化工基础第5章题答案.docVIP

第5章 传质过程及塔设备 5.2气体的吸收 1.空气和CO2的混合气体中，CO2的体积分数为20%，求其摩尔分数y和摩尔比Y各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，摩尔分数 摩尔比 2. 20℃的l00g水中溶解lgNH3, NH3在溶液中的组成用摩尔分数x、浓度c及摩尔比X表示时，各为多少？ 解 摩尔分数 浓度c的计算20℃，溶液的密度用水的密度代替。 溶液中NH3的量为 溶液的体积 溶液中NH3的浓度 或 NH3与水的摩尔比的计算 或 3.进入吸收器的混合气体中，NH3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH3的组成，以摩尔比Y和摩尔分数y表示。 吸收率的定义为 解 原料气中NH3的摩尔分数 摩尔比 吸收器出口混合气中NH3的摩尔比为 摩尔分数 4.l00g水中溶解，查得20℃时溶液上方的平衡分压为798Pa。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为)、溶解度系数H[单位为]和相平衡常数m。总压为。 解 液相中的摩尔分数 气相中的平衡分压 亨利系数 液相中的浓度 溶解度系数 液相中的摩尔分数 气相的平衡摩尔分数 相平衡常数 或 5. 10℃时氧在水中的溶解度表达式为，式中为氧在气相中的平衡分压，单位为为溶液中氧的摩尔分数。试求总压为，温度为10℃时，水中最大可能溶解多少克氧？空气中氧的体积分数为21%. 解 总压 空气中的压力分数 空气中的分压 亨利系数 (1) 利用亨利定律计算 与气相分压相平衡的液相组成为 溶液 此为水溶液中最大可能溶解 因为溶液很稀，其中溶质很少 水溶液≈水=18 kg水 10℃，水的密度 故 水溶液≈水 即 水中最大可能溶解氧 故 水中最大可能溶解的氧量为 (2) 利用亨利定律计算 水中最大可能溶解的氧量为 溶液 7. 用清水吸收混合气中的NH3，进入吸收塔的混合气中，含NH3体积分数为6%，吸收后混合气中含NH3的体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为水。此物系的平衡关系为。气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少？ 解 已知，则 已知，则 已知，则 已知，则 塔顶气相推动力 塔底气相推动力 8.CO2分压力为50kPa的混合气体，分别与CO2浓度为的水溶液和CO2浓度为的水溶液接触。物系温度均为25℃，气液相平衡关系。试求上述两种情况下两相的推动力（分别以气相分压力差和液相浓度差表示），并说明CO2在两种情况下属于吸收还是解吸。 解 温度，水的密度为 混合气中CO2的分压为 水溶液的总浓度水溶液 (1) 以气相分压差表示的吸收推动力 ①液相中CO2的浓度水溶液 液相中CO2的摩尔分数 与液相平衡的气相平衡分压为 气相分压差表示的推动力 （吸收） ② 液相中CO2的浓度水溶液 液相中CO2的摩尔分数 与液相平衡的气相平衡分压为 气相分压差表示的推动力 （解吸） (2) 以液相浓度差表示的吸收推动力 与气相平衡的液相组成为 平衡的液相浓度 ①液相中CO2的浓度水溶液 液相浓度差表示的推动力为 （吸收） ②液相中CO2的浓度水溶液 液相浓度差表示的推动力为 （解吸） 10. 混合气含CO2体积分数为10%，其余为空气。在30℃、2MPa下用水吸收，使CO2的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成（摩尔比）。混合气体处理量为（按标准状态，），塔径为1.5m。亨利系数，液相体积总传质系数。试求每小时用水量及填料塔的填料层高度。 解 (1)用水量计算 ，， 混合气流量 惰性气体流量 用水量 (2) 填料层高度Z计算 水溶液的总浓度 体积传质系数 液相总传质单元高度 ①对数平均推动力法计算 气液相平衡常数 液相总传质单元数 ②吸收因数法计算 填料层高度 12.用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中含苯2%（摩尔分数）；入塔的煤油中含苯0.02%（摩尔分数）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温度为50℃，压力为100kPa，相平衡关系为，气相总传质系数。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为。试求填料塔的填料层高度. 解 (1)气相总传质单元高度计算 入塔混合气的流量 惰性气体流量 (2) 气相总传质单元数计算 ，回收率 ①吸收因数法计算 ② 对数平均推动力法计算 (3)填料层高度Z计算