新版化工原理习题答案(08)第八章 气体吸收

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1、第八章气体吸收1.在温度为40℃、压力为101.3kPa的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa时，氨在水中的溶解度为76.6g(NH3)/1000g(H2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。解：水溶液中氨的摩尔分数为由亨利系数为kPa相平衡常数为由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为kg/m3溶解度系数为2.在温度为25℃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

2、压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数kPa，水溶液的密度为997.8kg/m3。解：水溶液中CO2的浓度为对于稀水溶液，总浓度为kmol/m3水溶液中CO2的摩尔分数为由kPa气相中CO2的分压为kPa<故CO2必由液相传递到气相，进行解吸。以CO2的分压表示的总传质推动力为kPa3.在总压为110.5kPa的条件下，采13用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为、。气膜吸收系数kG=5.2×10-6kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系数kL=1.55×10-4m/s。假设操作条件下平衡关系服从亨利

3、定律，溶解度系数H＝0.725kmol/(m3·kPa)。（1）试计算以、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。解：(1)以气相分压差表示的总推动力为kPa其对应的总吸收系数为kmol/(m2·s·kPa)以液相组成差表示的总推动力为其对应的总吸收系数为（2）吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。4.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25℃。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

4、·kPa)。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kL=2.12×10-5m/s，气相总吸收系数KG＝1.206×10-5kmol/(m2·s·kPa)。求该截面处（1）膜吸收系数kG、kx及ky；（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℃时水的密度为kg/m3溶液的总浓度为kmol/m313（2）由m/s因溶质组成很低，故有（3）吸收速率为5.在101.3kPa及25℃的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔

5、的组成分别为y1=0.04、y2=0.002。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为4.13×103kPa，吸收剂用量为最小用量的1.45倍。（1）试计算吸收液的组成；（2）若操作压力提高到1013kPa而其他条件不变，再求吸收液的组成。解：（1）吸收剂为清水，所以所以操作时的液气比为吸收液的组成为（2）136.在一直径为0.8m的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45kmol/h，二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为，气相总体积吸收系数为0.0562kmol/(m3·s)。若吸收液中二氧化硫的

6、摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求水的用量（kg/h）及所需的填料层高度。解：惰性气体的流量为水的用量为求填料层高度7.某填料吸收塔内装有5m高，比表面积为221m2/m3的金属阶梯环填料，在该填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的溶质组分。已知混合气的流量为50kmol/h，溶质的含量为5％（体积分数％）；进塔清水流量为200kmol/h，其用量为最小用量的1.6倍；操作条件下的气液平衡关系为；气相总吸收系数为；填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90％。试计算（1）填料塔的吸收率；（2）填料塔的直径。解：（1）惰性气体的流量为13对于

7、纯溶剂吸收依题意（2）由填料塔的直径为8.在101.3kPa及20℃的条件下，用清水在填料塔内逆流吸收混于空气中的氨气。已知混合气的质量流速G为600kg/(m2·h)，气相进、出塔的摩尔分数分别为0.05、0.000526，水的质量流速W为800kg/(m2·h)，填料层高度为3m。已知操作条件下平衡关系为Y=0.9X，KGa正比于G0.8而于W无关。若（1）操作压力提高一倍；（2）气体流速增加一倍；(3)液体流速增加一倍，试分别计算填料层高度应如何变化，才能保持尾气组成不变。解：首先计算操作条件变化前的传质单元高度和传质单元数13操作条件下，混合气的平均

8、摩尔质量为m（1）若气相出塔组成不变，则液相出塔组成