07化工原理第七章习题答案.pdf

7 1 g100水中溶解 3 1gNH 从手册查得C200时 3 NH的平衡分压为86 6Pa9 在此 浓度以内服从亨利定律 试求溶解度系数H 单位为 13 kPamkmol 和相平衡常数m 总压力为kPa100 答 13 kPam0 59kmol H 0 943m 解 3 mkmol582 0 1000101 171 c 31 mPamol59 0 9866 0 582 0 Pe c H 0099 0 3 101100 7604 7 e y 0105 0 18 100 17 1 171 x 943 0 0105 0 0099 0 x y m e 7 2 C100时氧在水中的溶解度的表达式xp 6 10313 3 式中 p为氧在气相中的 平衡分压 kPa x为溶液中氧的摩尔分数 空气中氧的体积分数为 21 试求总压为 kPa101时 每 3 m水中可溶解多少g氧 答 3 mg4 11 或 3 m0 35mol 解 kPa3 213 10121 0 Pe 6 66 1042 6 10313 3 3 21 10313 3 Pe x 3 6 mg4 11 100018 321042 6 c 7 3 用清水吸收混合气中的 3 NH 进入常压吸收塔的气体含 3 NH体积分数为 6 吸收后气体含 3 NH体积分数为 4 0 出口溶液的摩尔比为 1 3 kmolkmol012 0 NH水 此物系的平衡关系为XY52 2 气液逆流流动 试求塔顶 塔底处气相推动力各为多 少 答 顶00402 0 2 Y 底034 0 1 Y 解 064 0 06 0 1 06 0 1 1 1 1 y y Y 0402 0 004 0 1 004 0 1 2 2 2 y y Y 塔底 03024 0 012 0 52 2 52 2 XYe 塔顶 0052 2 52 2 XYe 塔顶气相推动力00402 0 2 Y 塔底气相推动力034 0 03024 0 064 0 1 11 e YYY 7 4 用 水 吸 收 空 气 中 的 甲 醇 蒸 汽 在 操 作 温 度300K下 的 溶 解 度 系 13 kPam2kmol H 传质系数 112 kPahm0 056kmol G k 3 112 mkmolhm0 075kmol L k 求总传质系数 G K以及气相阻力在总阻力中所占 的分数 答 11 2 kPahm0 0408kmol G K 73 0 解 112 kPahmkmol0408 0 075 0 2 1 056 0 1 1 11 1 LG G HKK K 气相阻力所占分率 73 0 075 0 2 1 056 0 1 056 0 1 7 5 从矿石焙烧送出的气体 含体积分数 2 9SO 其余视为空气 冷却后送入吸收 塔 用水吸收其中所含 2 SO的 95 吸收塔的操作温度为C300 压力为kPa100 每小 时处理的炉气量为 3 m1000 C300 kPa100时的体积流量 所用液气比为最小值的2 1倍 求每小时的用水量和出塔时水溶液组成 平衡关系数据为 液相 2 SO溶解度 OHkgkgSO 2 1 2 100 7 55 02 51 51 00 50 20 1 气相 2 SO平衡分压 kPa 91 760 328 816 710 54 81 57 0 63 答 00206 0 hkg30120 1 1 xL 解 099 0 09 0 1 09 0 1 1 1 1 y y Y 00495 0 099 0 95 0 1 1 12 YY 1 hkmol6 36 09 01 303 273 4 22 1000 V 进吸收塔 2 SO的分压kPa12 9 09 0 3 1013 101 1 yP 由平衡关系内插得溶液平衡浓度为 OH100kgkgSO2877 0 2 1 换算为摩尔比 3 1 1047 2 18 100 64 877 0 e x 1 38 00247 0 00495 0 099 0 1 21 min e x YY V L 69 451 382 12 1 min V L V L 11 min min hkg25100hmol5 13941 386 36 V L VL 1 min hkg30120251002 12 1 LL 1 21 x YY V L 321 1 1006 2 69 45 00495 0 099 0 V L YY x 7 6 用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯 要求回收 99 入塔的混合气中 含 苯 2 摩尔分数 入塔的煤油中 含苯 02 0 溶剂用量为最小用量的5 1倍 操作温 度 为C500 压 力 为kPa100 平 衡 关 系 为XY36 0 总 传 质 系 数 13 smkmol015 0 aKY 入塔气体的摩尔流量为 12 smkmol015 0 求填料层 高度 答 m12 Z 解 02 0 1 y 0002 0 99 0 1 02 0 2 y 0002 0 2 x 357 0 0002 0 36 0 02 0 0002 0 02 0 21 21 21 21 min xx yy XX YY V L ee 536 0 357 0 5 15 1 min V L V L 0371 0 0002 0 0002 0 02 0 536 0 1 2211 xyy L V x 672 0 536 0 36 0 1 L mV A 1 1 1ln 1 1 1 22 21 Amxy mxy A A NOG 12 672 0 0002 0 36 0 0002 0 0002 0 36 0 02 0 672 0 1ln 672 0 1 1 m1 015 0 015 0 ya OG K V H m12112 OGOG NHH 7 7 在填料塔内用稀硫酸吸收空气中所含的 3 NH 溶液上方 3 NH的分压为零 相平 衡常数0m 下列情况所用的气 液流速及其他操作条件都大致相同 总传质单元高度 OG H都可取为 5m0 试比较所需填料层高度有何不同 混合气中含摩尔分数 3 1NH 要求回收 90 混合气中含 3 1NH 要求回收 99 混合气中含 3 5NH 要求回收 99 作了上述比较之后 你对塔高与回收率的关系 能获得什么概念 答 1 m1 Z 2 m25 2 Z 3 m25 2 Z 解 01 0 1 y 00101 0 1 001 0 99 0 1 001 0 2 y 10 00101 0 01 0 22 21 mxy mxy 0 1 L mV A 查图得 2 OG N m125 0 OGOG NHZ 01 0 1 y 0001 001 0 01 0 2 y 100 0001 0 01 0 2 1 y y 查图得 5 4 OG N m25 25 45 0 OGOG NHZ 05 0 1 y 000505 0 01 0 05 0 99 0 01 0 05 0 2 y 99 000505 0 05 0 2 1 y y 查图得 5 4 OG N m25 25 45 0 OGOG NHZ 7 8 今有连续逆流操作的填料吸收塔 用清水吸收原料气中的甲醇 已知处理气量为 13 hm1000 操作状态 原料中含甲醇 3 mg100 吸收后水中含甲醇量等于与进料气 体中相平衡时浓度的 67 设在常压 C 0 25下操作 吸收的平衡关系取为XY15 1 甲 醇 回 收 率 要 求 为 98 12 hmkmol5 0 Y k 塔 内 填 料 的 比 表 面 积 为 32 mm200 a塔内气体的空塔气速为 1 sm5 0 试求 1 水的用量为多少 1 hkg 2 塔径 3 传质单元高度 OG H 4 传质单元数 OG N 5 填料层高度 答 m686 0 m84 0 hkg1150 1 OG HDLm1 6 89 8 ZNOG 解 07 0 4 22 1 32 10100 3 1 y 0753 0 07 0 1 07 0 1 Y 3 12 105 1 98 0 1 0753 0 1 YY 0439 0 15 1 0753 0 67 0 67 0 67 1 1 1 m Y X X 0 2 X 1 1 hkmol38 298 273 07 0 1 4 22 1000 25273 273 1 4 22 1000 yV 68 1 00439 0 105 10753 0 3 21 21 XX YY V L 131 hkg1015 1 hkmol8 633868 1 68 1 VL 13 sm 3600 1000 s V 1 sm5 0 u m84 0 5 014 3 3600 100044 u V D s m686 0 84 0 4 2005 0 38 2 aK V H Y OG 用解析法 1ln 1 1 22 21 L V m mXY mXY L V m L V m NOG 89 8 68 1 15 1 01015 1 00753 0 68 1 15 1 1ln 68 1 15 1 1 1 3 m1 689 8 686 0 OGOG NHZ 7 9 直径为m88 0的填料吸收塔内 装有拉西环填料 填料层高为m6 每小时处理 3 m2000含 5丙酮与空气的原料气操作条件为 1 个大气 C 0 25 用清水作吸收剂 塔顶 出口废气含丙酮 263 0 以上均为摩尔分数 出塔溶液中每千克含丙酮g2 61 操作条 件下的平衡关系为XY2 试计算 1 气相总体积传质系数aKY 2 每小时可回收 丙酮多少千克 3 若将填料层加高 m3 又可以多回收多少千克丙酮 答 1113 hkg56 6 hkg225 hmkmol8 176 aKY 解 塔截面积 2 2 2 m61 0 88 0 44 dS 惰性气体量 1 hkmol7 77 05 0 1 298 273 4 22 2000 V 526 0 05 0 1 05 0 1 Y 00263 0 00263 0 1 00263 0 2 Y 0 2 x 0198 0 18 8 93858 2 61 58 2 61 1 x 0396 0 0198 0 2 1 e y 0412 0 0396 0 1 0396 0 1 e Y 0114 0 0412 0 0526 0 1 Y 00263 0 000263 0 2 Y 006 0 00263 0 0114 0 ln 00263 0 0114 0 ln 2 1 21 Y Y YY Ym 1321 hmkmol8 176 006 0 661 0 00263 0 0526 0 7 77 mm A Ya YZ YYV YZ N K 丙酮回收量 1 hkg22508 58 00263 0 05 0 298 273 4 22 2000 m OGOG NHZ 72 0 61 0 8 176 7 77 Ya OG K V H 33 8 72 0 6 OG OG H Z N 418 0 00263 0 05 0 0198 0 21 21 yy xx L V 836 0 418 0 2 L mV 增加填料层高度后 传质单元数变为5 12 72 0 9 OG OG H Z N 当5 12 OG N 836 0 L mV 时 从图上读得 40 2 1 y y 回收率 975 0 025 0 11 1 2 1 21 y y y yy 原回收率 9474 0 05 0 00263 0 05 0 1 21 y yy 可多回收丙酮量 1 hkg56 6 08 589474 0 975 0 05 0 298 273 4 22 2000 m 7 10 用水吸收混合气中的丙酮 塔高不变 使回收率由 95提高到 98 过程为 气膜控制 原操作条件下吸收因数 L Vm 为562 0 试问吸收剂用量增加多少倍才能满足 上需要求 81 1 L L 解 原操作情况下 1ln 1 1 22 21 L V m mXY mXY L V m L V m NOG 562 0 1 1 562 0 1ln 5