气体吸收习题

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1、第九章气体吸收一、本章学习的目的、应掌握的内容和学习注意事项1.本章学习的目的通过本章的学习，掌握气体吸收与解吸的基本概念和气体吸收过程的基本计算方法。2.本章重点掌握的内容（1）气体吸收过程的平衡关系（2）气体吸收过程的速率关系（3）低浓度气体吸收过程的计算本章应掌握的内容（1）费克定律和分子传质问题的求解方法（2）双膜模型本章一般了解的内容（1）溶质渗透模型和表面更新模型（2）吸收系数3.本章学习应注意的问题（1）表示吸收过程的平衡关系为亨利定律，亨利定律有不同的表达形式，学习中应注意把握它们之间的联系。（2）表示吸收

2、过程的速率关系为吸收速率方程，吸收速率方程有不同的表达形式，学习中应注意把握它们之间的联系。（3）学习分子传质，不要机械地记忆各过程的求解结果，应注意把握求解的思路和应用背景。（4）学习中应注意把握传质机理和吸收过程机理之间的联系，注意体会讲述传质机理和吸收过程机理的目的和意义。二、例题解析9-1惰性气与CO2的混合气中CO2体积分数为30％，在表压1MPa下用水吸收。设吸收塔底水中溶解的CO2达到饱和，此吸收液在膨胀槽中减压至表压20kPa，放出大部分CO2，然后再在解吸塔中吹气解吸。设全部操作范围内水与CO2的平衡关系

3、服从亨利定律，操作温度为25℃。求1kg水在膨胀槽中最多能放出多少千克CO2气体。解：依题意，在全部操作范围内水与CO2的平衡关系服从亨利定律，查附录二得25℃下CO2溶于水时的亨力系数为方法一：对膨胀槽作CO2物料平衡(以1kg水为衡算基准)入膨胀槽吸收液中CO2的组成设此液1kg水中溶解CO2的kg数为W1，则有：出膨胀槽吸收液中CO2的组成设此液1kg水中溶解CO2的kg数为W2，则有：9故1kg水在膨胀槽中最多能释放出CO2的kg数为方法二：不考虑气流夹带走的水量，则膨胀槽内水的量恒定不变，于是1kg水在膨胀槽中最

4、多能放出CO2气体的的千克数为9-2某水杯中初始水面离杯上缘1cm，水温30℃，水汽扩散进入大气。杯上缘处的空气中水汽分压可设为零，总压101.3kPa。求水面下降4cm需要多少天?解：本题因水温、大气温度和大气压力恒定，故分子扩散的推动力恒定，但因停滞空气层厚度随杯中水面的下降而增厚，分子扩散阻力逐渐增大，传质速率逐渐下降，故此题为一维拟定态单向分子扩散问题，其传质速率仍可表示为式中：D为水气在空气中的扩散系数，查教材P11中表8-1得（25℃），需将其换算至30℃下的值为又查附录二、3.得30℃时水的饱和蒸汽压为424

5、2Pa＝4.242kPa。于是设水杯的截面积为A，在任意时刻θ时，杯中水面距杯口的高度为z，经过时段dθ后水面高度下降了dz，作时段dθ内的微分物料衡算有：积分得：9-3采用图9-3所示的双塔流程以清水吸收混合气中的SO2，气体经两塔后SO2总的回收率为0.91，两塔的用水量相等，且均为最小用水量的1.43倍，两塔的传质单元高度HOG均为1.2m9。在操作范围内物系的平衡关系服从亨利定律。试求两塔的塔高。解：因是低浓度气体吸收，故两塔气相摩尔流率相可视为近似相等，又二塔液相摩尔流率也相等，故两塔操作的液气比相等，于是有因，

6、即，又。于是即A、B二塔的操作线与平衡线平行，于是有（可参考图示），故有说明：关于操作线与平衡线平行的问题对吸收而言，当时，无论采用何种方法计算，都会出现一个型的不定式，此时应牢记，因为此时在塔的任何截面上，传质的对数平均推动力都相等，现证明如下：不妨设，当时，则有。而此结论不仅适用于传质，同样也适用于传热的计算。9-4一逆流操作吸收塔如图所示．混合气体由塔底引入，其中可溶组分的浓度（摩尔分率，下同），单位塔截面上的气相流率，吸收剂分两处加入。由塔顶加入的为纯溶剂，单位塔截面上的流率。从塔顶往下，经2米填料层高度后，又加入

7、一股的吸收剂，单位塔截面上的流率，再经6m填料层高度后，液体由塔底引出。全塔各处的均为，物系平衡关系为，试求：（1）第二股吸收剂L2加入后，塔内该截面上的液相浓度9（2）塔底排出的液相浓度（3）为使出塔气相浓度降低，第二股吸收剂的加入口是向上移还是向下移？为什么？解：依题意，塔上下两段的传质单元高度相同，且有：全塔物料衡算：（1）设第二股吸收液与上塔段流下来的液相流混合后的浓度为，与之对应的气相组成为，对上下两塔段作物料衡算有：上塔：（2）下塔：（3）两塔段的传质单元数因上塔段的操作线与平衡线平行（），，故有塔上段：（4）

8、塔下段：（5）式中（1）联立求解方程组，将式（4）代入式（2）可得：，由式（1）得，再利用式（5），将均表示成的等式，即可求解出，所得结果如下：，，，即本题中的（2）前已解出：（3）为使出塔气体的浓度降低，第二股物流应在塔内液相浓度处所处的截面加入，这样才不致因第二股物流的进入产生返混，使塔的吸收效率发