化工原理習(xí)題答案

1、7-1 .100g水中溶解1gNH3，從手冊查得20C時NH3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 m kPa-1）和相平衡常數(shù)m, 總壓力為100kPa。（答：H =0.59kmol m；kPaJ,m =0.943）解:c1 170.582kmol m；,101 1000c0.58213H0.59mol Pa m,Pe 0.9866矢二7.4 760=0.0099,100 101.31 17x0.0105,1 JOO1718Ye0.0099 cccm0.943。7-2 .100C時氧在水中的溶解度的表達(dá)式p*=3.313 106x,式中p為

2、氧在氣相中的平衡分壓，kPa;x為溶液中氧的摩爾分?jǐn)?shù)。空氣中氧的體積分?jǐn)?shù)為21%，試求總壓為333101kPa時，每m3水中可溶解多少g氧？（答：11.4g m，或0.35mol m）解:Pe=0.21 101.3 =21.3kPa,Pe21.32x66- 6.42 10,3.313 1063.313 1066.42 1032：c11.4g m。7-3 用清水吸收混合氣中的NH3，進(jìn)入常壓吸收塔的氣體含NH3體積分?jǐn)?shù)為6%,吸收后氣體含NH3體積分?jǐn)?shù)為0.4%，出口溶液的摩爾比為0.012kmolNH3kmol_1水。 此物系的平衡關(guān)系為Y”=2.52X。氣液逆流流動，試求塔頂、塔底處氣相推動

3、力各為多少?（答：頂厶占=0.00402，底=0.034）解: = =0.06= 0.064 Y2= -=0.004= 0.04021 - y11-0.061 - y21 -0.004塔底：Ye=2.52X = 2.52 0.012 = 0.03024,塔頂：Ye二2.52X二2.52 0 =0,塔頂氣相推動力N2=0.00402,塔底氣相推動力 人 = 丫叩=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300 KF的溶解度系H = 2kmol m；kPa4,傳質(zhì)系數(shù)kG= 0.056kmol m hJkPa-1,kL-0.075knol m h k

4、mol-1m3。求總傳質(zhì)系數(shù)KG以及氣相阻力在總阻力中所占的分?jǐn)?shù)。2 1 1(答：KG=0.0408kmol m-h kPa,0.73)解:1 1_2-1KG0.0408kmol m h kPa,G1 . 1 1 . 1KGHKL0.0562 0.075氣相阻力所占分率:100560.73。1 1-+-0.0562 0.0757-5 從礦石焙燒送出的氣體，含體積分?jǐn)?shù)9%SQ,液相SO2溶解度/kgSO2(100kg)H2O7.55.02.51.5 1.00.50.2 0.1氣相SQ平衡分壓/kPa91.760.328.816.710.54.81.570.63V(1 -0.09) =36.6km

5、ol h ,22.4303進(jìn)吸收塔SO2的分壓P =101.3y =101.3x0.09 = 9.12kPa,1由平衡關(guān)系內(nèi)插得溶液平衡濃度為0.877kgSO2 (100kg H2O,0.877 / 64J3換算為摩爾比X1e=-=2.47X10,100/18L餡-丫20.099 -0.00495=-=38.1,minX1,e0.00247L=1.2V= 1.2 38.1 =45.69,LmiV= 36.6 38.1 =1394.5mol hm i n=25100kg hJ,L=1.2Lmin=1.2 25100 =30120kg h,L丫-丫2丫1-丫20.099 -0.00495-K 7

6、- -1 x1L45.69= 2.06 10。V7-6 .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 苯2%（摩爾分?jǐn)?shù)） 。 入塔的煤油中， 含苯0.02%。 溶劑用量為最小用量的 度為500C， 壓力為100kPa。平衡關(guān)系為Y” = 0.3 6X,KYa = 0.015kmol m s4。入塔氣體的摩爾流量為0.015kmol m高度。（答：Z = 12m）解：力=0.02,y= 0.02（1 - 0.99） = 0.0002,x?= 0.0002,1.5倍， 操作溫 總傳質(zhì)系數(shù)s。求填料層其余視為空氣。冷卻后送入吸收300C，壓力為100kPa。每小,所

7、用液氣比為最小值的1.2倍。塔，用水吸收其中所含SO2的95%。吸收塔的操作溫度為 時處理的爐氣量為1000m3（300C、100kPa時的體積流量） 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0.36 -0.672,L 0.536H=HOGNOG=12 1 =12m。7-7 在填料塔內(nèi)用稀硫酸吸收空氣中所含的NH3。溶液上方NH3的分壓為零（相平衡常數(shù)m = 0）。下列情況所用的氣、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?；旌蠚庵泻柗?jǐn)?shù)1%NH3，要求回收90%?；旌蠚庵泻?%NH3，要求回收99%。混合氣中含5%NH3

8、，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 能獲得什么概念？（答：（1）Z =1m；（2）Z=2.25m；（3）Z =2.25m）解：=- 二0.00101,0.990.01 0.1皿=0.01=10,y2-mx20.001011 mV門0,A L查圖得：Ng =2,Z二HOGNOG=05 2=1m；y1= 0.01,y2=0.01 0.01=0.0001,0.010.0001丫1-丫2VminXe,1 X2Xe,1 X?yy2O.02-。.。002=0.357,0020.00020.36X1= 1.5= 0.536,二L（yy2）X0.536(0.02 -0.0002)0.0

9、002 =0.0371,mVNOGHOG% - mx2、11)A1 ln(1-丄y2_mx2_ A10.02 -0.36 0.0002In (1 -0.672)() 0.672 =121 -0.6720.0002 -0.36 0.0002V辿=1m Kya0.01 5 = 0.01,0.01 0.1y2y1查圖得：NOG=4.5,= 1.5 0.357.V丿minyy2-100Z = HOGNOG=0.5 4.5 = 2.25m；V匹99y20.000505查圖得：Ng =4.5,Z = HOGNOG= 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

10、甲醇。已知處理氣量為1000m3hJ（操作狀態(tài)） ， 原料中含甲醇100gm， 吸收后水中含甲醇量等于與進(jìn)料氣 體中相平衡時濃度的67%。設(shè)在常壓、250C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二0.5kmolm 2hJ，塔內(nèi)填料的比表面積為a = 200m2m2塔內(nèi)氣體的空塔氣速為0.5m s。試求：（1）水的用量為多少kg hJ？（2）塔徑；（3）傳質(zhì)單元高度HOG；（ 4）傳質(zhì)單元數(shù)NG；（ 5）填料層高度。（答:L =1150kg h；D =0.84m ; HG7686m ; NOG=8.89 ; Z= 6.1m)解:小1000/32 cw yi0.0

11、7，1/22.4. =0.07=0.0753，1-0.07Y2=Y(1 -)=0.0753 (1 -0.98) =1.5 10，w67%0.0753 cc”cX1*0.67= 0.670.0439，X1m1.15X2 =0，13丄h -1.15 10 kg h_；NOG1V1 -0.05 0.01y2= 0.0005050.990.05 0.011000一V (122.4L Y 72731000273_1-y1)(1 -0.07)38kmol h，273 + 2522.42980.0753-1.5 10Xj_X20.0439 - 0= 1.68，L -1.68V -1.68 38 =63.8k

12、mol4用解析法:ln (1 -m込)mV-mX2Lm L11.150.0753-01.15ln(1)(3)=8.89；彳 1.151.68 1.15 10 -01.681.68Z=HOGNOG=0.686 8.89 =6.1m。7-9 .直徑為0.88m的填料吸收塔內(nèi)，裝有拉西環(huán)填料，填料層高為6m。每小時處理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?jǐn)?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(jì)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？ （

13、3）若將填料層加高3m，又可以多回收多少千克丙酮？（答：KYa=176.8kmol m hJ, 225kg hJ, 6.56kg hJ）2000 273丙酮回收量：m(0.05 -0.00263) 58.08 = 225kg h ，22.4298Z=HOGNOG，- -KYa176.8 0.619912.5HOG0.72當(dāng)Ng胡2.5, 四=0.836時，從圖上讀得：仏=40,Ly2解：塔截面積S d0.88= 0.61m $，442000273(1 -0.05) = 77.7kmol h，22.42980.00263二0.526，Y20.00263，1 -0.0026361.2/58惰性氣體量V0.051-0.05X2=0，x10.0198，61.2/58+938.8/18ye1=2x0.0198 =0.0396，Ye 1=0.0396=0.0412，1 -0.0396= 0.0526-0.0412 = 0.0114，=0.00263-0 =0.00263- 丫20.0114-0.00263=-=-=0.006，也丫1-InY1Y2KYalnl0.00263也=V(YM= (O.0526-。.。0263) =176.801 mh；Z YmiZYm0.61 6 0.00677.