吸收作业答案

1、6-3.进入吸收器的混合气体中，NH3体积分数为10%吸收率为90%求离开吸收器时NH3的组成，以摩尔比 Y和摩尔分数y表示。吸收率的定义为被吸收的溶质量原料气中的溶质量 -丫27214解:混合气体中组分的摩尔分率=体积分率 Yiy10.10.1111沖 1-0.1=1 _Y Y 二(1-r) =0.111 (10.9)=0.0111丫21 丫20.01111 0.01117.温度为20C，总压为0.1 MPa时，co2水溶液的相干衡常数为m=166Q当总压为1 MPa时，相平衡常数 m为多少？温度为20C时的亨利系数E为多少MPa ?解： 口 = E (E在一定温度下不变)P 20C，总压为

2、0.1 MPa时E=mp=1660 0.1 =166 (MPa) 20C，总压为1 MPa时m = E = 166 =166 (MPa)P 110.女口习题5-10附图所示,在一细金属管中的水保持25C，在管的上口有大量干空气(温度25C,总压101.325 kPa )流过，管中的水汽化后在管中的空气中扩散，扩散距离为100mm空气(25 C, 101.325kPa )试计算在稳定状态下的汽化速率kmol/(m2 s。解：查表得：25 C时，水的饱和蒸气压 p： = 3.168 kPa水在空气中的分子扩散系数D = 0.256 cm20.256 10f2/s扩散距离为Z= 100 mm = 0

3、.1 mDNa 二RTZP ( P A1 - P A2 )PBm25XPai = PaPai = PapB1 =p_pA =101.325 3.168 = 98.157 (kPa)pB2 - p = 101.325 (kPa)PB2 Pb1PBm In Pb2/ / pB1p -(p -p A) lnP/P- P A101.325-(101.325-3.168)In 101.325101.325-3.168= 99.733 (kPa)NRTZ(Pa1 - Pa2 )pBm0.256 10 101.325c、(3.168-0) 8.315 298.15 0.1 99.733=3.32 10= (

4、kmol.(m2 s)12.水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A,吸收塔某截面上，气相主体中溶质 A的分压为5kPa,液相中溶质 A的摩尔分数为0.015。气膜传质系数kY =2.5 10kmol/(m2 s)，液 相传质系数 kX = 3.5 10”kmol/(m2 s)。气液相平衡可用亨利定律表示，相平衡常数m =0.7。总压为101.25 kPa。试求：(1 )气相总传质系数 Ky，并分析吸收过程是气膜控 制还是液膜控制；(2)试求吸收塔该截面上溶质A的传质速率na。解：依题意得：(1)v _!1KykY kx1Ky丄十竺kYkx1-1+0.72.5 1053.5 10= 2.487 10

5、kmol/(m2 s)t Ky : kY =2.5 10kmol/(m2 s)该吸收过程为气膜控制(2). 丫 二 PaPPa101.3255 = 。52X =1 Xa0.01510.015= 0.0152Y JmX =0.7 0.0152 =0.011该截面溶质 A的传质速率为:Na =Ky(Y -Y )= 2.187 10(0.052 -0.011)6 2= 1.02 10 一 kmol/(m s14.从矿石焙烧炉送出的气体，含体积分数9%的SO2，其余视为惰性气体。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含SO2的95%吸收塔的操作温度为 30C，压力为lOOkPa。每小时处理的炉气量为1000

6、 m2 （30 C、lOOkPa时的体积流量），所用液一汽比为最小值的1.2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 中SQ溶解度/ kg(SQ) lOOkggO)二7.55.02.51.51.00.50.20.1气相中sq平衡分压/ kPa91.760.328.816.710.54.81.570.63解:依题意得:丫10.091-0.09-0.099丫1 二(1 - )丫2=(1 -095) 0.099=0.00495gh!000273.1522.4 173.15 30 101.325(1-0.09)= 36.13(kmol/h)进吸收塔时SO2的分压为:ppy, =100

7、 0.09 =9 (kPa)由平衡关系内插得溶液可求得平衡溶度1.0 - 0.5 _ 1.0 - A10.5 4.810.5-9A =0.868 10 - kg SO2/100kg H 20换算为摩尔比得：X1 严8 18 =2.44 10 卫100640.099 -0.0049532.44 10 一= 38.55(g)=1.2 (G)min=1.2 38.55 =46.26每小时用水量为:LL = G 1.2()minG=36.13 46.26= 1671.38 (kmol /h)=1671.38 18(kg/h)= 30084 (kg/h)L（6） -丫2X!出塔时水溶液组成为:X1_丫2

8、_ L0.099 -0.0049546.26= 2.03 1015.在一吸收塔中，用清水在总压0.1 MPa、温度20C条件下混合气体中的 CO2，将其组成从2%降至0.2 % （摩尔分数）。20 C时CO2水溶液的亨利系数E =144MPa 。吸收剂用量为最小用量的1.2倍试求： 液-汽比L/G及溶液出口组成 X,; （2）总压改为1 MPa 时的L/G及X1。解:（1）总压力=0.1MPa时yi1yi0.02= 0.020410.02丫2y 0.01% 一1 -y2 一 1 -0.01%=0.001x2 = 0144 =14400.1二（min_丫2 m - X2.204 一.01 =16

9、43.30.0204 1140 -0Y1 一丫2X1 X2- X!L G0.0204 -0.0011643.3= 1.18 10,（2）总压 p =1MPa =10p时由（1）中可得以下关系：LL（）=10（）GGFX, =10X10 1.18 10*18.气体混合物中溶质的组成Y, =0.02（摩尔比），要在吸收塔中用吸收剂回收。气液相平衡关系为Y” =1.0X。试求：（1）下列3种情况下的液相出口组成 X.与气相总传质单 元数Nog （利用图5-23 ）并进行比较，用推动力分析Ng的改变（3种情况的溶质回收率均为 99%）。 入塔液体为纯吸收剂，液 -气比L / G = 2 ; 入塔液体为

10、纯吸收剂，液-气比L / G =1.2; 入塔液体中含溶质的组成X2 =0.0001 （摩尔比）。液-气比L/G =1.2。（1）入塔液体为纯吸收剂，液-气比L/G =0.8，溶质的回收率最大可达多少?解：注：图解法略。依题意得：（1 ）求液相出口组成X1与气相总传质单元数 Nog X2 =0 ,m=1Y =0.02笔二丫1(1 一 )=0.02 (1 0.99)=0.0002 .G Y 笔 二L X1 -X2- X1丫1 -丫2G L0.02-0.0002T2= 0.0396丫1 - mX2丫2 - m X2丫20.020.0002=100心丄0.52Nog亠嚳册）晋L-A1-0.5) 10

11、0 0.0.51= 7.83,m =1丫 =0.02丫 二丫1(1 - )=0.02 (1 -0.99) = 0.0002X1丫 -丫2G L0.02-0.00021 1.2-0.0238YiE 一丫1 一 0.0200Y2 -mX2%0.0002mG10.8331.2Nog1InmG1 -LmG mX2mG I川? L_1 In（1 -0.833） 100 0.833 1-0.833= 17.15 X2 =0.0001 ,m=1Y1 =0.02Y2 = Y （1 ） = 0.02 汇（1 0.99） = 0.0002X!Y -丫2GL0.02-0.00021 1.2Y1 -mX2Y2 mX2

12、0.02 -0.00010.0002 0.0001= 199mG0.8331.2N ogmG1 -L1In（1_W）（丫应IL L Y2 - mX2 L*0.833（i833）便。曲= 21.13（2）求溶质的最大回收率X2 =0气体达到平衡时： Xi = 丫1mL _ 丫1 -匕G 丫 m-X2Y -Y l1 - 0.8 100% = 80%Y1mG22.由某种碳氢化合物（摩尔质量为113kg./kmol）与另一种不挥发性有机化合物 为135 kg./kmol）组成的溶液中碳氢化合物占8% （质量分数）。要在100 C、101.（摩尔质量325kPa （绝对压力）下，用过热水蒸气进行解吸，使溶液中碳氢化合物残留量在0.2%（质量分数）以内,8% 1138% 113 1-8% 135二 0.094水蒸气用量为最小用量的2倍。气液相平衡常数 m =0.526，填料塔的液相总传质单元高度解：依题意得：水蒸气中不含溶质，故丫2 =0Hol -0.5m。试求解吸塔的填料层高度。XiXi2% 1132% 113 1-2% 13