化工原理习题答案第七章.docx

第 7 章 吸 收 7-1．100 g 水中溶解1gNH 3 ，从手册查得200 C 时 NH 3 的平衡分压为986.6Pa， 在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数 H （单位为kmol ? m?3 ? kPa ?1 ）和相 1 17平衡常数m ，总压力为100kPa 。 （答： H ? 0.59kmol ? m?3 ? kPa ?1 , m ? 0.943） 1 17 解： c ?  101 1000 ? 0.582kmol ? m?3 ， c 0.582H ? ? ? 0.59mol ? Pa ?1 ? m?3 ， c 0.582 Pe 0.9866 7.4 760y ? 7.4 760 e 100 101.3 ? 0.0099 ， 1 17x ? 1 17 1 ? 100 ? 0.0105 ， 17 18 ? ? ? ? m e x 0.0105  ? 0.943 。 7-2．100 C时氧在水中的溶解度的表达式 p* ? 3.313 ?106 x ,式中 p? 为氧在气相 中的平衡分压， kPa ； x 为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为 21% ， 试求总压为 101kPa 时，每 m 3 水中可溶解多少 g 氧？（答： 11.4g ? m?3 ，或0.35mol ? m?3 ） 解： Pe ? 0.21?101.3 ? 21.3kPa ， Pe 21.3 x ? 3.313 ?106 ? ? 6.42 ?10?6 ， 3.313 ?106 6.42 ?10?6 ? 32 c ? 18 ?1000 ? 11.4g ? m?3 。 7-3．用清水吸收混合气中的 NH ，进入常压吸收塔的气体含 NH 体积分 3 3 数为 6% ， 吸收后气体含 NH 体积分数为 0.4% ， 出口溶液的摩尔比为 3 0.012kmolNH 3 kmol ?1 水。此物系的平衡关系为 Y ? ? 2.52 X 。气液逆流流动，试 求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶 ΔY 2 ? 0.00402 ，底 ΔY 1 ? 0.034 ） y 0.06 y 0.004 解： Y ???1 ? ? 0.064 ，Y ???2 ? ? 0.0402 ， 1 1 ? y 1 1 ? 0.06 2 1 ? y 2 1 ? 0.004 塔底： Y e 塔顶： Y e ? 2.52 X ? 2.52 ? 0.012 ? 0.03024 ， ? 2.52 X ? 2.52 ? 0 ? 0 ， 塔顶气相推动力?Y 2 ? 0.00402 ， 塔底气相推动力?Y 1 ? Y ? Y 1  e,1 ? 0.064 ? 0.03024 ? 0.034 。 7-4 ． 用水吸收空气中的甲醇蒸汽， 在操作温度 300K 下的溶解度系 H ? 2kmol ? m?3 ? kPa?1 ,传质系数k G ? 0.056kmol ? m?2 ? h ?1 ? kPa ?1 ， k ? 0.075kmol ? m?2 ? h ?1 ? kmol -1 ? m3 。求总传质系数 K L G 以及气相阻力在总阻力中所 占的分数。（答： K G ? 0.0408kmol ? m-2 ? h ?1 ? kPa ?1 , 0.73） 解： K ??1 G 1 ??1 ? 1 1 ? 1 ? 0.0408kmol ? m?2 ? h?1 ? kPa ?1 ， K HK G L 0.056 2 ? 0.075 气相阻力所占分率： 1 ? ? 0.056 1 ? 1 ? 0.73 。 0.056 2 ? 0.075 7-5．从矿石焙烧送出的气体，含体积分数9%SO 2  ，其余视为空气。冷却后 送入吸收塔，用水吸收其中所含 SO 2 的95%。吸收塔的操作温度为300C ，压力 为100kPa 。每小时处理的炉气量为1000m3（ 300 C 、100kPa 时的体积流量），所用 液气比为最小值的1.2 倍。求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为 液相 SO 溶解度/ kgSO ? 100kg? 液相 SO 溶解度 / kgSO ? 100kg ? 2 ? ?1 H O 7.5 5.0 2.5 1.5 1.0 0.5 0.2 0.1 气相 SO 平衡分压 2 2 91.7 60.3 28.8 16.7 10.5 4.8 / kPa 2 1.57 0.63 ? ? ? ? 0.00206 ) 解： Y y 0.09 1 ? 0.099 ， 1 1 ? y 1 Y ? (1 ?? )Y 2 1 1 ? 0.09 ? (1 ? 0.95) ? 0.099 ? 0.00495 ， ?