气体吸收习题 答案解析.doc

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1、第五章吸收气液平衡1、向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO2气体，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m3，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。解：查得30℃，水的稀溶液：2、在压力为101.3kPa的吸收器内用水吸收混合气中的氨，设混合气中氨的浓度为0.02（摩尔分数），试求所得氨水的最大物质的量浓度。已知操作温度20℃下的相平衡关系为。解：混合气中氨的分压为与混合气体中氨相平衡的液相浓度为3、在压力为101.3kPa，温度30℃下，含CO220％

2、（体积分数）空气-CO2混合气与水充分接触，试求液相中CO2的物质的量浓度。解：查得30℃下CO2在水中的亨利系数E为1.88×105kPaCO2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液4、含CO230％（体积分数）空气－CO2混合气，在压力为505kPa，温度25℃下，通入盛有1m3水的2m3密闭贮槽，当混合气通入量为1m3时停止进气。经长时间后，将全部水溶液移至膨胀床中，并减压至20kPa，设CO2大部分放出，求能最多获得CO2多少kg？。设操作温度为25℃，CO2在水中的平衡关系服从亨利定律，亨利系数E为1.66×105kPa。解：（1）气相失去的CO2物质的量＝液相获

3、得的CO2物质的量（2）（1）与（2）解得：减压后：稀溶液：5、用清水逆流吸收混合气中的氨，进入常压吸收塔的气体含氨6％（体积），吸收后气体出口中含氨0.4％（体积），溶液出口浓度为0.012（摩尔比），操作条件下相平衡关系为。试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。解：塔顶：塔底：6、在操作条件25℃、101.3kPa下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO210％（体积分数）的CO2－空气混合气在一容器充分接触，试:（1）判断CO2的传质方向,且用气相摩尔分数表示过程的推动力；（2））设压力增加到506.5kPa，CO2的传质方向如何，并用液

4、相分数表示过程的推动力。解：（1）查得25℃、101.3kPa下CO2－水系统的E＝166MPa所以CO2的传质方向由液相向气相传递，解吸过程。解吸过程的推动力为（2）压力增加到506.5kPa时，所以CO2的传质方向由气相向液相传递，吸收过程。吸收过程的推动力为由上述计算结果可以看出：当压力不太高时，提高操作压力，由于相平衡常数显著地提高，导致溶质在液相中的溶解度增加，故有利于吸收。扩散与单相传质7、某容器内装有2mm四氯化碳，在20℃的恒定温度下逐渐蒸发，通过近似不变的2mm静止空气层扩散到大气中，设静止的空气层以外的四氯化碳蒸气压为零，已知20℃、大气压为101

5、.3kPa下，四氯化碳通过空气层的扩散系数为1.0×10－5m2/s。求容器内四氯化碳蒸干所需时间为多少小时？解：查得20℃下四氯化碳饱和蒸气压为32.1kPa；密度为1540kg/m3；四氯化碳分子量MA＝154kg/kmol；气相主体中空气（惰性组分）的分压气液界面上的空气（惰性组分）的分压四氯化碳的气化速率为扩散速率为定态传质时，四氯化碳的气化速率等于其在空气中的扩散速率，即＝8、在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇，已知某截面上的气、液两相组成为pA=5kPa，cA=2kmol/m3，设在一定的操作温度、压力下，甲醇在水中的溶解度系数H为0.5kmol/(

6、m3·kPa)，液相传质分系数为kL＝2×10－5m/s，气相传质分系数为kG＝1.55×10－5kmol/(m2·s·kPa)。试求以分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率、及液相阻力的分配。解：以分压表示吸收总推动力总阻力总传质速率液相阻力的分配由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。9、对习题8的过程，若吸收温度降低，甲醇在水中的溶解度系数H变为5.8kmol/(m3·kPa)，设气、液相传质分系数与两相浓度近似不变，试求液相阻力分配为多少？并分析其结果。吸收温度降低时总传质阻力液相阻力的分配由液相阻力占吸收过程总阻力的11.76%，可知此吸收过程

7、为气相传质阻力控制过程。吸收过程设计型计算10、用20℃的清水逆流吸收氨－空气混合气中的氨，已知混合气体温度为20℃，总压为101.3kPa，其中氨的分压为1.0133kPa，要求混合气体处理量为773m3/h，水吸收混合气中氨的吸收率为99％。在操作条件下物系的平衡关系为，若吸收剂用量为最小用的2倍，试求（1）塔内每小时所需清水的量为多少kg？（2）塔底液相浓度（用摩尔分数表示）。解：（1）实际吸收剂用量L=2Lmin=2×23.8=47.6kmol/h＝856.8kg/h（2）X1=X2+V（Y1-Y2）/L=0+11、在一填料吸收塔内，用清水逆