化工原理(管國鋒主編-第三版)課后習(xí)題答案-下學(xué)期(五~八-十章)

化工原理第三版（管國峰趙汝溥主編）

課后習(xí)題答案匯總

下學(xué)期（六?八，十章）

第6章氣體吸收

1）總壓100H%，溫度25c的空氣與水長時間接觸，水中的M的濃度為多少？

分別用摩爾濃度和摩爾分率表示?？諝庵蠱的體積百分率為0.79。

解：將空氣看作理想氣體：y=0.79

p*=yp=79kPa

查表得E=8.76X105kPa

x=p*/E=10"'

H=p/(EMS)=1000/(8.76X105X18)=6.342x\0-6kmoL/(kN.m)

C=p*.H=79x6.342x105=5.01x10-4kmol/m3

2）已知常壓、25℃下某體系的平衡關(guān)系符合亨利定律，亨利系數(shù)E為0.15x10,

大氣壓，溶質(zhì)A的分壓為0.54大氣壓的混合氣體分別與三種溶液接觸：①溶

質(zhì)A濃度為O.g2TA的水溶液；②溶質(zhì)A濃度為“OOH/a的水溶液;

③溶質(zhì)A濃度為09的的水溶液。試求上述三種情況下溶質(zhì)A在二相

間的轉(zhuǎn)移方向。

解:E=0.15X104atm,p=0.054atm,P=1atm,y=p/P=0.054

E

4

①m=-=0.15xl0

P

x.=―0°j/=3.6xIO-5

lxIO3/

/18

I.y；=mx[=0.054「?dy=y-y；=0/.平衡

舒一廠

②*2==1'1

18

Y2=mx2=0.027/.Jy=y-y*>0.?.氣相轉(zhuǎn)移至液相

③XL3^=54義1°”

/18

y；=mx3=0.081.../y=y-y；y0液相轉(zhuǎn)移至氣相

④P=3atmy=0.054E=0.15X104atm

.?,m=E/P=0.05X104

X4=X3=5.4X10-5

??.y：=mx4=0.027/.Jy=y-y*A0.??氣相轉(zhuǎn)移至液相

3）某氣、液逆流的吸收塔，以清水吸收空氣?硫化氫混合氣中的硫化氫?？倝?/p>

為1大氣壓。已知塔底氣相中含月31.5%（摩爾分率），水中含〃,6的濃

度為ICxlL（摩爾分率）。試求塔底溫度分別為5c及30℃時的吸收過

程推動力。

解：查表得(5℃)El=3.19X10*kpam產(chǎn)E/P=315

p*i=Ex=O.319X105X1.8X10-5=0.5724KP。

y。=p。/P=0.5742/101.33=0.0057

為=0.015

氣相推動力:八月=%-y%=0.0093

液相推動力:Axt=x*1-X,=yl/m-xl=2.96x10"

4

查表得(30°C)：E2=6A7xl0KPa,m2=E2/p=609

4-5

p*2=E2x=6.17xl0xl.8xl0=1.1106kpa

y*2=/?%/F=1.1106/101.33=0.011

氣相推動力：Ay2=y2-y*2=0.0040

6

液相推動力:AX2=X*2—X2=y2/m2—x2=6.63x10

4）總壓為100溫度為15c時g的亨利系數(shù)E為1.22x10sH/。試計

算：①H、m的值（對稀水溶液密度為10叫”）；②若空氣中C6的分

壓為50班，試求與其相平衡的水溶液濃度，分別以摩爾分率和摩爾濃度表

Zj\O

解：DH=EMslp?=1.22x105x18/(IO3)=2196kN.tn/KmoL

5

m=￡//>=1.22xl0/100=1220

2)p=Ex

50=1.22X105X

x=4.10xl0-4

p=HC

50=2196C

C=0.023k〃?ol/，/

5）在總壓為100*fii＞水溫為30℃鼓泡吸收器中，通入純經(jīng)充分接觸后

測得水中的平衡溶解度為2.857x10"I/O溶液，溶液的密度可近似取

為10001/*3,試求亨利系數(shù)。

解：p*=100KPa

「?R57x1o-2

H=—=--------------=2.857x10-4(mol/L)/kPa

p100

3

p_105

E=--4=1.945xlOkPa

HMS2.857x10x18

6)組分A通過另一停滯組分B進行擴散，若總壓為1015U%,擴散兩端組分A

的分壓分別為23.2H1和6.5kPao實驗測得的傳質(zhì)系數(shù)%為

1.41x10“若在相同的操作條件和組分濃度下，組分A和B

進行等分子擴散，試分別求傳質(zhì)系數(shù)匕和傳質(zhì)速率M。

解：pA1=23.2KPapA2=6.5KPapBi=P-pAi=78.1KPapB2=94.8KPa

DrP)DPc

-52

kG=——------=——--7--------------------=1.41xlOmol/(m-s-Pa)

RT61PlJRTS(pB1-pB2)/

In加

/PBI

A=1.2x10-5mol/(m2■s-Pa)

Z52

/.kG==1.2x1O_mol/(m-s-Pa)

//

42

/.NA=kG(pAI-pA2)=2.0xlQ~kmol/(ms)

7)已知：柏油路面積水3mm,水溫20℃,空氣總壓100空氣中水汽分

壓1.5設(shè)路面積水上方始終有0.25加厚的靜止空氣層。問柏油路面積

水吹干需多長時間？

解：該過程可看作一組分通過另一停滯組分的擴散過程

查表得20°C時水的飽和蒸汽壓為P=l.5kPa

依題意PAI=2.3346kPapA2=l.5kPa

PBI=100-2.3346=97.6654k4

pB2=100—1.5=98.5kPa

PBm=(PBl-PB2)/Ln(pBl/pB2)=98.08kPa

由表得：

0°C水的擴散系數(shù)O=0.22xl(r尢2/$

20°C水的擴散系數(shù)O=0.248x10-4團2/s

NA=Dp(PAi-PA2)/(RTZpBm)

=0.248xlO^xlOOx(2.2346-1.5)/(8.314x293x0.25xl0-3x98.08)

=3.46x10-5(機2?s)

以為擴散為穩(wěn)定擴散，所以

必=ph/(MA0)...0=ph/(MANA)

3=1000x3xl0-3/(18x3.46xl0-5)=4.808X1035

8)試分別計算0C及101.3下叫、皎?在空氣中的擴散系數(shù)，并與實驗

值進行比較分析。

解：⑴A：CO2,B：空氣，MA=44,MB=29

VB=29.9,VA=34.0,P=101.3KPa,t=273.2K

4.36X10-5T15

-5

D==1.155x10m/

P"+VB町

(2)A：SO2，B：空氣,MA=64,MB=29

VB=29.9,VA=44.8,P=101.3KPa,t=273.2K

11)%

4.36X10-5T15—T—

M

AMJ=9.822x1O'm/

D=------------2

P(VA%+VB%)

9）試計算在35c水中的擴散系數(shù)，并與實驗值進行比較分析。

解：A：HCLB：H2O,MB=18,a=2.6

VA=3.7+21.6=25.3,T=308.2K,u=0.7225cp

85

7.4xlO-(aMB)°T

D==3.11xKT，cm/

10）某傳質(zhì)過程的總壓為300kPa,吸收過程傳質(zhì)系數(shù)分別為

。=1.07皿時"）、=氣液相平衡關(guān)系符合亨利定

律，亨利系數(shù)E為10.67義10%?1,試求：①吸收過程傳質(zhì)總系數(shù)勺和**；

②液相中的傳質(zhì)阻力為氣相的多少倍。

。E

解：10.(1)E=10.67X103kPa,P=300kPa,m=^=35.57

__1__1___ml_3_5_57

/.Ky=0.3919

Ky-k,kx-1.0722

111[1

----=---------1-----3557x1.07+22，Kx=13.94

Kxmkykx

11）在填料塔內(nèi)以水吸收空氣?氨混合氣中的氨。已知：總壓P為1大氣壓，溫

度t為20℃,亨利系數(shù)E為7.66x10*〃，氣相體積傳質(zhì)分系數(shù)5為

4.25xU）TgG?液相體積傳質(zhì)分系數(shù)為5.82x10^2/?o氣相

中含氨5.4%（體積），液相中含氨0.062（摩爾分率），液相可按稀溶液處理。

試求氣、液界面處平衡的濃度以及氣相傳質(zhì)阻力占總阻力的分率。

解：m=E/P=76.6/101.33=0.756

/.y=0.054x=0.062c=1000/18=55.56kmoL/m3

3

kym=p*kam=101.33X4.25X10T=0.0431kmoL/(m?s)

kx,"=C?k1M=5.82x10-3x55.56=Q323h”oL/(加3..

在界面處：必-mx}

女》"（》一%）=心,“（西一》2）

y,=0.756X1

-2

4.31X10（0.054一%）=0.323（x1-0.062）

得：匹=0.0629%=0.0475

l/kym=\/kym+m/kxm=1/0.0431+0.756/0.323=25.54

氣相阻力占總阻力分率為：〃=1/（0.0431x25.54）=90.8%

12）若某組分在氣相中的摩爾分率保持不變，將其總壓增大一倍，但其質(zhì)量流速

不變，試分析和町的變化情況？

解""々㈡=鳥ji-

gRT隊P.JRTSpB2-pBl

Dxg；Pt,DP不變，(pB2-pBl)=2(PB2—pBl)

???kg'=gkg

,.*ky=Pkg???ky'=ky

NA=ky(yi-y2)AN/=NA

13）用填料塔進行逆流吸收操作，在操作條件下，氣相、液相傳質(zhì)系數(shù)分別為

0￡13匕司（《工6）和試分別計算相平衡常數(shù)m為0.1和100

時，吸收傳質(zhì)過程的傳質(zhì)阻力分配情況。若氣相傳質(zhì)分系數(shù)與8?！鉻,當(dāng)氣相

流量G增加一倍時，試分別計算上述兩種情況下總傳質(zhì)系數(shù)增大的倍數(shù)。

22

解：①ky=0.013kmol/(ms),kx=0.026kmol/(m-s)

m=0.1時，*=76.92%=3.846

IIm

—=—+—=80.769nK\=0.01238

K,k,kx'

m=100時,=0.769,=38.462

111

=+=39.231nKv=0.02549

Kxkxmky

1:1=0.9804=98.04%1,:1=1.96%

k、KxmkyKx

08

②G'=2G,ky'=2ky=0.02263

m=0.1時，'=±+%=48.027=KJ=0.02082==1.784

y

Kykykx/Ky

m=100時，—=—+-^-=38.904^0.0257=1.008

Kxkxmky/人

14）對低濃度氣體吸收，當(dāng)平衡關(guān)系為直線時，試證明：

￡

式中2\，5分別為塔底與塔頂兩端面上的氣相吸收推動力。

證明：Noc=（y1-y2）/^y,?

=（%-力）（心必必/△/）/［（二一皿2）一（力一加々）］

=（L〃％/AyJ/tl-mU］-x2）/（y-y2）］

=￡〃（△%/△為"（1一機G/L）

15）用純?nèi)軇Φ蜐舛葰怏w作逆流吸收，可溶組分的回收率為",實際液氣比

為最小液氣比的。倍。物系平衡關(guān)系服從亨利定律。試以S0兩個參數(shù)列出

計算的計算式。

解：令進塔氣體濃度為y”則出塔氣體濃度為為了2=0

L/G=G（L/G）mm=伙%-%）/—=的加

vL/G=（yl-y2）/（xl-x2）

￡〃m=［（必一必（1一〃）］/七=y,Im/3

由上題證明的結(jié)果：N0G=（^Ayl/Ay2）/（l-mG/L）

又八%=%一機芯=y「yjB

A>2=為-0=%（1一〃）

???△%/&，2=（6一1）/［6（1-〃）］

NOG=一〃%［（二-1）/巾（1一〃）］/（夕〃-1）

16）在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中的C%,氣相流量為300，7fc

（標(biāo)準(zhǔn)狀況），進塔氣體中含小6.0%（體積），要求條件下的平衡關(guān)系

/'=1200*,操作液氣比為最小液氣比的1.6倍。試求：⑴吸收劑用量和出塔液

體組成；⑵寫出操作線方程；⑶氣相總傳質(zhì)單元數(shù)。

解：X2=O,y,=0.06,y2=0.06(1-0.95)=0.003

V=300m3/hG=PV/(RT)=12.27kmol/h,m=1200

下文中的v改為G

乳

…%

Vy,Lx?虬「6y,-y

n2

，L=22380.48kmol/h

V(yi-y2)=L(xi-X2)=Lxi

/.xi=3.125XIO5

(2)y=fx+(y2-L

一X2=—x+y,=1824x+0.003

V2V-

(3)A=——=152

mV

\lnyi-mx211

y2-mx2A

A

17）試按吸收因數(shù)法推導(dǎo)出以液相濃度差為推動力的吸收過程傳質(zhì)單元數(shù)計算

I__LB9.

式：MO

證明：NOL=-x)

y=y]/m-L(x,-x)/G

x*=y}/m-L(x1-x)/G

NOG=[dx1[{yx/in-L(x{-x)/Gm-x]

={Ln[(l-LImG)x2+(L/mG)/x}-y}/m+(L/mG)y}-

(L/mG)yx]/[(l-L/mG)xx+(L/mG)xi-yx/m]}/[l-L/(mG)]

={Ln[(l-L/mG)(y1/m-x2)+(L/mGXy^/m-xj]/

(jj/m-x1)}/(I-L/mG)

={Ln[(l-L/mG)(yl-mx2)/(<y[-mxl)+L/mG]}/(l+L/mG)

18)以清水在填料塔內(nèi)逆流吸收空氣?氨混合氣中的氨，進塔氣中含氨4.0%(體

積),要求回收率可為0.96,氣相流率G為。351冊'-6)。采用的液氣比為

最小液氣比的1.6倍，平衡關(guān)系為,'=。.如，總傳質(zhì)系數(shù)太產(chǎn)為

試求：①塔底液相濃度與；②所需填料層高度三。

解：

1)y2=^(1-/7)=0.04x0.04=0.0016

L/G=L6(L/G)mM=1.6(%-為)/(%/〃?一/)=L413

Mm=0.04X17+0.96x29=28.52kg/kmoL

G=0.35/28.52=0.01221kmol/(m2?s)

L=1.413G=0.017338hw。//(〃/?s)

L/G=(y}-y2)/x,

x]=0.0272

2)HOG=G/Kyni=0.01227/0.043=0.2853〃？

N°G=(必

^ym-mxl)-y2]/Ln[(yi-mxi)/y2]

=(0.04-0.92x0.0272-0.0016)/Ln[(0.04-0.92x0.0272)/0.0016

=0.00598

N℃=6.41

/.H=HOG?NOG=0.2853X6.41=1.83，”

19)接上題，若氣、液相接觸改為并流操作，氣、液流量及進口濃度都不變，填

料層高度為上題算出的三，操作溫度、壓強亦不變，問回收率平為多少？

解：d=0且汽流量不變

(必一%)/了2=L/G=1.413

因”及操作溫度，壓強不變.?.'*=6.41

=[Ji-(y2-mx2)]/Ln[yl/(y2-mx2)]

必一乃=1-413X2

(%一乃)/"“=641

聯(lián)立上面三式得：

y2=0.01584^7],=l-y2/yi=1-0.01584/0.04=60.6%

20）試在“y?x”圖中定性畫出下列各吸收流程的操作線與平衡線

21）在一逆流接觸的填料吸收塔中，用純水吸收空氣?氨混合氣中的氨，入塔氣

體中含N&J9%,要求吸收率為95%,吸收劑用量為最小用量的1.2倍，操作條

件下的平衡關(guān)系為，'=L2x。傳質(zhì)單元高度為0.8m。試求：①填料層高度三；

②若改用含^^30.05%（摩爾分率）的稀氨水作吸收劑，工I及其它條件均不變,

吸收率為多少？

解：1)弘=0.09x2=0y2=(1-0.95)x0.09=0.0045

L/G=1.2(L/G)誦=1.2(0.09-0.0045)/(0.09/1.2)=1.368

x,=G(yx-y1)lL=(0.09-0.0045)/1.368=0.0625

A/=0.09-0.0625xl.2=0.015

Ay,=0.0045

Ay,?=(0.015-0.0045)/Ln(0.015/0.0045)=0.00872

N°G=(0.09—0.0045)/0.00872=9.8

H=9.8x0.8=7.84〃？

2)弘=0.09=0.06254=0.0005

:L/G不變

(弘一為)/(/一與)=1.368

解得:力=0。052

〃=1—為/y=1-(0.0052/0.09)=94.24%

22)以清水在填料塔內(nèi)逆流吸收空氣?二氧化硫混合氣中的。，總壓為1atm,

溫度為20℃,填料層高為4m?；旌蠚饬髁繛?.68桓啟,一)，其中含叫為

0.05(摩爾分率)，要求回收率90%,塔底流出液體濃度為I.OxlL。試求：①

總體積傳質(zhì)系數(shù)/產(chǎn)；②若要求回收率提高至95%,操作條件不變，要求的填

料層高度為多少？

解：DM,“=64x0.05+29x0.95=30.75

G=1.68/30.75=0.055kmol/(m2?s)

查表(20°C)￡=0.355x10廉A

m=E/P=35

由G(>]—為)=心(》1一苫2)L=2.475攵機。/(nJ.?S)

A)'I=>'i_mx\—0-05-35x0.001=0.015

Ay2=0.005

△%=(0.015-0.005)/Ln3=0.0091

NOG=(0-05-0.005)/0.0091=4.94

H=NOG?HOG=G.NOGIKT“

2

Kym=0.068M"。//(m?s)Hoc=0.8Im

2)y2=0.05(1-0.95)=0.0025

由G(y,—y2)=L{xx—x2)/.x,=0.001056

—mx}=0.05—35x0.001056=0.01304

Ay2=%=0.0025

Aj-,,,=(0.01304-0.0025)/Ln(\30.4/25)=0.00638

NOG=(0.05-0.0025)/0.00638=7.45

H=0.81x7.45=6.04/n

23)接上題，若液體流量增大15%,其它操作條件不變。已知

5

。=L57C產(chǎn)產(chǎn)4slz=1.62產(chǎn)式中：G,上的單

位是*"?0加?*’)。問回收率彳'為多少？

解：L0=G(y-y)/x=0.0546(0.05-0.005)xl000=2.457kmol/(m2's)

2

L=1.15L0=2.S3kmol/(m-s)

=1.57x0.0546°7X2.83°25=Q.266kmol/(m3-S)

kxa=1.62x2.83.82=3.797km。//(s?加3)

1/KV.=m/kxa+l/kva=35/3.797+1/0.266=12.98

Kw=0.077kmol36)

HOG=G/KYa=0.0546/0.077=0.1Im

由N℃=H/Hnc=4/0.71=5.65

\ytn=(0.05—35%i-y2)/Ln[(0.05-35匹)/y2]

/Voc=(0.05-y2)/Ay,?

又(％-乃)/覆=L/G即得(0.05-為)/$=51.75

可得y2=0.0029x,=0.00091

T]=y21=0.942

mO

24)一逆流操作的吸收塔中，如果~L為0.75,相平衡關(guān)系為，'=勿，吸收劑

進塔濃度三為0.001(摩爾分率，下同)進氣濃度為0.05時，其回收率為90%,

試求進氣濃度為0.04時，其回收率為多少？若吸收劑進口濃度為零，其它條件

不變，則其回收率又如何？

解：依題意：N°G不變

NOG={Ln[{\-mG/L)(y1—mx2)/(y2—mx2)+mG/—mGIL)

〃?G/L不變，故(以-祖犬2)/(乃一"/)保持不變

(y}-mx2)/(y2-用々)=(0.05-2x0.001)/(0.005-2x0.001)=16

1)由(0.04-2x0.001)/[0.04(l-〃)-2x0.001]=16

可推出77=89.1%

2)M/(1一〃)%=16

可推出〃=93.75%

25）某混合氣體中含溶質(zhì)5%（體積），要求回收率為85%。吸收劑進塔濃度為

0.001（摩爾分率），在20C,101.3X%下相平衡關(guān)系為尸'=40工。試求逆流操

作和并流操作的最小液氣比各為多少？由此可得到什么結(jié)論？

X2X]

并流：y,=0.05,y2=0.0075,

m=40,X!=0.001

GyjLx?

心=江江=-52.3

xx

2-iyi_Xi

m

Gyt||Lxi=52.3

26)用純?nèi)軇┪漳郴旌蠚怏w中的可溶組分。進塔氣體濃度為0.048(摩

爾分率)，要求回收率1為92%。取液氣比為最小液氣比的1.6倍。氣液逆流，

平衡關(guān)系，.=25*,氣相總傳質(zhì)單元高度為0.62米。試求填料層高三。

又，為增大填料潤濕率，采用吸收劑再循環(huán)流程，氣體流量及進、出塔的濃

度不變，補充的純?nèi)軇┝髁亢蛡髻|(zhì)單元高度均不變，循環(huán)液流量與補充液流量之

比為0.10。試求此操作所需的填料層高度三。

解：1)%=0.048%=K(1-3)=0.00384x2=0

L/G=1.6(L/G)min=1.6x(0.048-0.00384)/0.0192=3.63

L/G=(y,—y2)/X1為=0.012

Ay?,=(0.048-2.5xO.012-0.00384)/Ln[(0.048-2.5x0.012)/0.00384]

=0.009166

NOG=(%一為)/A%.=(°-°48-0.00384)/0.009166=4.82

例加

H=HOU?NUn(rJ=4.82x0.62=2.99

2)對虛線框進行物料衡算

L,G不變力,為不變芭不變

x2=0.1x1/1.1=0.0011

Aym=[0.048-2.5xO.012-(0.00384-2.5xO.OOll)]/M(0.048

-2.5x0.012)/(0.00384-2.5x0.0011)]

=0.00603

N°G=7.32

H=0.62x7.32=4.54加

27)在填料塔中，用純油吸收空氣中的苯，入塔混合氣量為1於0刷其

中含苯6%(體積)，要求出塔氣體中含苯不高于0.5%(體積)，操作條件下的

平衡關(guān)系，=°Nx,實際液氣比取最小液氣比的1.5倍。試求：①吸收劑用量

及出塔液相濃度；②全塔對數(shù)平均推動力—；③若采用吸收劑循環(huán)流程，在

保證原吸收率不變的條件下，入塔液體濃度和循環(huán)液量最大應(yīng)為多少？④畫出兩

種情況下操作線示意圖。

解：1)G=1200/22.4=53.57kmol/h

%—0.06y2—0.005x2=0

L/G=1.5(L/G)。疝=1.5x(0.06-0.005)/(0.06/0.2)=0.275

L=0.275x53.57=14.73//h

x,=G(y,-y2)/L+x2=(0.06-0.005)/0.275=0.2

2)A)i=%—g=0.06-0.2x0.2=0.02

△%=%=°?！?

Aym=(0.02-0.005)/)(0.02/0.005)=0.0108

3)由題意與力呈平衡即：乃=加項)

=%/用=0.005/0.2=0.025

x0-a/+々"(I+。)=*1。/(i+。)

e=x°/(X|—X。)=0.025/(0.2-0.025)=0.143

。L=0.143x14.73=2AQ6kmol/h

4)略

28)空氣?四氯化碳化合氣體中含四氯化碳5%(體積，下同)，氣相流量G為

0.0424?*(—㈤,要求回收率90%。吸收劑分兩股,第一股含四氯化碳為0.002,

從塔頂進入塔內(nèi)；第二股含四氯化碳0.010,從塔中部某處進入塔內(nèi)。兩股吸收

劑用量相同，均為0021h“加?8)。已知操作條件下體系的相平衡關(guān)系為

黃=0"力，試計算：①出塔液體濃度為多少？②若全塔傳質(zhì)單元高度為0.8米，

則第二股吸收劑加入的最適宜位置(加入口至塔底的高度)應(yīng)在何處。

解：GyLX2(1)yi=0.05,y2=0.05X(1-0.9)=0.005,

2

G=0.042kmol/(ms),x2=0.002,x2'=0.01,m=0.5

2

U=L2=0.021kmol/(ms)

&G?一丫2)=-L(X2+X2)+2LX1

/.X,=0.051

(2)G(y,-y)=2L^1-xJ

y-Yi-x2=0Q09

A=—=2,1--=05

mGA

2小/4^^+』=3.625

1-%'A)y-〃％4

H=HOG,NOG=0.8X3.625=2.9m

29)礦石焙燒爐氣中含SCM.5%(體積)，其余惰性氣體按空氣計。爐氣冷卻后在

填料塔中以清水逆流吸收爐氣中的SO2o操作壓強為latm,操作溫度為

30℃。塔徑為0.8m,填料層高為10m,要求回收率為95%,進塔爐氣流量

為1150m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))。已知癡為5X10-4kmol/(s-m3-kPa),A：L?=5X102l/So

試求：①塔底液體濃度為多少?②若將爐氣進一步降溫后再吸收，其操作

溫度降至20C時，其回收率為多少?設(shè)其它操作條件不變，kG。和h”的值

均不變。

解：D由題意：必=0.045y2=0.00225x2=0

G=1150/(22.4x3600x3.14xoa/4)=0.0284碗o//(w”2)

30℃時，￡=0.485xlO4kPa

m=E/P=48.02C=p/M,=1000/18=55.56h”o//m③

=—+—K=0.027hno//(s.m3)

yva

Kya*kyakxa

Hoc=G/KV〃=1.05”？

N0G=H/H0C^9.53

由N0G=(y,-y2)/Ay?,=(%一力)/((^-/nx,)-(y2-/nx2))/ln^--------

y-mx2

經(jīng)試差得：X!=0.000775(塔底出液濃度)

20℃時，E=0.355xlO4kPa

m=￡/F=35.03

Kva=0.03096。//(sm3)

"OG'=G/KVJ=0.918〃？

NOG'=H/HOG'=\Q.9

[1%-mx21

由：N0G+—

AJy2'-mx2A

1_mG

A~~L

得：y/=0.0003095r]'=l-y2,/y1=99.3%

30）一正在操作的逆流吸收塔，進口氣體中含溶質(zhì)濃度為0.05（摩爾分率，下同）,

吸收劑進口濃度為0.001,實際液氣比為4,操作條件下平衡關(guān)系為》'=20工，

此時出口氣相中含溶質(zhì)為0.005。若實際液氣比下降為2.5,其它條件不變，計算

時忽略傳質(zhì)單元高度的變化，試求此時出塔氣體濃度及出塔液體濃度各為多少？

解:X]=G/L(y-y)+x=(0.05-0.005)/4+0.001=0.01225

△%=0.05-2x0.01225=0.0255

Ay,=0.005-2x0.001=0.003

△)>,“=(0.0255-0.003)/Ln(255/30)=0.01051

NOG=(0.05-0.005)/Aym=4.28

NOG=[Ln[(i-s)(y1-mx2)/(y2-WX2)+5]}/(1-5)

=[0.2(0.05-0.002)/(y2-0.002)+0.8])/0.2

據(jù)題意NOG=N'OG

/.乃=0.0082

x,'=G(0.05-y2')/L+0.001=0.01772

31)在一吸收塔內(nèi)用洗油逆流吸收煤氣中含苯蒸汽。苯的初始濃度為0.02(摩爾

分率，下同),吸收時平衡關(guān)系為=液氣比為0.18,洗油進塔濃度

為0.006,煤氣中苯出塔濃度降至0.002。由吸收塔排出的液體升溫后在解吸塔內(nèi)

用過熱蒸汽逆流解吸。解吸塔內(nèi)氣液比為04,相平衡關(guān)系為/在吸

收塔內(nèi)為氣相控制，在解吸塔為液相控制。若現(xiàn)將液體循環(huán)量增加一倍，煤氣及

過熱蒸汽流量等其它操作條件都不變。已知解吸塔中，然―8戶"。問此時吸收

塔出塔煤氣中含苯多少？題中流量皆為摩爾流量。

解：jj=G(y1—y2)/L+X2=(0.02—0.002)/0.18+0.006=0.106

%=L(x]—x2)/G+y2=(0.106—0.006)/0.4=0.25

吸收塔Ay.=y,-mx}=0.02-0.105x0.106=0.00675

A)、=乃—mx2~0.002—0.125x0.006=0.00125

△%=(0.00675-0.00125)/L/?(675/125)=0.003621

N°G=(0.02-0.002)/Ay/n=5.52

Axj=Xj-y}//7?=0.106-0.25/3.16=0.02689

解吸塔Ax；=x2'-y2'//n=0.006

Ax,“=(0.02689-0.006)/0(0.02689/0.006)

NOL=(x；-X?)/Ax?,=7.18

當(dāng)L增加一倍時L/G,=O.36-L/G2=0.2

吸收塔N°G不變

解吸塔HOL=L/KxmHOL=〃由

03i

N'OL=HOL/2=0.79X7.18=5.67

由N'OG={Ln[(l-mG/L)(y1-mx2)/(y2-mx2)+mG/L]}/(l-mG/L)=5.52

N'OL={Ln[(l-A)(y2-mxl)/(y2-mx2)+A]}/(I-A)=5.67

NOL={Ln[(l-A)(y2-mx})/(y2-)+A]}/(I-A)=5.67

可得%=0.00372x2=0.002734

第7章液體蒸儲

1)苯酚(C6H50H)(A)和對甲酚(C6H.,(CH:S)OH)(B)的飽和蒸汽壓

數(shù)據(jù)為：

對甲酚蒸汽

苯酚蒸汽壓對甲酚蒸汽壓苯酚蒸汽壓

溫度溫度

壓境

人kPa/*kPa/℃人kPa

kPa

113.710.07.70117.811.999.06

114.610.47.94118.612.439.39

115.410.88.2119.412.859.70

116.311.198.5120.013.2610.0

117.011.588.76

試按總壓P=75mmHg(絕壓)計算該物系的“t—x—y”數(shù)據(jù)。此物系為理想物系。

P_00

解：/=-0Pb0%=AJ(X,y—機。/分率)

PA-PBP

t°Cp/kPapB°kPaXAXB

113.710.07.701.01.0

114.610.47.940.8370.871

115.410.88.20.6920.748

116.311.198.50.5580.624

117.011.588.760.4400.509

117.811.999.060.3210.385

118.612.439.390.2010.249

119.412.859.700.09520.122

120.013.2610.00.0000.000

2)承第1題，利用各組數(shù)據(jù)，計算

①在x=0至x=l范圍內(nèi)各點的相對揮發(fā)度Z,取各aj的算術(shù)平均值a,算出a

對ai的最大相對誤差。

②以平均a作為常數(shù)代入平衡方程式算出各點的“y—X」'關(guān)系，算出由此法得

出各組為值的最大相對誤差。

解:①a,=(p°/p°A)j,計算結(jié)果如下:

113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0

t°C

a、1.2991.3101.3171.3161.3221.3231.3241.3251.326

=斗=舊8最大誤差=詈滬"46%

_aXj

11+(a—1)Xj

a按1.318計,結(jié)果如下:

t°C113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0

Xi1.00.8370.6920.5580.4400.3210.2010.09520

Yi1.00.8710.7480.6250.5090.3840.2490.1220

最大誤差=^^^-60XM

3)已知乙苯(A)與苯乙烯(B)的飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系可按下式算得:

hp：=16.0195-3279.47XT-59.95)

hp：=16.0193-332&57/7-?3.72)

式中P0的單位是mmHg,T的單位是K。

問：總壓為60mmHg(絕壓)時，A與B的沸點各為多少。C?在上述總壓和65℃

時，該物系可視為理想物系。此物系的平衡汽、液相濃度各為多少摩爾分率？

解：1)令P°A=p,算得的f為4的沸點

Ln60=16.0195-3279.47/(T-59.95)

:.TA=334.95K=61.8°C

令P°B=p,算得的f為8的沸點

Ln60=16.0193-3328.57KT-63.72)

:TB=342.85K=69.7°C

2)p—60mmHg,f=65°C=338.15K

Lnp\=16.0195-3279.47/(338.15-59.95)

/.p{\=68.81〃〃”"g

Lnp%=16.0193-3328.57/(338.15-63.72)

p°8=48.92機機"g

60-48.92C―68.81x0.557…八

x.=-----------=0.557y.=------------=0.639

入68.81-48.92A60

4）苯（A）和甲苯（B）混合液可作為理想溶液，其各純組分的蒸汽壓計算

式為

kg,：=6.906-1211/（e4-220.8）

log,：=6.955-134^4-219.5）

式中P°的單位是mmHg,t的單位是℃。

試計算總壓為850mmHg（絕壓）下含苯25%（摩爾百分率）的該物系混合液的泡

點。

解:設(shè)”104.15°C

Lgp°A=6.906-⑵1/（104.15+220.8）

/.p°A=l51linmHg

Lgp°B=6.955-1345/（104.15+219.5）

，=629.9mmHg

250_A?QQ八

4=-------=0.25所設(shè)正確，泡點為104.15°。

1511-629.9

5）試計算總壓為760mmHg（絕壓）下，含苯0.37、甲苯0.63（摩爾分率）

的混合蒸汽的露點。若令該二元物系降溫至露點以下3C,求平衡的汽、液相摩

爾之比。

解：D設(shè)露點為102.25°C

LgP°A=6.906-1211/(102.25+220.8)

/.P('A=1436.7mmHg

LgP°B=6.955-1345/(102.25+219.5)

P°B■5953mmHg

760-595.3八，cs1436.7x0.1957八—

=0.1957%==0.37

1436.7-595.3760

即所設(shè)正確，露點為102.25。。

2)P=760mmHgf=102.25—3=99.25°C