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化工原理习题答案(第七章)

第7章吸收

7-1．水中溶解，从手册查得时的平衡分压为，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数（单位为）和相平衡常数，总压力为。（答：,）

解：，

，

，

，

。

7-2．时氧在水中的溶解度的表达式,式中为氧在气相中的平衡分压，；为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为，试求总压为时，每水中可溶解多少氧？（答：，或）

解：，

，

。

7-3．用清水吸收混合气中的，进入常压吸收塔的气体含体积分数为，吸收后气体含体积分数为，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、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶，底）

解：，，

塔底：，

塔顶：，

塔顶气相推动力，

塔底气相推动力。

7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度下的溶解度系,传质系数，

。求总传质系数以及气相阻力在总阻力中所占的分数。（答：,）

解：，

气相阻力所占分率：

。

7-5．从矿石焙烧送出的气体，含体积分数，其余视为空气。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含的。吸收塔的操作温度为，压力为。每小时处理的炉气量为（、时的体积流量），所用液气比为最小值的倍。求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为

。入塔气体的摩尔流量为。求填料层高度。（答：）

解：，，，

，

，

，

，

，

。

7-7．在填料塔内用稀硫酸吸收空气中所含的。溶液上方的分压为零（相平衡常数）。下列情况所用的气、液流速及其他操作条件都大致相同，总传质单元高度都可取为。试比较所需填料层高度有何不同。

混合气中含摩尔分数，要求回收。

混合气中含，要求回收。

混合气中含，要求回收。作了上述比较之后，你对塔高与回收率的关系能获得什么概念？（答：（1）；（2）；（3））

解：⑴，

，

，

，

查图得：，

；

⑵，

，

，

查图得：，

；

⑶，

，

，

查图得：，

。

7-8．今有连续逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为（操作状态），原料中含甲醇，吸收后水中含甲醇量等于与进料气体中相平衡时浓度的。设在常压、下操作，吸收的平衡关系取为，甲醇回收率要求为，，塔内填料的比表面积为塔内气体的空塔气速为。试求：（1）水的用量为多少？（2）塔径；（3）传质单元高度；（4）传质单元数；（5）填料层高度。

(答：)

解：⑴，

，

，

，

，

，

，

；

⑵，，

；

⑶；

⑷用解析法：

；

⑸。

7-9．直径为的填料吸收塔内，装有拉西环填料，填料层高为。每小时处理含丙酮与空气的原料气，操作条件为1个大气，。用清水作吸收剂，塔顶出口废气含丙酮（以上均为摩尔分数），出塔溶液中每千克含丙酮，操作条件下的平衡关系为。试计算：（1）气相总体积传质系数；（2）每小时可回收丙酮多少千克？（3）若将填料层加高，又可以多回收多少千克丙酮？

（答：）

解：塔截面积，

惰性气体量，

，，

，，

，，

，

，

，

；

丙酮回收量：，

，

，

，

，

，

增加填料层高度后，传质单元数变为，

当，时，从图上读得：，

回收率：，

原回收率：，

可多回收丙酮量：

。