化工原理(天大第二版)下册答案

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1、化工原理(天津大学第二版)下册部分答案第8章2.在温度为25°C及总压为101.3kPa的条件下，使含二氧化碳为3.0%(体积分数)的混合空气与含二氧化碳为350g/m3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。己知操作条件下，亨利系数£=1.66xl05kPa,水溶液的密度为997.8kg/m解：水溶液中CO?的浓度为350/1000.1Z3173c=kmol/m=0.008kmol/m44对于稀水溶液，总浓度为水溶液屮CO2的摩尔分数为C0.008X=—二二=1.443x1055.43由p*=Ex=L

2、66x1O'x1.443x1(TkPa=23.954kPa气相中CO?的分压为p=pxy=101.3xO.O3kPa=3.039kPac=1.06koml/m1。气膜吸收系数心=5.2X10'6kmoI/(m2«-kPa),液膜吸收系数紅=1.55X10-4m/s

3、o假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数/7=0.725kmol/(m3•kPa)0(1)试计算以妙、&表示的总推动力和相应的总吸收系数;(2)试分析该过程的控制因素。1,060.725)kPa=2.074kPa解：(1)以气相分压差表示的总推动力为△p=p_p*=pxy~—=(110.5x0.032-H其对应的总吸收系数为=H二(+)(m2・s•kPa)/kmol瓦叭&0.725X1.55X10-45.2x10"=(8.899xl03+1.923xl05)(m2s-Pa)/kniol=2.012xl05(m2-sPa)/kmolKc=4

4、.97x10“kmol/(m2-s•kPa)以液相组成差表示的总推动力为△c二c*—C二pH-C二(110.5x0.032x0.725-1.06)kmol/m‘二1.504kmol/m3其对应的总吸收系数为Kl=十=

5、［危厂nVs“855W仏kLkCi1.55x10"5.2x10“(2)吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为1^=^=4.97x10--x1()0%=9558%1/KgkG5.2x10“气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。2.在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为105.0kPa,操作温度为

6、25°C。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为2.126kmol/(m3.kPa)o测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5kPa,液相组成为2.85kmol/m3,液膜吸收系数紅=2.12X105m/s,气相总吸收系数A：g=1.206X105kmol/(m2•s•kPa)o求该截而处(1)膜吸收系数心、忍及傢(2)总吸收系数Kl、Kx及Ky；(3)吸收速率。解：(1)以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25°C时水的密度为p=997.0kg/m?溶液的总浓度为9970=ct=kmol/m'=55.39kmol/m3118k

7、=ck.=55.39x2.12xl0-5kmol/(m2-s)=1.174x10-3kmol/(m2-s)=(:rr)(nr•s•kPa)/kmolk©瓦地1.206xl(F2.126x2.12x10"=6.073xl04(m2-s-kPa)/kmolkG=1.647x10"5kmol/(m2s-kPa)ky=卩他=105.0x1.647x10-5kmol/(m2-s)=1.729x10"kmol/(m2-s)(2)由心=£^=—m/s=5.673xl0~6m/sLH2.126997.0111,11m=='八2=0.248切总Ms2.126x10

8、5.0x18—=—+—=(5-H_)(m2.s)/kmol=7.896xl02(m2-s)/kmolKkk1.729X1031.174x10-'yyx£=1.266x10-'kmol/(m2-s)K、=mK、=0.248x1.266xl0_5kmol/(m2-s)=S.MOxlO^kmol/On2s)因溶质组成很低，故有Kx«c、Kl=55.39x5.673xl0~6kmol/(m2-s)=3.142x1O'4kmol/(m2-s)K、,-p{KCi=105.0xl.206xl0-5kmol/(m2-s)=1.266xl0-3kmol/(m2s)

9、(1)吸收速率为=Kl(c*-c)=5.673x10^x(2.126x7.5-2.85)kmol/(m2-s)=1.310xl0_5km