下册 第2章 气体吸收答案.pdf

B2 1 各组分在同一种溶剂中溶解度的差异 2 分 吸收质 0 5 分 溶质 0 5 分 共 3 分 B2 2 难溶 增加 降低 每个空 1 分 共 3 分 B2 3 对接近常压的溶质浓度低的气液平衡系统 当总压增大时 亨利系数 E 相平衡常数 m 溶解度系数 H 不变 减小 不变 每个空 1 分 共 3 分 B2 4 大于 上方 每个空 1 分 共 2 分 B2 5 增大 增加 液气比 每个空 1 分 共 3 分 B2 6 Mv L 平衡线斜率 m 操作线斜率 L V 每个空 1 分 共 3 分 B2 7 零 无限高 每个空 1 分 共 3 分 B2 8 经由气 液两膜层的分子扩散过程 2 分 B2 9 Y Y Kmol m2 s 每个空 1 分 共 2 分 B2 10 气膜 气膜阻力 每个空 1 分 共 2 分 B2 11 液膜阻力 H KG 每个空 1 分 共 2 分 B2 12 逐渐减少 塔底 每个空 1 分 共 2 分 B2 13 解析法 梯形图解 图解积分 每个空 1 分 共 3 分 B2 14 A 1 分 B2 15 B 1 分 B2 16 A 1 分 B2 17 A 2 分 B2 18 D 2 分 B2 19 A 1 分 B2 20 C 1 分 B2 21 C 2 分 B2 22 A 1 分 B2 23 X 1 分 B2 24 1 分 B2 25 1 分 B2 26 X 1 分 B2 27 X 1 分 Tianjin Bohai Vocational Technical College 1 B2 28 1 分 B2 29 1 分 B2 30 X 1 分 B2 31 1 分 B2 32 答 一般应考虑如下因素 1 吸收剂应对被分离组分有较大的溶解度 2 吸收剂应有较高的选择性 3 吸收后的溶剂应易于再生 4 溶剂的蒸气压更低 粘度较低 化学稳定性较高 5 吸收剂应尽可能价廉易得 无毒 不易燃 腐蚀性小 每个因素 1 分 5 个共 5 分 B2 33 答 亨利定律的四种表达式为 1 p E x 1 分 2 p c H 1 分 3 y m x 1 分 4 y mx 1 分 亨利定律只能用于总压不太高时的稀溶液 1 分 B2 34 答 有下面几方面的应用 1 选择吸收剂和确定适宜的操作条件 2 判断过程进行的方向 3 计算过程推动力 4 确定过程进行的极限 每点 1 分 共 4 分 B2 35 答 由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象称为分子扩散 简称为扩散 2 分 对流扩散即湍流主体与相界之间的分子扩散与涡流扩散两种传质作用的总称 2 分 共 4 分 B2 36 答 其基本论点如下 1 相互接触的气 液流体间存在着定态的相界面 界面两侧分别存在气膜和液膜 吸收质以分子扩散方 式通过此两膜层 2 分 2 在相界面处 气液两相处于平衡 1 分 3 膜内流体呈滞流流动 膜外流体呈湍流流动 全部组成变化集中在两个有效膜层内 2 分 共 5 分 B2 37 答 1 在使用总吸收速率方程式时 应注意在整个吸收过程所涉及的组成范围内 平衡关系需为 直线 即应符合亨利定律 否则即使 KyKx 为常数 总系数仍会随组成而变化 这将不便于用来进行吸收 Tianjin Bohai Vocational Technical College 2 塔的计算 3 分 2 吸收速率方程式只适用于表示定态操作的吸收塔内任一横截面上的速率关系 而不能直接用来描述 全塔的吸收速率 2 分 3 必须注意各速率方程式中吸收系数与推动力的正确搭配及其单位的一致性 1 分 4 对于具有中等溶解度的气体而平衡关系不为直线时 不宜采用总系数表示的速率方程式 1 分 B2 38 答 L 的大小与吸收操作费及设备费密切相关 在 L Lmin 的前提下 若 L 增大 塔高可降低 设 备费较低 但操作费较高 反之 若 L 减小 则 操作费减低 而设备费增高 故应权衡利弊 3 分 要确定适宜的液气比应使以上两种费用之和为最小 根据生产实践经验 一般取 L V 1 1 2 0 L V min 或 L 1 1 2 0 Lmin 2 分 共 5 分 B2 39 答 在吸收操作所涉及的组成范围内 若平衡线和操作线均为直线时 则可用对数平均推动力法来 计算传质单元数 2 分 B2 40 答 影响溶质吸收率 A 的因素有 物系本身的性质 设备情况 结构 传质面积等 及操作条件 温度 压强 液相流量及入口组成 2 分 因为气相入口条件不能随意改变 塔设备又固定 所以吸收塔在操作过程中可调节的因素只能改变吸收剂 的入口条件 其中包括流量 组成和温度三个因素 2 分 共 4 分 B2 41 答 求苯的摩尔分数 yA 苯的摩尔质量为 M 78Kg Kmol 处理焦炉气中苯的物质的量为 nA mA M 156 78 2Kmol h 1 分 苯的分压为 2 分 苯的摩尔分数为 1 分 求物质的量之比 YA 苯的物质的量之比为 1 分 B2 42 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 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 以物质的量浓度表示的平衡组成 C 因 C HP 其中 H s EMs 1 分 s 1000Kg m3 Ms 18Kg Kmol Tianjin Bohai Vocational Technical College 3 代入已知量可求出 C s EMs P 1000 30 4 1 88 105 18 8 98 10 3Kmol m3 2 分 B2 43 解 求亨利系数 E MNH3 17 MH2O 18 P 0 8Kpa x 1 17 1 17 100 18 0 01048 2 分 1 分 求溶解度系数 H 2 分 相平衡常数 m 1 分 B2 44 解 求溶解度系数 H 1 分 相平衡常数 m 1 分 100g 水中最多溶解多少 g H2S H2S 在气相中分压 P P py 101 33 0 02 2 027Kpa 1 分 1 分 每 1000g 水中最多可溶解的 H2S 为 103 2 311 10 3 34 103 1000 2 7 86 10 2g 2 分 B2 45 解 求相平衡常数 m 1 分 将实际溶液的物质的量浓度换算成摩尔分数 因 2 分 故 1 分 判断过程方向 可由液相或气相来分析 2 分 由液相分析 故可知 CO2 由气相传递到液相 为吸收过程 或 由气相分析 结论同 可知该过程为吸收 Tianjin Bohai Vocational Technical College 4 B2 46 解 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 求气相主体中 SO2 分压 PA 1 101 33 0 15 15 2KPa 1 分 题给界面上 SO2 分压 PA 2 0 求 PB m 气相主体中空气分压 PB 1 P PA 1 101 33 15 2 86 1KPa 1 分 界面上空气分压 PB 2 P PA 2 101 33 0 101 33KPa 1 分 空气的对数平均分压 2 分 求 NA B2 47 解 求 KY 分析控制因素 2 分 所以 1 分 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 求 NA 1 1 分 2 1 分 3 1 分 4 B2 48 解 因系数服从亨利定律 故 2 分 由计算知 气膜阻力 YKG 为 3 65 10 6 m2 s KPa Kmol 而液膜阻力 1 H KL 为 9 6 103 m2 s KPa Kmol 约占总阻力的 0 26 所以该吸收过程可视为气膜阻力控制过程 2 分 B2 49 解 1 1 分 2 Y2 Y1 1 A 0 0526 1 0 90 0 00526 1 分 3 清水吸收 X2 0 1 分 Tianjin Bohai Vocational Technical College 5 4 3 分 5 2 分 B2 50 1 1 分 2 Y2 Y1 1 A 0 0417 1 0 80 0 00834 1 分 3 由题意知 X2 0 m 0 126 1 分 4 求 V 因题给 V 混 1 y1 1000 1 0 04 960Kmol 惰气 h 2 分 5 3 分 6 1 分 B2 51 解 求塔顶气相推动力 Y2 y1 0 045 4 5 1 分 出塔气相组成 Y2 Y1 1 A 0 047 1 0 90 0 0047 1 分 由题意知 进塔液相组成 x2 0 m 1 5 1 分 Y2 Y2 Y2 Y2 mX2 0 047 0 0 0047 2 分 求塔顶气相推动力 Y1 M 1 5 出塔液相组成 1 分 Y1 Y1 Y1 Y1 mX1 0 047 1 5 0 0204 0 0164 2 分 求全塔气相平均推动力 Ym 3 分 B2 52 解 1 求吸收剂用量为最少用量的倍数 L Lmin 1 分 1 分 由题知 X2 0 m 2 0 5 分 惰性气体摩尔流量 2 分 Lmin V 1 分 L Lmin 96 63 8 1 5 0 5 分 2 求气相体积吸收总系数 KGa 1 分 已知 Z 4m Tianjin Bohai Vocational Technical College 6 2 分 Y1 Y1 mx1 0 0526 2 0 0175 0 0176 1 分 Y2 Y2 mx2 Y2 0 0101 因 B2 53 解 由题意可知 Y1 0 03 X1 0 013 X2 0 m 2 1 分 Y2 Y1 1 A 0 03 1 0 99 0 0003 1 分 Y1 Y1 mx1 0 03 2 0 013 0 004 1 分 Y2 Y2 mx2 Y2 0 0 0003 1 5 分 3 分 Kya KGa P 0 95 101 33 96 26Kmol m3h 1 分 题给条件 0 5 分 Z HOG NOG 2 分 B2 54 解 用脱吸因数法求 NOG 清水吸收 x2 0 1 分 Y2 Y1 1 A 0 0638 1 0 99 0 000638 1 分 混合气的平均摩尔质量 Mm MAyA MByB 29 1 0 06 17 0 06 28 28Kg Kmol 2 分 惰气的摩尔流速 2 分 清水的摩尔流速为 1 分 2 分 m 1 分 B2 55 解 因题给平衡线和操作线互相平行 则有 NOG 2 分 对于纯吸收剂 则 X2 0 Y2 mx2 0 1 分 故有 在题给条件下 NOG 只与 A 有关 3 分 在题给条件下 NOG 只与 A 有关 A 由 90 提高到 95 时 有 当 A 90 时 1 分 Tianjin Bohai Vocational Technical College 7 当 A 95 时 1 分 当 A 的含量由 6 降至 3 时 而 A 不变 保持 90 此时由于 NOG 只与 A 有关 则 A 不变 NOG 也不变 当 A 90 时 NOG 9 2 分 B2 56 解 求最大吸收率 max 1 1 分 2 2 分 3 1 分 4 当逆流操作时 因题给 L V 0 9 m 0 86 故平衡线与操作线交点的位置在塔顶 即 1 分 5 最大吸收率为 2 分 6 求吸收液的组成 x1 此时 2 分 B2 57 解 求用水量 L 先求 Lmin 2 分 1 分 1 分 题意得 M 1 2 0 5 分 Kmol s 2 分 Kmol s 2 分 Kmol s 0 5 分 Kg h 1 分 求塔径 D 已知 u 1 2m s m3 s 1 分 m 算出的塔径还需按国家标准要求调整到 D 1400mm 1 4m 2 分 填料层高度 Z 1 分 m2 1 分 m 1 分 1 分 1 分 Tianjin Bohai Vocational Technical College 8 B2 58 解 所求 分别求出 及 H OG 即可 1 分 原工况下的 HOG 分别求出 NOG 2 分 纯溶剂吸收 X2 0 1 分 1 分 1 分 B2 59 解 求操作液气比 L V 已知 Y1 0 05 V 0 02Kmol m2 s 且 X2 0 求填料层高度 Z 求 B2 60 解 吸收操作中 当气液两相达平衡时 液相浓度即为过程的最大浓度 1 分 由平衡关系 P 266 4x 得 气相中氨的分压为 P py 202 66 0 03 6 080Kpa 1 分 由气相平衡的液相浓度 x P E 6 080 266 4 0 0228 1 分 即出塔时溶液的最大摩尔浓度为 2 28 1 分 B2 61 解 求用水量 L 1 分 1 分 清水吸收 X2 0 2 分 Kmol h 2 分 Kmol h 2 分 Kmol h 1 分 求塔径 D 算出的塔径还需按国家标准要求园整到 D 1400mm 1 4m 2 分