化工原理吸收課后習(xí)題及答案-2023修改整理

千里之行，始于足下讓知識(shí)帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦化工原理吸收課后習(xí)題及答案第五章

汲取

相組成的換算

【5-1】空氣和CO2的混合氣體中，CO2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)，.02y=摩爾分?jǐn)?shù)摩爾比..020251102

yYy=

==--．【5-2】20℃的l00g水中溶解lgNH3,NH3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)//117

=0．010*******／18

x=

+

濃度c的計(jì)算20℃，溶液的密度用水的密度./39982skgmρ=代替。溶液中NH3的量為/311017nkmol-=?溶液的體積/.33101109982Vm-=?

溶液中NH3的濃度//.333

11017

==0．581／101109982

nckmolmV--?=?或.39982

00105058218

ss

cxkmolmMρ=

=

?=．．／NH3與水的摩爾比的計(jì)算或..00105001061100105

xXx=

==--．【5-3】進(jìn)入汲取器的混合氣體中，NH3的體積分?jǐn)?shù)為10%，汲取率為90%，求離開汲取器時(shí)NH3

的組成，以摩爾比Y和摩爾分?jǐn)?shù)y表示。

汲取率的定義為

解原料氣中NH3的摩爾分?jǐn)?shù)0.1y=摩爾比(11101)

01111101

yYy=

==--汲取器出口混合氣中NH3的摩爾比為摩爾分?jǐn)?shù)(22202211)

=0010981100111

YyY=

=++氣液相平衡

【5-4】l00g水中溶解lg3NH，查得20℃時(shí)溶液上方3NH的平衡分壓為798Pa。此稀溶液的氣液相平衡關(guān)系聽從亨利定律，試求亨利系數(shù)E(單位為kPa)、溶解度系數(shù)H[單位為/()3kmolmkPa?]和相平衡常數(shù)m?？倝簽?00kPa。

解液相中3NH的摩爾分?jǐn)?shù)/.//117

0010511710018

x=

=+

氣相中3NH的平衡分壓*.0798PkPa＝亨利系數(shù)*./.0798*******Epx===／

液相中3NH的濃度/./.333

110170581101109982

nckmolmV--?===?／溶解度系數(shù)/*./../()3058107980728HcpkmolmkPa===?液相中3NH的摩爾分?jǐn)?shù)//117

0010511710018

x=

=+．／

氣相的平衡摩爾分?jǐn)?shù)**.0798100ypp==／／相平衡常數(shù)*(079807610000105)

ymx=

==?或//.76100076mEp===

【5-5】空氣中氧的體積分?jǐn)?shù)為21%，試求總壓為.101325kPa，溫度為10℃時(shí)，31m水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃時(shí)氧在水中的溶解度表達(dá)式為*.6331310px=?，式中*p為氧在氣相中的平衡分壓，單位為kPax；為溶液中氧的摩爾分?jǐn)?shù)。

解總壓.101325pkPa=

空氣中2O的壓力分?jǐn)?shù).021App==／體積分?jǐn)?shù)空氣中2O的分壓*..021101325ApkPa=?亨利系數(shù).6331310EkPa=?(1)利用亨利定律*ApEx=計(jì)算

與氣相分壓..021101325ApkPa=?相平衡的液相組成為*...626

02110132564210331310

ApxkmolOkmolE?===??．／溶液此為1kmol水溶液中最大可能溶解.6264210kmolO-?由于溶液很稀，其中溶質(zhì)很少1kmol水溶液≈1kmol水=18kg水

10℃，水的密度.39997kgmρ=／故1kmol水溶液≈.3189997m／水即

.318

9997

m水中最大可能溶解.664210kmol-?氧故31m水中最大可能溶解的氧量為(2)利用亨利定律*A

AcpH

=

計(jì)算31m水中最大可能溶解的氧量為

*(..)(.).54

32

02110132516761035710AAcpHkmolOm--==??=?／溶液

【5-6】含NH3體積分?jǐn)?shù)1.5%的空氣-NH3混合氣，在20℃下用水汲取其中的NH3總壓為203kPa。NH3在水中的溶解度聽從亨利定律。在操作溫度下的亨利系數(shù)80EkPa=。試求氨水溶液的最大濃度，

33NH／kmolm溶液。

解氣相中3NH的摩爾分?jǐn)?shù).0015y=

總壓203pkPa=，氣相中3NH的分壓*.2030015AppykPa==?(1)利用亨利定律*pEx=計(jì)算

與氣相分壓p相平衡的液相中NH3的摩爾分?jǐn)?shù)為3NH水溶液的總濃度.

/39982

18

ss

ckmolmMρ≈=

水溶液中3NH的最大濃度.9982

0038118

Accx==

?．./33211kmolNHm=溶液(2)利用亨利定律*A

AcpH

=

計(jì)算()*(.)..3

320300150693211kmolNH/mAAcpH==?=溶液

【5-7】溫度為20℃，總壓為0.1MPa時(shí)，CO2水溶液的相平衡常數(shù)為m=1660。若總壓為1MPa時(shí)，相平衡常數(shù)m為多少？溫度為20℃時(shí)的亨利系數(shù)E為多少M(fèi)Pa?

解相平衡常數(shù)m與總壓p成反比，.'01時(shí)1660，1pMPampMPa===時(shí)

亨利系數(shù)''166EmpmpMPa===

【5-8】用清水汲取混合氣中的NH3，進(jìn)入汲取塔的混合氣中，含NH3體積分?jǐn)?shù)為6%，汲取后混合氣中含NH3的體積分?jǐn)?shù)為0.4%，出口溶液的摩爾比為30012kmolNHkmol．／水。此物系的平衡關(guān)系為*.076YX=。氣液逆流流淌，試求塔頂、塔底的氣相傳質(zhì)推進(jìn)力各為多少？

解已知.1006y=，則()/./..111100609400638Yyy=-==已知.20004y=，則()./..32000410004=40210Y=-?已知10.012X=，則*10.760.0120.00912Y=?=已知20X=，則*20Y=

塔頂氣相推進(jìn)力*32224.0210=YYY-?=-?

塔底氣相推進(jìn)力*1110.06380.009120.0547YYY?=-=-=

【5-9】CO2分壓力為50kPa的混合氣體，分離與CO2濃度為./3001kmolm的水溶液和CO2濃度為.3005kmolm／的水溶液接觸。物系溫度均為25℃，氣液相平衡關(guān)系*.5166210pxkPa=?。試求上述兩

種狀況下兩相的推進(jìn)力（分離以氣相分壓力差和液相濃度差表示），并說明CO2在兩種狀況下屬于汲取還是解吸。

解溫度25℃t=，水的密度為/3s997kgmρ=混合氣中CO2的分壓為50pkPa=水溶液的總濃度/397

18

ss

ckmolmMρ≈

=

水溶液(1)以氣相分壓差表示的汲取推進(jìn)力

①液相中CO2的濃度.32022AckmolCOm=／水溶液液相中CO2的摩爾分?jǐn)?shù)././4001

=180********

Axcc-==?

與液相平衡的氣相平衡分壓為

氣相分壓差表示的推進(jìn)力*503020pppkPa?=-=-=（汲取）②液相中CO2的濃度30.05kmolm／Ac=水溶液液相中CO2的摩爾分?jǐn)?shù)40.05

/9.02710997/18

Axcc-===?

與液相平衡的氣相平衡分壓為

氣相分壓差表示的推進(jìn)力*15050100pppkPa?=-=-=（解吸）(2)以液相濃度差表示的汲取推進(jìn)力與氣相250COpkPa=分壓平衡的液相組成為平衡的液相濃度

①液相中CO2的濃度./32022AckmolCOm=水溶液液相濃度差表示的推進(jìn)力為

*...3001666001000666kmol／mAAccc?=-=-=（汲?。?/p>

②液相中CO2的濃度320.05CO/Ackmolm=水溶液液相濃度差表示的推進(jìn)力為

*.../3

00500166600333AAccckmolm?=-=-=（解吸）

汲取過程的速率

【5-10】如習(xí)題5-10附圖所示，在一細(xì)金屬管中的水保持25℃，在管的上口有大量干空氣(溫度25℃，總壓101.325kPa)流過，管中的水汽化后在管中的空氣中蔓延，蔓延距離為l00mm。試計(jì)算在穩(wěn)定狀態(tài)下的汽化

速率，()2kmolms?／

。習(xí)題5-10附圖

解25℃時(shí)水的飽和蒸氣壓為.32895kPa

從教材表5-2中查得，25℃，.101325kPa條件下，H2O在空氣中的分子蔓延系數(shù)././2420256025610Dcmsms-==?。

蔓延距離.m10001Zmm==，總壓101.325pkPa=水表面處的水汽分壓.132895ApkPa=空氣分壓..1110132532895BAppp=-=-管上口處有大量干空氣流過，水汽分壓20Ap=空氣分壓.2101325BpkPa=空氣分壓的對(duì)數(shù)平均值為水的汽化速率

【5-11】用教材圖5-10（例5-4附圖）所示的裝置，在溫度為48℃、總壓力為.101325kPa條件下，測(cè)定CCl4蒸氣在空氣中的分子蔓延系數(shù)。48℃時(shí)，CCl4的飽和蒸氣壓為37.6kPa，液體密度為

/31540kgm。垂直管中液面到上端管口的距離，試驗(yàn)開頭為2cm，終了為3cm，CCl4的蒸發(fā)時(shí)光為

.4155610s?。試求48℃時(shí)，CCl4蒸氣在空氣中的分子蔓延系數(shù)。

解計(jì)算48℃時(shí)CCl4蒸氣在空氣中的分子蔓延系數(shù)，計(jì)算式為已知CCl4液體密度/31540kgmρ=48℃時(shí)CCl4的飽和蒸氣壓.376ApkPa=o總壓.10132527348321pkPaTK==+=，開頭02Zcm=，終了3Zcm=CCl4的蒸發(fā)時(shí)光.4155610sθ=?CCl4的摩爾質(zhì)量/154Mkgkmol=摩爾氣體常數(shù).()8314RkJkmolK=?／

已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算式，得蔓延系數(shù)./202212Dcms=

【5-12】用清水在汲取塔中汲取混合氣中的溶質(zhì)A，汲取塔某截面上，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0.015。氣膜傳質(zhì)系數(shù)./()522510Ykkmolms-=??，液膜傳質(zhì)系數(shù)./()323510Xkkmolms-=??。

氣液平衡關(guān)系可用亨利定律表示，相平衡常數(shù)0.7m=。總壓為.101325kPa。試求：(1)氣相總傳質(zhì)系數(shù)YK，并分析汲取過程是氣膜控制還是液膜控制；(2)試求汲取塔該截面上溶質(zhì)A的傳質(zhì)速率AN。

解(1)氣相總傳質(zhì)系數(shù)YK

氣膜阻力/()/421410Ykmskmol=??，液膜阻為22210()/／xm

kmskmol=??。氣膜阻力與總阻力的比值為

4

4

1/4100.9951/4.0210YYkK?==?，為氣膜控制。(2)傳質(zhì)速率AN

【5-13】按照，Aiippyppy==及，Aiiccxccx==，試將傳質(zhì)速率方程()()AGAiLiANkppkcc=-=-變換成()()AyixiNkyykxx=-=-的形式。yGxLkkkk與、與有何關(guān)系。

解()()()()

=AGAiGiGiyiNkppkpypypkyykyy=-=--=-式中yGkpk=式中xLkck=

汲取塔的計(jì)算

【5-14】從礦石焙燒爐送出的氣體含體積分?jǐn)?shù)為9%的2SO，其余視為惰性氣體。冷卻后送入汲取塔，用水汲取其中所含2SO的95%。汲取塔的操作溫度為30℃，壓力為100kPa，每小時(shí)處理的爐氣

量為3

1000m30100kPa（℃、時(shí)的體積流量）

，所用液-氣比為最小值的1.2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

解①最小液一-比*

min1212

GXX??

=?-??的計(jì)算汲取劑為水，20X=，總壓100pkPa=

原料氣中2SO分壓2

11000099SOPpykPa==?=．

從平衡數(shù)據(jù)內(nèi)插，得液相平衡溶解度2

20868100kgSOkgHO

．

換算為摩爾比*././31086864

2441010018

X-=

=?

最小液-氣比*min(1212)

00989000495385000244YYLGXX--??

===?-??

②用水量計(jì)算

已知爐氣流量/()3100030100mhkPa，℃

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下抱負(fù)氣體的摩爾體積為3.m/kmol(..)22427315101325KkPa，爐氣的摩爾流量為

惰性氣體流量G..kmol/h397

1009361=-=（．）汲取用水量L..kmol/h4623611668=?=③出塔水溶液的組成

【5-15】在一汲取塔中，用清水在總壓.01MPa、溫度20℃條件下汲取混合氣體中的CO2，將其組成從2%降至0.1%（摩爾分?jǐn)?shù)）。20℃時(shí)CO2水溶液的亨利系數(shù)144EMPa=。汲取劑用量為最小用量的1.2倍。試求：(1)液-氣比L/G及溶液出口組成1X。(2)試求總壓改為1MPa時(shí)的L/G及1X。

解(1)總壓./101pMPaLGX=時(shí)及(2)總壓1pMPa=時(shí)的/1LGX及

從上述計(jì)算結(jié)果可知，總壓從0.1MPa增大到1MPa，溶液出口組成從.511810-?增強(qiáng)到.411810-?。【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0.02%（摩爾分?jǐn)?shù)）。溶劑用量為最小用量的1.5倍，操作溫度為50℃，壓力為100kPa，相平衡關(guān)系為*.036YX=，氣相總傳質(zhì)系數(shù).()30015／YKakmolms=?。入塔混合氣單位塔截面上的摩爾流量為.()20225kmolms?／。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)平均推進(jìn)力法及汲取因數(shù)法的計(jì)算式計(jì)算。

解(1)氣相總傳質(zhì)單元高度OGH計(jì)算入塔混合氣的流量G'

.kmol(ms)20225Ω

=?=／惰性氣體流量()()G

G'

y.kmol(ms)2110015100202247Ω

Ω

=

-=?-=?．

．／(2)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)OGH計(jì)算..111002

002041098

yYy=

==-．，回收率099η=．①汲取因數(shù)法計(jì)算OGN②對(duì)數(shù)平均推進(jìn)力法計(jì)算OGN(3)填料層高度Z計(jì)算

【5-17】混合氣含CO2體積分?jǐn)?shù)為10%，其余為空氣。在30℃、2MPa下用水汲取，使CO2的體積分?jǐn)?shù)降到0.5%，水溶液出口組成41610X-=?（摩爾比）?；旌蠚怏w處理量為/32240mh（按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，.,27315101325KPa），塔徑為1.5m。亨利系數(shù)188EMPa=，液相體積總傳質(zhì)系數(shù)

(/)3350LKakmolmhkmolm?=??，。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,...31122010005

010111000550310090995

yYYY-==

====?，，．，41610X-=?，20X=混合氣流量2240

'10022.4

Gkmolh=

=／惰性氣體流量()()GG'y.kmolh1110010190=-=-=／用水量G(YY)(..)

L.kmol/hXX4124

1290011100050315910610

=

==?-?(2)填料層高度Z計(jì)算

水溶液的總濃度

/././3995718553sscMkmolmρ≈==體積傳質(zhì)系數(shù)./()3553502765XLKacKakmolmh==?=?

液相總傳質(zhì)單元高度.(.)4

2

159102765154

OL

XLHKaΩπ?==??①對(duì)數(shù)平均推進(jìn)力法計(jì)算OLN氣液相平衡常數(shù)188

942

Emp===液相總傳質(zhì)單元數(shù)②汲取因數(shù)法計(jì)算OLN

填料層高度...32627389OLOLZHNm=?=?=

【5-18】氣體混合物中溶質(zhì)的組成.1002Y=（摩爾比），要在汲取塔中用汲取劑回收。氣液相平衡關(guān)系為*.10YX=。

(1)試求下列3種狀況下的液相出口組成1X與氣相總傳質(zhì)單元數(shù)OGN(利用教材中圖5-23)，并迸行比較，用推進(jìn)力分析OGN的轉(zhuǎn)變。3種狀況的溶質(zhì)回收率均為99%。

①入塔液體為純汲取劑，液-氣比/.20LG=；②入塔液體為純汲取劑，液-氣比.12LG=／；

③入塔液體中含溶質(zhì)的組成.200001X=（摩爾比），液-氣比.12LG=／。

(2)入塔液體為純汲取劑，最小液-氣比min().／08LG=，溶質(zhì)的回收率最大可達(dá)多少？解(1)求1OGXN與

回收率..1099002Yη==，，相平衡常數(shù)m=1①2022XLGLmG===，／，／

(2212000020)

0010020

YmXYmX--==--查圖5-23，得.78OGN=

②,.,.202212XLGLmG===／／.22

12

001YmXYmX-=-查圖5-23，得17OGN=

③.,.,.2000011212XLGLmG===／／查圖5-23，得21OGN=計(jì)算結(jié)果比較：

②與①比較，2X相同，/LG減小時(shí)，操作線斜率減小，向平衡線逼近，推進(jìn)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2Y要求），OGN需要增大，同時(shí)1X也增大了。

③與②比較，/LG相同，使2X增大，即操作線斜率相同，操作線向平衡線平行逼近，使推進(jìn)力減小，OGN增大，同時(shí)1X也增大了。

(2)min

min(/),/).20(08，

0．8LGXLGm

===當(dāng)液體出口組成1X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*11

XYm=／

由物料衡算得min*()121212

1

1122YYYYYYLYYG

XXXmm

=

==--回收率()min/..1210808LGYYL

YmGm

η-=

====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50mm瓷拉西環(huán)，亂堆。每小時(shí)處理32000m混合氣（體積按25101.33與kPa℃計(jì)），其中含丙酮摩爾分?jǐn)?shù)為5%。用清水作汲取劑。塔頂送出的廢氣含丙酮摩爾分?jǐn)?shù)為0.263%。塔底送出來的溶液，lkg含丙酮61.2g。按照上述測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)YKa。操作條件下的平衡關(guān)系為*2.0YX=。

上述狀況下，每小時(shí)可回收多少千克丙酮？若把填料層加高3m，可以多回收多少丙酮？解(1)計(jì)算體積總傳質(zhì)系數(shù)YKa先從已知數(shù)據(jù)求OGN相平衡常數(shù)2m=

塔底排出的水溶液，每l000g含丙酮61.2g丙酮的摩爾質(zhì)量為/58kgkmol傳質(zhì)單元數(shù)()()

****ln1212

11221122OGmYYYYNYYYYYYYYY--=

=???

-?-??

OGN也可用汲取因數(shù)法計(jì)算

從教材圖5-23查得8OGN=或用計(jì)算式求出OGN..2

081247

mGL===8.03

已知填料層高度6Zm=，計(jì)算.6

0758

OGOGZHN===再?gòu)氖絆GYG

HKaΩ

=

計(jì)算YKa惰性氣體流量(.).(.)32000100520000952022133GmhkPa=?-=?／℃，

抱負(fù)氣體在.273101325KkPa、時(shí)的摩爾體積為./3224mkmol在.298101325KkPa、下的摩爾體積為

塔截面積()

.2

2

20880．6084

4

TΩDmπ

π

==

?=

體積總傳質(zhì)系數(shù)(2)每小時(shí)丙酮回收量為

(3)填料層加高.3，Z639，075OGmmH=+==則,..912124075OGOGZL

NHmG

=

===從教材圖5-23查得

'2

1

0023YY=．填料層9Zm=時(shí)，丙酮的回收量為多回收丙酮.../399388011kmolh-=也可以如下計(jì)算

【5-20】有一填料汲取塔，用清水汲取混合氣中的溶質(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的汲取率為90%。此時(shí)，水的流量為最小流量的1.5倍。平衡線的斜率m=l。試求：(1)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)OGN；(2)若想使混合氣中溶質(zhì)A的汲取率為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OGH不受液體流量變化的影響。此時(shí)，可調(diào)整什么變量，簡(jiǎn)便而有效地完成任務(wù)？試計(jì)算該變量轉(zhuǎn)變的百分?jǐn)?shù)。

解已知.120220810ymXη====，．，，(1)計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元數(shù)OGN

(2)要想使汲取率從90%提高到95%，可增大汲取劑用量填料層高度OGOGZHN=

對(duì)于已有的填料塔，其填料層高度已定，汲取劑用量轉(zhuǎn)變不會(huì)轉(zhuǎn)變OGH。因此，OGN不會(huì)轉(zhuǎn)變，仍為.464OGN=。

新工況下，()()'.421110950010150510YYη-=-=-?=?．

．用.464OGN=與

'22

12

005YmXYmX-=-．，從圖5—23查得

為了使汲取率從90%提高到95%，L／G需要從1.35增強(qiáng)到2.1，增強(qiáng)的百分?jǐn)?shù)為

【5-21】某填料汲取塔的填料層高度已定，用清水汲取煙道氣中的CO2，CO2的組成為0.1（摩爾比），余下氣體為惰性氣體，液一氣比為180，汲取率為95%。操作溫度為30℃，總壓為2MPa。CO2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種狀況的溶質(zhì)汲取率η、汲取液（塔底排出液體）組成1X、塔內(nèi)平均傳質(zhì)推進(jìn)力mY?，并與原有狀況舉行比較：(1)汲取劑由清水改為組成為0.0001（摩爾比）的CO2水溶液；(2)汲取劑仍為清水，操作溫度從30℃改為20℃；(3)汲取劑為清水，溫度為30℃。因?yàn)榧橙┯昧康脑鰪?qiáng)，使液-氣比從180增強(qiáng)到200。

解總壓.1201pMPaY==，(1)'.22000001XX==改為新工況的'2Y計(jì)算此時(shí)，OGYGHKaΩ=

不會(huì)轉(zhuǎn)變，因填料層高度Z為一定值，所以O(shè)GOG

Z

NH=不變。原工況ln12221

11OGYmXmGmGNmGLYmXLL

????-??=

-+????-????????-

新工況''ln''12221

11OGYmXmGmGNmGLYmXLL

????-??=

-+????-????????-因'OG

OGNN=，故'''1

212

2222

YmXYmXYmXYmX--=--()a

查得30℃時(shí)CO2水溶液的188EMPa=將上述數(shù)據(jù)代入式(a)

解得新工況的汲取率''//..211100139010861YYη=-=-=．汲取液組成計(jì)算已知/180LG=

原工況()..

.1122022005

00000528180

GXYYXL-=-+=

+=新工況()..'''.11220220139

000010000578180

GXYYXL-=

-+=

+=．平均傳質(zhì)推進(jìn)力的計(jì)算辦法①

按原工況計(jì)算OGN/.9418005222mGL==／原工況(12022005)

00196484mOGYYYN--?=

==因'.484OGOGNN==新工況'..'.'.120220139

00178484

mOGYYYN--?===辦法②

原工況*...1111101940000528005037YYYYmX?=-=-=-?=新工況'...11202240000578004567YYmX?=-=-?=從上述計(jì)算結(jié)果可以看出：

當(dāng)汲取劑組成由2X0=增強(qiáng)到'.100001X=時(shí)，

傳質(zhì)推進(jìn)力由.00196mY?=降為'

.00178mY?=

溶質(zhì)汲取率由.095η=降為'.0861η=

汲取液組成由.10000528X=增至'.10000578X=

對(duì)現(xiàn)有汲取塔，汲取劑入塔組成增大，使傳質(zhì)推進(jìn)力降低，而導(dǎo)致溶質(zhì)汲取率下降。

假如不需要計(jì)算平均傳質(zhì)推進(jìn)力的數(shù)值，而只需對(duì)照，則可如下計(jì)算。'

OG

OGNN=(2)20X=，操作溫度從30℃改為20℃查得20℃時(shí)CO2水溶液的E144MPa=新工況的'2Y計(jì)算

.72

04180

mGL==

原工況.484OGN=（前面已計(jì)算）

新工況'

'12221

111OGYmXmGmGNnmGLLYmXL

????-??=

-+????-????????-因'

.484OGOGNN==

新工況的汲取率''/./..2111000336010966YYη=-=-=汲取液組成計(jì)算

原工況.10000528X=(前面已計(jì)算)新工況()''(112202200336)

00000536180

GXYYXL-=

-+=+=平均傳質(zhì)推進(jìn)力計(jì)算原工況(12022005)

00196484

mOGYYYN--?=

==（前面已計(jì)算）因'

.484oGoGNN==

新工況''

'

2101000336002484m

oG

YYYN--?===從上述計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)現(xiàn)有汲取塔，當(dāng)操作溫度降低，平衡線斜率減?。磎減小），傳質(zhì)推進(jìn)力增大，導(dǎo)致溶質(zhì)的汲取率增大。

(3)20X=，溫度30℃，m=94

原工況/.LG180mG／L94/1800522===新工況.L/G200mG/L94/200047===新工況的'2Y計(jì)算

原工況.484OGN=（前面已計(jì)算）

新工況''ln12221

11OGYmxmGmGNmGLLYmXL

????-??=

-+????-????????-因'

.484OGoGNN==

解得'.2000423Y=

新工況的汲取率''/./..2111000423010958YYη=-=-=汲取液組成計(jì)算

原工況.()10000528前已計(jì)算X=新工況''..().112202200423

000004792200

GXYYX-=

-+=+=平均傳質(zhì)推進(jìn)力計(jì)算

原工況'

(12022005)

0019（6前已計(jì)算）

484mOG

YYYN--?=

==新工況'

.484OGoGNN==

從上述計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)現(xiàn)有汲取塔，當(dāng)汲取劑用量增強(qiáng)，操作線斜率增大，傳質(zhì)推進(jìn)力增大，導(dǎo)致溶質(zhì)的汲取率增大。

【5-22】有一逆流操作的汲取塔，其塔徑及填料層高度各為一定值，用清水汲取某混合氣體中的溶質(zhì)。若混合氣體流量G，汲取劑清水流量L及操作溫度與壓力分離保持不變，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)單元數(shù)NOG、混合氣出口組成Y2、汲取液組成X1及溶質(zhì)的汲取率η將如何變化？并畫出操作暗示圖。

解

①填料層高度Z已定，且氣象總傳質(zhì)單元高度OGYGHKaΩ=

不變，故OGOG

Z

NH=不變。②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一定。因NOG與L/Gm各為一定值，從教材中NOG的計(jì)算式（5-76）或圖5-23可知22

12

YmXYmX--為一定值。且吸

收劑為清水，故X2=0，則

2

1

YY為一定值。即隨著Y1的增大，Y2按一定比例增大。如習(xí)題5-22附圖所示，氣相進(jìn)口組成由Y1增大到'1Y，則氣相出口組成由Y2增大到'2Y.

③操作線斜率L/G不變，因Y1增大到'1Y，附圖中的操作線由TB線平行上移為T‘

B’

線。T‘

B’

線與水平的等Y’線交墊橫坐標(biāo)'1X為新條件下的液相出口組成。即汲取液組成由X1增大到'1X。

④由第②問的分析結(jié)果可知''2211YYYY==一定值，故汲取率21

1Y

Yη=-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/113kgkmol)與另一種不揮發(fā)性有機(jī)化合物（摩爾質(zhì)量為/135kgkmol）組成的溶液，其中碳?xì)浠衔镎?%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。要在100℃、101.325kPa（肯定壓力）下，用過熱水蒸氣舉行解吸，使溶液中碳?xì)浠衔餁埩?.2%（質(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=0.526，填料塔的液相總傳質(zhì)單元高度.OLH=05m。試求解吸塔的填料層高度。

解*min1212

XXGLYY-??

=?-??

傳質(zhì)系數(shù)計(jì)算和汲取劑部分循環(huán)

【5-24】現(xiàn)一逆流汲取填料塔，填料層高度為8m，用流量為100kmol/（㎡·h）的清水汲取空氣混合氣體中某溶質(zhì)，混合氣體流量為600Nm3/（㎡·h），入塔氣體中含溶質(zhì)0.05（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），

習(xí)題5-23附圖

試驗(yàn)測(cè)得出塔氣體中溶質(zhì)的汲取率為95％。已知操作條件下的氣液相平衡關(guān)系為Y=2.8X。設(shè)汲取過程為氣膜控制。

（1）計(jì)算該填料的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)；

（2）汲取過程中，將汲取后汲取液的50％送入解吸塔解吸后循環(huán)使用，解吸后的液體含氨0.004，

若維持進(jìn)汲取塔總液體量不變，計(jì)算純水和解吸后液體混合后從塔頂加入狀況下，出塔氣體中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。

解（1）0.05260.05

-10.05y-1yY111===

汲取率為95％時(shí)，y2=0.05（1－0.95）＝0.0025，0.00250.0025

-10.0025y-1yY2

22

===

混合氣體流量G＝600／22.4