化工原理-气体吸收作业(含答案)课件.doc

气体吸收 1.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO2气体，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m3，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。 解： 查得u30℃，水的 稀溶液： 2．在总压101.3kPa，温度30℃的条件下, SO2摩尔分率为0.3的混合气体与SO2摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试问： 从液相分析SO2的传质方向； 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO2的传质方向； 其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa时SO2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。 解：(1)查得在总压101.3kPa，温度30℃条件下SO2在水中的亨利系数E=4850kPa 所以 47.88 从液相分析 x=0.01 故SO2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。 （2）查得在总压101.3kPa，温度0℃的条件下，SO2在水中的亨利系数E=1670kPa =16.49 从气相分析 y*=mx=16.49×0.01=0.16y=0.3 故SO2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。 （3）在总压202.6kPa，温度30℃条件下，SO2在水中的亨利系数E=4850kPa =23.94 从气相分析 y*=mx=23.94×0.01=0.24y=0.3 故SO2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。 以液相摩尔分数表示的吸收推动力为: ?x=x*－x=0.0125－0.01=0.0025 以气相摩尔分数表示的吸收推动力为: ?y= y － y*=0.3－0.24=0.06 3．在总压为100kPa、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数=3.84×10-6 kmol/（m2·s·kPa），液相传质系数=1.83×10-4 m/s，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa。求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05，x=0.01时 以（）、（）表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数； 分析该过程的控制因素。 解：（1）根据亨利定律 相平衡常数 溶解度常数 以气相分压差（）表示总推动力时： =100×0.05-134×0.01=3.66kPa = kmol/（m2·s·kPa） =3.66×10-6×3.66=1.34×10-5 kmol/（m2·s） 以（）表示的传质总推动力时： kmol/m3 =0.4146×100×0.05－0.56=1.513 kmol/m3 =8.8×10-6×1.513=1.3314×10-5 kmol/（m2·s） （2）与（）表示的传质总推动力相应的传质阻力为273597（m2·s·kPa）/ kmol； 其中气相阻力为m2·s·kPa/ kmol； 液相阻力m2·s·kPa/ kmol； 气相阻力占总阻力的百分数为。 故该传质过程为气膜控制过程。 4 ．若吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线，界面上气液两相平衡，推导出KL与kL、kG的关系。 解：因吸收系统服从亨利定律或平衡关系在计算范围为直线 界面上气液两相平衡 的关系式 由 得 （1） 由得 （2） 由得 （3） （2）式＋（3）式，并与（1）式比较得 5．在逆流吸收的填料吸收塔中，用清水吸收空气～氨混合气中的氨，气相流率为 0.65kg/(m2·S)。操作液气比为最小液气比的1.6倍，平衡关系为 ，气相总传质系数为0.043kmol/(m3·S)。试求： (1)吸收率由95％提高到99％，填料层高度的变化。 （2）吸收率由95％提高到99％，吸收剂用量之比为多少？ 解：（1）吸收率为95％时： V＝0.65／29＝0.0224 kmol/(m2·S) L＝0.0224×1.398＝0.0313 kmol/(m2·S) 吸收率为99％时： L‘＝0.0224×1.457＝0.0326 kmol/(m2·S) (2) L＝0.0224×1.398＝0.0313 kmol/(m2·S) L‘＝0.0224×1.457＝0.0326 kmol/(m2·S) 6．在一填料塔中用清水吸收氨－空气中的低浓氨气