吸收课后习题答案

第五章吸取课后习题答案1.减小；靠近。2.不变；增加。3.4.气；液；吸取；液；气；解吸5.散装填料二、选择1.B；2.A；3.C；4.D；5.A．三、计算题相组成的换算【5-1】在吸取塔中用水吸取混于空气中的氨。入塔混合气中氨含量5.5〔质量分数，下同0.17%Y、Y。解：y1

1 2y2。0.055/171y 0.055/170.945/2910.0017/17

0.0903y 0.00292 0.0017/170.9983/29进、出塔气体中氨的摩尔比Y1、Y2为Y1

0.090310.090320.00292

0.0993气液相平衡

Y 10.0029

0.0029【5-210101.3kPa，试求此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气？〔10E3.31×106kPa〕H

s ，所以EMs p

100021.27cHp A A

s AEMs

3.3110618

3.5710-4kmol/m3m=3.57×10-4×32×1000=11.42g/m3A【5-340℃、压力为101.3kPa的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压15.0kPa时，氨在水中76.6g(NH)/1000g(HO)Em及溶解度系数3 2H。由p*Ex

76.6x 1776.6100017 18

0.075亨利系数为

Ep*15.0kPa200.0kPax 0.075相平衡常数为

mE200.01.974p 101.3t由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40℃时水的密度为992.2kg/m3溶解度系数为H EMS

992.2200.018

kmol/(m3kPa)0.276kmol/(m3kPa)5-4101.3kPa20,稀氨水的气液相平衡关系为：=0.940.094摩尔分数的混合气和组成x=0.05的氨水接触，确定过程的方向。假设含氨0.02摩尔分数的混合气和x=0.05的氨水接触，又A A?解：用相平衡关系确定与实际气相组成y=0.094成平衡的液相组成x*y/0.94=0.094/0.94=0.1由于x=0.05<x ，所以气液相接触时，氨将从气相传质进入液相，发生吸取过程。A0.02x=0.05的氨水接触，则Ax*y/0.940.02/0.940.021x x*A所以，气液相接触时，氨由液相传质进入气相，发生解吸过程。吸取速率【5-520℃、总压为101.3kPa的条件下，CONaCO溶液液面流2 2 3过，空气不溶于NaCO溶液。CO透过1mm厚的静止空气层集中到NaCOCO的2 3 2 2 3 2摩尔分率为0.2，CO到达NaCO溶液液面上马上被吸取，故相界面上CO的浓度可无视不计。温度2 2 3 2CO0.18cm2/sCO的传质速率为多少？2 2解：：COD=0.18cm2/s=1.8×10-5m2/s2集中距离z=1mm=0.001m，气相总压p=101.3kPa气相主体中溶质CO的分压p =py =101.3×0.2=20.27kPa2 A1 A1气液界面上CO的分压p =02 A2所以，气相主体中空气〔惰性组分〕的分压p

=p－pB1

=101.3－20.27=81.06kPaA1气液界面上的空气〔惰性组分〕的分压p

=p－pB2

=101.3－0=101.3kPaA2空气在气相主体和界面上分压的对数平均值为：p pB2-pB1Bm p

81.0690.8kPa101.3ln B2pB1

ln81.06代入N D P pA RTZp Bm

-p A2得：1.810-5 101.3103 NA

110-3

90.8103

20.27103

-0=0.167mol/(m2·s)GL【5-6】在总压为100kPa、温度为30℃时，用清水吸取混合气体中的氨，气相传质系数k=3.84×10-6kmol/(m2·s·kPa)，液相传质系数k=1.83×10-4m/s，假设此操作条件下的平衡关系听从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa。求当塔内某截面上气、液组成分别为y=0.05，x=0.01GLp p c 时：(1)以-、-表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数；(2)p p c A A A Ap解〔1〕依据亨利定律E

6.7134kPax 0.05m

E1341.34p 100溶解度常数H

1000

0.4146EM 13418sp p=100×0.05-134×0.01=3.66kPaA A1 1K HkG

1=kG

1 0.41461.83104

13.86106

13180240617253797N K (pA G

K 3.94106 kmol/〔m2·s·kPa〕Gp)=3.94×10-6×3.66=1.44×10-5kmol/〔m2·s〕A0.01cA 0.9918/1000

0.56kmol/m3ccA

=0.4146×100×0.05－0.56=1.513kmol/m3K

3.94106 9.5106m/sL H 0.4146N KA

(cA

c)=9.5×10-6×1.513=1.438×10-5kmol/〔m2·s〕A〔2〕pA

p53797〔m2·s·kPa〕/kmol；A13180其中气相阻力为kG1 240617

m2·s·kPa/kmol；液相阻力HkL

m2·s·kPa/kmol；240617100%94.8%253797故该传质过程为气膜把握过程。吸取塔的计算5-713003/h0.0〔摩尔分数95%1.5倍，操Y=0.65XL及吸取液的组成。解：〔1〕进入吸取塔的惰性气体为：V/ 273 P 1300 273 106V /h22.4 273t 101.33 1 22.4 27330 101.33yY 1y1 1y1

0.03 0.0309310.03最小吸取剂用量为：

Y Y2

(1)0.03093(10.95)0.001552X=0；m=0.652L min

YY1 2X*X1

53.06(0.030930.00155)32.8kmol/h0.030930.65故清水用量为

L=1.5L

=1.5×32.8=49.2kmol/hmin〔2〕吸取液组成可由全塔物料衡算求得，即(0.030930.00155)0.0317X=X+V〔Y-Y〕/L=0+1 2 1

49.2【5-8AA1%〔摩尔比A80%1.511m，试求填料层所需高度。解：Y=0.01; Y=0.01×〔1-0.8〕=0.002; X=01 2 2YX1Y 0.011 m 1L

0.010.002 1

2 0.8YVY

min 1Xm

0.010L L=1.5V V

=1.5×0.8=1.21 2 1 V〔Y－Y〕＝L〔XX1 2 1

min1.20.01-0.002X 01X1=0.0067所以Y

X1X

0.00671 m 1YY

Y*)Y 1 2 m Y

1 2 2YY*ln 1

ln1 1 Y Y2 2

Y*2(0.010.0067)(0.0020) 0.010.0067 =0.0026ln0.0020由YY -0.002N 2OG Ym

= 0.0026

3.07所以OG ZH N OG 【5-9】在常压逆流吸取塔中，用清水吸取混合气体中溶质组分A0.03〔摩尔比，下同〕，99%0.013101.3kPa27℃，操作条件下的平衡关系为Y=2X〔Y、X均为摩尔比〕。单位塔截面上惰气流量为54kmol/〔m2·h〕，气相总体积吸取系数1.12kmol/〔m3·h·kPa〕，试求所需填料层高度。解：Y=0.03; Y=Y1-〕=0.03×1-0.99〕=0.0003; X=0.13; X=01 2 1 1 2YY

Y 1 2m Yln 1

1 1 2 2 YY*ln 1 1Y Y2 2

Y*2(0.03-20.013)-(0.0003-0) =0.00143ln0.03-20.0130.0003-0YY -0.0003N 2OG Ym

= 0.00143

20.77V VH =

54 0.476mOG KY

aΩ KG

aPΩ 1.12m101.3ZNOGHOG=20.77×0.476=9.886m【5-108g/m3，混合气处理量为45001.5Y*=1.X〔Y、X为摩尔比6kmol〔2·h，空塔气1.2m/〔1〕L〔kg/2〕塔径〔〔3〕塔高〔。

0.0105；Y

y 0.0105

0.0106；1 122.4

1 1y1

10.0105Y=Y〔1-〕=0.0106×〔1-0.9〕=0.00053；X

Y 0.0106 1 0.00883；X 2 1 1

m 1.2 2V4500

1 0.0105)0.0552kmol/sLmin

3600 22.40.05520.01060.000530.00883

0.0630 kmol/sL=1.5L

=1.5×0.0630=0.0945kmol/s=6120kg/hmin4500 27330(2)由于Vs

3600

273

1.387m3/s，故uS41.3873.14uS41.3873.141.2

D24

3.144

1.2121.149m2H V

0.0552

0.8mOG KY

aΩ0.061.149X=X＋V〔Y－Y〕/L，得1 2 1 2X=0＋0.0552×〔0.0106－0.00053〕/0.0945=0.005881YY

Y*)Y 1 2 m Y

1 2 2YY*ln 1

ln 1 1Y Y2 2

Y*2(0.0106-1.20.00588)-(0.00053-0) =0.00159ln0.0106-1.20.005880.00053-0ZN H =0.8×〔0.0106－0.00053〕/0.00159=5.07mOG OG6m的吸取塔，用纯溶剂吸取某混合气体中的V=500m3/h、Y=0.02、Y=0.004、X=0.004。操作条件下的气液平1 2 1衡关系为Y=1.5X。现因环保要求的提高，要求出塔气体组成低于0.002〔摩尔比。该制药厂拟承受以下改造方案：维持液气比不变，在原塔的根底上将填料塔加高。试计算填料层增加的高度。解：改造前填料层高度为ZH NOG OG改造后填料层高度为ZH NZ H N

OG OG故有 OG OGZ H NOG OG由于气体处理量、操作液气比及操作条件不变，故H H

SSOG OGX

*02 2由 1 YY*N ln[(1S) 1 2 S]OG 1S Y2

Y*2Y故N 1 ln[(1S) 1S]YOG 1S Y2

YN 1 ln[(1S) 1S]Y因此，有

OG 1S Y21ln[(1S)YS]1Z

Y 121操作液气比为

Z ln[(1S)YY2

S]qn,Lqn,V

1YXX2Y1 2Y

0.020.00440.0040mqS n,Vqn,L

1.54

0.375Z

ln[(10.375)

0.020.375]0.002

1.509Z ln[(10.375)

0.020.004

0.375]填料层增加的高度为

Z1.5096m9.054mZZZ(9.0546)m3.054mYOG【5-12】在逆流操作的填料塔内，用纯溶剂吸取混合气体中的可溶组分。：吸取剂用量为最小用1.5H=1.11mY=mXA组分的回收率为90%10%，而其它条件〔气、液相入塔组成、吸取剂用量、操作温度、压强〕不变，试定性推断尾气中A的含量及吸取液组成将如何变化？Ka∝V0.7。YOG解〔1〕(L/V) =Y-Y)/x*=Y-Y)/(Y/)min

1 2

1 2

L/V=1.5(L/V)

m=1.5ηmminS=m/(L/V)=m/(1.5mη)=1/(1.5η)=1/(1.5×0.9)=0.741YY Y YY YY( - )/ =YY Y YY Y