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1、1.某吸收塔的操作压强为110KPa,温度为25℃,处理焦炉气1800m3/h.焦炉气中含苯156Kg/h,其他为惰性组分.求焦炉气中苯的摩尔分数和物质的量之比(即摩尔比).答:⑴求苯的摩尔分数yA.苯的摩尔质量为M=78Kg/Kmol①处理焦炉气中苯的物质的量为:nA=mA/M=156/78=2Kmol/h(1分)②苯的分压为:(2分)③苯的摩尔分数为:(1分)⑵求物质的量之比YA苯的物质的量之比为:(1分)2.CO2的体积分数为30%的某种混合气体与水充分接触,系统温度为30℃,总压为101.33KPa.在操作范
2、围内该溶液可适用于亨利定律.求液相中CO2的平衡组成,分别以摩尔分数和物质的量浓度表示.已知30℃时CO2在气相中分压为:P=py=101.33×0.3=30.4Kpa(1分)2.答:题给混合气体可按理想气体对待.由分压定律,CO2在气相中分压为:P=py=101.33×0.3=30.4Kpa(1分)⑴液相中CO2以摩尔分数表示平衡组成X*X*=P/E=30.4/1.88×105=1.617×10-4(1分)⑵以物质的量浓度表示的平衡组成C*因C*=HP,其中H=ρs/EMs,(1分)ρs=1000Kg/m3,Ms=
3、18Kg/Kmol代入已知量可求出C*=ρs/EMs·P=1000×30.4/1.88×105×18=8.98×10-3Kmol/m3(2分)3.在总压为101.33Kpa和温度为20℃,测得氨在水中的溶解度数据为:溶液上方氨平衡分压为0.8Kpa时,气体在液体中的溶解度为1g(NH3)/100g(H2O).假设该溶液遵守亨利定律,求:⑴亨利系数E;⑵溶解度系数H;⑶想平衡常数m.解:⑴求亨利系数E,MNH3=17,MH2O=18,P*=0.8Kpa,①x=1/17/(1/17+100/18)=0.01048.(2分
4、)②(1分)⑵求溶解度系数H.(2分)⑶相平衡常数m(1分)6.在压强为101.33Kpa,温度为20℃下,SO2-空气某混合气体缓慢的流过某种液体表面.空气不溶于该液体中.SO2透过2mm厚静止的空气层扩散到液体表面,并立即溶于该液体中,相界面中SO2的分压可视为零.已知混合气中SO2组成为0.15(摩尔分数),SO2在空气中的分子扩散系数为0.115cm2/s.求SO2的分子扩散速率NA,Kmol/(m÷h)6解:⑴此题属于单项扩散,求分子扩散速率可用公式:,其中D,Z,T已知,P=101.33Kpa(2分)⑵求
5、气相主体中SO2分压PA,1=101.33×0.15=15.2KPa(1分)题给界面上SO2分压PA,2=0⑶求PB,m①气相主体中空气分压PB,1=P-PA,1=101.33-15.2=86.1KPa(1分).②界面上空气分压PB,2=P-PA,2=101.33-0=101.33KPa(1分)③空气的对数平均分压(2分)④求NA.7.在压强为101.33Kpa下,用清水吸收含溶质A的混合气体,平衡关系服从亨利定律.在吸收塔某截面上,气相主体溶质A的分压为4.0Kpa,液相中溶质A的摩尔分数为0.01,相平衡常数m为
6、0.84,气膜吸收分系数Ky为2.776×10-5Kmol/(m2·s);液膜吸收分系数Kx为3.86×10-3Kmol/(m2·s).求:⑴气相总吸收系数KY,并分析该吸收过程控制因素;⑵吸收塔截面上的吸收速率NA7.⑴求KY;分析控制因素①(2分)所以(1分)②由计算知,气膜阻力1/Ky为3.602×104(m2·s)/Kmol,液膜阻力为2.776×10-5(m2·s)/Kmol,液膜阻力约占总阻力的0.7%,该吸收过程可视为气膜阻力控制.(2分)⑵求NA.(1分)(1分)(1分)10.用油吸收混合气体中的苯蒸
7、气,混合气体中苯的摩尔分数为0.04,油中不含苯.吸收塔内操作压强为101.33Kpa,温度为30℃,吸收率为80%,操作条件下平衡关系为Y*=0.126X.混合气体量为1000Kmol/h,油用量为最少用量的1.5倍,求油的用量L,Kmol/h.(1分)Y2=Y1(1-φA)=0.0417×(1-0.80)=0.00834(1分)由题意知,X2=0,m=0.126.(1分)求V:因题给V混(1-y1)=1000(1-0.04)=960Kmol(惰气)/h(2分)(3分)(1分)12.在一内径为0.8m,填料层高度为
8、4m的吸收塔中,用清水吸收混合气中的溶质组分A.塔内操作压强为101.33Kpa,温度为20℃,混合气体积流量为1000m3/h,进塔气相中A的组成为0.05,出塔气相中A的组成为0.01(均为摩尔分数),吸收剂用量为96Kmol/h.操作条件下平衡关系为Y*=2X,求:⑴吸收剂用量为最少用量的倍数;⑵气相体积吸收总系数KGa,Kmol/(m3
