分离工程第三章节吸收作业答案x

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1、2.何谓传质模型？试述双膜论、渗透论、和表面更新论等传质模型的优缺点并加以比较。（p116.119.137）答：（1）传质也称质量传递，是指物质在浓度差，温度差，压力差等推动下，从一处移到另一处的转移，包括相内传质和相间传质。传质模型即为用来描述物质进行传递的机理的模型。思考题（2）双膜论、渗透论、和表面更新论等传质模型的优缺点传质模型优点缺点双模论较简单，假设具有一定合理性，应用广泛，特别对固定传质表面、周围流体又是高湍动的系统适用。往往传质设备的内构件已不能使气液相接触形成相对固定的相界面（如喷射式、鼓泡型）；

2、无法形成稳定的膜，也就无法建立稳定的浓度梯度；膜厚度也是无法测量，没有描述k与成正比的正确关系;唯有清洁的界面才有可能使界面阻力小到可以忽略，但对于液液系统往往不可忽略。渗透论描述k与成正比的正确关系,比较符合实际。液相微元在界面的停留时间无法定量获得;错误地认为微元的寿命是一样的，导致未能摆脱脱滞流膜的假设条件，具有一定局限性。表面更新论更接近于实际，吸收机理，十分接近传质的一般表达式理论最完善。表面更新率S无法确定（3)双膜论、渗透论和表面更新论传质模型的比较1）液相传质系数表达式不同:双膜论渗透论=2表面更新

3、论=2）双膜论由于比较简单应用最广泛；表面更新论最接近于实际，且最完善，当所有表面更新率S相同时（各微元的寿命相等），表面更新论就是渗透论，当接触时间趋于无穷时，彼此停留时间一样，且到达建立分子扩散所需的时间也一样，此时表面更新论与双膜论一致。3)对于一级不可逆反应，尽管化学反应增强因子的表达式有很大的不同，但随M值的变化，三者的?相差不大，对于二级，m级以及（m,n）化学反应都有类似的结果。3.化学吸收增强因子β的意义是什么？提高它的目的是什么？(p122)答：（1）化学吸收增强因子β:在推动力相同时，化学吸收速

4、率比纯物理吸收速率所增加的倍数。简便化学反应速率计算，可以把化学反应速率看作纯物理吸收速率的倍数。只要求得物理吸收速率和确定就求可得化学反应速率。（2）提高它的目的是降低液膜阻力，提高吸收速率。4.对一级不可逆化学反应：。在什么情况下可看做物理吸收？在什么情况下可看做气膜控制？（p126）答:(1)当液相中总反应量远小于扩散传递总量，即)，此时化学反应可忽略，可看物理吸收。(2)当反应在液膜中某个面瞬间完成，即M趋向于无穷大时，可看做气膜控制。5.归纳教材中讨论的三类不可逆反应化学吸收速率式，并画出相应的溶质在气液

5、两相中的浓度分布线。（p130，133,134）(2）三类反应相应的溶质在气液两相中的浓度分布线分别如下快速中速慢速答：（1）快速化学反应吸收：=中速化学反应吸收：=慢速化学反应吸收：=6.对于瞬时反应和慢反应的化学吸收，应分别用何种塔型？答：填料塔反应器主要用于气液相反应，由于液体沿填料表面下流，在填料表面形成液膜而气相接触进行反应，故液相主体量较少，适用于快速和瞬间反应过程，能获得较大的液相转化率。所以瞬时反应用填料塔。鼓泡塔反应器适用于液相也参与反应的中速、慢速反应和放热量大的反应，所以慢反应用鼓泡塔。7.用

6、硫酸吸收混合气中氨气，反应式如下NH3+H2SO4→(NH4)2SO4已知：氨的分压为0.05atm。气相传质分系数kg=8.3310-3kmol/(m2·atm·s),液相传质分系数kl=310-3m/s，=，问：（1）为使吸收过程以较快的速度进行，不受液膜中液膜扩散的限制，过程为气膜控制时吸收剂硫酸的浓度至少应为多少？（p140）（2）当吸收剂硫酸浓度为0.08kmol/m3时，吸收速率为多少？分别增加气液相扰动对吸收速率有何影响？计算题解：（1）已知：A+bBQ=0.05atm=8.3310-3kmol/(m

7、2atms)=3m/s=1此吸收剂的临界浓度为：==0.069由不等式要使其为气膜控制则吸收剂的浓度至少为0.069kmol/m3（2）当=0.08kmol/m3时有其过程为气膜控制，吸收速率为==8.3310-30.05=4.16510-4kmol/(m2·s)其吸收速率仅取决于,DAl和，而与,无关，所以增加液相扰动对其吸收速率无影响，增加气相扰动提高A的浓度可提高吸收速率。(p133)8.空气中含有有A杂质需要除去，要求其含量（摩尔分率）由0.1%减至0.02%。试计算下列三种逆流吸收的填料塔高度。（1）纯水

8、吸收。已知=32kmol/(),=0.1A在纯水中的溶解常数=0.125atm),气液两相流率分别为L=63.5kmol/(∙h),G=9.1kmol/(∙h),液相的摩尔密度=56.1kmol/.常压吸收。（2)用=0.8kmol/的强酸溶液进行吸收，已知：=,=瞬间反应A+B。（3）用=0.128kmol/。解：（1）由物料衡算得==0.00643=(=