化工原理第五章吸收課后習(xí)題及答案

1、第五章 吸收相組成的換算【5-1】 空氣和CO的混合氣體中，CO的體積分?jǐn)?shù)為20%求其摩爾分?jǐn)?shù)y和摩爾比Y 各為多少？解 因摩爾分?jǐn)?shù)=體積分?jǐn)?shù)，y 02摩爾分?jǐn)?shù)摩爾比 Y 工 0.20251 y 1 0.2【5-2】20c的100g水中溶解lgNH3, NH在溶液中的組成用摩爾分?jǐn)?shù)X、濃度c及摩爾比X表示時(shí)，各為多少？解 摩爾分?jǐn)?shù) x 1/17=0.01051/17 10*8濃度c的計(jì)算20 C,溶液的密度用水的密度s 998.2kg/m3代替。溶液中NH的量為 n 1 10 3/17kmol溶液的體積 V 101 10 3 /998.2 m33溶液中 NH3 的濃度 c =J=0.581km

2、ol/m3V 101 10 3/998.2s 998.23或 c x 00105 0.582kmol/mMs 18NH與水的摩爾比的計(jì)算1 /17X00106100/18x 0.0105或 X 0 01061 x 1 0.0105【5-3】進(jìn)入吸收器的混合氣體中，NH的體積分?jǐn)?shù)為10%吸收率為90%求離開吸收器時(shí)NH的組成，以摩爾比 Y和摩爾分?jǐn)?shù)y表示。吸收率的定義為被吸收的溶質(zhì)量Y1 Y2 . %1原料氣中溶質(zhì)量Y1Y解原料氣中NH的摩爾分?jǐn)?shù)y 0.1摩爾比 Y y- -0 0.1111 V11 0.1吸收器出口混合氣中 NH3的摩爾比為Y2 (1)Y1 (1 0.9) 0.111 0.01

3、11摩爾分?jǐn)?shù)y2 _2L = _0i0HL 0.010981 Y2 1 0.0111氣液相平衡【5-4 l00g水中溶解lg NH3,查得20c時(shí)溶液上方 NH3的平衡分壓為798Pa。此稀溶液的氣液相平衡關(guān)系服從亨利定律，試求亨利系數(shù)E(單位為kPa)、溶解度系數(shù)H單位為kmol/(m3 kPa)和相平衡常數(shù) m總壓為100kPa。液相中NH 3的摩爾分?jǐn)?shù)x1/171/17 100/180.0105氣相中NH3的平衡分壓P* =0.798 kPa亨利系數(shù)E p*/x 0.798/0.0105 763液相中NH3的濃度30.581 kmol/mn 1 10 /17C3V 101 10 3 /9

4、98.2溶解度系數(shù) H c/p* 0.581 /0.798 0.728kmol/(m3 kPa)液相中NH3的摩爾分?jǐn)?shù)1/17x 0 01051Z7 100/18氣相的平衡摩爾分?jǐn)?shù)y* p*/p 0.798400相平衡常數(shù)m y* 一0798 0.76x 100 0.0105或 m E/p 76/100 0.76【5-5】空氣中氧的體積分?jǐn)?shù)為21%試求總壓為101.325kPa,溫度為10c時(shí)，1m3水中最大可能溶解多少克氧？已知10c時(shí)氧在水中的溶解度表達(dá)式為p* 3.313 106x,式中p*為氧在氣相中的平衡分壓，單位為kPa; x為溶液中氧的摩爾分?jǐn)?shù)。解 總壓 p 101.325 kP

5、a空氣中。2的壓力分?jǐn)?shù)pjp體積分?jǐn)?shù) 0.21空氣中。2的分壓pA 0.21 101.325 kPa亨利系數(shù)E 3.313 106 kPa(1)利用亨利定律pA Ex計(jì)算與氣相分壓Pa 0.21 101.325kPa相平衡的液相組成為* 一一， pA 0.21 101.32562 / 儼x - - 6.42 10 kmol O/kmol 溶液E3.313 106此為1kmol水溶液中最大可能溶解 6.42 10 6kmol O 2因?yàn)槿芤汉芟。渲腥苜|(zhì)很少1kmol水溶液1kmol水=18 kg水10C,水的密度999.7kg/m3故 1kmol水溶液18/999.7m3水即8-m3水中最大可

6、能溶解 6.42 10 6kmol氧999.7故1m、.、pAH(203 0.015) 0.6932.11 kmol NH 3/m 溶液【5-7】溫度為20C,總壓為0.1MPa時(shí)，CO水溶液的相平衡常數(shù)為1MPa時(shí)，相平衡常數(shù) m為多少？溫度為 20c時(shí)的亨利系數(shù) E為多少M(fèi)Pa?水中最大可能溶解的氧量為6.42 10999.743.57 10 kmolQ2183.57 10 相平衡常數(shù)m與總壓p成反比,p 0.1MPa 時(shí) m 1660, p' 1MPa 時(shí) 32 1.14 10 2 kgQ2 11.4g Q2(2)利用亨利定律pAcA計(jì)算H999.7H 市一3.313 106 1

7、8=1.6765310 kmoK m kPa1m3水中最大可能溶解的氧量為* _ _ _ _ _ _ _ _ _ pAH(0.21 101.325) (1.676543、10 ) 3.57 10 kmol Q2/ m 溶液3.57 10 4 32 1.14 10 2 kg Q211.4g。2【5-6】含NH體積分?jǐn)?shù)%勺空氣-NH3混合氣，在20c下用水吸收其中的NH總壓為203kPa。NH在水中的溶解度服從亨利定律。在操作溫度下白亨利系數(shù) E 80kPa。試求氨水溶液的最大濃度，kmol NH/ m3溶液。解氣相中NH3的摩爾分?jǐn)?shù)y 0.015總壓 p 203kPa,氣相中 NH3 的分壓 p

8、A py 203 0.015kPa(1)利用亨利定律p* Ex計(jì)算與氣相分壓p相平衡的液相中NH的摩爾分?jǐn)?shù)為* _ _ _ _ _ .x 2 203 0.015 0.0381E 80NH3水溶液的總濃度sMs998.23kmol / m 18水溶液中NH3的最大濃度998.2 ,cx 0.0381182.11kmol NH3 /mf溶液(2)利用亨利定律pa多計(jì)算一。998 2 3 _80kPa, H= 982 =0.693 kmol/(m 3 kPa)Cam=166Q若總壓為EMs 80 18m' m = 1660 01=166P亨利系數(shù)E mp m'p'166 MP

9、a【5-8】用清水吸收混合氣中的收后混合氣中含 NH3的體積分?jǐn)?shù)為NH,進(jìn)入吸收塔的混合氣中，含 NH3體積分?jǐn)?shù)為6%吸%出口溶液的摩爾比為 0012kmol NHJkmol水。此物系的平衡關(guān)系為Y* 0.76 X 。氣液逆流流動(dòng)，試求塔頂、塔底的氣相傳質(zhì)推動(dòng)力各為多少?解 已知0 0.06 ,貝U Yy1/ 1 y10.06/ 0.94 0.0638已知 V2 0.004 ,貝U Y2 0.004 / 1 0.004 =4.02 103已知 X1 0.012 ,貝U Y* 0.76 0.012 0.00912已知X20 ,則丫2* 0塔頂氣相推動(dòng)力丫2 丫2 Y；=4.02 10 3塔底氣相

10、推動(dòng)力Y Y Y1*0.0638 0.00912 0.0547【5-9】 CO分壓力為50kPa的混合氣體，分別與 CO濃度為0.01kmol/m3的水溶液和CO 濃度為0.05kmo|/m3的水溶液接觸。物系溫度均為25C ,氣液相平衡關(guān)系P* 1.662 105xkPa。試求上述兩種情況下兩相的推動(dòng)力（分別以氣相分壓力差和液相濃度差表示），并說明CO在兩種情況下屬于吸收還是解吸。3解 溫度t 25C ,水的密度為 s 997kg / m混合氣中CO的分壓為p 50kPa97.水溶液的總濃度 c - - kmol / m水溶液Ms 18（1）以氣相分壓差表示的吸收推動(dòng)力液相中CO的濃度ca

11、0.01kmoi CO/m3水溶液液相中CO的摩爾分?jǐn)?shù)x cA/c 0.01 =1.805 10 4997/18與液相平衡的氣相平衡分壓為p* 1.662 105 x 1.662 105 1.805 10 4 30kPa氣相分壓差表示的推動(dòng)力p p p* 50 30 20kPa （吸收） 液相中CO的濃度cA 0.05kmol/m3水溶液997/18液相中CO的摩爾分?jǐn)?shù)x Ca /c 0.059.027 10與液相平衡的氣相平衡分壓為554. _p* 1.662 10 x 1.662 10 9.027 10 150kPa氣相分壓差表示的推動(dòng)力p p* p 150 50 100kPa （解吸）（

12、2）以液相濃度差表示的吸收推動(dòng)力與氣相CO2分壓p 50kPa平衡的液相組成為* p501 X551.662 101.662 10平衡的液相濃度液相中CO的濃度cA 0.01 kmol CO2/m3水溶液液相濃度差表示的推動(dòng)力為3c cA cA 0.01666 0.01 0.00666kmol/m（吸收）液相中CO的濃度cA 0.05 kmol CO2/m3水溶液液相濃度差表示的推動(dòng)力為 3c cA cA 0.05 0.01666 0.0333kmol / m （解吸）吸收過程的速率【5-10如習(xí)題5-10附圖所示，在一細(xì)金屬管中的水保持25C,在管的上口有大量干空氣（溫度25C,總壓流過，管

13、中的水汽化后在管中的 空氣中擴(kuò)散，擴(kuò)散距離為l00mm。試計(jì)算在穩(wěn)定狀態(tài)下的汽化速率，2 、kmol/（m s）。解 25c時(shí)水的飽和蒸氣壓為3.2895kPa習(xí)題5-10附圖從教材表5-2中查得，25C, 101.325kPa條件下，HO在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù) D 0.256cm2 /s 0.256 10 4 m2/s。擴(kuò)散距離 Z 100mm 0.1m,總壓 p 101.325 kPa水表面處的水汽分壓pA1 3.2895kPa空氣分壓pB1p pA1 101.325 3.289598.04 kPa管上口處有大量干空氣流過，水汽分壓pA2 0空氣分壓 pB2 101.325kPa空氣分壓的

14、對數(shù)平均值為pB2 pB13.2895pBmY n25 "Paln ln Pbi98.04pA2_ _ 40.256 108.314 298 0.1101.32599.83.2895 0723.45 10 kmol / m s水的汽化速率NaD p PA1RTZ PBm4.02 104【5-11】 用教材圖5-10(例5-4附圖)所示的裝置，在溫度為48C、總壓力為101.325kPa條件下，測定CCl4蒸氣在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù)。48c時(shí)，CCl4的飽和蒸氣壓為，液體密度為1540kg/m3。垂直管中液面到上端管口的距離，實(shí)驗(yàn)開始為2cm,終了為3cm, CCl4的蒸發(fā)時(shí)間為1.5

15、56 104 s。試求48c時(shí)，CCl4蒸氣在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù)。解 計(jì)算48c時(shí)CCl4蒸氣在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù)，計(jì)算式為 2_ 2RT Z ZoCP2 PM lnoP PA已知CCl4液體密度1540 kg/m348c時(shí)CCl4的飽和蒸氣壓pA 37.6kPa總壓 p 101.325kPa, T 273 48 321K開始 Zo 2cm,終了 Z 3cmCCl4的蒸發(fā)時(shí)間1.556 104sCCl4的摩爾質(zhì)量 M 154 kg / kmol摩爾氣體常數(shù)R 8.314 k.J<kmol K)已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算式，得擴(kuò)散系數(shù)D 0.0912cm2/s【5-12】用清水在吸收塔中吸收混合

16、氣中的溶質(zhì)A,吸收塔某截面上，氣相主體中溶質(zhì)A的分壓為5kPa,液相中溶質(zhì)A的摩爾分?jǐn)?shù)為。氣膜傳質(zhì)系數(shù)kY 2.5 105kmol/(m2 s),液膜傳質(zhì)系數(shù)kX3.5 103kmol/(m2 s)。氣液平衡關(guān)系可用亨利定律表示，相平衡常數(shù)m 0.7?？倝簽?101.325kPa。試求：(1)氣相總傳質(zhì)系數(shù) Ky ,并分析吸收過程是氣膜控制還是液膜控制；(2)試求吸收塔該截面上溶質(zhì) A的傳質(zhì)速率Na 。解(1)氣相總傳質(zhì)系數(shù)KY4 104 2 102L J _m10.7KYkYkX2.5 10 5 3.5 10Ky 2.488 10 5kmol/ m2 s氣膜阻力 1/kY 4 104 (m2

17、 s) / kmol ,液膜阻為 m/ kx 2 102(m2 s)/kmol。4氣膜阻力與總阻力的比值為解最小液一-比- Y 的計(jì)算 G minX1 X2V10 09y1 0.09, Y1 -=.=0.0989 y1 1 0.090.95,Y2(1)Y11 0.95 0.09890.00495吸收劑為水，X2 0 ,總壓p 100kPa原料氣中 SQ 分壓 PSO2py1 100 0 09 9kPa旦4 10 4 0.995 ,為氣膜控制。1/ Ky 4.02 10(2)傳質(zhì)速率NAYpA 50.0519p Pa 101.325 5x 0 015X 10.0152, Y* mX 0.7 00

18、152 00106x 1 1 0,015NA Ky Y Y* 2.488 10 5 0.0519 0.0106 1.03 10 6 kmol/ m2 .s【5-13根據(jù)Pa py, pi py及Ca cx, G cx ,試將傳質(zhì)速率方程N(yùn)akG(PaPi)kL GCa變換成 Na ky yyikxxix 的形式。ky與kG、kx與kL 有何關(guān)系。解 Na kG Pa PikG py pyi =pkG y y ky y y式中ky pkGNA kLcicAkLcxicxckLx xkx(xx)式中kx ckL吸收塔的計(jì)算【5-14】從礦石焙燒爐送出的氣體含體積分?jǐn)?shù)為9%勺SQ ,其余視為惰性氣體

19、。冷卻后送入吸收塔，用水吸收其中所含SQ的95%吸收塔的操作溫度為30 C,壓力為100kPa,每小時(shí)處理的爐氣量為1000m3(30C、100kPa時(shí)的體積流量),所用液-氣比為最小值的倍。求 每小時(shí)的用水量和出塔時(shí)水溶液組成。平衡關(guān)系數(shù)據(jù)為液相中SQ溶解度/kg SQ100kg(H2O)氣相中SQ平衡分壓/kPa從平衡數(shù)據(jù)內(nèi)插，得液相平衡溶解度0868 kgSO100kgH2。換算為摩爾比最小液-氣比用水量計(jì)算*Ximin0.868/64100/1832.44 10YY20.0989 0.00495* 38.5Xi X20.00244L/G 1.2 G1.2 38.5 46.2min已知爐

20、氣流量 1000 m3 / h (30C,100kPa)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理想氣體的摩爾體積為22.4 m3/kmol（ 273.15K,101.325kPa）爐氣的摩爾流量為1000273.15303.151001101.325 227439.7kmol/ h惰性氣體流量G 39.7(1 009 36.1kmol/h吸收用水量L 46.2 36.1 1668kmol/h18 1668 3 104kg /h出塔水溶液的組成v Y1 Y20.0989 0.004953X1 2.03 10L/G46.2【5-15】在一吸收塔中，用清水在總壓0.1MPa、溫度20c條件下吸收混合氣體中的CG,將其組成從2%

21、條至 （摩爾分?jǐn)?shù)）。20c時(shí)CO水溶液的亨利系數(shù) E 144MPa。吸收劑用量 為最小用量的倍。試求：（1）液-氣比L/G及溶液出口組成 X1。（2）試求總壓改為1MPa時(shí)的 L/G 及 X。解(1)總壓p 0.1MPa時(shí)L/G及X1丫 V、 0.02 Y1 V110.02m E/ p 144/0.1L Y YG min Y1/m X2-1.2 -1.2G G刀所GX1 X2 Y %L0.02041, Y2 0.001, X214400.02041 0.001 13690.02041/1440 01369 16430.02041 0.0010 1.18164310-5(2)總壓p 1MPa時(shí)的

22、L/G及X1m E/ p 144/1 144(L/G)mm136.90.02041 0.0010.02041/144L/G 1.2(L/G)min1.2 136.9 164.30.02041 0.001X1164.3一 一 41.18 10從上述計(jì)算結(jié)果可知,總壓從增大到1MPa溶液出口組成從1.18 105增加到1.18 10 4O【5-16】用煤油從苯蒸氣與空氣的混合物中回收苯，要求回收99%入塔的混合氣中含苯2% （摩爾分?jǐn)?shù)）；入塔的煤油中含苯 （摩爾分?jǐn)?shù)）。溶劑用量為最小用量的倍，操作溫度為50C,壓力為100kPa,相平衡關(guān)系為Y* 0.36X ,氣相總傳質(zhì)系數(shù)KYa 0.015km

23、ol/（m3 s）。入塔混合氣單位塔截面上的摩爾流量為0.015kmol/（m2 s）。試求填料塔的填料層高度，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)用對數(shù)平均推動(dòng)力法及吸收因數(shù)法的計(jì)算式計(jì)算。解（1）氣相總傳質(zhì)單元高度Hog計(jì)算入塔混合氣的流量G'20.015 kmol/(m s)V10.02,KYa0.015 kmol/惰性氣體流量G G'1 V10015Q Q21 0020.0147kmol/(m s)H £KYaQ0.01470.98 m0.015(2)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Hog計(jì)算Vi1V10.020.9800204 ,回收率0.99X20.0002, X20204 1 0 99 =

24、 2 04 .X2 0.000210 4吸收因數(shù)法計(jì)算NogX1Y/ m 0.0204/0.36 0.05671.5 -1.5G minYiY2*XiX21.5。0204。000204 0.5360.0567 0.0002mGLNOG1kln.mG1 LmGLmX2Y2mX2mGL0.36-0.6720.5361 In 1 0.67212cc” 0.0204 0.36 0.00020.672-0.6720.000204 0.36 0.0002對數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算NOGLY Y2GX1X2X1Y Y2X2L/G0.0204 0.0002040.536Y2mX1mX2Yi0 360 36.-一*Y

25、i0 0379 0 0136.0 0002 0 000072.0204 0 0136 6 8 10 3.3_30 204 100 072 100 132 10 3Ym一Y2Y26.8 10 3 0.132 10 3 1.69,6.8-ln,0,132103NogY Y20.0204 0.000204Ym1.69 10 3120.0002 0.0379(3)填料層高度Z計(jì)算Z H og Nog0.98 12 11.8m【5-17】混合氣含 CO體積分?jǐn)?shù)為CO的體積分?jǐn)?shù)降到 %水溶液出口組成(按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，273.15K, 101325Pa),10%其余為空氣。在 30C、2MPa下用水吸收，使Xi

26、 6 10 4 (摩爾比)。混合氣體處理量為 2240m3 / h塔徑為1.5m。亨利系數(shù)E 188MPa,液相體積總傳質(zhì)系數(shù)KL a 50kmol,(m3 h kmol / m3)。試求每小時(shí)用水量及填料塔的填料層高度。解(1)用水量計(jì)算V1 0.1, Y 01 0,111, Y2 0005,%0005 5.03 10 3, X1 6 10 4 , X2 00.90.995混合氣流量 G 24° 100kmol/ h22.4惰性氣體流量G G'1 y1100 1 0.1 90kmol/h用水量 l GY_J gOQ111 O；00503) 1,59 104kmoi/hX1

27、X26 101.59 104 18 2.86 105 kg/h(2)填料層高度Z計(jì)算水溶液的總濃度c s/Ms 995.7/18 55.3kmol /m3體積傳質(zhì)系數(shù)KXa cKLa 55.3 50 2765 kmol /(m3 h)液相總傳質(zhì)單元高度L1.59 104H OL KXaQ 2765 _ (1.5)23.26m對數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算Nol氣液相平衡常數(shù)m E 188 94P 2X1 Y/ m 0.111/94 1.18 10 0 1 18 10 3 1.879 r3 6 101 18 10填料層高度Z Hol Nol 3.26 2.73 8.9m 【5-18】氣體混合物中溶質(zhì)的組成

28、Y 0.02 （摩爾比），要在吸收塔中用吸收劑回收。氣液相平衡關(guān)系為Y* 1.0X。（1）試求下列3種情況下的液相出口組成 X1與氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Nog （利用教材中圖5-23）,并迸行比較，用推動(dòng)力分析Nog的改變。3種情況的溶質(zhì)回收率均為99%入塔液體為純吸收劑，液-氣比L / G 2.0;入塔液體為純吸收劑，液-氣比L/G 1.2;入塔液體中含溶質(zhì)的組成X2 0.0001 （摩爾比），液-氣比L/G 1.2。（2）入塔液體為純吸U劑，最小液 -氣比（LZG）min 0.8 ,溶質(zhì)的回收率最大可達(dá)多少？解（1）求X1與Nog-*X2Y2/m0.00503/945 35 10 5X1XiX1

29、1 18 10 3 6 10 4= 51.8 10X2*X2一一55X2 5 35 100 5 35 102.XmXilnX2 X x158 10 5 5.35 10 55,58 10ln55.35 10=2.20910 4液相總傳質(zhì)單元數(shù)NolX1 X2610 4 0Xm _ 42 209 102 72吸收因數(shù)法計(jì)算nolLmG1.59 10494 901.879, *1d L X2 X1 LOLln1 - *LmG X1 X1 mGln1 1 8791 8792 73 mG丫 1 0.99 0.02 0.0002 X20, LyG 2, LZ mG 2YL- 0.0002 0 Q01 查圖

30、 5-23,得 Nog 7.8Y mX20.02 00GL 2L2L 2 0.02 0.0002Xi 0.0099G Xi X2Xi 0X2 0,LZG 1.2, L/mG 1.2YmX2Y mX20.01查圖 5-23 ,得 Nog 171.20.02 0.0002X1 0 X2 0.0001, L/GX10.01651.2, L/ mG 1.2YmX2Y mX20.0002 0.000135.03 100.02 0.0001查圖 5-23 ,得 Nog 210.02 0.00021.2 X1 0.0001X1 0.0001 0020 0002.-0.01661.2計(jì)算結(jié)果比較:與比較,X2

31、相同，L/G減小時(shí)，操作線斜率減小，向平衡線靠近，推動(dòng)力減小。為達(dá)到一定的溶質(zhì)回收率要求(即達(dá)到一定的丫2要求)，Nog需要增大，同時(shí)X1也增大了。與比較，L/G相同，使X2增大，即操作線斜率相同，操作線向平衡線平行靠近，使推動(dòng)力減小，Nog增大，同時(shí)X1也增大了。(2) X2 0, (L/G)min 0.8 ,(L/G)min 0.8m當(dāng)液體出口組成 X1與氣體進(jìn)口組成達(dá)平衡時(shí)，溶質(zhì)的回收率為最大，即X* YZmmm回收率YL2 0 8 L / G min 0 8.Y1mGm溶質(zhì)的回收率最大可達(dá) 80%【5-19】某廠有一填料塔，直徑 880mm填料層高6m,所用填料為50mms拉西環(huán)，亂

32、堆。每小時(shí)處理 2000m3混合氣(體積按 25c與101.33kPa計(jì))，其中含丙酮摩爾分?jǐn)?shù)為 5% 用清水作吸收劑。塔頂送出的廢氣含丙酮摩爾分?jǐn)?shù)為塔底送出來的溶液，lkg含丙酮61.2g。根據(jù)上述測試數(shù)據(jù)計(jì)算氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)La。操作條件下的平衡關(guān)系為Y*2.0X。3m,可以多回收多少丙酮?上述情況下，每小時(shí)可回收多少千克丙酮？若把填料層加高解（1）計(jì)算體積總彳質(zhì)系數(shù) Kya先從已知數(shù)據(jù)求 NOG相平衡常數(shù)m 2Vi0.05yi0.05, Y 0.0526,1 yi1 0.05000263V20.00263,一.0002641 0.00263X2 0塔底排出的水溶液, 丙酮的摩爾質(zhì)量為每

33、 1000g含丙酮61.2g58kg / kmolX161.2/58(1000 61.2)/180.0202傳質(zhì)單元數(shù) NOG丫2VrnY Y20.0526 0.00264X1X20.0202 02.47L 2.47 mG 21.24Y1%* 0 0502 .丫 丫20.0526 0從教材圖5-23查得NOG8丫1丫1X丫2*,丫 丫In r丫2 丫20 0526 0 00264 .8 0 0526 2 0 02020 00264 0.0 0526 2 0 0202In 0 00264 0.NOG也可用吸收因數(shù)法計(jì)算* _丫2 丫20.00264 0或用計(jì)算式求出NOGmGL20.812.47

34、mGL*丫1丫2mG*丫2 丫2 L1NOG -In1 mGL11 0.81In1 0.810.0526 0 八一0.810.00264 0已知填料層高度Z 6m,計(jì)算HOG 6 0.75NOG8再從式 H OG G計(jì)算Ky a Ky a Q惰性氣體流量 G 2000 (1 0.05) 2000 0.95 m3Z h (20 C ,101.33kPa)理想氣體在273K、101.325kPa時(shí)的摩爾體積為 22.4 m3/kmol在298K、101.325kPa下的摩爾體積為298322 4 24 45m / kmol273八 2000 0.95 -G =77.7kmol/h,塔徑 Dt 0.

35、88 m24.45塔截面積Q DT 0.88 20.608m244體積總傳質(zhì)系數(shù)QaG 77.7Hog 075 06083170kmol / (m h)(2)每小時(shí)丙酮回收量為G Y Y2 = 77 .70.0526 0.002643.88kmol/h58 3.88 225kg / h填料層加高3m, Z 6 3 9 m, H0G0.75NOGZHOG90.7512, 1.24mGY'從教材圖5-23查得 ,0023YY'2 0.023 Y 0.023 0.0526 0.00121填料層Z 9m時(shí)，丙酮的回收量為G(Y Y'2) 77.7 0.0526 0.00121

36、= 3 .99kmol/h多回收丙酮3.99 3.88 0.11kmol/h也可以如下計(jì)算G(Y2 Y'2) 77.7 0.00264 0.001210.111kmol/h【5-20】有一填料吸收塔，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A,以逆流方式操作。進(jìn)入塔底混合氣中溶質(zhì) A的摩爾分?jǐn)?shù)為1%溶質(zhì)A的吸收率為90%此時(shí)，水的流量為最小流量的倍。 平衡線的斜率m=l。試求：(1)氣相總傳質(zhì)單元數(shù) Nog ; (2)若想使混合氣中溶質(zhì) A的吸收率 為95%仍用原塔操作，且假設(shè)不存在液泛，氣相總傳質(zhì)單元高度hog不受液體流量變化的影響。此時(shí)，可調(diào)節(jié)什么變量，簡便而有效地完成任務(wù)？試計(jì)算該變量改變的百分

37、數(shù)。解已知 V1 0.01,08, m 1, X2 0Y Jy 0.010.0101, y21 y (1-0.9) 0.0101 0.001011 y11 0.01(1)計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元數(shù) NogY Y2Y Y2*min X1X2Y1 / mX20.0101 0.00101 0,90.0101/1 0L1.5 - G1.50.91.35minLmG1.35"V1.35NogTln1 mG匚mG匚mX2Y2mX2mG L11 3511350 0101 0.0 00101014 64.1 35.(2)要想使吸收率從90觀高到95%填料層高度Z HogN0G對于已有的填料塔，其填料層高度

38、已定,可增大吸收劑用量吸收劑用量改變不會(huì)改變Hog。因此，Nog不會(huì)改變，仍為Nog 4.64 。新工況下,Y'21 丫 1 0954_4 _400101 5.05 10Y'2 mX2Y1mX25 05 10 40 05 .0 0101用 Nog 4.64與Y'2 mX2 0.05,從圖 523 查得YmX2L3L2.1, m=1,故一2.1 mGG為了使吸收率從90砒高到95% L/G需要從增加到，增加的百分?jǐn)?shù)為2 1 1 35100 55.5%1.35用清水吸收煙道氣中的CO, CO的組成為【5-21某填料吸收塔的填料層高度已定,(摩爾比)，余下氣體為惰性氣體，液一

39、氣比為180,吸收率為 95%操作溫度為30C,總壓為2MPa CO水溶液的亨利系數(shù)由教材中表5-1查取。試計(jì)算下列3種情況的溶質(zhì)吸收率、吸收液(塔底排出液體)組成X1、塔內(nèi)平均傳質(zhì)推動(dòng)力Ym,并與原有情況進(jìn)行比較：(1)吸收劑由清水改為組成為(摩爾比)的CO水溶液；(2)吸收劑仍為清水，操作溫度從30 C改為20C； (3)吸收劑為清水，溫度為 30 Co由于吸收劑用量的增加，使液 -氣比從180增 加到200。解總壓 p 2MPa, Y 0.1(1) X2 0 改為 X'2 0.0001新工況的Y2計(jì)算此時(shí)，Hog -不會(huì)改變，因填料層高度Z為一定值，所以Nog 不變。KyaaHo

40、g原工況Nog新工況N'ogIn mGLTln1 mGTmGmGYmX2mGY2mX2Y mX '2Y'2 mX'2mG因NogYmX2丫mX2Y1mX '2Y'2 mX2Y 0.1,Y2 Y(1)0.1 (10.95) 0.005X2 0, X'2 0.0001查得30 c時(shí)CO水溶液的E188MPam E/ p 188/2 94將上述數(shù)據(jù)代入式（a）0.1 00.1 94 0.00010.005 0 Y'2 94 0.0001Y'20.0139解得新工況的吸收率Y'2/Y1 0.0139/0.10.861吸收液

41、組成計(jì)算已知L/G 180原工況X1GL Y1 Y20.0050 0.000528180新工況X '1G一 Y1 Y '2L0.1 0.0139X'2 0.0001 0.000578180平均傳質(zhì)推動(dòng)力的計(jì)算方法按原工況計(jì)算nogmG/ L94/180 0.52221.Nog In 11 0 52220 52220 1 0. 0 52224 84.0 005 0原工況YmY1丫20.1N'og新工況Y'm方法原工況_ _ _ _ _ _ *丫2 = Y2 -Y2 =Ym新工況Nog4.84Y Y'2N 'og-* _ _YY1mX0.00

42、50.01964.840.1 0.01390.01784.84mX10 1 94 0 000528 0 05037I .0 005-00 005個(gè)駕0-0196 n 0.005mX2 0 1 94 0 000578 0 045672.Y2 Y mX2 0.0139 94 0.0001 0.0045YmYY21n0.04567 0.0045彳 0.045671n一0.00450.0178從上述計(jì)算結(jié)果可以看出: 當(dāng)吸收劑組成 由X2 0增加到X； 0.0001時(shí)，傳質(zhì)推動(dòng)力由Ym 0.0196降為 Ym 0.0178溶質(zhì)吸收率由0.95降為,0.861吸收液組成由X1 0.000528增至X1

43、0.000578對現(xiàn)有吸收塔，吸收劑入塔組成增大，使傳質(zhì)推動(dòng)力降低，而導(dǎo)致溶質(zhì)吸收率下降。NOG如果不需要計(jì)算平均傳質(zhì)推動(dòng)力的數(shù)值，而只需對比，則可如下計(jì)算。NOG新工況Ym原工況Ym''.YY2/NOGYY0.1 0.0139；- 0.906YY2/NOGYY0.1 0.005(2) X2 0,操作溫度從30 c改為20 c查得20c時(shí)CO水溶液的E 144 MPam E/ p 144/2 72新工況的丫2計(jì)算mG Z2 0.4L 180原工況 NOG 4.84 （前面已計(jì)算）新工況NOGmG1nmGLYmX2Y2mX2mG10 1 01n 0.6 - 0.40.6Y2 0因

44、 NOG NOG 4.844 84.10.061 n 0.6 Y22 904.0 061n 0 4 .Y22 904.e0.06Y20.4Y20.00336新工況的吸收率1 丫2/丫1 0.00336 / 0.1 0.966吸收液組成計(jì)算原工況X1 0.000528（前面已計(jì)算）, G 0.1 0.00336新工況X1_ Y1 丫2X2 0 0.000536'L '22180平均傳質(zhì)推動(dòng)力計(jì)算原工況匕工卡0.0196 （前面已計(jì)算）因 Nog Nog 4.84新工況YmY1 Y20 1 0 00336 Nog4 84.0 02.習(xí)題5-23附圖從上述計(jì)算結(jié)果可知，對現(xiàn)有吸收塔，

45、當(dāng)操作溫度降低，平衡線斜率減?。?m減小），傳質(zhì)推動(dòng)力增大，導(dǎo)致溶質(zhì)的吸收率增大。 X2 0 ,溫度 30 C, m=94原工況新工況L/G新工況的Y2計(jì)算原工況N0G新工況N0G因NogL/G 180 mG/L 94/180 0. 522200 mG/L 94/2001 小n1 mG1mGL4.84 （前面已計(jì)算）LY mx2mGY2 mX2LNog 4.840. 4710 1 04 84 1 n 1 0 47 0 471 0.47Y2 0解得Y2 0.00423新工況的吸收率'1 Y2 /Y1 1 0.00423/ 0.1 0.958吸收液組成計(jì)算原工況X1 0.000528（前

46、已計(jì)算）' G 0.1 0,00423新工況X1 （丫 Y2） X2 0 0.0004792200平均傳質(zhì)推動(dòng)力計(jì)算原工況YmYY20 1 0 005NOG4 840.0196前已計(jì)算）新工況 Nog Nog 4.840 1 0 00423N og.0 0198.4 84.從上述計(jì)算結(jié)果可知，對現(xiàn)有吸收塔，當(dāng)吸收劑用量增加，操作線斜率增大，傳質(zhì)推動(dòng)力增大，導(dǎo)致溶質(zhì)的吸收率增大。【5-22】有一逆流操作的吸收塔，其塔徑及填料層高度各為一定值，用清水吸收某混合氣體中的溶質(zhì)。若混合氣體流量G吸收劑清水流量 L及操作溫度與壓力分別保持不變，而使進(jìn)口混合氣體中的溶質(zhì)組成Y1增大。試問氣相總傳質(zhì)單

47、元數(shù) NOg混合氣出口組成 Y2、吸收液組成X1及溶質(zhì)的吸收率 Y將如何變化？并畫出操作示意圖。解填料層高度Z已定，且氣象總傳質(zhì)單元高度H OG不變，故KYaQ物系一定，操作溫度及壓力不變， 故氣液相平衡常數(shù) m一定，且G及L不變，故L/Gm定。因NOgM L/Gm各為一定值，從教材中 NO4勺計(jì)算式（5-76）或圖5-23可知Y2 mX2為Y mX2定值。且吸收劑為清水，故 X2=0,則"為一定值。即隨著 Y的增大，Y2按一定比例增大。 Y如習(xí)題5-22附圖所示，氣相進(jìn)口組成由Y1增大到丫1,則氣相出口組成由Y2增大到y(tǒng)2 .操作線斜率L/G不變，因Y1增大到丫1,附圖中的操作線由

48、 TB線平行上移為 T B線。T B線與水平的等丫線交墊木It坐標(biāo)X1為新條件下的液相出口組成。即吸收液組成由X1增大到 X1。 '由第問的分析結(jié)果可知Y2-二二一定值，故吸收率1 Y2不變。習(xí)題5-22附圖解吸塔計(jì)算【5-23】由某種碳?xì)浠衔?（摩爾質(zhì)量為113 kg / kmol）與另一種不揮發(fā)性有機(jī)化合物（摩爾質(zhì)量為135kg/kmol）組成的溶液，其中碳?xì)浠衔镎?%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。要在100C、101. 325kPa （絕對壓力）下，用過熱水蒸氣進(jìn)行解吸，使溶液中碳?xì)浠衔餁埩簦ㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù)）以內(nèi)，水蒸氣用量為最小用量的2倍。氣液相平衡常數(shù) m=,填料塔的液相總傳質(zhì)單元高度HOl

49、= 0.5m。試求解吸塔的填料層高度。XiX2*L min Y_ 一*Y1mX10 5260 104 0 0547mGMl2min0.104 0.00239 3.720.0547 00.0526 3.720.511，1n1 mGLmGX1Y2/mX2 Y2 /mLmG1 1n1 0,5110.1040.511-0.5116.30.00239Hol Nol 0.56.3 3.15m傳質(zhì)系數(shù)計(jì)算和吸收劑部分循環(huán)【5-24】 現(xiàn)一逆流吸收填料塔，填料層高度為8m,用流量為100kmol/ （ m2 - h）的清水吸收空氣混合氣體中某溶質(zhì)，混合氣體流量為600Nn3/ （花 h）,入塔氣體中含溶質(zhì)（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），實(shí)驗(yàn)測得出塔氣體中溶質(zhì)的吸收率為95%。已知操作條件下的氣液相平衡關(guān)系為丫=。設(shè)吸收過程為氣膜控制。（1） 計(jì)算該填料的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)；（2） 吸收過程中，將吸收后吸收液的50%送入解吸塔解吸后循環(huán)使用，解吸后的液體含氨，若維持進(jìn)吸收塔總液體量不變，計(jì)算純水和解吸后液體混合后從塔頂加入情況 下