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第八章 習(xí)題 氣液相平衡 1在盛水的鼓泡吸收器中通入純CO2氣，經(jīng)長(zhǎng)期接觸后測(cè)得水中CO2的平衡溶解度為2.85710-2mol/L溶液。鼓泡器中的總壓為101.3kPa，水溫30，溶液的密度m=996kg/m3。求亨利系數(shù)，并將此實(shí)驗(yàn)值與文獻(xiàn)值E=188.5MPa作比較。2惰性氣與CO2的混合氣中含CO230% (體積百分?jǐn)?shù))，在1MPa(表壓)下用水吸收。設(shè)吸收塔底水中溶解的CO2達(dá)到飽和，此吸收液在膨脹槽中減壓至20kPa(表壓），放出大部分CO2，然后再在解吸塔中吹氣解吸。設(shè)全部操作范圍內(nèi)水與CO2的平衡關(guān)系服從亨利定律，操作溫度為25。求1kg水在膨脹槽中最多能放出多少kgCO2氣。 習(xí)題1 附圖 習(xí)題2附圖320的水與N2氣逆流接觸以脫除水中溶解的O2氣。塔底入口的N2氣中含氧0.1% (體積)，設(shè)氣液兩相在塔底達(dá)到平衡，平衡關(guān)系服從亨利定律。求下列兩種情況下水離開塔底時(shí)的最低含氧量。以mg/m3水表示。（1） 操作壓強(qiáng)為101.3kPa（絕對(duì)）。（2） 操作壓強(qiáng)為40kPa（絕對(duì)）。4氣液逆流接觸的吸收塔，在總壓為101.3kPa下用水吸收Cl2氣，進(jìn)入塔底的氣體混合物中含氯1%（體積），塔底出口的水中含氯濃度為x=0.810-5（摩爾分率）。試求兩種不同溫度下塔底的吸收推動(dòng)力，分別以(xe-x)及(y-ye)表示。（1） 塔底溫度為20。（2） 塔底溫度為40。5某逆流吸收塔塔底排出液中含溶質(zhì)x=210-4（摩爾分率）, 進(jìn)口氣體中含溶質(zhì)2.5%（體積），操作壓強(qiáng)為101kPa。氣液平衡關(guān)系為y=50x。現(xiàn)將操作壓強(qiáng)由101kPa增至202kPa，問塔底推動(dòng)力(y-ye)及(xe-x)各增加至原有的多少倍。擴(kuò)散與相際傳質(zhì)速率6柏油馬路上積水2mm，水溫20。水面上方有一層0.2mm厚的靜止空氣層，水通過此氣層擴(kuò)散進(jìn)入大氣。大氣中的水汽分壓為1.33kPa。問多少時(shí)間后路面上的積水可被吹干。 *7. 某水杯中初始水面離杯上緣1cm, 水溫30，水汽藉擴(kuò)散進(jìn)入大氣。杯上緣處的空氣中水汽分壓可設(shè)為零，總壓101.3KPa。求水面下降4cm需要多少天？習(xí)題7附圖8某填料塔用水吸收混合氣中的丙酮蒸汽?；旌蠚饬髁繛?6kmol/（hm2）， 操作壓強(qiáng)101.3kPa。已知容積傳質(zhì)分系數(shù)kya=64.6kmol/（hm3），kLa=16.6kmol/h.m3.(kmol/m3)，相平衡關(guān)系為pA=4.62CA。式中氣相分壓pA的單位是kPa，平衡溶解度單位是(kmol/m3)。求（1）容積總傳質(zhì)系數(shù)及傳質(zhì)單元高度HOG。 （2）液相阻力占總傳質(zhì)阻力的百分?jǐn)?shù)。9在設(shè)計(jì)某降膜吸收器時(shí)，規(guī)定塔底氣相中含溶質(zhì)y=0.05，液相中含溶質(zhì)的濃度x=0.01（均為mol分率）。兩相的傳質(zhì)分系數(shù)分別為kx=810-4kmol/（sm2），ky=510-4kmol/（sm2）。操作壓強(qiáng)為101.3kPa時(shí)相平衡關(guān)系為y=2x。試求： （1）該處的傳質(zhì)速率NA（kmol/（sm2） （2）如果總壓改為162kPa，塔徑及氣、液兩相的摩爾流率均不變，不計(jì)壓強(qiáng)變化對(duì)流體粘度的影響，此時(shí)的傳質(zhì)速率有何變化？討論總壓對(duì)ky、Ky及(y-ye)的影響。 吸收過程數(shù)學(xué)描述10對(duì)低濃度氣體吸收或解吸，由 出發(fā)，試證。習(xí)題13 附圖 *11. 低濃度氣體逆流吸收，試證： 式中, y1= y1- y1e為塔底的吸收推動(dòng)力， y2= y2- y2e為塔頂?shù)奈胀苿?dòng)力。 *12. 用純?nèi)軇?duì)低濃度氣體作逆流吸收，可溶組分的回收率為，采用的液氣比是最小液氣比的倍。物系平衡關(guān)系服從亨利定律。試以、兩個(gè)參數(shù)列出計(jì)算NOG的表達(dá)式。13下圖為兩種雙塔吸收流程，試在yx圖上定性畫出每種吸收流程中A、B兩塔的操作線和平衡線，并標(biāo)出兩塔對(duì)應(yīng)的進(jìn)、出口濃度。14較濃的溶液進(jìn)入圖示解吸塔塔頂，塔底吹氣解吸，塔中部某處抽出一半液體，另一半液體由塔底排出，試在yx圖上畫出平衡線與操作線，并標(biāo)出各股流體的濃度坐標(biāo)。吸收過程的設(shè)計(jì)型計(jì)算15流率0.4 kmol/（sm2）的空氣混合氣中含氨2%（體積），擬用逆流吸收以回收其中95%的氨。塔頂淋入濃度為0.0004（mol分率）的稀氨水溶液，設(shè)計(jì)采用的液氣比為最小液氣比的1.5倍，操作范圍內(nèi)物系服從亨利定律，y=1.2x所用填料的總傳質(zhì)系數(shù)Kya=0.052kmol/（sm3）。試求：（1）液體在塔底的濃度x1。 （2）全塔的平均推動(dòng)力ym。（3） 所需塔高。16. 用純?nèi)軇?duì)低濃度混合氣作逆流吸收以回收其中的可溶組分，物系的相平衡關(guān)系服從亨利定律，吸收劑用量是最小用量的1.3倍，試求下列兩種情況下所需的塔高，已知傳質(zhì)單元高度HOG=0.8m。（1） 回收率=90%。（2） 回收率=99%。（3） 兩種情況下的吸收劑用量有何差別？ 習(xí)題14附圖 習(xí)題18附圖17含H2S 2.510-5 (摩爾分率，下同)的水與空氣逆流接觸以使水中的H2S脫除，操作在101.3kPa、25下進(jìn)行，物系的平衡關(guān)系為y=545x，水的流率為5000kg/（m2h）。試求：（1）為使水中的H2S降至x=0.110-5 所需的最少空氣用量。 （2）當(dāng)空氣用量為G=0.40kmol/（hm2）， 設(shè)計(jì)時(shí)塔高不受限制，可以規(guī)定離解吸塔的水中含H2S最低濃度是多少？示意畫出該種情況下的解吸操作線。 *18. 采用圖示的雙塔流程以清水吸收混合氣中的SO2，氣體經(jīng)兩塔后總的SO2回收率為0.91，兩塔的用水量相等，且均為最小用水量的1.43倍，兩塔的傳質(zhì)單元高度HOG均為1.2m。在操作范圍內(nèi)物系的平衡關(guān)系服從亨利定律。 試求兩塔的塔高。19某填料吸收塔用過熱水蒸汽吹出洗油中的苯，入塔液體中苯的摩爾分率為0.05，要求解吸率97%，該物系相平衡關(guān)系為y=2.8x，采用的過熱蒸汽用量為最小氣體用量的1.3倍，該填料的傳質(zhì)單元高度HOG=0.3m，試求該塔的填料層高度。吸收過程的操作型計(jì)算20某吸收塔用2525mm的瓷環(huán)作填料，充填高度5m，塔徑1m，用清水逆流吸收每小時(shí)2250m3的混合氣?；旌蠚庵泻斜?%（體積），塔頂逸出廢氣含丙酮降為0.26%（體積），塔底液體中每kg水帶有60g丙酮。操作在101.3kPa、25下進(jìn)行，物系的平衡關(guān)系為y=2x。試求（1） 該塔的傳質(zhì)單元高度HOG及容積傳質(zhì)系數(shù)Kya；（2） 每小時(shí)回收的丙酮量。21某填料吸收塔高2.7m，在常壓下用清水逆流吸收混合氣中的氨。混合氣入 塔的摩爾流率為0.03 kmol/m2.s。清水的噴淋密度0.018 kmol/（m2.s）。進(jìn)口氣體中含氨2%（體積），已知?dú)庀嗫倐髻|(zhì)系數(shù)Kya=0.1 kmol/（m2.s）,操作條件下亨利系數(shù)為60kPa。 試求排出氣體中氨的濃度。 *22. 某填料吸收塔用含溶質(zhì)x2=0.0002的溶劑逆流吸收混合氣中的可溶組分，采用液氣比是3，氣體入口濃度y1=0.01回收率可達(dá)=0.90。今因解吸不良使吸收劑入口濃度x2升至0.00035，試求：（1） 可溶組分的回收率下降至多少？（2） 液相出塔濃度升高至多少？已知物系的平衡關(guān)系為y=2x。 *23. 在15、10