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)，y02摩爾分?jǐn)?shù)摩爾比Y工0.20251y10.2【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)x1/17=0.01051/1710*8濃度c的計(jì)算20C,溶液的密度用水的密度s998.2kg/m3代替。溶液中NH的量為n1103/17kmol溶液的體積V101103/998.2m33溶液中NH3的濃度c=，=0.581kmol/m3V101103/998.2s998.23或cx0010

2、50.582kmol/mMs18NH與水的摩爾比的計(jì)算1/17X00106100/18x0.0105或X001061x10.0105【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Y1Y2.%1原料氣中溶質(zhì)量Y1Y解原料氣中NH的摩爾分?jǐn)?shù)y0.1摩爾比Yy0.1111V110.1吸收器出口混合氣中NH3的摩爾比為Y2(1)Y1(10.9)0.1110.0111摩爾分?jǐn)?shù)y2_2L=_0i0HL0.010981Y210.0111氣液相平衡【5-4l00g水中溶解lgNH3,查得20c時(shí)溶液上方N

3、H3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/(m3kPa)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*=0.798kPa亨利系數(shù)E p*/x 0.798/0.0105 763液相中NH3的濃度30.581 kmol/mn110/17C3V101103/998.2溶解度系數(shù)Hc/p*0.581/0.7980.728kmol/(m3kPa)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*/

4、p 0.798400相平衡常數(shù)my20-798Q76x1000.0105或mE/p76/1000.76【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*3.313106x,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p101.325kPa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pA0.21101.325kPa亨利系數(shù)E3.313106kPa(1)利用亨利定律pAEx計(jì)算與氣相分壓pa0.21101.325kPa相平衡的液相組成為*一一，pA

5、0.21101.32562/儼x-6.4210kmolO/kmol溶液E3.313106此為1kmol水溶液中最大可能溶解6.42106kmolO2因?yàn)槿芤汉芟?，其中溶質(zhì)很少1kmol水溶液1kmol水=18kg水10C,水的密度999.7kg/m3故1kmol水溶液18/999.7m3水即8-m3水中最大可能溶解6.42106kmol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

6、溶解的氧量為6.4210999.743.5710kmolQ2183.5710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)321.14102kgQ211.4gQ2(2)利用亨利定律pAcA計(jì)算H999.7H市一3.31310618=1.6765310kmoKmkPa1m3水中最大可能溶解的氧量為*_pAH(0.21101.325)(1.676543、10)3.5710kmolQ2/m溶液3.57104321.14102kgQ211.4g。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

7、解度服從亨利定律。在操作溫度下白亨利系數(shù)E80kPa。試求氨水溶液的最大濃度，kmolNH/m3溶液。解氣相中NH3的摩爾分?jǐn)?shù)y0.015總壓p203kPa,氣相中NH3的分壓pApy2030.015kPa(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*_.x22030.0150.0381E80NH3水溶液的總濃度sMs998.23kmol/m18水溶液中NH3的最大濃度998.2,cx0.0381182.11kmolNH3/mf溶液(2)利用亨利定律pa多計(jì)算一。99823_80kPa,H=982=0.693kmol/(m3kPa)Cam=166Q若總壓為EMs80

8、18m'm=166001=166P亨利系數(shù)Empm'p'166MPa【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0%出口溶液的摩爾比為0012kmolNHJkmol水。此物系的平衡關(guān)系為Y*0.76X。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00.06,貝UYy1/1y10.06/0.940.0638已知y20.004,貝UY20.004/10.004=4.02103已知X10.012,貝UY*0.760.0120.00912已知X20,則Y2*0塔頂氣相推動(dòng)力丫2丫2丫2*=4

9、.02103塔底氣相推動(dòng)力YYY1*0.06380.009120.0547【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*1.662105xkPa。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。解溫度t25C,水的密度為s997kg/m3混合氣中CO的分壓為p50kPa97.水溶液的總濃度c-kmol/m水溶液Ms18（1）以氣相分壓差表示的吸收推動(dòng)力液相中CO的濃度ca0.01kmoiCO/m3水溶液液

10、相中CO的摩爾分?jǐn)?shù)xcA/c0.01=1.805104997/18與液相平衡的氣相平衡分壓為p*1.662105x1.6621051.80510430kPa氣相分壓差表示的推動(dòng)力ppp*503020kPa（吸收）液相中CO的濃度ca0.05kmol/m3水溶液997/18液相中CO的摩爾分?jǐn)?shù)xCa/c0.059.02710與液相平衡的氣相平衡分壓為554._p*1.66210x1.662109.02710150kPa氣相分壓差表示的推動(dòng)力pp*p15050100kPa（解吸）（2）以液相濃度差表示的吸收推動(dòng)力與氣相CO2分壓p50kPa平衡的液相組成為*p501X551.662101.6621

11、0平衡的液相濃度液相中CO的濃度cA0.01kmolCO2/m3水溶液液相濃度差表示的推動(dòng)力為3ccAcA0.016660.010.00666kmol/m（吸收）液相中CO的濃度cA0.05kmolCO2/m3水溶液液相濃度差表示的推動(dòng)力為3ccAcA0.050.016660.0333kmol/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，2kmol/（ms）。解25c時(shí)水的飽和蒸氣壓為3.2895kPa習(xí)題5-10附圖從

12、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)D0.256cm2/s0.256104m2/s。擴(kuò)散距離Z100mm0.1m,總壓p101.325kPa水表面處的水汽分壓pA13.2895kPa空氣分壓pB1ppA1101.3253.289598.04kPa管上口處有大量干空氣流過，水汽分壓pA20空氣分壓Pb2101.325kPa空氣分壓的對(duì)數(shù)平均值為pB2pB13.2895PBmYn25"PalnlnPbi98.04水的汽化速率NaDpPA1pA2_ _ 40.256 108.314 298 0.1101.32599.83.2895 0723.4

13、5 10 kmol / m sRTZPBm【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(cè)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1.556104s。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_2RTZZoCP2PMlnoPPA已知CCl4液體密度1540kg/m348c時(shí)CCl4的飽和蒸氣壓pA37.6kPa總壓p101.

14、325kPa,T27348321K開始Zo2cm，終了Z3cmCCl4的蒸發(fā)時(shí)間1.556104sCCl4的摩爾質(zhì)量M154kg/kmol摩爾氣體常數(shù)R8.314k.p（kmolK）已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算式，得擴(kuò)散系數(shù)D0.0912cm2/s【5-12】用清水在吸收塔中吸收混合氣中的溶質(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)kY2.5105kmol/（m2s）,液膜傳質(zhì)系數(shù)kX3.5103kmol/（m2s）。氣液平衡關(guān)系可用亨利定律表示，相平衡常數(shù)m0.7。總壓為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

15、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 102LJ_m10.7KYkYkX2.51053.5104.02104Ky2.488105kmol/m2s氣膜阻力1/kY4,222410(ms)/kmol,液腺阻為m/kx210(ms)/kmol。4氣膜阻力與總阻力的比值為解最小液一-比- 工的計(jì)算 G minX1 X2V10 09y1 0.09, Y1 -=.=0.0989 y1 1 0.09旦原料氣中 SQ 分壓 PSO2py1 100 0 09 9kPa1040.995,為氣膜控制。1/Ky4.0210(2)傳質(zhì)速率nAYpA50.051

16、9pPa101.3255x0015X10.0152,Y*mX0.70015200106x110,015NAKyYY*2.4881050.05190.01061.03106kmol/m0.95,Y2(1)Y11 0.95 0.09890.00495吸收劑為水，X2 0 ,總壓p 100kPa.s【5-13】根據(jù)Papy,pipy及CaCX,GCX,試將傳質(zhì)速率方程N(yùn)akG(PaPi)kLGCa變換成Nakyyyikx為x的形式。ky與kG、kx與kL有何關(guān)系。解NakGPaPikGpypyi=pkGyykyyy式中kypkGNAkLcicakLcxicxckLxxkx(xx)式中kxckL吸收塔

17、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。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30C,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/kgSQ100kg(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0868kgSO100kgH2。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

18、.00244L/G 1.2 G1.2 38.5 46.2min已知爐氣流量1000m3/h(30C,100kPa)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理想氣體的摩爾體積為22.4m3/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L46.236.11668kmol/h1816683104kg/h出塔水溶液的組成vY1Y20.09890.004953X12.0310L/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

19、合氣體中的CG,將其組成從2%條至(摩爾分?jǐn)?shù))。20c時(shí)CO水溶液的亨利系數(shù)E144MPa。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X10(2)試求總壓改為1MPa時(shí)的L/G及X。解(1)總壓p0.1MPa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p1

20、MPa時(shí)的L/G及X1mE/p144/1144(L/G)mm136.90.020410.0010.02041/144L/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

21、ol/（m3 s）。入塔混合氣單位塔截面上的摩爾流量為0.015kmol/（m* 2 s）。試求填料塔的填料層高度，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)用對(duì)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)Yi0.02,KYa0.015 kmol/惰性氣體流量G G'1 y10015Q 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_y_1 Yi0.020.9800204 ,回收率0.99X20.0002, X20204 1 0

22、99 = 2 04 .X2 0.000210 4吸收因數(shù)法計(jì)算NogXiY/ 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 ln 1 0.67212X1YY2X2L/G0.02040.0002040.536Y2mX1mX2Yi0 360 36.-一*Yi0 0379 0 0136.0 0002 0 000072.0204 0 0136 6 8 10 3.3_30 204 100 072 100 1

23、32 10 3Ym一 Y2Y26.8 10 3 0.132 10 3 1.69,6.8-ln,0,132103NogY Y20.0204 0.000204Ym1.69 10 3120.00020.0379(3)填料層高度Z計(jì)算ZHogNog0.981211.8m【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Xi6104(摩爾比)?；旌蠚怏w處理量為2240m3/h塔徑為1.5m。亨利系數(shù)E188MPa,液相體積總傳質(zhì)系數(shù)KLa50kmol,(m3hkmol/m3)。試求

24、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V10.1,Y010,111,Y20005,%00055.03103,X16104,X200.90.995混合氣流量G24°100kmol/h22.4惰性氣體流量GG'1y110010.190kmol/h用水量lGY_JgOQ111O；00503)1,59104kmol/hX1X26101.59104182.86105kg/h(2)填料層高度Z計(jì)算水溶液的總濃度cs/Ms995.7/1855.3kmol/m3體積傳質(zhì)系數(shù)KXacKLa55.3502765kmol/(m3h)液相總傳質(zhì)單元高度L1.59104HOLKXaQ27

25、65_(1.5)23.26m對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算Nol氣液相平衡常數(shù)mE18894P2X1Y/m0.111/941.18100 1 18 10 31.879 r36 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

26、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 5X1XiX11 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no

27、lLmG1.59 10494 901.879,*1dLX2X1LOLln1-*LmGX1X1mGln1 1 8791 8792 73 mG丫10.990.020.0002X20,LyG2,LZmG2YL-0.00020Q01查圖5-23,得Nog7.8YmX20.0200GL2L2L20.020.0002Xi0.0099GXiX2Xi0X20,LZG1.2,L/mG1.2YmX2Y 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

28、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)X也增大了。(2)X20,(L/G)min0.8,(L/G)min0.8m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

29、收率YL208L/Gmin08.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(cè)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)m2Vi0.05yi0.05,Y0.052

30、6,1yi10.05000263V20.00263,一.00026410.00263X20塔底排出的水溶液,丙酮的摩爾質(zhì)量為每1000g含丙酮61.2g58kg/kmolX161.2/58(100061.2)/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Inr丫2丫200526000264.8005262002020002640.00526200202In0002640.NOG也可用吸收因數(shù)法計(jì)算*_丫

31、2丫20.002640或用計(jì)算式求出NOGmGL20.812.47mGL*丫1丫2mG*丫2 丫2 L1NOG-In1mGL110.81In10.810.05260八一0.810.002640已知填料層高度Z6m,計(jì)算HOG工60.75NOG8再從式HOGG計(jì)算KyaKyaQ惰性氣體流量G2000(10.05)20000.95m3Zh(20C,101.33kPa)理想氣體在273K、101.325kPa時(shí)的摩爾體積為22.4m3/kmol在298K、101.325kPa下的摩爾體積為29832242445m/kmol273八20000.95-G=77.7kmol/h,塔徑Dt0.88m24.4

32、5塔截面積QDT0.8820.608m244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 .70.05260.002643.88kmol/h583.88225kg/h(3)填料層加高3m,3 9 m,Hog075ZNOG三90.7512, mG1.24從教材圖5-23查得Y'2 0023YY'20.023Y0.0230.05260.00121填料層Z9m時(shí)，丙酮的回收量為G(YY'2)77.70.05260.00121=3.99kmol/h多回收丙酮3.993.880.11kmol/

33、h也可以如下計(jì)算G(Y2Y'2)77.70.002640.001210.111kmol/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(jiǎn)便而有效地完成任務(wù)？試計(jì)算該變量改變的百分?jǐn)?shù)。解已知v10.01,08,m1,X20YJy0.010.0101,y21y(1-0.9)0.

34、01010.001011y110.01(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(duì)于已有的填料塔，其填料層高度已定,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Nog4.64。新工況下,Y'21 Y 1

35、 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,故一2.1mGG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2113510055.5%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(

36、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30C改為20C；(3)吸收劑為清水，溫度為30Co由于吸收劑用量的增加，使液-氣比從180增加到200。解總壓p2MPa,Y0.1(1) X20改為X'20.0001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。KyaQHog原工況Nog新工況N'ogInmGLTln1mGTmGmGYmX2mGY2mX2YmX'2Y'2mX'2mG因NogYmX2丫mX2Y1mX&#

37、39;2Y'2mX2Y0.1,Y2Y(1)0.1(10.95)0.005X20,X'20.0001查得30c時(shí)CO水溶液的E188MPamE/p188/294將上述數(shù)據(jù)代入式（a）0.100.1940.00010.0050Y'2940.0001Y'20.0139解得新工況的吸收率Y'2/Y10.0139/0.10.861吸收液組成計(jì)算已知L/G180原工況X1GLY1Y20.00500.000528180新工況X'1G一Y1Y'2L0.10.0139X'20.00010.000578180平均傳質(zhì)推動(dòng)力的計(jì)算方法按原工況計(jì)算nog

38、mG/L94/1800.52221.NogIn110522205222010.05222484.00050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Nog4.84YY'2N'og-*_YY1mX0.0050.01964.840.10.01390.01784.84mX101940000528005037I.0005-00005個(gè)駕0-0196n0.005mX2019400005780045672.Y2YmX20.0139940.00010.0045YmYY21n0.04567 0.0045彳 0.045671n一0.00

39、450.0178從上述計(jì)算結(jié)果可以看出:當(dāng)吸收劑組成由X20增加到X；0.0001時(shí)，傳質(zhì)推動(dòng)力由Ym0.0196降為Ym0.0178溶質(zhì)吸收率由0.95降為,0.861吸收液組成由X10.000528增至X10.000578對(duì)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(duì)比，則可如下計(jì)算。NOG新工況Ym原工況Ym''.YY2/NOGYY0.10.0139；-0.906YY2/NOGYY0.10.005(2) X20,操作溫度從30c改為20c查得20c時(shí)CO水溶液的E144MPamE/p144/27

40、2新工況的丫2計(jì)算mGZ20.4L180原工況NOG4.84（前面已計(jì)算）新工況NOGmG1nmGLYmX2Y2mX2mG10101n0.6-0.40.6Y20因NOGNOG4.844 84.10.061n0.6Y22 904.0061n04.Y22 904.e0.06Y20.4Y20.00336新工況的吸收率1丫2/丫10.00336/0.10.966吸收液組成計(jì)算原工況X10.000528（前面已計(jì)算）,G0.10.00336新工況X1_Y1丫2X200.000536'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NogNog4.84新工況YmY1

41、 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(duì)現(xiàn)有吸收塔，當(dāng)操作溫度降低，平衡線斜率減?。磎減?。?，傳質(zhì)推動(dòng)力增大，導(dǎo)致溶質(zhì)的吸收率增大。X20,溫度30C,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Nog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. 4710104841n104704710.47Y20解得Y20.00423新工況的吸收率'1Y2/Y110.00423/0.10

42、.958吸收液組成計(jì)算原工況X10.000528（前已計(jì)算）'G0.10,00423新工況X1（丫Y2）X200.0004792200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NogNog4.8401000423N og.00198.484.從上述計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)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?！?-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

43、。試問氣相總傳質(zhì)單元數(shù)N）g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NogML/Gm各為一定值，從教材中Nog1勺計(jì)算式（5-76）或圖5-23可知Y2mX2為YmX2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TB線

44、平行上移為TB線。TB線與水平的等丫線父墊木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1Y2不變。習(xí)題5-22附圖解吸塔計(jì)算【5-23】由某種碳?xì)浠衔铮栙|(zhì)量為113kg/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(duì)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=0.5m。試求解吸塔的填料層高

45、度。XiX2*LminY_ 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(cè)得出塔氣體中溶質(zhì)的吸收率為95

46、%。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，出塔氣體中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。解（1）Y1y0.050.05261-y11-0.05吸收率為95%時(shí)，y2=（1）=,丫上。,00250002521-y21-0.0025.混合氣體流量G=600/=kmol/（m2-h）液氣比L幽3.73G26.8吸收因數(shù)smG280.75L3.73氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NogNogLn 1-S Y1-mX2 S1-SY2- mX21,0.0526-0Nog In 1-0.75 0.757.171-0.750.0025-0氣相總傳質(zhì)單元高度HogH og H 81.12mNog 7.17氣相總體積傳質(zhì)系數(shù) KYa 9H og26.8323.9kmoI/( m h)（3）純水和解吸后液體混合后的組成X2X2L 0-0.004 -22X=出塔氣體中溶質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)N OG1In 1-S 1-SY1 -mX；-SY2 - mX27.17,In 1-0.750.0526-2.8 0.002 c1-0.75 ；0.75Y2-2.8 0.002Y2 0.00784Y20.