化工基本知识第五章吸收课后知识题及答案解析

**第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO2的混合气体中，CO2的体积分数为20%，求其摩尔分数y和摩感谢阅读尔比Y各为多少？解 因摩尔分数=体积分数，y0.2摩尔分数精品文档放心下载摩尔比y0.2Y1y10.20．25【5-2】20℃的l00g水中溶解lgNH3,NH3在溶液中的组成用摩尔分数x、浓度c及精品文档放心下载摩尔比X表示时，各为多少？解摩尔分数x1/17=0．01051/17100／18浓度c的计算20℃，溶液的密度用水的密度 998.2kg/m3代替。精品文档放心下载s溶液中NH3的量为n1103/17kmol溶液的体积V101103/998.2m3溶液中NH3的浓度cn=1103/17=0．581kmol／m3V101103/998.2或csx998.20．01050．582kmol／m3M18sNH3与水的摩尔比的计算1/17X0．0106或Xx0.01050．01061x10.0105【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH3的体积分数为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。谢谢阅读吸收率的定义为被吸收的溶质量YY1Y原料气中溶质量122YY11解 原料气中NH3的摩尔分数y0.1**摩尔比Yy0.10.1111110.11y1吸收器出口混合气中NH3的摩尔比为(1)Y（10.9）0.1110.0111精品文档放心下载2 1摩尔分数yY=0.01110.010981210.01112Y2气液相平衡【5-4】l00g水中溶解lgNH，查得20℃时溶液上方NH的平衡分压为798Pa。此感谢阅读3 3稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa)、溶解度系数H[单位感谢阅读为kmol/(m3kPa)]和相平衡常数m。总压为100kPa。谢谢阅读解液相中NH的摩尔分数x1/170.01051/17100/183气相中NH的平衡分压P*＝0.798kPa3亨利系数Ep*／x0.798/0.010576液相中NH的浓度cn1103/170.581kmol／m33V101103/998.2溶解度系数Hc/p*0.581/0.7980.728kmol/(m3kPa)液相中NH的摩尔分数x1/170．01051／17100/183气相的平衡摩尔分数y*p*／p0.798／100相平衡常数y*0.798mx1000.01050.76或mE/p76/1000.76【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为101.325kPa，温度为10℃时，1m3水谢谢阅读中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为p*3.313106x，式中精品文档放心下载p*为氧在气相中的平衡分压，单位为kPa；x为溶液中氧的摩尔分数。精品文档放心下载解 总压p101.325kPa空气中O的压力分数 p／p体积分数0.21感谢阅读2 A**空气中O的分压 p*0.21101.325kPa谢谢阅读2 A亨利系数 E3.313106kPa(1)利用亨利定律p*Ex计算A与气相分压p 0.21101.325kPa相平衡的液相组成为谢谢阅读Axp*0．21101.325A6.42106kmolO2／kmol溶液E3.313106此为1kmol水溶液中最大可能溶解6.42106kmolO精品文档放心下载2因为溶液很稀，其中溶质很少1kmol水溶液≈1kmol水=18kg水10℃，水的密度999.7kg／m3故1kmol水溶液≈18／999.7m3水即18m3水中最大可能溶解6.42106kmol氧999.7故1m3水中最大可能溶解的氧量为6.42106999.7183.57104kmolO23.57104321.14102kgO11.4gO22(2)利用亨利定律p*cA计算AHH=999.7=1.676105kmol／m3kPasEM3.31310618s1m3水中最大可能溶解的氧量为cp*H(0.21101.325)(1.676105)3.57104kmolO／m3溶液AA23.57104321.14102kgO11.4gO22【5-6】含NH3体积分数1.5%的空气-NH3混合气，在20℃下用水吸收其中的NH3感谢阅读总压为203kPa。NH3在水中的溶解度服从亨利定律。在操作温度下的亨利系数E80kPa。感谢阅读试求氨水溶液的最大浓度，kmolNH／m3溶液。精品文档放心下载3**解 气相中NH的摩尔分数y0.0153总压p203kPa，气相中NH的分压p*py2030.015kPa感谢阅读A利用亨利定律p*Ex计算与气相分压p相平衡的液相中NH3的摩尔分数为精品文档放心下载xp*2030.0150.0381ANH水溶液的总浓度cs998.2kmol/m33M18s水溶液中NH的最大浓度ccx998.20．03813A182.11kmolNH/m3溶液3(2)利用亨利定律p*cA计算AHE998.2kPa)s3scp*H(2030.015)0.6932.11kmolNH/m3溶液AA3【5-7】温度为20℃，总压为0.1MPa时，CO2水溶液的相平衡常数为m=1660。若总谢谢阅读压为1MPa时，相平衡常数m为多少？温度为20℃时的亨利系数E为多少MPa?谢谢阅读解 相平衡常数m与总压p成反比，p0.1MPa时 m1660，p'1MPa时精品文档放心下载m'mpp'=166001.1=166感谢阅读亨利系数 Empm'p'166MPa精品文档放心下载【5-8】用清水吸收混合气中的NH3，进入吸收塔的混合气中，含NH3体积分数为6%，感谢阅读吸收后混合气中含NH3的体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为0．012kmolNH／kmol水。谢谢阅读3此物系的平衡关系为Y*0.76X。气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多感谢阅读少？解 已知y0.06，则Yy/1y0.06/0.940.0638精品文档放心下载1 1 1 1**已知y0.004，则Y0.004/10.004=4.02103谢谢阅读2 2已知X0.012，则Y*0.760.0120.00912精品文档放心下载1 1已知X0，则Y*02 2塔顶气相推动力 YYY*=4.02103精品文档放心下载2 2 2塔底气相推动力 YYY*0.06380.009120.0547感谢阅读1 1 1【5-9】CO2分压力为50kPa的混合气体，分别与CO2浓度为0.01kmol/m3的水溶液和精品文档放心下载CO2浓度为0.05kmol／m3的水溶液接触。物系温度均为 25℃，气液相平衡关系谢谢阅读p*1.662105xkPa。试求上述两种情况下两相的推动力（分别以气相分压力差和液相浓度谢谢阅读差表示），并说明CO2在两种情况下属于吸收还是解吸。感谢阅读解温度t25℃，水的密度为997kg/m3s混合气中CO2的分压为p50kPa水溶液的总浓度cs97kmol/m3水溶液M18s(1)以气相分压差表示的吸收推动力①液相中CO2的浓度c0.01kmolCO／m3水溶液A2液相中CO2的摩尔分数xc/c0.01=1.805104A997/18与液相平衡的气相平衡分压为p*1.662105x1.6621051.80510430kPa气相分压差表示的推动力ppp*503020kPa（吸收）②液相中CO2的浓度c0.05kmol／m3水溶液A液相中CO2的摩尔分数xc/c0.059.027104A997/18与液相平衡的气相平衡分压为p*1.662105x1.6621059.027104150kPa精品文档放心下载**气相分压差表示的推动力pp*p15050100kPa（解吸）精品文档放心下载(2)以液相浓度差表示的吸收推动力与气相CO分压p50kPa平衡的液相组成为谢谢阅读2x*p501.6621051.662105平衡的液相浓度①液相中CO2的浓度c0.01kmolCO/m3水溶液A2液相浓度差表示的推动力为cc*c0.016660.010.00666kmol／m3（吸收）AA②液相中CO2的浓度c0.05kmolCO/m3水溶液A2液相浓度差表示的推动力为ccc*0.050.016660.0333kmol/m3（解吸）AA吸收过程的速率【5-10】如习题5-10附图所示，在一细金属管中的水保持25℃，精品文档放心下载在管的上口有大量干空气(温度25℃，总压101.325kPa)流过，管中的水谢谢阅读汽化后在管中的空气中扩散，扩散距离为l00mm。试计算在稳定状态下感谢阅读习题5-10附图的汽化速率，kmol／(m2s)。解 25℃时水的饱和蒸气压为3.2895kPa从教材表 5-2中查得，25℃，101.325kPa条件下，H2O在空气中的分子扩散系数感谢阅读0.256cm2/s0.256104m2/s。感谢阅读扩散距离Z100mm0.1m，总压p101.325kPa谢谢阅读水表面处的水汽分压p3.2895kPaA1空气分压ppp101.3253.2895B1 A1**98.04kPa管上口处有大量干空气流过，水汽分压p 0A2空气分压p 101.325kPa2空气分压的对数平均值为ppB2pB13.289599.8kPaBmlnpB2ln101.325p98.04B1水的汽化速率NDpppARTZpA1A2Bm0.256104101.32503.45107kmol/s8.3142980.199.83.2895m2【5-11】 用教材图5-10（例5-4附图）所示的装置，在温度为48℃、总压力为感谢阅读101.325kPa条件下，测定CCl4蒸气在空气中的分子扩散系数。48℃时，CCl4的饱和蒸气压感谢阅读为37.6kPa，液体密度为1540kg/m3。垂直管中液面到上端管口的距离，实验开始为2cm，谢谢阅读终了为3cm，CCl4的蒸发时间为1.556104s。试求48℃时，CCl4蒸气在空气中的分子扩散感谢阅读系数。解 计算48℃时CCl4蒸气在空气中的分子扩散系数，计算式为谢谢阅读RTZ2Z2D02pMlnpppoA已知CCl4液体密度1540kg/m3谢谢阅读48℃时CCl4的饱和蒸气压po37.6kPa感谢阅读A总压p101.325kPa，T27348321K谢谢阅读开始Z2cm，终了Z3cm0CCl4的蒸发时间1.556104sCCl4的摩尔质量M154kg/kmol精品文档放心下载**摩尔气体常数R8.314kJ／(kmolK)精品文档放心下载已知数据代入计算式，得扩散系数D0.0912cm2/s精品文档放心下载【5-12】用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A，吸收塔某截面上，气相主体中溶感谢阅读质A的分压为5kPa，液相中溶质A的摩尔分数为0.015。气膜传质系数感谢阅读2.5105kmol/(m2s)，液膜传质系数k3.5103kmol/(m2s)。气液平衡关系可用亨利感谢阅读Y X定律表示，相平衡常数m0.7。总压为101.325kPa。感谢阅读试求：(1)气相总传质系数K，并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制；(2)试求吸收谢谢阅读Y塔该截面上溶质A的传质速率N。A解(1)气相总传质系数KY11m10.741042102Kkk2.51053.5103YYX4.021042.488105kmol/m2s谢谢阅读Y气膜阻力1/k4104(m2s)/kmol，液膜阻为m／k2102(m2s)/kmol。Yx气膜阻力与总阻力的比值为1/k41040.995，为气膜控制。Y1/K4.02104Y(2)传质速率NAYp50.0519AAXx0.0150．0152，Y*mX0.70．01520．0106x110.015NK2.4881050.01061.031062.sAY【5-13】根据ppy，ppy及ccx，ccx，试将传质速率方程AiiAiiNk(pp)kcc变换成Nkyykxx的形式。k与k、k与k有何关AGAiLiAAyixiyGxL系。解Nkppkpypy=yykyypkA G A i G i G i y i**式中 kpky GN kcckcxcxckxxk(xx)精品文档放心下载A L i A L i L i x i式中 kckx L吸收塔的计算【5-14】从矿石焙烧炉送出的气体含体积分数为9%的SO，其余视为惰性气体。冷却感谢阅读2后送入吸收塔，用水吸收其中所含SO的95%。吸收塔的操作温度为30℃，压力为100kPa，感谢阅读2每小时处理的炉气量为1000m（330℃、100kPa时的体积流量），所用液-气比为最小值的1.2倍。感谢阅读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SO溶解度／kgSO100kg(HO)17.55.02.51.51.00.50.20.1222气相中SO平衡分压/kPa91.760.328.816.710.54.81.5720.63LYY12的计算GX*Xmin12y0.09,Yy0.09=0.098911=0.0911y110.95,Y(1)Y10.950.09890.0049521吸收剂为水，X0，总压p100kPa2原料气中SO分压Ppy1000．099kPa2SO21从平衡数据内插，得液相平衡溶解度0．868kgSO2100kgHO2换算为摩尔比X*0.868/642.441031100/18最小液-气比LYY0.09890.0049538.512GX*X0.00244min12②用水量计算L1.238.546.2L/G1.2Gmin**已知炉气流量 1000m3/h(30℃，100kPa)精品文档放心下载标准状态下理想气体的摩尔体积为22.4 m3/kmol(273.15K，101.325kPa)精品文档放心下载炉气的摩尔流量为1000273.15100139.7kmol/h303.15101.32522.4惰性气体流量G39.7（10．09）36.1kmol/h吸收用水量L46.236.11668kmol/h1816683104kg/h③出塔水溶液的组成XYY0.09890.004952.031031246.21L/G【5-15】在一吸收塔中，用清水在总压0.1MPa、温度20℃条件下吸收混合气体中的谢谢阅读CO2，将其组成从2%降至0.1%（摩尔分数）。20℃时CO2水溶液的亨利系数E144MPa。感谢阅读吸收剂用量为最小用量的1.2倍。试求：(1)液-气比L/G及溶液出口组成X。(2)试求总压感谢阅读1改为1MPa时的L/G及X。1解(1)总压p0.1MPa时L/G及X1Yy0.020.02041,Y0.001，X0110.0211y221mE/p144/0.11440LYY0.020410.001121369GY/mX0.02041/14400min12LL1.2136916431.2GGminXXG00.020410.0011.1810-5164312L12总压p1MPa时的L/G及X1mE/p144／1144(L/G)0.020410.001136.9min0.02041/144L/G1.2(L/G) 1.2136.9164.3精品文档放心下载min**0.020410.0011.18104感谢阅读1164.3从上述计算结果可知，总压从0.1MPa增大到1MPa，溶液出口组成从1.18105增加精品文档放心下载到1.18104。【5-16】用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中感谢阅读含苯2%（摩尔分数）；入塔的煤油中含苯0.02%（摩尔分数）。溶剂用量为最小用量的1.5精品文档放心下载倍，操作温度为 50℃，压力为 100kPa，相平衡关系为Y*0.36X，气相总传质系数感谢阅读a0.015kmol／(m3s)。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为0.015kmol／(m2s)。试求填谢谢阅读Y料塔的填料层高度，气相总传质单元数用对数平均推动力法及吸收因数法的计算式计算。感谢阅读解 (1)气相总传质单元高度H 计算OG入塔混合气的流量G'=0.015kmol／(m2s)Ωy0.02,Ka0.015kmol／m3s谢谢阅读Y惰性气体流量GG'0.0147kmol／(m2s)1y0．01510．02ΩΩ1HG0.01470．98mOGKaΩ0.015Y(2)气相总传质单元数H计算OGYy0.020．0204，回收率0．99110.981y1YY1=0.020410.99=2.0410421x0.0002,Xx0.0002222①吸收因数法计算NOGX*Y／m0.0204／0.360.056711LL1.5YY1.50.02040.0002041.5120.5360.05670.0002GGminX*X12mG0.360.672L0.5361mGYmXmGNmGln1L12LOG1L22**10.02040.360.000210.672ln10.6720.6720.0002040.360.000212对数平均推动力法计算NOGL YY 1 2G XX12XXYY1212L/G0.00020.02040.0002040.0379感谢阅读0.536Y*mX0.360.03790.013611Y*mX0.360.00020.00007222YYY*0.02040.01366.8103111YYY*0.2041030.0721030.132103222YYY6.81030.1321031Y26.81.69103mlnlnY10.1322NYY0.02040.0002041212OGY1.69103m(3)填料层高度Z计算ZHN0.981211.8mOGOG【5-17】混合气含CO2体积分数为10%，其余为空气。在30℃、2MPa下用水吸收，使CO2的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成X6104（摩尔比）。混合气体处理量为感谢阅读12240m3/h（按标准状态，273.15K,101325Pa），塔径为1.5m。亨利系数E188MPa，液感谢阅读相体积总传质系数Ka50kmol，(m3hkmol/m3)。试求每小时用水量及填料塔的填料层高精品文档放心下载L度。解(1)用水量计算y0.1，Y0.10.111，Y0．005,Y0.0055.03103，X6104，X0110.9220.99512混合气流量2240G'22.4100kmol／h**惰性气体流量 GG'1y110010.190kmol／h谢谢阅读用水量LG(YY)90(0.1110.00503)121.59104kmol/hXX610421.59104182.86105kg/h感谢阅读填料层高度Z计算水溶液的总浓度c/M995.7/1855.3kmol/m3ss体积传质系数KacKa55.3502765kmol/(m3h)XL液相总传质单元高度L1.59104HOLKXaΩ2765(1.5)243.26m①对数平均推动力法计算NOL气液相平衡常数E188mp294X*Y／m0.111／941.1810311X*Y/m0.00503/945.3510522XX*X1.181036104=5.8104111XX*X5.3510505.35105222XXX2581055.35105=2.209104m1X58105lnX1ln5.351051液相总传质单元数X1X2610402.72精品文档放心下载OLX2.209104m②吸收因数法计算NOL1.591041.879mG9490谢谢阅读N11LXX*LLln21OLmGXX*1mG11**01.1810311.879ln11.87961041.181031.8792.73谢谢阅读填料层高度ZHN3.262.738.9mOLOL【5-18】气体混合物中溶质的组成Y0.02（摩尔比），要在吸收塔中用吸收剂回收。精品文档放心下载1气液相平衡关系为Y*1.0X。(1)试求下列3种情况下的液相出口组成X与气相总传质单元数N(利用教材中图1OG5-23)，并迸行比较，用推动力分析N 的改变。3种情况的溶质回收率均为99%。精品文档放心下载OG①入塔液体为纯吸收剂，液-气比L/G2.0；谢谢阅读②入塔液体为纯吸收剂，液-气比L／G1.2；谢谢阅读③入塔液体中含溶质的组成X0.0001（摩尔比），液-气比L／G1.2。精品文档放心下载2(2)入塔液体为纯吸收剂，最小液-气比(L／G) 0.8，溶质的回收率最大可达多少？精品文档放心下载min解 (1)求X与NOG回收率0.99，Y0.02，相平衡常数m=1谢谢阅读11Y10.990.020.0002精品文档放心下载2 1X0，L／G2，L／mG22YmX0.000200.01查图5-23，得N7.8220.020YmXOG12LYY20.020.0002X0.009912X0GXX1121X0,L／G1.2,L／mG1.2精品文档放心下载2YmX0.01查图5-23，得N1722YmXOG121.20.020.0002X0．0165X011X0.0001,L／G1.2,L／mG1.2谢谢阅读2YmX20.00020.00015.0310320.020.0001YmX12查图5-23，得N 21OG**1.20.020.0002X0.00010.020.00020.0166X10.000111.2计算结果比较：②与①比较，X相同，L/G减小时，操作线斜率减小，向平衡线靠近，推动力减小。2为达到一定的溶质回收率要求（即达到一定的Y要求），N需要增大，同时X也增大了。2OG1③与②比较，L/G相同，使X增大，即操作线斜率相同，操作线向平衡线平行靠近，2使推动力减小，N增大，同时X也增大了。OG1(2)X0,(L/G)0.8，(L/G)min0．82minm当液体出口组成X与气体进口组成达平衡时，溶质的回收率为最大，即X*Y／m111由物料衡算得LYYYYYY(G)min12Y121Y2X*XX211回收率YYLL/G1Y2mG0.8mmin0.81溶质的回收率最大可达80%。【5-19】某厂有一填料塔，直径880mm，填料层高6m，所用填料为50mm瓷拉西感谢阅读环，乱堆。每小时处理2000m3混合气（体积按25℃与101.33kPa计），其中含丙酮摩尔分数为精品文档放心下载5%。用清水作吸收剂。塔顶送出的废气含丙酮摩尔分数为0.263%。塔底送出来的溶液，lkg谢谢阅读含丙酮61.2g。根据上述测试数据计算气相体积总传质系数Ka。操作条件下的平衡关系为谢谢阅读YY*2.0X。上述情况下，每小时可回收多少千克丙酮？若把填料层加高3m，可以多回收多少丙谢谢阅读酮？解 (1)计算体积总传质系数KaY先从已知数据求NOG相平衡常数 m2**y0.05,Yy0.050.0526,1110.0511y1y0.00263,Y0.002630．002642210.0026302塔底排出的水溶液，每l000g含丙酮61.2g感谢阅读丙酮的摩尔质量为58kg/kmolX61.2/580.0202181(100061.2)/传质单元数NOGYYYY1212Y*YYYYm1122YY*ln11YY*220.05260.002640.052620.02020.0026408精品文档放心下载0.052620.0202ln 0.002640 OG也可用吸收因数法计算LYY0.05260.002642.471212m2,L2.471.24mG2YY*0.0026402212从教材图5-23查得N8OG或用计算式求出NmG20.81OGL2.47N1mGYY*mGmGln112LOG1LYY*L220.0526010.81ln10.810.0026400.81谢谢阅读=8.03已知填料层高度Z6m，计算HZ60.75OGN8OG再从式HG计算KaOGKaΩYY**惰性气体流量G2000(10.05)20000.95m3／h(20℃，101.33kPa)感谢阅读理想气体在273K、101.325kPa时的摩尔体积为22.4m3/kmol感谢阅读在298K、101.325kPa下的摩尔体积为22.429824.45m3/kmol273G20000.95=77.7kmol/h，塔径D0.88m24.45T塔截面积ΩD20．608m2440.882T体积总传质系数KaG77.7170kmol/(m3h)0．750．608YHΩOG(2)每小时丙酮回收量为GYY=77.70.05260.002643.88kmol/h12583.88225kg/h(3)填料层加高3m，Z639m，H0.75OG则NZ912,L1.24OGH0.75mGOG从教材图5-23查得Y'0．0232Y1Y'0.023Y0.0230.05260.0012121填料层Z9m时，丙酮的回收量为G(YY')77.70.05260.00121=3.99kmol/h感谢阅读1 2多回收丙酮 3.993.880.11kmol/h谢谢阅读也可以如下计算G(YY')77.70.002640.001210.111kmol/h感谢阅读2 2【5-20】有一填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，以逆流方式操作。进入塔谢谢阅读底混合气中溶质A的摩尔分数为1%，溶质A的吸收率为90%。此时，水的流量为最小流精品文档放心下载量的1.5倍。平衡线的斜率m=l。试求：(1)气相总传质单元数N ；(2)若想使混合气中溶感谢阅读OG**质A的吸收率为95%，仍用原塔操作，且假设不存在液泛，气相总传质单元高度H 不受感谢阅读OG液体流量变化的影响。此时，可调节什么变量，简便而有效地完成任务？试计算该变量改变感谢阅读的百分数。解 已知y0.01，0．8，m1，X0感谢阅读1 2Yy0.010.0101，y1Y(1-0.9)0.01010.001011110.011y211(1)计算气相总传质单元数NOGLYYYY0.01010.001010.91212GminX*XY/mX0.0101/101212LL1.50.91.351.5GGminL1.351.35mG1N1lnmGYmXmGmG112OG1L22110.0101011ln11.354.641.350.00101011.35(2)要想使吸收率从90%提高到95%，可增大吸收剂用量精品文档放心下载填料层高度ZHNOGOG对于已有的填料塔，其填料层高度已定，吸收剂用量改变不会改变H 。因此，N 不谢谢阅读OG OG会改变，仍为N4.64。OG新工况下，Y'1Y10．950．01015.0510421Y'mX5.051040.05222N4.64与Y'2mX20．05，从图5—23查得谢谢阅读OGYmX1 2mGL2.1，m=1,故GL2.1为了使吸收率从90%提高到95%，L／G需要从1.35增加到2.1，增加的百分数为精品文档放心下载2.11.3510055.5%1.35**【5-21】某填料吸收塔的填料层高度已定，用清水吸收烟道气中的CO2，CO2的组成感谢阅读为 0.1（摩尔比），余下气体为惰性气体，液一气比为180，吸收率为95%。操作温度为感谢阅读30℃，总压为2MPa。CO2水溶液的亨利系数由教材中表5-1查取。试计算下列3种情况谢谢阅读的溶质吸收率、吸收液（塔底排出液体）组成X、塔内平均传质推动力Y，并与原有情精品文档放心下载1 m况进行比较：(1)吸收剂由清水改为组成为0.0001（摩尔比）的CO2水溶液；(2)吸收剂仍感谢阅读为清水，操作温度从30℃改为20℃；(3)吸收剂为清水，温度为30℃。由于吸收剂用量的精品文档放心下载增加，使液-气比从180增加到200。解 总压p2MPa，Y0.11X0改为X'0.00012 2新工况的Y' 计算2此时，HG不会改变，因填料层高度Z为一定值，所以NOGKaΩOGY原工况N1lnmGYmXmG112LOG1L22新工况N'1lnmGYmX'mGmG112OG1L22因NN'，故YmXYmX'1212OGOGYmXY'mX'22220.1,YY(1)0.1(10.95)0.005感谢阅读1 2 10，X'0.00012 2

HZ不变。OGa查得30℃时CO2水溶液的E188MPa感谢阅读mE/p188/294感谢阅读将上述数据代入式(a)0.100.1940.0001Y'0.01390.0050Y'940.000122解得新工况的吸收率'1Y'/Y10．0139/0.10.86121吸收液组成计算 已知L/G180**原工况XGX0.10.005LYY18000.0005281122新工况X'GX'0.10.01390.00010．000578LYY'1801122平均传质推动力的计算方法①按原工况计算NmG／L94/1800.5222OG10.104.84Nln10.522200.5222OG10.52220.005原工况YYY0.10.0050.0196124.84mNOG因N'N4.84OGOG新工况YY'0.10.0139Y'm124.840.0178N'OG方法②原工况YYY*YmX0.1940.0005280.0503711111Y=Y-Y*=YmX0.005-00.00522222YYY0.050370.0050.0196120.05037mY1nY11n0.0052新工况YYmX'0.1940.0005780.04567112YY'mX'0.0139940.00010.0045212Y'YY0.045670.00450.0178120.04567mY1n1nY10.00452从上述计算结果可以看出：当吸收剂组成由X0增加到X'0.0001时，21传质推动力由Y0.0196降为Y'0.0178mm溶质吸收率由0.95降为'0.861吸收液组成由X0.000528增至X'0.00057811**对现有吸收塔，吸收剂入塔组成增大，使传质推动力降低，而导致溶质吸收率下降。精品文档放心下载如果不需要计算平均传质推动力的数值，而只需对比，则可如下计算。N'NOGOG新工况Y’YY'/N'YY'0.10.01390.906m12OG120.10.005原工况YYY'/N'YYm12OG12X0，操作温度从30℃改为20℃2查得20℃时CO2水溶液的E144MPa感谢阅读mE/p144/272新工况的Y'计算mG720.42L180原工况N4.84（前面已计算）OG新工况11nmGYmXmGN'mG112OG1L2210101n0.6.0.40.6Y'02因NN'4.84OGOG4.8410.060.40.61nY'20.062.9041nY'0.42e2.9040.060.4Y'2Y'0.003362新工况的吸收率'1Y'/Y10.00336/0.10.96621吸收液组成计算原工况X0.000528(前面已计算)1新工况X'GYY'X0.10.0033600.0005361L122180平均传质推动力计算**原工况YYY0.10.0050.0196（前面已计算）124.84mNOG因N'N4.84oGoG新工况Y'Y1Y'0.10.0033624.840.02mN'oG从上述计算结果可知，对现有吸收塔，当操作温度降低，平衡线斜率减小（即m减小），谢谢阅读传质推动力增大，导致溶质的吸收率增大。X0，温度30℃，m=942原工况L/G180mG／L94/1800.522新工况L/G200mG/L94/2000.47新工况的Y'计算2原工况N4.84（前面已计算）OG新工况N'1mGYmxmGmGln112OG1L22因N'N4.84OGoG4.8410.101n10.47Y'00.4710.472解得Y'0.004232新工况的吸收率'1Y'/Y110.00423/0.10.9582吸收液组成计算原工况X0.000528(前已计算)1新工况X'G(YY')X0.10.0042300.00047912122200平均传质推动力计算原工况Y'YY0.10.005124.840.019（6前已计算）mNOG新工况N'N4.84OGoG**Y'YY'0.10.004230.0198124.84mN'OG从上述计算结果可知，对现有吸收塔，当吸收剂用量增加，操作线斜率增大，传质推动谢谢阅读力增大，导致溶质的吸收率增大。【5-22】有一逆流操作的吸收塔，其塔径及填料层高度各为一定值，用清水吸收某混感谢阅读合气体中的溶质。若混合气体流量G，吸收剂清水流量L及操作温度与压力分别保持不变，谢谢阅读而使进口混合气体中的溶质组成Y1增大。试问气相总传质单元数NOG、混合气出口组成Y2、吸收液组成X1及溶质的吸收率η将如何变化？并画出操作示意图。精品文档放心下载解①填料层高度Z已定，且气象总传质单元高度HG不变，故NZ不变。OGKaΩOGHYOG②物系一定，操作温度及压力不变，故气液相平衡常数m一定，且G及L不变，故L/Gm感谢阅读一定。因NOG与L/Gm各为一定值，从教材中NOG的计算式（5-76）或图5-23可知Y2Y谢谢阅读1

mX2mX2为一定值。且吸收剂为清水，故X2=0，则Y2为一定值。即随着Y1的增大，Y2按一定比例精品文档放心下载Y1增大。如习题5-22附图所示，气相进口组成由Y1增大到Y'，则气相出口组成由Y2增大到精品文档放心下载1Y'.2③操作线斜率L/G不变，因Y1增大到Y'，附图中的操作线由TB线平行上移为T‘B’精品文档放心下载1线。T‘B’线与水平的等Y’线交垫横坐标X'为新条件下的液相出口组成。即吸收液组成由谢谢阅读1X1增大到X'。1Y'Y=一定值，故吸收率1Y不变。④由第②问的分析结果可知222Y'YY111Y'1

**B'Y'2 T'BY1Y T2XXX'211习题5-22附图解吸塔计算【5-23】由某种碳氢化合物(摩尔质量为113kg/kmol)与另一种精品文档放心下载不挥发性有机化合物（摩尔质量为135kg/kmol）组成的溶液，其中精品文档放心下载碳氢化合物占8%（质量分数）。要在100℃、101.325kPa（绝对感谢阅读压力）下，用过热水蒸气进行解吸，使溶液中碳氢化合物残留0.2%感谢阅读（质量分数）以内，水蒸气用量为最小用量的2倍。气液相平衡常感谢阅读数m=0.526，填料塔的液相总传质单元高度H=0.5m。试求解吸习题5-23附图OL塔的填料层高度。解GXX12LY*Ymin12Y*mX0.5260.1040.054711G2G20.1040.002393.72L0.05470LminL10.511mG0.05263.72N1LXY/mLL1n112oL1mG2211n0.1046.310.5110.51110.5110.00239ZHN0.56.33.15mOL OL**传质系数计算和吸收剂部分循环【5-24】现一逆流吸收填料塔，填料层高度为8m，用流量为100kmol/（㎡·h）的谢谢阅读清水吸收空气混合气体中某溶质，混合气体流量为600Nm3/（㎡·h），入塔气体中含溶质谢谢阅读0.05（摩尔分数，下同），实验测得出塔气体中溶质的吸收率为95％。已知操作条件下的气精品文档放心下载液相平衡关系为Y=2.8X。设吸收过程为气膜控制。谢谢阅读（1）计算该填料的气相总体积传质系数；（2）吸收过程中，将吸收后吸收液的50％送入解吸塔解吸后循环使用，解吸后的液体含精品文档放心下载氨0.004，若维持进吸收塔总液体量不变，计算纯水和解吸后液体混合后从塔顶加精品文档放心下载入情况下，出塔气体中溶质的摩尔分数。解（1）Yy10.050.052611-y11-0.05吸收率为95％时，y2=0.05（1－0.95）＝0.0025，Yy20.00250.002521-y21-0.0025混合气体流量G＝600／22.4=26.8kmol/（㎡·h）谢谢阅读液气比GL26100.83.73吸收因数mG2.80.75SL3.73气相总传质单元数NOGN1Y1-mX2OG1-SY-mX22N10.0526-0ln1-0.750.757.17OG1-0.750.0025-0气相总传质单元高度HOGHH81.12mOGN7.17