天津大学化工原理第的二版下答案1.doc

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天津大学化工原理第的二版下答案1

第八章 气体吸收 1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa的条件下,测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa时,氨在水中的溶解度为76.6 g (NH3)/1 000 g(H2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。 解:水溶液中氨的摩尔分数为 由 亨利系数为 kPa 相平衡常数为 由于氨水的浓度较低,溶液的密度可按纯水的密度计算。40 ℃时水的密度为 kg/m3 溶解度系数为 2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa的条件下,使含二氧化碳为3.0%(体积分数)的混合空气与含二氧化碳为350 g/m3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向,并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下,亨利系数kPa,水溶液的密度为997.8 kg/m3。 解:水溶液中CO2的浓度为 对于稀水溶液,总浓度为 kmol/m3 水溶液中CO2的摩尔分数为 由 kPa 气相中CO2的分压为 kPa 故CO2必由液相传递到气相,进行解吸。 以CO2的分压表示的总传质推动力为 kPa 3. 在总压为110.5 kPa的条件下,采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上,氨的气、液相组成分别为、。气膜吸收系数kG=5.2×10-6 kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数kL=1.55×10-4 m/s。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律,溶解度系数H=0.725 kmol/(m3·kPa)。 (1)试计算以、表示的总推动力和相应的总吸收系数; (2)试分析该过程的控制因素。 解:(1) 以气相分压差表示的总推动力为 kPa 其对应的总吸收系数为 kmol/(m2·s·kPa) 以液相组成差表示的总推动力为 其对应的总吸收系数为 (2)吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 气膜阻力占总阻力的绝大部分,故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为105.0 kPa,操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律,甲醇在水中的溶解度系数为2.126 kmol/(m3·kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5 kPa,液相组成为2.85 kmol/m3,液膜吸收系数kL=2.12×10-5 m/s,气相总吸收系数KG=1.206×10-5 kmol/(m2·s·kPa)。求该截面处(1)膜吸收系数kG、kx及ky;(2)总吸收系数KL、KX及KY;(3)吸收速率。 解:(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度,25 ℃时水的密度为 kg/m3 溶液的总浓度为 kmol/m3 (2)由m/s 因溶质组成很低,故有 (3)吸收速率为 5. 在101.3 kPa及25 ℃的条件下,用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔的组成分别为y1=0.04、y2=0.002。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律,亨利系数为4.13×103 kPa,吸收剂用量为最小用量的1.45倍。 (1) 试计算吸收液的组成; (2) 若操作压力提高到1013 kPa而其他条件不变,再求吸收液的组成。 解:(1) 吸收剂为清水,所以 所以操作时的液气比为 吸收液的组成为 (2) 6. 在一直径为0.8 m的填料塔内,用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45 kmol/h,二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为,气相总体积吸收系数为0.056 2 kmol/(m3·s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%,要求回收率为98%。求水的用量(kg/h)及所需的填料层高度。 解: 惰性气体的

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