1、 .WORD.格式. .资料分享. 第二章 吸收习题解答1 从手册中查得 101.33KPa、25时,若 100g 水中含氨 1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为 0.987KPa。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律 ,试求溶解度系数H(kmol/ (m3kPa)及相平衡常数 m。解:(1) 求 H由 .求算.33NCP已知: .相应的溶液浓度 可用如下方法算出:30.987HakP 3NHC以 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为1g.则:3/km33 33170.582/9/()NH aNHCkolmlkPP(2).求 .由m333330.987.41.5780.9
2、4.281NHNHNHyxxyx2: 101.33kpa、1O 时,氧气在水中的溶解度可用 po2=3.31106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下.WORD.格式. .资料分享. 与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧.解:氧在空气中的摩尔分数为 .故021222 6610.38.43O aPykPx 因 值甚小,故可以认为2OXx即: 226.4310Xx所以:溶解度 5223()()2.4101.48kgOgHmO3. 某混合气体中含有 2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为 30,总压强为 506.6k
3、Pa。从手册中查得 30时 C02 在水中的亨利系数 E=1.88x105KPa,试求溶解度系数 H(kmol/（m 3kPa、 ）)及相平衡常数 m,并计算每 100 克与该气体相平衡的水中溶有多少克 CO2。解:(1).求 由 求算H2HOEM2 43510.910/().8aHOkmolP(2)求 m51.03716E(2) 当 时. 水溶解的2yg2CO(3)2 55010.3.98COaPkPxE 因 很小,故可近似认为 Xx.WORD.格式. .资料分享. 5 52 242()()4.3910.3910()8.8()kmolCOkgCOXHHg 故 克水中溶有10220.138g4
4、.在 101.33kPa、0下的 O2 与 CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知相距 0.2cm 的两截面上 O2 的分压分别为 13.33kPa 和 6.67kPa,又知扩散系数为0.185cm2/s,试计算下列两种情况下 O2 的传递速率,kmol/(m 2s):(1) O2 与 CO 两种气体作等分子反向扩散;(2) CO 气体为停滞组分。解：（1）等分子反向扩散时 的传递速率2O12523125 523()0.85/.0/.73167.80(.67)2.10(/)34AAaAAaDNPRTZcmssKkcmPkPN kmols （2） 通过停滞 的扩散速率2OC5212 315
5、 .8.1.67()lnln347203.3.0/BAABmPDPDRTZRTZkols5一浅盘内存有 2mm 厚的水层,在 20的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为 5mm 的静止空气膜层,此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为 2.6010-5m2/s,大气压强为 101.33KPa。求蒸干水层所需的时间。解:这是属于组分 通过停滞组分的扩散。()A.WORD.格式. .资料分享. 已知扩散距离（静止空气膜厚度）为 .水层表面的水蒸气分压3510Zm的饱和水蒸气压力为(20)C 12.46AaPk静止空气膜层以外;水蒸气分压为 52.61/.0.37093a
6、DmskTK单位面积上单位时间的水分蒸发量为 5212 316 .61.10.3()lnln83492465.03/BAABmPPDNRTZRTZkols 故液面下降速度: 685.0319.071/8.2ALdNMms水层蒸干的时间: 3485102.5106.25/9.7h shd6. 试根据马克斯韦尔 -吉利兰公式分别估算 0、101.33kPa 时氨和氯化氢在空气中的扩散系数 D(m2/s),并将计算结果与表 2-2 中的数据相比较。解:(1):氨在空气中的扩散系数 .查表 知道,空气的分子体积:2.439/BVcmol氨的分子体积: 325.8/Acl又知 9.17/BAMgmogo
7、l则 时,氨在空气中的扩散系数可由 式计算.0.13aCkP MaxweGiland:.WORD.格式. .资料分享. 353/21/2521/34.60(7)()9064/1.8.NHDms (2)同理求得 52.30/HCl ms7.在 101.33kPa、27下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的组成都很低,平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数 H=1.955kmol/(m3kPa),气膜吸收系数 kG=1.5510-5kmol/(m2skPa),液膜吸收系数 kL=2.0810-5kmol/(m2kmol/m3)。试求总吸收系数 KG,并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数。
8、.解:总吸收系数 5255111.20/().0.92.08G aCK kmolskPkH 气膜 助在点 助中所占百分数.P1/127.3.5GCk8. 在吸收塔内用水吸收棍子空气中的甲醇,操作温度 27,压强 101.33KPa。稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为 5 kPa,液相中甲醇组成为2.11kmol/m3。试根据上题中的有关数据算出该截面上的吸收速率。解:吸收速率 ()AGANKP由上题已求出 521.20/()akkmolskP又知： 3.95/()aHol则该截面上气相甲醇的平衡分压为.WORD.格式. .资料分享. /2.1/95.085.A aAaPCHkP则552
9、2.(.)4.1/()0183/Nmolskmolh9：在逆流操作的吸收塔中,于 101.33kpa、25 下用清水吸收混合气中的 H2S,将其组成由 2%降至 0.196 (体积)。该系统符合亨利定律。亨利系数E=5.5216kPa。若取吸收剂用量为理论最小用量的 12 倍,试计算操作液气比及出口液相组成 若压强改为 1013kPa,其他条件不变,再求 手及 。VL1XVL1X解：（1）求 下，操作液气比及出口液相组成。0.3akP4125.25.0.210EmPyYX最小液气比 12min0.4.1() 58/YLVX操作液气比为 in.().62出口液相浓度 12125()0.04.3.
10、1206VXYL（2）：求 下的操作液气比及出口液组成13akP45.05Em则：.WORD.格式. .资料分享. 12min0.4.01() 5.8/.586.YLVX出口液相组成：11，在 101.33kPa 下用水吸收据于空气中的氨。已知氨的摩尔分数为 0.1,混合气体于 40下进入塔底,体积流量为 0.556m3/s,空塔气速为 1.2m/s。吸收剂用量为理论最小用量的 1.1 倍,氨的吸收率为 95%,且已估算出塔内气相体积吸收总系数的平均值为 0.1112 。在操作条件下的气液平衡关系为YaKs)kmol/(3,试求塔径及填料层高度。X6.2*解： 1212min1201()(0.
11、95)() 2.4716.47.1()(05)0.386957ln1GYXLYVXYXLmVSN 121.1()ln(0.956)0.95613.8.YS 塔截面积： 20.56/.43m塔径： 41212 1()0(.204.1).206VXYL .WORD.格式. .资料分享. 40.63.7Dm又知： 520.915/.4Vkmols则： .150.380246GYaHK塔上填料层高度： .381.53GZNm12在吸收塔中用清水吸收混合气中的 SO2,气体流量为 5000m3(标准)/h,其中SO2 占 10%,要求 SO2 回收率为 95%。气、液逆流接触,在塔的操作条件下 SO2
12、在两相间的平衡关系近似为 。试求:XY7.6*(1)若取用水量为最小用量的 15 倍,用水量应为多少?(2)在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数;(3)如仍用(2)中求出的理论板数 ,而要求回收率从 95%提高到 98%,用水量应增加到多少?解：（1）求用水量：1212minin (01.(95)0.65./.4()(.1.5)10/067.5. /YVkmolhYL kmolhXkolh水 ）（2）：求理论板数.WORD.格式. .资料分享. 梯级图解法()a1201)(.0.56).027765VXYXL在 直角坐标图中给出平衡线 及操作线oECYBT由图中 点开始在操作线与平衡线之间画
13、梯级B得理论板层数 5.TN用克列姆塞尔算图()b295.0X则相对回收率 120.1.560.9Ym在理论最小用水量下， ，J 据此查图 得：TN21而min0.95Amin0.95LVi (12671/Lkolh水 ）查图 （或由式 计算）可知当：c时.430.95LAmV5TN两种方法解得的结果相同。（3）求 时所需增加的水量98用克列姆塞尔法估算，已知： 0.985.TN据此查图 得21.75A则: .752613/LmVkmolh故需要增加的用水量 4() (930740/.10/kolkg水 水 ）.WORD.格式. .资料分享. 13. 在一个接触效能相当于 8 层理论塔板的筛板
14、塔内,用一种摩尔质量为 250、密度为则 900kg/m3 的不挥发油吸收捏于空气中的丁烧。塔内操作压强为101.33kPa,温度为 15,进塔气体含丁烷 5%(体积),要求回收率为 95%。丁烷在15时的蒸气压强为 194.5kPa,液相密度为 58Okg/m3 假定拉乌尔定律及道尔顿定律适用,求:(1)回收每 1m3 丁烷需用溶剂油多少 (m3)?(2)若操作压强改为 304.OkPa,而其他条件不变,则上述溶剂油耗量将是多少(m3)?解:(1).由拉乌尔定律 194.5.203pyxx由于为低组成吸收,可以认为 1.9YX122.50.6.0()(5).263YX由克列姆塞尔方程得到:
15、1 12110.526lnln38TYYN 解得: 10.42.0.2.9YX由此可知,每回收 丁烷所需纯溶剂油数量为1kmol.WORD.格式. .资料分享. 1245.0.kmolX(丁 烷 ）（ 油 ） /l丁烷的摩尔质量为 .则回收每 液体丁烷所需溶剂油的体积为831345./9162/80（ 丁 烷 ）（ 油 ）(2).若 则:3.pkPa98.0.63984.yxYX 因为 故20X2(条件未变,仍用上法求得)1.Y11240.65.3981.2/.mkmollx（ 丁 烷 ）（ 油 ）35.44./80/（ 油 ） （ 液 体 丁 烷 ）14. 在一逆流吸收塔中用三乙醇胶水溶液吸
16、收混于气态烃中的 H2S,进塔气相含H2S 2.91%(体积),要求吸收率不低于 99%,操作温度 300K,压强为 101.33kPa,平衡关系为 ,进塔液体为新鲜溶剂,出塔液体中 H2S 组成为 0.013kmol(H2S)XY*/kmol(溶剂)。已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为 0.015 kmol/(m2s),气相体积吸收总系数为 0.000395kmol/(m3skPa),求所需填料层高度。解: 12GYamVZHNK:（ ）已知: 121120.9.3()(0.9).3.21260YXmX.WORD.格式. .资料分享. 则: 2(0.326)0.3.14ln.950/
17、()mYaGKpkmolS又知: 20.15/().37.420.80.15GVkmolsHNZ15有一吸收塔,填料层高度为 3m,操作压强为 101.33KPa,温度为 20,用清水吸收棍于空气中的氨。混合气质量流速 G=58Okg/(m2h),含氨 6%(体积),吸收率为99%;水的质量流速 W=770kg/(m2h)。该塔在等温下逆流操作 ,平衡关系为。K Ga 与气相质量流速的 0.8 次方成正比而与液相质量流速大体无关。XY9.0*试计算当操作条件分别作下列改变时,填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率(塔径 不变):(1)操作压强增大一倍 ;(2)液体流量增大一倍;(3)气体流量
18、增大一倍。解：已知 1223,01.5,93.680().(.).68aZmpkPTkYX混合气体的平均摩尔质量.WORD.格式. .资料分享. 221229.4170.68./ln58()9()./(10.8.40567ln()1.38(0.456.0.456GMOkgmoVlhLkmolvSYXNSS 8GZHmN（1） 2p由于 故mp 12 1/0.9.458.0.7ln()(.63810.28).10.205496GGYaGpVSLYmXNSVHKp故： 10.4358.27968GGPHmZN填料层高度比原来减少了 0.WORD.格式. .资料分享. （2）：210.456.285
19、.496GLmVSN（计算过程同（1） ）.液体流速的增加对 无显著影响.GKa 0.4358GHm则: .960.43582.9GZNm即所需填料层高度较原来减少了 0.65(3)2()20.456.8121ln(.)0.5.80.8GVmSLN气体质量流速增大时,总吸收系数 相应增大.GKa0.8 .0.8 0.20.20.8() 4358.012157.9GaGaG GaaKVHHmpKpZNm 即所需填料层高度较原来增加 .2.16. 要在一个板式塔中用清水吸收混于空气中的丙醇蒸气。混合气体流量为30kmol/h,其中含丙醇 1%(体积)。要求吸收率达到 90%,用水量为 9Okmol
20、/h。该塔在 101.33KPa、27下等温操作,丙醇在气、液两相中的平衡关系为,求所需理论板数。XY53.2*解:.WORD.格式. .资料分享. 12121230(.1)29.7/.().0(.)0.190/9.7.)0.3AVkmolhYLkolhVYX由题意知 则:.53m901.72.LAV又因为 .则:X091.970.lnln115.TAN第三章2. 聚氯乙烯生产过程中,需要将乙炔发生器送出来的粗乙炔气体净化,办法是在填料塔中用次氯酸钠稀溶液除去其中的硫、磷等杂质。粗乙炔气体通入填料塔的体积流量为 7旷/h,密度为 1.16kg/m3;次氯酸钠水洛液的用量为 4000kg/h,密
21、度为 105Okg/m3,黏度为 1.06mPas。所用填料为陶瓷拉西环 ,其尺寸有50mm5Omnx4.5 皿 n 及 25mnx25mm2.5mn 两种。大填料在下层 ,小填料在上层,各高 5m,乱堆。若取空塔气速为液泛气速的 80%,试求此填料吸收塔的直径及流动阻力。解:(1) 塔径两种填料的 值如下:陶瓷拉西环(乱堆):504.5m2051/m陶瓷拉西环(乱堆):224比较两种填料的 值可知,小填料的泛点气速应比大填料的低,故应接小填料计算.WORD.格式. .资料分享. 塔径. 0.50.5416()()37.cvLW由图 中的乱堆填料泛点线查得31820.24.951VFLLg水故
22、: 0.2 0.2.1985168/452.6.88./LFVg msms 塔径: 4/70/(36.1425)0.4sDu(2).压强降因两段填料层具有不同的 值,故塔内流动阻力应分两段计算.上层: 乱堆瓷环252.5m0. 2.5(1)40.91.6(.0).76.8()63VLVLugW由图 查得18329./314/aapPmZ:则全塔压降 7.58437aP总3 在直径为 0.8m 的填料塔中,装填 25mx25m2.5m 的瓷拉西环,用于常压及 20下气体吸收操作。若液、气性质分别与水和空气相同,按质量计的液、气流量比为 5。核算上升气量达 3000m3/h 时,是否会发生液泛现象
23、?.WORD.格式. .资料分享. 若改用 25m25mx0.6m 的金属鲍尔环,上升气量提高到多少才会液泛 ?.解:查附录知. 331.205/98.2/,1.05VLLakgmkgmPS可查得两种填料的 值为瓷拉西环 .4501/金属鲍尔环: 2.6/m0.50.51()()74982VLW由图 查得3对应于此横坐标数值的纵坐标值(乱堆填料泛点线) 20.21FVLug即: 2 0.224501.(5)40.19.83/.F Fms液泛的气体体积流量 22 3max0.785.1346024/4FVDmh上升气量 ,故会发生液泛.3max/hV改用鲍尔环,若鲍尔环的液泛速度为 ,填料因子为
24、F因横坐标值不变,则纵坐标仍为 0.12 450()16.8.82.53/FFms故改用鲍尔环后,发生液泛的上升气量为.WORD.格式. .资料分享. 2 3max0.785.360475/Vmhenjoy the trust of 得到.的信任 have / put trust in 信任 in trust 受托的，代为保管的take .on trust 对.不加考察信以为真 trust on 信赖 give a new turn to 对予以新的看法 turn around / round 转身，转过来，改变意见 turn back 折回，往回走 turn away 赶走，辞退，把打发走，转脸不睬，使转变方向 turn to 转向 ，（for help）向求助，查阅， 变成；着手于 think through 思考直到得出结论，想通 think of 想到，想起，认为，对 有看法/想法
