化工原理王志魁第五版习题解答：第五章--吸收.doc

PAGE PAGE 1 第五章 吸收 气液相平衡 【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为，温度为10℃时，水中最大可能溶解多少克氧？已知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。 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 【5-9】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 习题5-10附图 （解吸） 习题5-10附图 吸收过程的速率 【5-10】如习题5-10附图所示，在一细金属管中的水保持25℃，在管的上口有大量干空气（温度25℃，总压101.325kPa）流过，管中的水汽化后在管中的空气中扩散，扩散距离为l00mm。试计算在稳定状态下的汽化速率，。 解 25℃时水的饱和蒸气压为 从教材表5-2中查得，25℃，条件下，H2O在空气中的分子扩散系数。 扩散距离，总压 水表面处的水汽分压 空气分压 管上口处有大量干空气流过，水汽分压 空气分压 空气分压的对数平均值为 水的汽化速率 【5-12】用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A，吸收塔某截面上，气相主体中溶质A的分压为5kPa，液相中溶质A的摩尔分数为0.015。气膜传质系数，液膜传质系数。气液平衡关系可用亨利定律表示，相平衡常数。总压为。试求：（1）气相总传质系数，并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制；（2）试求吸收塔该截面上溶质A的传质速率。 解 （1）气相总传质系数 气膜阻力，液膜阻为。 气膜阻力与总阻力的比值为，为气膜控制。 (2)传质速率 【5-13】若吸收系统服从亨利定律，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： 界面上气液两相平衡： 由 得 （1） 由得 （2） 由得 （3） （2）式＋（3）式，并与（1）式比较得 吸收塔的计算 【5-16】在一吸收塔中，用清水在总压、温度20℃条件下吸收混合气体中的CO2，将其组成从2%降至0.1%（摩尔分数）。20℃时CO2水溶液的亨利系数。吸收剂用量为最小用量的1.2倍。试求：（1）液-气比L/G及溶液出口组成；（2）试求总压改为时的L/G及。 解 (1)总压 (2) 总压时的 从上述计算结果可知，总压从0.1MPa增大到1MPa，溶液出口组成从增加到。