化工原理習題答案

1、第 7 章 吸收 7-1 100g水中溶解 1gNH 3 ，從手冊查得 200C時 NH 3的平衡分壓為 986.6Pa，在此 濃度以內(nèi)服從亨利定律。 試求溶解度系數(shù) H(單位為 kmol 總壓力為 100kPa。 117 答： H 0.59kmol kPa 1 1 kPa 1 )和相平衡常數(shù) m ， m 0.943) 解： c ye 3 0.582kmol m 3 ， 101 1000 c 0.582 0.59mol Pa Pe 0.9866 7.4 760 0.0099 ， 100 101.3 117 1 17 0.0105， 100 18 0.0099 0.943 。 0.0105 7-

2、2 10 0 C時氧在水中的溶解度的表達式 平衡分壓， kPa ； x 為溶液中氧的摩爾分數(shù)?？諝庵醒醯捏w積分數(shù)為 3 101kPa時，每 m3水中可溶解多少 g 氧？ 0.21 101.3 21.3kPa， Pe 21.3 66 3.313 106 3.313 10 6 6.42 10 6 32 ye 0.943 。 6 106x ,式中 p 為氧在氣相中的 21% ，試求總壓為 33 11.4g m ，或 0.35mol m ) 3.313 解： Pe 6.42 10 6 ， 18 1000 7-3 用清水吸收混合氣中的 11.4g m NH 3 ，進入常壓吸收塔的氣體含 NH 3體積分數(shù)

3、為 6%， 1 0.4% ，出口溶液的摩爾比為 0.012kmol NH 3 kmol 1水。 Y 2.52X 。氣液逆流流動，試求塔頂、塔底處氣相推動力各為多 答：頂 Y2 0.00402，底 Y1 0.034 ) 0.060.064 ， Y2 1 0.06， Y2 吸收后氣體含 NH 3 體積分數(shù)為 此物系的平衡關(guān)系為 少？ 解： Y1y1 1 y1 塔底： Ye 塔頂： Ye 2.52X 2.52X 塔頂氣相推動力 塔底氣相推動力 Y2 Y1 kL 2.52 0.012 2.52 0 0 ， y20.004 2 0.0402 ， 1 y2 1 0.004 0.03024 ， 0.0040

4、2， Y1 Ye,1 0.064 0.03024 0.034 。 7-4 用 水 吸 收 空 氣 中 的 甲 醇 蒸 汽 ， 在 操 作 溫 度 300K 下 的 溶 解 度 系 31 2kmol m 3 kPa 1 ,傳質(zhì)系數(shù) 21 0.075kmol m h kmol 的分數(shù)。(答： K G 0.0408kmol 2 1 1 kG 0.056kmol m 2 h 1 kPa 1 ， -1 3 -1 m 3 。求總傳質(zhì)系數(shù) KG 以及氣相阻力在總阻力中所占 -2 1 1 m-2 h 1 kPa 1 , 0.73) 解： K G 1 11 1 11 2 1 1 0.0408kmol m 2 h

5、 1 kPa 1 ， HK L KG 氣相阻力所占分率： 0.056 2 0.075 0.056 11 0.73。 0.09 1 0.09 0.099 ， 液相 SO2 溶解度 / 1 kgSO2 100kg 1H 2O 7.5 5.0 2.5 1.5 1.0 0.5 0.2 0.1 氣相 SO2 平衡分壓 /kPa 91.7 60.3 28.8 16.7 10.5 4.8 1.57 0.63 0.056 2 0.075 7-5 從礦石焙燒送出的氣體，含體積分數(shù)9%SO2 ，其余視為空氣。冷卻后送入吸收 塔，用水吸收其中所含 SO2的 95%。吸收塔的操作溫度為 300C ，壓力為 100kP

6、a。每小 時處理的爐氣量為 1000m3（ 300 C 、100kPa時的體積流量） ，所用液氣比為最小值的 1.2倍。 求每小時的用水量和出塔時水溶液組成。平衡關(guān)系數(shù)據(jù)為 ( 答： L 30120kg h 1,x1 0.00206 ) 解： Y1 y1 1 y1 Y2 (1 )Y1 (1 0.95) 0.099 0.00495， 1000 273 1 V (1 0.09) 36.6kmol h 1 ， 22.4 303 進吸收塔 SO2 的分壓 P1 101.3y 101.3 0.09 9.12kPa ， -1 由平衡關(guān)系內(nèi)插得溶液平衡濃度為 0.877kgSO2 100kg -1H2O ，

7、 L V min Y1 Y2 x1,e 0.099 0.00495 38.1， 0.00247 L 1.2 L 1 .2 38.1 45.69 ， V V min Lmin V L 36.6 38.1 1394.5mol h 1 V min L 1.2L min 1.2 25100 30120kg h 1 ， L Y1 Y2 x1 Y1 Y2 0.099 0.00495 V x1 L 45.69 V 換算為摩爾比 x1,e 0.877 / 64 2.47 10 100 /18 25100kg h 2.06 10 7-6 用煤油從苯蒸氣與空氣的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合氣中，含

8、苯 2% （摩爾分數(shù)） 。入塔的煤油中，含苯 0.02% 。溶劑用量為最小用量的 1.5 倍，操作溫 度為 500C ，壓 力為 100kPa 。 平衡關(guān) 系為 Y 0.36X ，總 傳質(zhì)系 數(shù) KY a 0.015kmol m 3 s 1 。入塔氣體的摩爾流量為 0.015kmol m 2 s 1 。求填料層 高度。（ 答： Z 12m ) 解： y1 0.02 ， y2 0.02(1 0.99) 0.0002， x2 0.0002， L Y1 Y2y1 y2 0.02 0.0002 0.357 ， V min Xe,1 X 2 xe,1 x2 0.02 0.0002 0.36 1.5 L

9、V 1.5 min 0.357 0.536 ， x1 N OG VL(y1 mV L 1 11 A y2 ) x2 0.36 0.536 ln(1 H OG 1 (0.02 0.0002) 0.0002 0.536 0.672 ， y1 mx2 y2 mx2 ) 1A 1 0.02 0.36 0.0002 ln( 1 0.672)( ) 1 0.6720.0002 0.36 0.0002 V 0.015 1m ， 0.015 0.0371， 0.672 12 Kya H OG NOG 12 1 12m 。 7-7 在填料塔內(nèi)用稀硫酸吸收空氣中所含的NH 3 。溶液上方 衡常數(shù) m 0 ）。下列

10、情況所用的氣、液流速及其他操作條件都大致相同，總傳質(zhì)單元高度 HOG 都可取為 0.5m 。試比較所需填料層高度有何不同。 混合氣中含摩爾分數(shù) 1%NH 3 ，要求回收 90%。 混合氣中含 3。 NH3 的分壓為零（相平 混合氣中含 能獲得什么概念？ 解： y1 1%NH3 ，要求回收 99%。 5%NH3 ，要求回收 99% 。作了上述比較之后，你對塔高與回收率的關(guān)系 （答： （1）Z 1m ；（2） Z 2.25m ；（3） Z 2.25m ） 0.01， 0.01 0.1 y2 0.99 0.01 0.1 0.01 0.00101 0.00101 ， 1 mV 0， A L 查圖得：

11、N OG 2， Z H OG N OG 0.5 2 1m； y1 0.01， y2 0.01 0.01 0.0001， y1 0.01 100， y2 0.0001 查圖得： N OG 4.5， Z H OG N OG 0.5 4.5 2.25m y1 0.05， 0.05 0.01 y2 0.000505 0.99 0.05 0.01 y1 0.05 99， y2 0.000505 mx2 y1 10， y2 mx2 查圖得： N OG 4.5， Z H OG NOG 0.5 4.5 2.25m 。 7-8 今有連續(xù)逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料氣中的甲醇。已知處理氣量為 1000m3

12、 h 1（操作狀態(tài)） ，原料中含甲醇 100g m 3，吸收后水中含甲醇量等于與進料氣 體中相平衡時濃度的 67% 。設(shè)在常壓、 250 C下操作，吸收的平衡關(guān)系取為 Y 1.15X ， 甲 醇 回 收率 要求 為 98% ， kY 0.5kmol m 2 h 1 ， 塔 內(nèi) 填 料 的 比表 面積 為 m 3 塔內(nèi)氣體的空塔氣速為 0.5m s 1 。試求：（1）水的用量為多少 kg h 1？ 3）傳質(zhì)單元高度 HOG ；（4）傳質(zhì)單元數(shù) NOG；（5）填料層高度。 1 1150kg h 1 ; D 0.84m ; HOG 0.686m ; NOG 8.89 ; Z 6.1m） 100 10

13、 3 /32 0.07 a 200m 2 （2）塔徑； 解： y1 Y1 Y2 X1 1/22.4 0.07 0.0753 ， 1 0.07 ) 0.0753 Y1 X2 Y1(1 67% X1* 0， 1000 22.4 Y1 0.67 (1 Y2 (1 0.98) 1.5 0.0753 1.15 10 3 ， 0.67 0.0439 ， Vs H OG X1 X 2 1.68V 1.68 1000 3 m 3600 4Vs u V 273 y1 ) 273 25 0.0753 1.5 0.0439 0 10 1000 22.4 3 273 1 (1 0.07) 38kmol h 1 ， 2

14、98 1.68， 38 63.8kmol h 1 1.15 103kg KYa s1 ， u 0.5m s 1 ， 4 1000 3600 3.14 0.5 38 0.84m ； 0.686 m ； 0.5 2 2000.842 4 用解析法： NOGV 1m L 1 ln（1 1.15 1 1.68 Z H OG NOG ln(1 m mX2 ) mX2 mV L 1.15)( 0.0753 1.68)(1.15 10 3 0.686 8.89 6.1m 。 0 ) 1.15 0) 1.68 8.89； 6m 。每小時處理 7-9 直徑為 0.88m 的填料吸收塔內(nèi)，裝有拉西環(huán)填料，填料層高

15、為 2000m3 含5%丙酮與空氣的原料氣，操作條件為1 個大氣， 250C 。用清水作吸收劑，塔 頂出口廢氣含丙酮 0.263% （以上均為摩爾分數(shù)） ，出塔溶液中每千克含丙酮 61.2g ，操作 條件下的平衡關(guān)系為 Y 2X 。試計算：（1）氣相總體積傳質(zhì)系數(shù) KYa ；（2）每小時可回 收丙酮多少千克？（ 3）若將填料層加高 3m ，又可以多回收多少千克丙酮？ 答： KY a 176.8kmol m 3 h 1 , 225kg h 1 , 6.56kg h 1 ) 解：塔截面積 S d 2 0.88 2 44 2000 273 (1 22.4 298 惰性氣體量 V 0.05 1 0.0

16、5 0.526 ，Y2 x2 0 ， x1 61.2/ 58 0.61m 2 ， 1 0.05) 77.7kmol h 1 ， 0.00263 0.00263 ， 1 0.00263 0.0198 ， 61.2/ 58 938.8/18 2 0.0198 0.0396 ， Ye,10.0396 0.0412 e,1 1 0.0396 0.0526 0.0412 0.0114 ， Y2 0.00263 0 0.00263， Ym Y1 Y2 ln Y1 Y2 0.0114 0.00263 0.0114 ln 0.00263 0.006， KYa NA Z Ym V (Y1 Y2 ) Z Ym 77.7(0.0526 0.00263) 0.61 6 0.006 3 176.8kmol m 3 h 2000 273 225kg h 丙酮回收量： m (0.05 0.00263 ) 58.08 mV L 22.4 298 V 77.7 OG 0.72 ， KYa 176.8 0.61 Z 6 NOG 8.33， H OG 0.72 V x1 x2 0.0198 0.418 ， L y1 y2 0.05 0.00263