化工原理吸收习题课-1.ppt

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1、第八章气体吸收习题1，在常压及20℃下测得氨在水中平衡数据为：浓度为0.5gNH3/100gH2O的稀氨水上方的平衡分压为400Pa。在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示。试求亨利系数E、溶解度常数H及相平衡常数m。解：由亨利定律的各种表达式可求出相应的系数，或由各系数间的关系求出其他系数。由亨利定律表达式知其中故亨利系数为又其中故相平衡常数为又其中故溶解度系数为另解：各系数间关系为2在常压101.33kPa及25℃下，溶质组成为0.05（摩尔分率）的CO2—空气混合物分别与以下几种溶液接触，试判断传质过程方向。（1）浓度为1.1×10-3kmo

2、l/m3的CO2水溶液；（2）浓度为1.67×10-3kmol/m3的CO2水溶液；（3）浓度为3.1×10-3kmol/m3的CO2水溶液。已知常压及25℃下CO2在水中的亨利系数E为1.662×105kPa。解：由亨利系数E换算得相平衡常数，即将实际溶液的摩尔浓度换算为摩尔分率，即（1）（2）（3）当气象浓度为0.05时，与其平衡的液相浓度为比较各种溶液浓度下的与大小，结果列表如下：xx*气相浓度液相浓度与气相平衡的液相浓度传质推动力序号气相浓度y液相浓度x与气相平衡的液相浓度x*传质推动力x*-x传质方向10.051.98×10-53.0×10

3、-5>0吸收20.053.0×10-53.0×10-5=0平衡30.055.58×10-53.0×10-5<0脱吸3填料吸收塔某截面上的气、液相组成为（皆为溶质摩尔分率），气膜体积吸收系数，液膜体积吸收系数，若相平衡关系为，试求两相间传质总推动力、总阻力、传质速率以及各相阻力的分配。解：传质总推动力为以气相浓度差表示以液相浓度差表示传质总阻力和总体积吸收系数为或传质速率为或气膜阻力占总阻力的分数为或液膜阻力占总阻力的分数为4在填料吸收塔中，用清水吸收含有溶质A的气体混合物，两相逆流操作。进塔气体初始浓度为5%（体积%），在操作条件下相平衡关系为Y=3

4、.0X，试分别计算液气比为4和2时的出塔气体的极限组成和液体出口组成。解：当填料层为无限高时，气体出口浓度将达到极限浓度，此时操作线与平衡线相交。对逆流操作，平衡线和操作线的交点位置可能出现在塔顶或塔底，它取决于L/V和m的相对大小。当即时，如本例附图所示。由平衡关系可求得出塔气体的极限浓度，即操作线ab与平衡线交于塔顶（点a），由物料衡算关系可求得液体出口浓度其中故当（即如本例附图所示。由气液平衡关系可求得出口液体的最大浓度，即时，操作线a`b`与平衡线交于塔底（点b`），由物料衡算关系可求得出口气体极限浓度为5在逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸

5、收混合气中溶质组分。已知惰气（空气）质量流量为5800kg/(m2·h),，气相总传质单元高度HOG=0.5m。当操作压强为110kPa时，该物系的相平衡常数m=0，试求：（1）气膜体积吸收系数kGa（kmol/(m3·s·kPa)）；（2）当吸收率由90%提高到99%，填料层高度的变化。解：解题时应注意相平衡常数m=0的条件。(1)气膜体积吸收系数kGa由气相总传质单元高度知其中则且由吸收总阻力和分阻力关系得因m=0，故H=∞，由上式可得（2）吸收率由90%提高到99%时塔高变化因m=0，故原工况，即下气相总传质单元数为新工况，即下气相总传质单元数

6、为两种情况下气相总传质单元高度不变，则填料层高度变为即吸收率由90%增加到99%后，填料层高度应增高一倍。