化工原理五章例题讲稿.pptxVIP

2024/6/26【例5-1】在总压为100kPa、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数=3.84×10-6kmol/（m2·s·kPa），液相传质系数=1.83×10-4m/s，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa。求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05，x=0.01时,(1)以表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；(2)分析该过程的控制因素。、

2024/6/26解：（1）根据亨利定律相平衡常数溶解度常数=100×0.05-134×0.01=3.66kPa==

2024/6/26kmol/（m2·s·kPa）=3.94×10-6×3.66=1.44×10-5kmol/（m2·s）kmol/m3=0.4146×100×0.05－0.56=1.513kmol/m3=9.5×10-6×1.513=1.438×10-5kmol/（m2·s）

2024/6/26（2）与表示的传质总推动力相应的传质阻力为53797（m2·s·kPa）/kmol；其中气相阻力为液相阻力气相阻力占总阻力的百分数为。故该传质过程为气膜控制过程。m2·s·kPa/kmol；m2·s·kPa/kmol；

2024/6/26例5-2用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为850[mmHg]，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收分系数kG=1.25[kmol·m-2·h-1·atm]，液膜吸收分系数kL＝0.85[m·h-1]，试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜控制过程?解:m=E/P∴E=m·P=0.25×850/760=0.28(大气压)∵是稀溶液∴H=ρ/Ms·E=1000/(0.28×18)=198.4(kmol·m-3·atm)根据1/ＫG=1/ｋG+1/(HｋL)即1/ＫG=1/1.25+1/(198.4×0.85)∴ＫG≈ｋG=1.25[kmol.m-2·h-1·atm]因此，是气膜控制过程。

2024/6/26例5-3在直径为0.8m的填料塔中，用1200kg·h-1的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2，混合气量为1000m3(标准)·h-1，混合气含SO21.3％（体积），要求回收率99.5％，操作条件为20℃、1atm，平衡关系为ye=0.75x，总体积传质系数Kya=0.060kmol·m-3·s-1，求液体出口浓度和填料层高度。解：已知：D=0.8mL=1200kg·h-1y1=0.013Y1=0.0132φ=0.995X2=0ye=0.75xＫyａ=0.06kmol·m-3·s-1L=1200/(3600×18)=0.0185kmol·s-1V=1000×0.987/(22.4×3600)=0.0122kmol·s-1

2024/6/26∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0122=1.52Y2=Y1(1-φ)=0.0132(1-0.995)=0.000066X1=(V/L)(Y1-Y2)+X2=(0.0132-0.000066)/1.52=0.00864∵Z＝HOG×NOG而NOG=(Y1-Y2)/ΔYmΔY1=Y1-Y1*=0.0132-0.75×0.00864=0.00672ΔY2=Y2-Y2*=0.000066-0=0.000066ΔYm=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=(0.00672-0.000066)/ln(0.00672/0.000066)=0.001439∴NoG=(0.0132-0.000066)/0.001439=9.127

2024/6/26HoG＝V/（ＫyａΩ）＝0.0122/(0.785×0.8×0.8×0.06）＝0.398(m)∴Z＝9.127×0.398=3.63m

2024/6/26例5-4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1000m3/h（操作状态），原料中含甲醇100g/m3，吸收后水中含甲醇量等于与进料气体中相平衡时浓度的67%。设在常压、25℃下操作，吸收的平衡关系取为Y=1.15X，甲醇回收率要求为98%，,传质单元高度HOG=0.738m。试求：（1）水的用量为多少kg/h