化工原理习题答案第七章课件doc.docx
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化工原理习题答案第七章课件doc
第7章吸收
0
7-1．100g水中溶解1gNH3，从手册查得20C
时NH3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kmolm3kPa1）和相平衡常数m，
总压力为100kPa。
（答：
H0.59kmolm3kPa1,m0.943）
解：
117
3
c0.582kmolm，
1011000
c0.582
1m
3
H0.59molPa，
Pe0.9866
7.4760
y0.0099，
e
100101.3
117
x0.0105，
1100
1718
y0.0099
e。
m0.943
x0.01050
*3.313106,式中p为氧在气相中的7-2．10C时氧在水中的溶解度的表达式px
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
3
m水中可溶解多少g氧？
（答：
3
11.4gm，或
3
0.35molm）
解：
Pe0.21101.321.3kPa，
Pe21.3
6
x，
66.4210
6
3.313103.31310
6
6.421032
3
c11.4gm。
181000
7-3．用清水吸收混合气中的NH3，进入常压吸收塔的气体含NH3体积分数为6%，
吸收后气体含NH3体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为
1
0.012kmolNH3kmol水。
此物系的平衡关系为Y2.52X。
气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多
少？
（答：
顶ΔY0.00402，底ΔY10.034）
2
y0.06y0.004
12
解：
Y0.064，Y0.0402，
1y2y
1110.061210.004
塔底：
Ye2.52X2.520.0120.03024，
塔顶：
Ye2.52X2.5200，
塔顶气相推动力Y0.00402，
2
塔底气相推动力Y1Y1Ye,10.0640.030240.034。
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
H2kmolm,传质系数3kPa1
3kPa1
k0.056kmolm，
2h1kPa1
G
2h1kmol-1m3L
的分数。
（答：
-2hkPa
11
K,0.73）
0.0408kmolm
G
解：
11
2h1kPa1
K0.0408kmolm，
G
1111
K
G
HK0.05620.075
L
气相阻力所占分率：
1
0.056
0.73
。
1
1
0.05620.075
7-5．从矿石焙烧送出的气体，含体积分数9%SO2，其余视为空气。
冷却后送入吸收
塔，用水吸收其中所含
0
SO的95%。
吸收塔的操作温度为30C
2
，压力为100kPa。
每小
时处理的炉气量为
30、100kPa时的体积流量），所用液气比为最小值的1.2倍。
1000m（30C
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SO2溶解度/
1
kgSO2100kgH2O
7.55.02.51.51.00.50.20.1
气相SO2平衡分压
/kPa
91.760.328.816.710.54.81.570.63
1x
（答：
L30120kgh,10.00206）
y0.09
1
解：
Y0.099，
1y
1110.09
Y2
（1）Y1（10.95）0.0990.00495，
1000273
1
V（10.09）36.6kmolh，
22.4303
进吸收塔SO2的分压P1101.3y101.30.099.12kPa，
-1
由平衡关系内插得溶液平衡浓度为0.877kgSO2100kgH2O
，
换算为摩尔比
0.877/64
3
x12.4710，
e
100/18
L
V
Y
Y
1
2
minxe
1,
0.099
0.00495
0.00247
38.1
，
L
V
1.2
L
V
min
1.2
38.1
45.69
，
L
11
LminV36.638.11394.5molh25100kgh，
V
min
1
L1.2Lmin1.22510030120kgh，
LYY123
YY0.0990.0049512
x12.0610。
V45.69
xL
1
V
7-6．用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。
入塔的混合气中，含
苯2%（摩尔分数）。
入塔的煤油中，含苯0.02%。
溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温
0
度为50C
，压力为10k0Pa。
平衡关系为Y0.36X，总传质系数
KYa0.015kmolm。
入塔气体的摩尔流量为3s
3s
1
0.015kmolm。
求填料层2s1
2s1
高度。
（答：
Z12m）
解：
y0.02，y20.02（10.99）0.0002，x20.0002，
1
L
V
Y
Y
y
y
1
2
1
2
minXXxx
e,12e,12
0.02
0.02
0.36
0.0002
0.0002
0.357
，
L
V
1.5
L
V
min
1.5
0.357
0.536
，
V1
x1（yyx，
）（0.020.0002）0.00020.0371122
L0.536
1
A
mV
L
0.36
0.536
0.672
，
NOG
1
1
1
A
ln[（
1
1
）（
A
y
1
y
2
mx
2
mx
2
）
1
]
A
1
1
0.672
ln[（10.672）（
0.02
0.0002
0.36
0.36
0.0002
0.0002
）
0.672]
12
V0.015
H1m，
OGK
0.015
ya
HHOGN12112m。
OG
7-7．在填料塔内用稀硫酸吸收空气中所含的NH3。
溶液上方NH3的分压为零（相平
衡常数m0）。
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
H都可取为0.5m。
试比较所需填料层高度有何不同。
OG
混合气中含摩尔分数
1%NH，要求回收90%。
3
混合气中含
1%NH，要求回收99%。
3
混合气中含
5%NH，要求回收99%。
作了上述比较之后，你对塔高与回收率的关系
3
能获得什么概念？
（答：
（1）Z1m；
（2）Z2.25m；（3）Z2.25m）
解：
⑴y0.01，
1
0.010.1
y0.00101，
2
0.990.010.1
y
1
y
2
mx
2
mx
2
0.01
0.00101
10
，
1
A
mV
L
0
，
查图得：
N2，
OG
ZHOGN0.5；
21mOG
⑵y0.01，
1
y0.010.010.0001，
2
y
1
y
2
0.01
0.0001
100
，
查图得：
N4.5，
OG
ZHOGN04.；
.5.5225mOG
⑶y0.05，
1
0.050.01
y0.000505，
2
0.990.050.01
y
1
y
2
0.05
0.000505
99
，
查图得：
NOG4.5，
ZHOGN0.55225。
4..mOG
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
1000m（操作状态），原料中含甲醇3h
3h
1
3
100gm，吸收后水中含甲醇量等于与进料气
0
体中相平衡时浓度的67%。
设在常压、C
25下操作，吸收的平衡关系取为Y1.15X，
甲醇回收率要求为98%，0.5kmolm2h1
k，塔内填料的比表面积为
Y
a200m塔内气体的空塔气速为2m
2m
3
1
0.5ms。
试求：
（1）水的用量为多少
1
kgh？
（2）塔径；（3）传质单元高度HOG；（4）传质单元数NOG；（5）填料层高度。
1
LNOG8.89;Z6.1m）（答：
1150kgh;D0.84m;H0.686m;
OG
3
10010/32
解：
⑴0.07
y，
1
1/22.4
0.07
Y0.0753，
1
10.07
3
Y2Y
（1）0.0753（10.98）1.510，
1
Y
67%10.0753
X0.670.670.0439，
1m
*
X1.15
1
X0，
2
10002731000273
1
Vy1）（10.07）38kmolh，
（1
22.42732522.4298
L
Y
1
Y0.07531.5
2
10
3
1.68
，
VXX0.04390
12
11.15103kgh1
L1.68V1.683863.8kmolh；
1000
3s
1
Vm，
⑵
s
3600
1
u0.5ms，
D
4V41000
s；
0.84m
u36003.140.5
V38
⑶H0.686m
OG；
Ka
2
Y
0.52000.84
4⑷用解析法：
NOG
1
1
m
V
L
ln[（1
V
L
m
Y
1
）（
Y
2
mX
mX
2
2
）
V
L
m
]
1
1.15
1
1.68
ln[（1
1.15
1.68
）（
0.0753
1.1510
01.15
）]8.89
3；
01.68
⑸ZHOGNOG0.6868.896.1m。
7-9．直径为0.88m的填料吸收塔内，装有拉西环填料，填料层高为6m。
每小时处理
30
2000m含5%丙酮与空气的原料气，操作条件为1个大气，25C。
用清水作吸收剂，塔顶出口废气含丙酮0.263%（以上均为摩尔分数），出塔溶液中每千克含丙酮61.2g，操作
条件下的平衡关系为Y2X。
试计算：
（1）气相总体积传质系数KYa；
（2）每小时可回
收丙酮多少千克？
（3）若将填料层加高3m，又可以多回收多少千克丙酮？
（答：
KYa176.8kmolm）3h,225kgh,6.56kgh
3h,225kgh,6.56kgh
111
解：
塔截面积
2
20.880.61m2
Sd，
44
惰性气体量
2000273
1
V（10.05）77.7kmolh，
22.4298
0.050.00263
Y0.526，Y0.00263，
12
10.0510.00263
61.2/58
x0，x10.0198，
2
61.2/58938.8/18
0.0396
y20.01980.0396，Y0.0412，
e,1e,1
10.0396
Y0.05260.04120.0114，
1
Y0.0026300.00263，
2
YY0.01140.00263
12
Ym0.006，
Y0.0114
1
lnln
Y0.00263
2
NV（YY）77.7（0.05260.00263）
A231
1176.8kmolmh
K；
YaZY
ZY0.6160.006
mm
丙酮回收量：
2000273
1
m（0.050.00263）58.08225kgh，
22.4298
ZHOGN，
OG
V77.7
H0.72，
OG
K176.80.61
Ya
Z6
N8.33，
OGH
0.72
OG
V
L
x
1
y
1
x
2
y
2
0.0198
0.050.00263
0.418
，
mV
L
20.4180.836
，
Z9
增加填料层高度后，传质单元数变为N12.5，
OGH
0.72
OG
mV
当NOG12.5，0.836
L
y
1
时，从图上读得：
40
，
y
2
yyy
122
回收率：
110.0250.975
yy
11
，
yy0.050.00263
12
原回收率：
0.9474
，
y0.05
1
可多回收丙酮量：
2000273
1
m0.050.9750.947458.086.56kgh。
22.4298
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