收塔，用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵幸兹芙M分，設(shè)備高為無(wú)窮大，入塔Y1=8％〔體積〕，平衡關(guān)系Y=2X。試問(wèn):⑴.假設(shè)液氣比〔摩爾比，下同〕為2.5時(shí)，吸收率=___100___％⑵.假設(shè)液氣比為1.5時(shí)，吸收率=____75____％36.吸收塔底部的排液管成U形，目的是起液封作用，以防止空氣倒灌和塔內(nèi)氣體跑出操作中的吸收塔，假設(shè)使用液氣比小于設(shè)計(jì)時(shí)的最小液氣比，則其操作結(jié)果是＿吸收效果達(dá)不到要求＿；假設(shè)吸收劑入塔濃度x2降低，其它操作條件不變，吸收結(jié)果將使吸收率增大出口氣體濃度＿降低37.計(jì)算吸收塔的填料層高度，必須運(yùn)用如下三個(gè)方面的知識(shí)關(guān)聯(lián)計(jì)算：平衡線、操作線、傳質(zhì)系數(shù)?；蛘咂胶怅P(guān)系、物料衡算、傳質(zhì)速率。38.溶解度很大的氣體，吸收時(shí)屬于＿氣膜控制，強(qiáng)化吸收的手段是增大氣相側(cè)的傳質(zhì)分系數(shù)或氣流湍動(dòng)程度。39.吸收操作中，對(duì)吸收劑的要求有溶解度大、選擇性好、腐蝕性小、揮發(fā)度小。40.當(dāng)平衡線在所涉及的氣液范圍內(nèi)斜率為m的直線時(shí)，則1/KG＝1/kG＋＿m/kL＿。假設(shè)為氣膜控制，則KG＝kG41.某低濃度氣體吸收過(guò)程，m＝1，氣膜體積傳質(zhì)分系數(shù)kya＝2×10-4kmol.m3.s，液膜體積傳質(zhì)分系kxa＝0.4kmol/(m3.s)。則該吸收過(guò)程為＿氣＿膜阻力控制。氣膜阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)為＿99.95％≈100％42.填料吸收塔正常操作時(shí),氣相為＿連續(xù)＿相；液相為＿分散＿相；而當(dāng)出現(xiàn)液泛現(xiàn)象時(shí)，則氣相為＿分散＿相，液相為＿連續(xù)＿相。43.某氣體用水吸收時(shí)，在一定濃度范圍內(nèi)，其氣液平衡線和操作線均為直線，其平衡線的斜率可用＿相平衡＿常數(shù)表示，而操作線的斜率可用＿液氣比＿表示。44.雙膜理論認(rèn)為，吸收阻力主要集中在界面兩側(cè)的__氣膜__和__液膜__之中。45.對(duì)于氣膜控制的吸收過(guò)程，如要提高其過(guò)程速率，應(yīng)特別注意減少__氣膜__阻力。46.一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是使兩相傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，從而可減小設(shè)備尺寸；提高吸收效率和吸收劑使用率。47.傳質(zhì)的根本方式有：分子擴(kuò)散，和渦流擴(kuò)散48.填料塔的噴淋密度是指__單位塔截面上單位時(shí)間內(nèi)下流的液體量〔體積〕。49.吸收設(shè)備的主要類(lèi)型有_填料吸收塔，板式吸收塔等二、選擇題1.吸收速率主要決定于通過(guò)雙膜的擴(kuò)散速度，要提高氣液兩流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提高吸收效果，則要〔〕A.增加氣膜厚度和減少液膜厚度；B.減少氣膜和液膜厚度C.增加氣膜和液膜厚度2.選擇吸收設(shè)備時(shí)，綜合考慮吸收率大，阻力小，穩(wěn)定性好構(gòu)造簡(jiǎn)單造價(jià)小，一般應(yīng)選〔〕A.填料吸收塔B.板式吸收塔C.噴淋吸收塔3.對(duì)接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)溫度和壓力不變，而液相總濃度增加時(shí)其溶解度系數(shù)H將〔C〕，亨利系數(shù)E將〔C〕。A.增加B.減少C.不變4.在常壓下用水逆流吸空氣中的CO2，假設(shè)將用水量增加則出口氣體中的CO2量將〔B〕氣相總傳質(zhì)系數(shù)Ky將〔A〕，出塔液體中CO2濃度將〔B〕。A.增加；B.減少；C.不變。***答案***B；A；B.5.通常所討論的吸收操作中，當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時(shí)，完成一定的分率()。A.回收率趨向最高；B.吸收推動(dòng)力趨向最大；C.操作最為經(jīng)濟(jì)；D.填料層高度趨向無(wú)窮大。***答案***D6在吸收塔某處，氣相主體濃度y=0.025,液相主體濃度x=0.01，氣相傳質(zhì)分系數(shù)ky=2kmol/(m2.h)氣相總傳質(zhì)系數(shù)Ky=1.5kmol/(m2.h)，則該處氣液界面上氣相濃度yi應(yīng)為〔〕，平衡關(guān)系y=0.5x。A.0.02B.0.01CB.y*=0.5×0.01=0.005；NA=Ky〔y-y*〕=ky〔y-yi〕1.5〔0.025-0.005〕=2〔0.025-yi〕∴yi=0.017.正常操作下的逆流吸收塔，假設(shè)因某種原因使液體量減少以致液氣比小于原定的最小液氣比時(shí)，以下哪些情況將發(fā)生?()A.出塔液體濃度x增加，回收率增加；B.出塔氣體濃度增加，但x不定；C.出塔氣體濃度與出塔液體濃度均增加;D.在塔下部將發(fā)生解吸現(xiàn)象。**答案*B8.氣體的亨利系數(shù)E值越大，說(shuō)明氣體〔〕A.越易溶解；B.越難溶解C.溶解度適中9.填料吸收塔空塔的速度應(yīng)〔〕于液泛速度。A.大；B.小；C.等。10.對(duì)吸收操作有利的是〔〕。A.溫度低，氣體分壓大時(shí)；B.溫度低，氣體分壓小時(shí)；C.溫度高，氣體分壓大時(shí)；C.溫度高，氣體分壓小時(shí)；11.在Y—X圖上，吸收操作線總是位于平衡線的〔〕。A.上方；B.下方；C.重合線上；12.亨利定律是一個(gè)稀溶液定律，其亨利系數(shù)E值愈小，說(shuō)明該氣體的溶解度〔A〕；溫度升高，E值〔A〕。A.愈大；B.不變；C.愈小；三、判斷題1.噴淋吸收是吸收劑成液滴分散在氣體中，因此，液體為連續(xù)相，氣體為分散相×2.吸收操作線的方程式，斜率是L/G〔√〕。3.亨利定律的表達(dá)式之一為p＝Ex，假設(shè)某氣體在水中的亨利系數(shù)E值很大，說(shuō)明該氣體為易溶氣體。(×)4.工業(yè)上一般吸收是在吸收塔中進(jìn)展的。象傳熱一樣氣液間逆流操作有利于吸收完全并可獲得較大的吸收推動(dòng)力。〔√〕5.填料吸收塔逆流操作，當(dāng)吸收劑的比用量〔即液氣比〕增大時(shí)，則出塔吸收液濃度下降，吸收推動(dòng)力減小〔×〕.6.對(duì)于大多數(shù)氣體的稀溶液，氣液平衡關(guān)系服從亨利定律。亨利系數(shù)(E＝p/x)隨溫度的升高而增大，而溶解度系數(shù)(H＝C/p)隨溫度的升高而減小。√7.液泛點(diǎn)是填料吸收塔的最正確操作點(diǎn)。吸收操作在此條件下進(jìn)展時(shí)，則吸收速率最大?！病痢?.在一般情況下，混合氣體的有關(guān)計(jì)算可按理想氣體方程和道爾頓分壓定律進(jìn)展。其氣體組分的體積分率等于其摩爾分率，亦等于其分壓分率?！病獭?.填料塔中填充大量填料以提供氣液接觸面積。吸收速率取決于填料的比外表積〔ａ〕。填料的比外表積越大，吸收速率越大?！病痢?0.吸收過(guò)程中，當(dāng)操作線與平衡線相切或相交時(shí)所用的吸收劑最少，吸收推動(dòng)力最大。〔×〕11.在吸收塔中，溶質(zhì)氣體在混合氣中的分壓，大于與吸收劑中溶質(zhì)濃度成平衡的分壓時(shí)，則發(fā)生吸收?！病獭?2.吸收過(guò)程中，當(dāng)操作線與平衡線相切或相交時(shí)所用的吸收劑最少，此時(shí)推動(dòng)力也最小〔√〕13.由于溫度對(duì)溶解度系數(shù)有影響，溫度升高，溶解度系數(shù)越小，所以升溫有利于解吸?！病獭?4.惰性氣體和吸收劑在吸收過(guò)程的前后的摩爾量是不變的〔√〕15.對(duì)于溶解度甚大的氣體吸收，為強(qiáng)化吸收過(guò)程，則應(yīng)從減小液膜阻力入手，其效果才顯著。〔×〕四、問(wèn)答題1.求取最小液氣比有何意義?適宜液氣比方何選擇?增大液氣比對(duì)操作線有何影響?溶質(zhì)氣體A得以吸收的最小溶劑用量、最小液氣比時(shí)，欲到達(dá)別離要求需填料層高度〔或理論塔板數(shù)〕無(wú)窮大，所以在最小液氣比時(shí)，吸收操作只在理論上才能進(jìn)展。當(dāng)液氣比比最小液氣比還小時(shí)，有一局部操作線會(huì)在平衡線之下，吸收在理論上都行不通了，而為脫吸了。與解吸的分界限。適宜液氣比常在最小液氣比的1.1-1.5倍范圍內(nèi)。增大液氣比，操作線更遠(yuǎn)離平衡線，越加有利于吸收2.什么叫液泛現(xiàn)象當(dāng)氣速增大，使氣、液間的摩擦阻力增大至足以阻止液體下流，至使液體充滿填料層空隙，先是塔頂部積液，繼而蔓延全塔，液體被氣流帶出塔頂，吸收操作完全被破壞。此現(xiàn)象叫液泛現(xiàn)象。3.雙膜論的主要論點(diǎn)有哪些并指出它的優(yōu)點(diǎn)和缺乏之處。答：1〕相互接觸的氣液兩相流體間存在著穩(wěn)定的相界面，相界面兩側(cè)分別各有一穩(wěn)定的氣膜和液膜，吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散的方式通過(guò)此兩膜；2〕在兩膜層以外的氣液兩相主體中，由于流體的充分湍動(dòng)，吸收質(zhì)的濃度根本上是均勻的、全部濃度變化集中在兩膜層中，即阻力集中在兩膜層內(nèi)：3〕在相界面處，氣液兩相達(dá)平衡，即界面上沒(méi)有阻力。實(shí)驗(yàn)證明，在氣速較低時(shí)，用雙膜理論解釋吸收過(guò)程是符合實(shí)際情況的，即提高速度，可增大吸收速率已為實(shí)踐所證實(shí)。根據(jù)這一理論的根本概念所確定的吸收速率關(guān)系，至今仍是填料吸收塔設(shè)計(jì)計(jì)算的主要依據(jù)。但當(dāng)速度較高時(shí)，氣液兩相界面就處于不斷更新的狀態(tài)，并不存在穩(wěn)定的氣膜和液膜，界面更新對(duì)吸收過(guò)程是一重要影響因素，雙膜論對(duì)于這種情況并無(wú)考慮進(jìn)去，這是它的局限性。4.欲提高填料吸收塔的回收率，你認(rèn)為應(yīng)從哪些方面著手答：1、降低操作溫度或增大壓力，可使吸收速率提高，使回收率提高；2、在保證不發(fā)生“液泛〞在前提下，適當(dāng)增大氣速；3、適當(dāng)增大吸收劑的用量〔增大噴淋密度〕，可使回收率提高〔但會(huì)導(dǎo)致操作費(fèi)增大，溶液濃度X下降〕；4、噴淋液體應(yīng)均勻，并保證填料被充分潤(rùn)濕；5、可適當(dāng)增加填料層高度。五、計(jì)算題1.一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A1%〔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，平衡線為y=x,氣相總傳質(zhì)單元高度為1m,試求填料層所需高度。答：y1=0.01；y2=y1(1-η)=0.01(1-0.8)=0.002m=1LS/GB=1.5(LS/GB)min=1.5(y1-y2)/(y1/m)=1.5mη=1.5×1×0.8=1.2S=m/LS/GB=1/1.2=0.833；NOG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=3.06h=NOG×HOG=3.06m。2.有一逆流填料吸收塔,塔徑為0.5m，用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械娜苜|(zhì)。入塔氣體量為100kmol/h,溶質(zhì)濃度為0.01〔摩爾分率〕，回收率要求到達(dá)90%，液氣比為1.5，平衡關(guān)系y=x。試求：(1)液體出塔濃度；(2)測(cè)得氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.10kmol/(m3s)，問(wèn)該塔填料層高度為多少?提示：NOG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S]答：①y1=0.01;y2=y1(1-η)=0.01(1-0.9)=0.001L/G=(y1-y2)/x1,x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.5=0.006②HOG=G/Kya=100/(0.785×0.52×3600)/0.1=1.415mNOG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S];S=m/(L/G)=1/1.5=0.667NOG=4.16;h=HOG×NOG=1.415×4.16=5.88m。3.用水作為吸收劑來(lái)吸收某低濃度氣體生成稀溶液〔服從亨利定律〕，操作壓力為850[mmHg]，相平衡常數(shù)m=0.25，其氣膜吸收分系數(shù)kG=1.25[kmol/(m2.h.atm)]，液膜吸收分系數(shù)kL＝0.85[m/h/]，試分析該氣體被水吸收時(shí),是屬于氣膜控制過(guò)程還是液膜控制過(guò)程?答：m=E/P∴E=mP=0.25×850/760=0.28(大氣壓)∵是稀溶液∴H=ρs/Ms.E=1000/(0.28×18)=198.4(kmol/(m3.atm))根據(jù)1/KG=1/kG+1/(HkL);即1/ＫG=1/1.25+1/(198.4×0.85)∴ＫG≈kG=1.25[kmol/(m2.h.atm)];因此，是氣膜控制過(guò)程。4.在總壓P＝500kN/m2、溫度ｔ＝27℃下使含CO23.0％〔體積％〕的氣體與含CO2370ｇ/m3的水相接觸，試判斷是發(fā)生吸收還是解吸?并計(jì)算以CO2的分壓差表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力。：在操作條件下，亨利系數(shù)E＝1.73×105kN/m2,水溶液的密度可取1000kg/m3，CO2的分子量44。答：氣相主體中CO2的分壓為p=500×0.03=15kN/m2；與溶液成平衡的CO2分壓為:p*=Ex對(duì)于稀溶液:C=1000/18=55.6kmol/m3CO2的摩爾數(shù)n＝370/(1000×44)=0.00841x≈n/C=0.00841/55.6=1.513×10-4∴p*=1.73×105×1.513×10-4=26.16KN/m2；∵p*＞p；于是發(fā)生脫吸作用。以分壓差表示的傳質(zhì)推動(dòng)力為Δp=p*-p=11.16kN/m25.在直徑為0.8m的填料塔中,用1200kg/h的清水吸收空氣和SO2混合氣中的SO2，混合氣量為1000m3〔標(biāo)準(zhǔn)〕/h，混合氣含SO21.3％〔體積〕，要求回收率99.5％，操作條件為20℃、1atm,平衡關(guān)系為y=0.75x,總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya＝0.055kmol/(m3.s.atm)答：：D=0.8m,Ls=1200kg/h,G=1000Nm3/hy1=0.013φ=0.995x2=0ye=0.75xKya=0.055kmol/(m3.s.atm)Ls=1200/(3600×18)=0.0185kmol/sGB=PV/RT=G/22.4=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s∵為低濃度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868;y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065∵Z＝HOG×NOG而NOG=(y1-y2)/ΔYmΔy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490;Δy2=y2-y2*=0.000065-0=0.000065Δym=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)=0.001396∴NOG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266HOG＝G/〔ＫyａΩ〕＝G/(PＫGａΩ〕0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.055〕=0.449(m)∴Z＝9.266×0.449=4.2m6.在常壓填料吸收塔中，用清水吸收廢氣中的氨氣。廢氣流量為2500m3/h〔標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)〕，廢氣中氨的濃度為15g/m3，要求回收率不低于98％。假設(shè)吸收劑用量為3.6m3/h，操作條件下的平衡關(guān)系為Y=1.2X，氣相總傳質(zhì)單元高度為答：y1=15/17/〔1000/22.4〕=0.01977[kmolNH3/kmolB+NH3]Y1=y1/(1-y1)=0.01977/(1-0.01977)=0.02017[kmolNH3/kmolB]Y2=0.02017(1-0.98)=4.034×10-4V=2500/22.4×(1-0.01977)=109.4[kmolB/h]L=3.6×1000/18=200[kmolB/h]全塔物料衡算LS(X1-X2)=VB(Y1-Y2)200(X1-0)=109.4(0.02017-4.034×10-4)得X1=0.01081ΔY1=Y1-Y1*=0.02017-1.2×0.01081=0.0072;ΔY2=Y2-Y2*=0.0004034ΔYm=(0.0072-0.0004034)/ln(0.0072/0.0004034)=0.00235NOG=(Y1-Y2)/ΔYm=(0.0201-0.0004304)/0.00235=8.34H＝HOG×NOG=8.34×0.7=5.84m7.用填料塔從一混合氣體中吸收所含的苯。混合氣體中含苯5％〔體積％〕，其余為空氣,要求苯的回收率為90％〔以摩爾比表示〕，吸收塔為常壓操作，溫度為25℃，入塔混合氣體為每小時(shí)940[標(biāo)準(zhǔn)m]，入塔吸收劑為純煤油，煤油的耗用量為最小耗用量的1.5倍，該系統(tǒng)的平衡關(guān)系=0.14X〔其中Y、X為摩爾比〕，氣相體積傳質(zhì)系數(shù)Kya＝0.035[kmol/(m3.s)]，純煤油的平均分子量Ms＝170，塔徑D＝0.6[m]。試求：〔1〕吸收劑的耗用量為多少[kg/h]?〔2〕溶液出塔濃度X1為多少?〔3〕填料層高度Z為多少[m]?答：η=90%,y1=0.05,Y1=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.05263;Y2=Y1(1-η)=0.005263G=940/22.4=41.96kmol/hGB=G(1-y1)=41.96(1-0.05)=39.87kmol/h(Ls/GB)min=(Y1-Y2)/(Y1/m)=(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14)=0.126Ls=1.5Lsmin=1.5×0.126×39.87=7.536kmol/h=7.536×170kg/h=1281kg/hX1=(Y1-Y2)/〔1.5(Ls/GB)min〕=(0.05263-0.005263)/(1.5×0.126)=0.251x1=X1/(1+X1)=0.2006HOG=GB/(KyaΩ)=(39.87/3600)/(0.035×0.785×0.62)=1.12mNOG=(Y1-Y2)/ΔYmΔY1=Y1-Y1*=0.05263-0.14×0.251=0.01749ΔY2=Y2-Y2*=0.005263ΔYm=(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526)=0.01018NOG=(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65Z＝HOG×NOG=1.12×4.65=5.2m8.某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空氣中的氨氣。塔底氣體進(jìn)氣濃度為0.026〔摩爾比〕〔下同〕，塔頂氣相濃度為0.0026，填料層高度為1.2m，塔內(nèi)徑為0.2m，吸收過(guò)程中亨利系數(shù)為0.5atm，操作壓力0.95atm，平衡關(guān)系和操作關(guān)系〔以摩爾比濃度表示〕均為直線關(guān)系。水用量為0.1m3/h，混合氣中空氣量為100m3答：方法1．Y1=0.026,Y2=0.0026,m=E/P=0.5/0.95=0.526Ls/GB=0.1×1000/18/(100/22.4)=1.244GB=(100/22.4)/(π/4×0.2)=142.1kmol/(m2.h)X1=(Y1-Y2)/(Ls/GB)=(0.026-0.0026)/1.244=0.0188ΔY1=Y1-Y1*=0.026-0.526×0.0188=0.0161ΔY2=Y2-Y2*=0.0026ΔYm=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.00741NOG=(Y1-Y2)/ΔYm=3.16∴Ｋya＝GB/ｈ×NOG=142.1/1.2×3.16=37.42kmol/(m3h)方法2．A=Ls/GB/m=1.244/0.526=2.365NOG=A/(A-1)×ln[(1-1/A)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+1/A]=2.365/1.365×ln[(1-1/2.365)(0.026/0.0026)+1/2.365]=3.16∴ＫYａ＝37.42kmol/(m3.h)9.某填料吸收塔，用清水除去氣體混合物中的有害物質(zhì)，假設(shè)進(jìn)塔氣中含有害物質(zhì)5%〔體積%〕,要求吸收率為90%，氣體流率為32kmol/(m2.h)，液體流率為24kmol/(m2.h)，此液體流率為最小流率的1.5倍。如果物系服從亨利定律，并液相傳質(zhì)單元高度HL為0.44m，氣相體積分傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.06kmol/(m3.s.Δy)，該塔在常壓下逆流等溫操作。試求：(1)塔底排出液的組成；(2)所需填料層高度。注：可用摩爾分率代替摩爾比進(jìn)展計(jì)算。***答案***①y1=0.05;y2=(1-η)y1=(1-0.90)×0.05=0.005x1=G(y1-y2)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06②Lmin=L/1.5=24/1.5=16kmol/(m2.h)x1*=G(y1-y2)/Lmin=32(0.05-0.005)/16=0.09;m=y1/x1*=0.05/0.09=0.556Δym=((y1-y1*)-(y2-y2*))/ln((y1-y1*)/(y2-y2*))=((0.05-0.556×0.06)-0.005)/ln((0.05-0.556×0.06)/0.005)=0.01164/1.202=0.00968NOG=(y1-y2)/Δym=4.65HG=G/kya=32/3600/0.06=0.148mHOG=HG+SHL=HG+(mG/L)×HL=0.148+0.556×32/24×0.44=0.474mh=HOG×NOG=0.474×4.65=2.20m。10.一常壓逆流吸收塔，塔截面積為0.5m2,填料層高為3m。用清水吸收混合氣中的丙酮〔分子量為58〕，丙酮含量為5%〔體積〕，混合氣流量為1120Nm3/h。在液氣比為3的條件下，出塔氣體中丙酮含量為0.005〔摩爾分率〕。操作條件下的平衡關(guān)系為y=2x。試求：(1)出口液體中的丙酮含量〔質(zhì)量分率〕；(2)氣體體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya〔kmol/(m3.s)〕；(3)假設(shè)填料增高3***答案***①L/G=(y1-y2)/x1,x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.05-0.005)/3=0.015a=(0.015×58)/18=0.0483②S=m/(L/G)=2/3=0.667NOG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=4.16HOG=h/NOG=3/4.16=0.721mHOG=G/KyaG=1120/(22.4×3600×0.5)=0.0278kmol/(m2.s)Kya=G/HOG=0.0385kmol/(m3s)③h’=3+3=6m,HOG不變,S不變NOG’=hOG/HOG=6/0.721=8.32NOG’=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2’+S];y2'11.在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%〔體積〕的空氣--氨混合氣中的氨，混合氣量為2826Nm3/h，氣體空塔速度為1m/s〔標(biāo)準(zhǔn)狀〕，平衡關(guān)系為Y=1.2X〔摩爾比〕氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya為180kmol/(m3.h.ΔY),吸收劑用量為最小用量的1.4倍，要求吸收率為98%,試求：(1)溶液的出口濃度X1〔摩爾比〕；(2)氣相總傳質(zhì)單元高度HOG和氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG；(3)假設(shè)吸收劑改為含NH3為0.0015〔摩爾比〕的水溶液，問(wèn)能否到達(dá)吸收率98%的要求?為什么?***答案***①Y1=y1/(1-y1)=0.05/0.95=0.05263;Y2=Y1(1-η)=0.05263(1-0.98)=0.001053X2=0;X1*=Y1/1.2=0.05263/1.2=0.04386X1=X1*/1.4=0.03133②ΔY1=Y1-Y1*=0.05236-1.2×0.03133=0.01503ΔY2=Y2=0.001053ΔYm=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.005258NOG=(Y1-Y2)/ΔYm=9.81GB=2826(1-0.05)/(22.4×(2826/3600/1))=152.7kmol/(m2h)HOG=GB/Kya=152.7/180=0.848m③LS/GB=(Y1-Y2)/X1=1.646,所以S=1.2/1.646<1操作線將在塔頂位置與平衡線相交〔當(dāng)塔高為無(wú)窮高時(shí)〕,今:X2=0.0015,Y2*=1.2×0.0015=0.0018故最大可能回收率η=(Y1-Y2)/Y1=(0.05263-0.0018)/0.05263=96.5%<98%,即達(dá)不到吸收率98%的要求。12.在常壓填料逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中的氨，混合氣量為2000m3/h,其中氨的流量為160m3/h，出口氣體中的氨流量為4m3/h(均系操作溫度20℃下的體積〕，平衡關(guān)系為Y=1.5X,傳質(zhì)系數(shù)Ky=0.45kmol/(m2.h.Δy),〔均按摩爾比表示),試求：(1)吸收率η為多少?假設(shè)吸收劑用量為最小用量的1.2倍時(shí)，求溶液的出口濃度。(2)塔徑為1.2m，內(nèi)充25×25×3的亂堆填料拉西環(huán)，填料有效比外表積約200m2/m***答案***①Y1=160/(2000-160)=0.08696;Y2=4/(2000-160)=0.00217η=(Y1-Y2)/Y1=(0.08696-0.00217)/0.08696=0.975=97.5%(LS/GB)min=(Y1-Y2)/X1=(Y1-Y2)/(Y1/m)=1.5×0.975=1.4625LS/GB=1.2(LS/GB)min=(Y1-Y2)/X1X1=X1*/1.2=Y1/m/1.2=0.08696/1.5/1.2=0.0483②S=m/(L/G)=1.5/(1.2×1.4625)=0.8547NOG=1/(1-S)ln[(1-S)Y1/Y2+S]=13.07GB=(1840×273/293)/(22.4×0.785×1.22)=67.7kmol/(m2h)HOG=GB/Kya=67.7/(0.45×200)=0.752mh=NOG×HOG=13.07×0.752=9.83m③x2=0.001,X2≈0.001NOG’=1/(1-S’)ln[(1-S’)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+S’]=18.84∵S=1.5/(L/G),(L/G)’=(Y1-Y2)/(X1-X2’S’=1.5/1.793=0.8368HOG不變;∴h’=NOG’×HOG=18.84×0.752=14.17mΔh=h’-h=14.17-9.83=4.34m。13.有一座用油吸收煤氣中苯蒸汽的吸收塔，煤氣流量為2240〔標(biāo)準(zhǔn)m3/h〕，入塔氣體中含苯4％，出塔氣體含苯0.8％〔均為體積分率〕，進(jìn)塔油中不含苯，取液體用量L＝1.4L/min，氣液平衡關(guān)系為Y＝0.126X。求：1．吸收率η；2．求Lmin及L〔kmol/h〕；3．求液體出塔組成X1〔kmol苯/kmol油〕；4．求吸收的對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力ΔYm;5．為增大液體噴淋量，采用局部循環(huán)流程，在保證原吸收率情況下，最大循環(huán)量L'為多少〔kmol/h〕?并示意畫(huà)出帶局部循環(huán)和不帶循環(huán)的兩種情況下的操作線。此題目有題圖：titu097.bmp***答案***1．η＝(Y1-Y2)/Y1Y2≈y2Y1=y1/(1-y1)=0.04/(1-0.04)=0.0417η=(0.0417-0.008)/0.0417=80.8%2．G=2240/22.4=100kmol/hGB=100(1-0.04)=96kmol/h(L/G)min=(Y1-Y2)/(X1-0)=(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-0)≈0.102Lmin=0.102×96=9.792kmol/hLs=1.4Lmin=13.7kmol/h3．Ls/GB=(Y1-Y2)/(X1-0)=13.7/96=0.143X1=(0.0417-0.008)/(L/G)=0.24ΔY1=Y1-Y1*=0.0417-0.126×0.24=0.01146，△Y2=0.0084．ΔYm=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)=0.00346/ln(0.01146/0.008)=0.009635．局部循環(huán)，入口液量為(L+L')，入塔濃度為Xa'，在最大L'下，X2'處在最大。(L/G)max=(0.0417-0.008)/(X1-X2')X2'*=Y2/0.126=0.008/0.126=0.0635∴〔(L+Ls')/G〕max=(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191∴L'smax'=0.191×96-13.7=4.64kmol/hL'max'=L'smax/(1-X1)=4.64/(1-0.24)=6.1kmol/h14.〔15分〕欲用填料塔以清水逆流吸收混合氣中有害組分A。入塔中A組分y1=0.05〔摩爾分率,下同〕，要求回收率為90%，平衡關(guān)系：y=2x，HOG=0.8米。采用液氣比為最小液氣比的1.5倍。試求：(1)出塔液體濃度；(2)填料層高度；(3)假設(shè)入塔A組分濃度y1=0.***答案***①∵x1=0,∴(L/G)min=mηL/G=β(L/G)=βmη=1.5×2×0.9=2.7x1=G/L(y1-y2)=G/Lηy1=1/2.7×0.9×0.05=0.0167②1/A=mG/L=2/2.7=0.741,x2=0時(shí)NOG=1/(1-1/A)L[(1-1/A)(1/(1-η))+1/A]=1/(1-0.741)L[(1-0.741)(1/(1-0.9))+0.741]=4.65∴H=HOG×NOG=0.8×4.65=3.71m③∵x2=0,η=0.9,∴y2’=y1x1’=G/Lηy1平衡線方程:y=2x操作線方程:x=G/L(y-y2)=1/2.7(y-0.01)∴x1’=0.0333,y1x2’=0.02096,y2x3’=0.01182,y3x4’=0.00505,y4∴y4≈y2,則為4塊理論板。15.〔15分〕在直徑為0.8m的填料塔中，用1200kg/h的清水吸收空氣和SO2混合氣中的SO2,混合氣量為1000m3(標(biāo)準(zhǔn))/h,混合氣含SO21.3％〔體積〕,要求回收率99.5％,操作條件為20℃、1atm,平衡關(guān)系為y=0.75x,總體積傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.060kmol/(m3***答案***：D=0.8mLs=1200kg/hG=1000Nm3/hy1=0.013φ=0.995x2=0ye=0.75xＫya=0.06kmol/(m3.s)Ls=1200/(3600×18)=0.0185kmol/sGB=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s∵為低濃度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868∵Z＝HOG×NOG而NOG=(y1-y2)/ΔYmΔy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490Δy2=y2-y2*=0.000065-0=0.000065Δym=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)=0.001396∴NOG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266HOG＝G/〔KyaΩ〕＝0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.06〕＝0.411(m)∴Z＝9.266×0.411=3.81m16.〔15分〕在塔徑為1.33m的逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收溫度為20℃，壓力為1atm的某混合氣體中的CO2，混合氣體處理量為1000m3/h,CO2含量為13％〔體積〕，其余為惰性氣體，要求CO2的吸收率為90％,塔底的出口溶液濃度為0.2gCO21000gH2O,操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y=1420X〔式中Y、X(均為摩爾比〕，液相體積吸收總系數(shù)Kxa＝11000kmol/(m3.h)，CO***答案***1．求吸收劑用量Y1=y1/(1-y1)=0.13/(1-0.13)=0.149Y2=Y1(1-φ)=0.149(1-0.90)=0.0149X1=0.2/44/(1000/18)=8.18×10-5X2=0V=TV’/(T’×22.4)=1000(1-0.13)×273/(22.4×293)=36.2kmol/hL=V(Y1-Y2)/(X1-X2)=36.2(0.149-0.0149)/(8.18×10-5)=59345kmol/h=1.07×106kgH2O/h2．求填料高度HOL=L/(ＫxaΩ)=59345/(11000×π/4×1.332)=3.88NOL=(X1-X2)/ΔXmX1*=Y1/m=0.149/1420=1.05×10-4;X2*=Y2/m=0.0149/1420=1.05×10-5ΔXm=〔(X1*-X1)-(X2*-X2)〕/ln((X1*-X1)/(X2*-X2))=〔(1.05×10-4-8.18×10-5)-1.05×10-5〕/ln(1.05×10-4-8.18×10-5)/(1.05×10=1.60×10NOL=8.18×10-5/(1.60×10-5)=5.113Z＝3.88×5.113=19.83m17.〔15分〕今擬在某一直徑為0.5m的填料塔中，在20℃、760mmHg下用清水對(duì)空氣—氨混合氣進(jìn)展逆流吸收操作，每小時(shí)向塔送入含NH31.5%的混合氣480m(操作態(tài)),要求NH3的回收率為95%。20℃的平衡關(guān)系為y=0.75x〔x、y均為摩爾分率〕，出塔溶液中NH3的濃度為平衡濃度的80%。試求：(1)出塔溶液中氨的濃度〔分別用摩爾分率與kmol.m3表示〕；(2)水用量〔kg/h);(3)氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya為0.09kmol/(m3.s.Δy)，計(jì)算所需填料層高度〔m〕。***答案***(1)x1=0.8x1*=0.8y1/m=0.8×0.015/0.75=0.016C=C總x=ρX/[MX+〔1-X〕M]≈ρX/M;∴C≈0.016/(18/1000)=0.889kmol/m3(2)L/G=(y1-y2)/x1=(y1-y2)/(0.8y1/m)=mη/0.8=0.75×0.95/0.8=0.891G=(480×273/293)/22.4=20kmol/hL=0.891G=17.82kmol/h=320kg/h(3)HOG=G/Kya=20/(0.785×0.52)3600/0.09=0.3145mS=m/(L/G)=0.75/0.891=0.842y1/y2=1/(1-η)=1/0.05=20NOG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=8.78h=HOG×NOG=0.3145×8.78=2.76m18.〔15分〕在填料吸收塔中用清水吸收氨與空氣的混合氣中的氨。混合氣體中,氨的最初濃度為5%〔體積%〕，該塔在1atm和30℃下進(jìn)展，吸收率達(dá)95%，吸收劑用量為L(zhǎng)min的1.5倍，氨氣的亨利系數(shù)E=321kN/m2。試求：1〕離開(kāi)吸收塔的混合氣中氨的濃度(以體積%表示〕；2〕溶液的出塔濃度；3〕該吸收操作的△Ym為多少***答案***1〕y1：y1=Y1/〔1＋Y1〕Y1=5/95=0.0526；Y2=Y1(－η〕=0.0526(1－0.95)=0.00263∴y1=0.00263/(1＋0.00263)=0.00262或0.262%(摩爾百分率=體積百分率〕2〕X1：根據(jù)推導(dǎo)：X1=Y1/1.5m而：m=E/P=321/101.3=3.17∴X1=0.0526/1.5×3.17=0.0111kmolNH3/kmol水3〕△Ym:△Ym=[(Y1－Y1*)－(Y2－Y2*)]/ln(Y1－Y1*)/(Y2－Y2*)而：Y1*=mX1=3.17×0.0111=0.0352;Y2=0.0526;Y2*=mX2=3.17×0=0,Y2=0.00263∴代入得：△Ym=0.007819.〔15分〕某填料吸收塔在101.3kN/m2和300K下用清水逆流吸收氣體中之甲醇蒸汽。進(jìn)塔氣體中甲醇含量0.0749kmol甲醇/kmol惰氣。吸收率98%，所得的溶液中甲醇濃度為最大濃度的67%，平衡方程為Y=1.15X。氣體的空塔速度選用0.5m/s，惰氣流量為42kmol/h，試求：(1)吸收用的水量m3/h;(2)吸收塔的直徑為多少m[氣體常數(shù)R=8.314kJ/(kmol.K)],(3)吸收塔每小時(shí)實(shí)際吸收了多少kmol的甲醇***答案***1〕L：L=V〔Y1－Y2〕/〔X1－X2〕Y1=0.0749;Y2=Y1(1-φ)=0.0749(1-0.98)=0.0015;X1*=0.67×(Y1/1.15)=0.67×0.0749/1.15=0.0436;X2=0;V=42kmol/h∴L=42(0.0749－0.0015)/0.0436=70.71kmol/h或=1.27m32)D:D=(4V混/πu)混合氣體量n=V(1＋Y1)=42(1＋0.0749)=45.1kmol/hV混=nRT/p=45.1×8.314×300/101.3=1110.5m3∴代入：D=〔4×1110.5/3600π×0.5)=0.89m，園整為0.9m3)G:G=VY1φ=42×0.0749×0.98=3.083kmol甲醇/h20.〔20分〕某廠準(zhǔn)備采用一個(gè)填料吸收塔用清水逆流吸收含有10%〔體積%〕的SO2的混合氣體。塔內(nèi)的操作壓力102.63kN/m2和溫度25℃。要求處理的混合氣體量為1000(標(biāo)準(zhǔn))m3/h,實(shí)際吸收劑單位耗用量比最小吸收劑單位耗用量大50%，吸收率要到達(dá)98%，塔內(nèi)氣體的實(shí)際空塔速度為0.5m/s。試求：(1)吸收用水量為多少m3/h?(2)吸收塔直徑為多少m(3)假設(shè)想再提高吸收率，你認(rèn)為可采用什么措施〔附：氣液平衡方程：Y=40X，M=64〕***答案***1〕L：L=V〔Y1－Y2〕/〔X1－X2〕Y1=10/90=0.111；Y2=0.111(1－0.98)=0.0222又∵L=1.5Lmin而：X1=Y1/1.5m=0.111/1.5×40=0.00185V=1000(1－0.1)/22.4=40.18kmol/h代入上式得：L=1928.64kmol/h或=34.71m32)D:D=(4V混/πu)而V混=1000×〔101.3/102.63〕×〔298/273〕=1077.4m3/h;u=0.5m/D=0.873m園整為0.9m3)φ↑:對(duì)于一個(gè)操作塔言，欲提高φ，增大液氣比，這樣可使吸收推動(dòng)力增大。則φ↑。此外，液氣比增大，噴淋密度增大，有利于填料充分潤(rùn)濕！注意：液氣比增大，液放速度下降，這點(diǎn)要注意！21.〔15分〕用清水吸收氨一空氣混合氣中的氨?；旌蠚膺M(jìn)塔時(shí)氨的濃度Y1=0.01,吸收率90%，氣~液平衡關(guān)系Y=0.8X試求：(1)溶液最大出口濃度；(2)最小液氣比；(3)取吸收劑用量為最小吸收劑用量的2倍時(shí)，傳質(zhì)單元數(shù)為多少(4)傳質(zhì)單元高度為0.5m時(shí)，填料層高幾米***答案***1〕X1*：Y1=0.01；Y2=Y1(1－φ)=0.01(1－0.9)=0.001;X1*=Y1/0.8=0.01/0.8=0.01252)(L/G)min:(L/V)min=(Y1－Y2)/(X1*－X2)=(0.01－0.001)/0.0125－0=0.723)NNOG=(Y1－Y2)/△Ym∵V(Y1－Y2)=L(X1－X2),X2=0∴X1=V(Y1-Y2)/L，而L/V=2(L/V)min=2×0.72=1.44∴X1=〔0.01－0.001〕/1.44=0.00625Y1*=0.8×0.00625=0.005，Y2*=0∴△Ym=[(Y1－Y1*)－〔Y2－Y2*〕]/ln(Y1－Y1*〕/〔Y2－Y2*〕代入得：△Ym=.0.0025∴NOG=(0.01－0.001)/0.0025=3.64)Z:Z=HOG.NOG=0.5×3.6=1.8m22.〔15分〕在填料高度為5m的常壓填料塔內(nèi)，用純水吸收氣體混合物中少量的可溶性組分，氣液逆流接觸，液氣比為1.5。操作條件下平衡關(guān)系Y=1.2X.溶質(zhì)的回收率為90%，假設(shè)保持氣液兩相流量不變，欲將回收率提高到98%，問(wèn)填料層高度增加多少米,設(shè)其Kya值不變***答案***Z=HOG×NOGZ′=HOG×NOG’〔依題意HOG為定值〕NOG=(Y1－Y2)/△Ym△Ym=[(Y1-Y1*〕-〔Y2-Y2*〕]/ln(Y1-Y1*〕/〔Y2-Y2*〕而：Y1－Y2=Y1－Y1〔1－φ)=Y1φ∵L/V=(Y1－Y2)/X1,∴X1=Y1φ/1.5Y1－Y1*=Y1－mX1=Y1－m(Y1φ/1.5)=Y1(1－mφ/1.5)Y2－Y2*=Y2－0=Y1(1－φ)代入化簡(jiǎn)：NOG=[φl(shuí)n(1－mφ/1.5)/(1－φ)]/(φ－mφ/1.5〕=[0.9×ln(1－1.2×0.9/1.5)]/(1－0.9)/(0.9－1.2×0.9/1.5)=0.9267/0.18=5.148同理可得：NOG'=[φ′ln(1－mφ′/1.5)/(1－φ′)]/(φ′－mφ′/1.5)=[0.98ln(1—1.2×0.98/1.5)/(1－0.98)]/(0.98－1.2×0.98/1.5)=2.332/0.196=11.9Z′=ZN′OG/NOG=5×11.9/5.148=11.56m∴△Z=11.56－5=6.56m23.〔15分〕今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料氣中的甲醇。處理量為1000m3/h〔標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)〕，原料氣中含甲醇100g/m3，吸收后水溶液中含甲醇量等于進(jìn)料氣體相平衡時(shí)的濃度的67%。設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下操作，要求甲醇的回收率為98%，吸收平衡線可取為Y=1.15X,Ky=0.5kmol/(m2.h),塔內(nèi)單位體積填料的有效氣體傳質(zhì)面積為190m2/m3，取塔內(nèi)的氣體空塔速度為0.5m***答案***1〕L：L=V〔Y1-Y2〕/〔X1-X2〕∵y1=(100×103/32)/(1/22.4)=0.07;∴Y1=y1/(1-y1)=0.07/(1-0.07)=0.0753;Y2=Y1(1-Φ)=0.0753(1-0.98)=0.001506;∵X1*=Y1/m=0.0753/1.15=0.0655∴X2=0.67X2*=0.67×0.0655=0.0439；X2=0；V=1000/22.4=44.64kmol/h，V=44.64〔1-0.07〕=41.52kmol/h；代入得：L=V〔Y1-Y2〕/X1=41.52〔0.0753-0.001506〕/0.0439L=69.8kmol/h或=1256kg/h=1.256m32〕D：D=〔4V/πu〕0.5=(4×1000/π×0.5×3600)0.5=0.841m3)Z:Z=HOG.NOGHOG=V/KyaΩ=41.52/(0.5×190×π/4×0.8412)=0.787m;NOG=(Y1－Y2)/△Ym△Ym=(△Y1－△Y2〕/ln(△Y1/△Y2〕△Y1=Y1－Y1*=0.0753－1.15×0.0439=0.02482△Y2=Y2－Y2*=Y2－0=0.001506代入得：△Ym=0.00832∴NOG=(0.0753－0.001505)/0.00832=8.87∴Z=0.787×8.87=6.98m一、填空1氣體吸收計(jì)算中，表示設(shè)備〔填料〕效能上下的一個(gè)量是傳質(zhì)單元高度，而表示傳質(zhì)任務(wù)難易程度的一個(gè)量是傳質(zhì)單元數(shù)。2在傳質(zhì)理論中有代表性的三個(gè)模型分別為雙膜理論、溶質(zhì)滲透理論、外表更新理論。3如果板式塔設(shè)計(jì)不合理或操作不當(dāng)，可能產(chǎn)生嚴(yán)重漏液、嚴(yán)重泡沫夾帶及液泛等不正常現(xiàn)象，使塔無(wú)法工作。4在吸收塔某處，氣相主體濃度y=0.025，液相主體濃度x=0.01，氣相傳質(zhì)分系數(shù)ky=2kmol/m2·h，氣相傳質(zhì)總Ky=1.5kmol/m2·h，則該處氣液界面上氣相濃度yi應(yīng)為0.01。平衡關(guān)系y=0.5x。5逆流操作的吸收塔，當(dāng)吸收因素A<1且填料為無(wú)窮高時(shí)，氣液兩相將在塔低到達(dá)平衡。6單向擴(kuò)散中飄流因子A>1。漂流因數(shù)可表示為，它反映由于總體流動(dòng)使傳質(zhì)速率比單純分子擴(kuò)散增加的比率。7在填料塔中用清水吸收混合氣中HCl，當(dāng)水量減少時(shí)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG增加。8一般來(lái)說(shuō)，兩組份的等分子反相擴(kuò)散表達(dá)在精流單元操作中，而A組份通過(guò)B組份的單相擴(kuò)散表達(dá)在吸收操作中。9板式塔的類(lèi)型有泡罩塔、浮閥塔、篩板塔〔說(shuō)出三種〕；板式塔從總體上看汽液兩相呈逆流接觸，在板上汽液兩相呈錯(cuò)流接觸。10分子擴(kuò)散中菲克定律的表達(dá)式為12易溶氣體溶液上方的分壓小，難溶氣體溶液上方的分壓大，只要組份在氣相中的分壓大于液相中該組分的平衡分壓，吸收就會(huì)繼續(xù)進(jìn)展。13壓力減小,溫度升高,將有利于解吸的進(jìn)展；吸收因素A=L/mV,當(dāng)A>1時(shí),對(duì)逆流操作的吸收塔,假設(shè)填料層為無(wú)窮高時(shí),氣液兩相將在塔頂?shù)竭_(dá)平衡。14某低濃度氣體吸收過(guò)程，相平衡常數(shù)m=1，氣膜和液膜體積吸收系數(shù)分別為kya=2×10-4kmol/m3.s,kxa=0.4kmol/m3.s,則該吸收過(guò)程及氣膜阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)分別為氣膜控制，約100%；該氣體為易溶氣體。二、選擇1根據(jù)雙膜理論，當(dāng)被吸收組分在液相中溶解度很小時(shí)，以液相濃度表示的總傳質(zhì)系數(shù)B。A大于液相傳質(zhì)分系數(shù)B近似等于液相傳質(zhì)分系數(shù)C小于氣相傳質(zhì)分系數(shù)D近似等于氣相傳質(zhì)分系數(shù)2單向擴(kuò)散中飄流因子A。A>1B<1C=1D不一定3在吸收塔某處，氣相主體濃度y=0.025，液相主體濃度x=0.01，氣相傳質(zhì)分系數(shù)ky=2kmol/m2·h，氣相傳質(zhì)總Ky=1.5kmol/m2·h，則該處氣液界面上氣相濃度yi應(yīng)為B。平衡關(guān)系y=0.5x。A0.02B0.01C0.015D0.0054SO2水溶液在三種溫度t1、t2、t3下的亨利系數(shù)分別為E1=0.0035a