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吸收作业答案 寄语 to 各位同学： 姐常常烦躁地想，在这个并不乐观的社会中，姐凭什么干掉官二代，富二代，高富帅，高瘦美，豪门阔太， 高官儿媳只有当姐踏踏实实地学些东西做些事情时，内心才会平静一点。因为姐知道，姐看过许多例子， 也想告诉大家，对于大多数人，每一点点努力，将筑成通向成功唯一的路，只不过，你们现在，还体会不到。 与课件序号相对应 1 总压为 101.325kPa、温度为 20时，1000kg 水中溶解 15kg NH3，此时溶液上方 气相中 NH3的平衡分压为 2.266kPa。试求此时之溶解度系数 H、亨利系数 E、相平 衡常数 m。(溶液为稀水溶液) 解：首先将此气液相组成换算为 y 与 x。 NH3的摩尔质量为 17kg/kmol，溶液的量为 15kg NH3与 1000kg 水之和。故 0156. 0 18/100017/15 17/15 = + = + = BA AA nn n n n x 02240 325101 2662 . . . P p y * A * = 436. 1 0156. 0 0224. 0 * = x y m 由式（6-11）E=Pm=101.3251.436=145.5kPa 或者由式（6-1）3 .145 0156. 0 266. 2 * = x p E A kPa 溶剂水的密度s=1000kg/m3，摩尔质量 Ms=18kg/kmol，由式（6-10）计算 H 382. 0 183 .145 1000 = = s s EM H ? kmol/（m3kPa） H 值也可直接由式 6-2 算出，溶液中 NH3的浓度为 ()() 869. 0 1000/100015 17/15 / / = + = + = ssA AAA A mm Mm V n c ? kmol/m3 所以 383. 0 266. 2 869. 0 * = A A p c H kmol/（m3kPa） 2 在 20及 101.325kPa 下 CO2与空气的混合物缓慢地沿 Na2CO3溶液液面流过，空 气不溶于 Na2CO3溶液。CO2透过厚 1mm 的静止空气层扩散到 Na2CO3溶液中。气 体中 CO2的摩尔分数为 0.2。在 Na2CO3溶液面上，CO2被迅速吸收，故相界面上 CO2的浓度极小，可忽略不计。CO2在空气中 20时的扩散系数 D 为 0.18cm2/s。问 CO2的扩散速率是多少？ 解：此题属单方向扩散，可用式 6-17 计算。 扩散系数D=0.18cm2/s=1.810-5m2/s 扩散距离Z=1mm=0.001m，气相总压力 P=101.325kPa 气相主体中 CO2的分压力 pA1=PyA1=101.3250.2=20.27kPa 气液界面上 CO2的分压力 pA2=0 气相主体中空气（惰性气体）的分压力 pB1为 06.8127.20325.101 11 = AB pPpkPa 气液界面上空气的分压力pB2=101.325kPa 空气在气相主体和界面上分压力的对数平均值为 8 .90 06.81 325.101 ln 06.81325.101 ln 1 2 12 = = = B B BB Bm p p pp p kPa 代入式（6-17） ，得 () 21AA Bm A pp p p RTZ D N= ()027.20 8 .90 325.101 001. 0293314. 8 108 . 1 5 = 4 1067. 1 =kmol/（m2s） 3 含氨极少的空气于 101.33kPa，20被水吸收。已知气膜传质系数 kG=3.15 10-6kmol/（m2skPa） ，液膜传质系数 kL=1.8110-4kmol/（m2skmol/m3） ，溶 解度系数 H=1.5kmol/（m3kPa） 。气液平衡关系服从亨利定律。求：气相总传质系 数 KG、KY；液相总传质系数 KL、KX。判断是气膜还是液膜控制？ 解：因为物系的气液平衡关系服从亨利定律，故可由式（6-37）求 KG 5 46 1024. 3 1081. 15 . 1 1 1015. 3 1111 = + =+= LGG HkkK KG=3.08910-6kmol/（m2skPa） 由计算结果可见 KGkG 此物系中氨极易溶于水，溶解度甚大，属气膜控制系统，吸收总阻力几乎全部集中于气膜，所以吸收 总系数与气膜吸收分系数极为接近。 依题意此系统为低浓度气体的吸收，KY可按式（6-36）来计算。 ()sm kmol 1013310089333101 46 = .PKK GY 根据式（6-37）求 KL 5 64 10815. 4 1015. 3 5 . 1 1081. 1 111 = + =+= GLL k H kK 6 L 1008 . 2 K =kmol/（m2s 3 m kmol） 同理，对于低浓度气体的吸收，可用式（6-36）求 KX KX=KLc 由于溶液浓度极稀，c 可按纯溶剂水来计算。 6 .55 18 1000 = s s M c ? kmol/m3 KX=KLc=2.0810-655.6=1.1610-4kmol/（m2s） 4含 SO2为 10% （体积） 的气体混合物与含 SO2浓度为 0.02 kmol/m3的水溶液在 1atm （绝压） 下 相 接 触 。 已 知 两 相 的 平 衡 关 系 为 cA*(kmol/m3)=1.57pA(atm)， 传 质 分 系 数 kG=0.32 kmol/(h.m2.atm)，kL=0.40 kmol/(h.m2. kmol/m3)。试求： （1）气相和液相总推动力（分别以分压差和摩尔浓度差表示） ； （2）总气相传质阻力以及各分阻力所占的比例； （3）两相间的传质速率。 （1）分压差表示的总推动力：pA-pA*=1*10%-0.02/1.57=0.087atm 摩尔浓度差表示的总推动力 CA*-CA=1.57*0.1-0.02=0.137 kmol/m3 (2) 总阻力 ： LGG HkkK 111 +=（数据代入即可）H=1.57 要求出 KG （3）)( * AAGA ppKN=（将上述数据代入即可） 5（两道）拟用一塔径为 0 . 5 m 的填料吸收塔，逆流操作，用纯溶剂吸收混合气中的 溶质。入塔气体量为 1 0 0 k m o l / h ，溶质浓度为 0 . 0 1 （摩尔分率） ，要求回收率达到 9 0 % ，液气比为 1 . 5，平衡关系为 y=x。试求： ( 1 ) 液体出塔浓度； ( 2 ) 测得气相总体积传质系数 K ya=0 . 1 0 k m o l / ( m 3 s ) 问该塔填料层高度为多少？ ( 1 )属于低浓气体吸收。 ()()001. 0%90101. 01 12 =yy 006. 00 5 . 1 001. 001. 0 2 21 1 =+ =+ =x GL yy x7 分 ( 2 ) + = = Amxy mxy A N L mG A A OG 11 1ln 1 1 667. 0 5 . 1 11 12 22 1 ()16. 4667. 0 0001. 0 001. 0 667. 01ln 667. 01 1 = + =7 分 ( 3 )()smkmolG= = 2 2 /142. 0 5 . 0 4 1 3600100 m aK G H y OG 42. 1 10. 0 142. 0 = mNHH OGOG 9 . 516. 442. 1=7 分 常压下，拟用煤油从苯蒸汽和空气混合物中吸收苯，混合气量为 5 3 k m o l / h ，要 求吸收率为 9 9 % ，已知入塔气中含苯 2 % （体积 % ） ，入塔煤油中含苯 0 . 0 2 % （摩尔分 率） 。溶剂用量为最小用量的 1 . 5 倍，在操作温度 5 0 下，相平衡关系为 y = 0 . 3 6 x ， 总传质系数 K ya = 0 . 0 1 5 k m o l / ( m 3 s ) ，塔径为 1 . 1 米。试求逆流操作所需填料层高度。 ( 1 )属于低浓气体吸收。 ()()0002. 0%99102. 01 12 =yy 358 . 0 0002 . 0 36 . 0 02 . 0 0002 . 0 02 . 0 2 1 21 min = = = x m y yy G L 537. 0358. 05 . 15 . 1 min = = G L G L + = = Amxy mxy AS N GL m A OG 11 1ln 1 1 67 . 0 537 . 0 36 . 0 1 22 21 ()98.1167. 0 0002. 036. 00002. 0 0002. 036. 002. 0 67. 01ln 67. 01 1 = + = m aK DG H y OG 03. 1 015. 0 36001 . 1 4 1 533600 4 1 22 = = = 6 一吸收塔于常压下操作，用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为 5000 标准 m3/h，氨的浓度为 10g/标准 m3，要求氨的回收率不低于 99%。水的用量为最小用量 的 1.5 倍，焦炉气入塔温度为 30，塔内气速为 1.1m/s。操作条件下的平衡关系为 y=1.2x，气相体积吸收总系数为 KYa=0.0611kmol/（m3s） 。试用对数平均推动力法 及数学分析法求气相总传质单元数，再求所需的填料层高度。 （提示：塔截面积可用 气体处理量和塔内气速计算） 7 某填料吸收塔用纯轻油吸收混合气中的苯， 塔径为 1 米， 进料量为 1000 标准 h m3 。 进料气体中含苯 5%（体积百分数） ，其余为惰性气体。要求回收率 95%。操作时轻 油含量为最小用量的 1.5 倍，平衡关系为 y=1.4x。已知体积吸收总糸数为 hm Kmol K ya . 125 3 =，轻油的平均分子量为 170。求轻油用量（ Kg h ）和完成该生 产 任务所需填料层高度？ 0526. 0 05. 01 05. 0 1 = =Y，()()00263. 0%951.0526. 01. 12 =?YY。 0 2= X，33. 1 4 . 1 0526. 0 00263. 00526. 0 2 1 21 min = = = XX YY V L 。 h Kmol LL 1 . 89 4 . 22 1000 .33. 1 . 5 . 133. 1 . 5 . 1=。 h Kg WL151471 .89.170=。 00263. 0 2= Y， () 02825. 0 21 1 = = L YYV X，01305. 0 1= Y 00651 . 0 = m Y，=Z () m YK YYV mya 74. 2 . 21 = 即轻油量为 h Kg 15147，所需填料层高度为 2.74m 计算题（2 5 分） 设计一填料塔，在常温常压下用清水逆流吸收空气-丙酮混合气体中的丙酮，混合气入塔流率 为80kmol/h，含丙酮5%(体积%)，要求吸收率达到95%。已知塔径0.8m，操作条件下的平衡关系 可以y=2.0x表示，气相体积总传质系数Kya =150kmol/(m3.h)。而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和(平 衡)浓度的70%，试求： 所需水量为多少m3/h？ 用水量是最小用水量的多少倍。 所需传质单元数为多少？ 所需填料层高度，m； 计算题（25分=5+5+5） y2=y1(1- )=0.05(1-0.95)=0.0025 1*=y1/2.0=0.025 x1=x1*70%=0.0175 L=G(y1-y2)/(x1-x2)=80(0.05-0.0025)/(0.0175-0) =217 kmol/h =3.91 m3/h min=(G(y1-y2)/