环境工程原理习题集060813-完整答案.doc

《环境工程原理习题集060813-完整答案.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第八章吸收8.1在30℃，常压条件下，用吸收塔清水逆流吸收空气-SO2混合气体中的SO2，已知气-液相平衡关系式为，入塔混合气中SO2摩尔分数为0.05，出塔混合气SO2摩尔分数为0.002，出塔吸收液中每100g含有SO20.356g，试分别计算塔顶和塔底处的传质推动力，用、、、表示。解：（1）塔顶出塔SO2的摩尔分数为，入塔吸收液中SO2的摩尔分数为所以与出塔气相平衡的吸收液摩尔分数为与入塔吸收液平衡的气相摩尔分数为所以kPa忽略吸收液中溶解的SO2，则摩尔浓度可计算为mol/Lmol/L（2）塔底入塔SO2的摩尔分数为，出塔吸收液中SO2的摩尔分数为所以与入塔气相平衡的吸收液摩尔分数

2、为与出塔吸收液平衡的气相摩尔分数为所以kPamol/L8.2吸收塔内某截面处气相组成为，液相组成为143，两相的平衡关系为，如果两相的传质系数分别为kmol/(m2·s)，kmol/(m2·s)，试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力和传质速率。解：与气相组成平衡的液相摩尔分数为所以，以气相摩尔分数差表示的总传质推动力为同理，与液相组成平衡的气相摩尔分数差为所以，以液相摩尔分数差表示的总传质推动力为以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为kmol/(m2·s)以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为kmol/(m2·s)传质速率kmol/(m2·s)或者kmol/(m2·s)以液相摩

3、尔分数差为推动力的总传质系数分析传质阻力总传质阻力(m2·s)/kmol其中液相传质阻力为(m2·s)/kmol占总阻力的66.7%气膜传质阻力为(m2·s)/kmol占总阻力的33.3%1438.3用吸收塔吸收废气中的SO2，条件为常压，30℃，相平衡常数为，在塔内某一截面上，气相中SO2分压为4.1kPa，液相中SO2浓度为0.05kmol/m3，气相传质系数为kmol/(m2·h·kPa)，液相传质系数为m/h，吸收液密度近似水的密度。试求：（1）截面上气液相界面上的浓度和分压；（2）总传质系数、传质推动力和传质速率。解：（1）设气液相界面上的压力为，浓度为忽略SO2的溶解，吸收液的

4、摩尔浓度为kmol/m3溶解度系数kmol/(kPa·m3)在相界面上，气液两相平衡，所以又因为稳态传质过程，气液两相传质速率相等，所以所以由以上两个方程，可以求得kPa，kmol/m3（2）总气相传质系数kmol/(m2·h·kPa)总液相传质系数m/h与水溶液平衡的气相平衡分压为kPa所以用分压差表示的总传质推动力为kPa与气相组成平衡的溶液平衡浓度为kmol/m3用浓度差表示的总传质推动力为kmol/m3传质速率kmol/(m2·h)或者kmol/(m2·h)1438.4101.3kPa操作压力下，在某吸收截面上，含氨0.03摩尔分数的气体与氨浓度为1kmol/m3的溶液发生吸收过程

5、，已知气膜传质分系数为kmol/(m2·s·kPa)，液膜传质分系数为m/s，操作条件下的溶解度系数为kmol/(m2·kPa)，试计算：（1）界面上两相的组成；（2）以分压差和摩尔浓度差表示的总传质推动力、总传质系数和传质速率；（3）分析传质阻力，判断是否适合采取化学吸收，如果采用酸溶液吸收，传质速率提高多少。假设发生瞬时不可逆反应。解：（1）设气液相界面上的压力为，浓度为因为相界面上，气液平衡，所以，气相中氨气的分压为kPa稳态传质条件下，气液两相传质速率相等，所以根据上面两个方程，求得kPa，kmol/m3（2）与气相组成平衡的溶液平衡浓度为kmol/m3用浓度差表示的总传质推动力为

6、kmol/m3与水溶液平衡的气相平衡分压为kPa所以用分压差表示的总传质推动力为kPa总气相传质系数kmol/(m2·s·kPa)总液相传质系数m/s143传质速率kmol/(m2·s)或者kmol/(m2·s)（3）以气相总传质系数为例进行传质阻力分析总传质阻力(m2·s·kPa)/kmol其中气膜传质阻力为(m2·s·kPa)/kmol占总阻力的95.6%液膜传质阻力为(m2·s·kPa)/kmol占总阻力的4.4%所以这个过程是气膜控制的传质过程，不适合采用化学吸收法。如果采用酸液吸收氨气，并且假设发生瞬时不可逆反应，则可以忽略液膜传质阻力，只考虑气膜传质阻力，则kmol/(m2·s

7、·kPa)，仅仅比原来的传质系数提高了4.6%，如果传质推动力不变的话，传质速率也只能提高4.6%。当然，采用酸溶液吸收也会提高传质推动力，但是传质推动力提高的幅度很有限。因此总的来说在气膜控制的吸收过程中，采用化学吸收是不合适的。8.5利用吸收分离两组分气体混合物，操作总压为310kPa，气、液相分传质系数分别为kmol/(m2·s)、kmol/(m2·s)，气、液两相平衡符合亨利定律，关系式为（p*的单位为kPa），