化工原理吸收习题课-1.ppt

1、第八章 气体吸收习题,1，在常压及20下测得氨在水中平衡数据为：浓度为0.5g NH3 /100gH2O的稀氨水上方的平衡分压为400Pa。在该浓度范围下相平衡关系可用亨利定律表示。试求亨利系数E、溶解度常数H及相平衡常数m。,解：由亨利定律的各种表达式可求出相应的系数，或由各系数间的关系求出其他系数。 由亨利定律表达式知,其中,故亨利系数为,又,其中,故相平衡常数为,又,其中,故溶解度系数为,另解：各系数间关系为,2 在常压101.33kPa及25下，溶质组成为0.05（摩尔分率）的CO2空气混合物分别与以下几种溶液接触，试判断传质过程方向。 （1）浓度为1.110-3kmol/m3的CO2

2、水溶液； （2）浓度为1.6710-3kmol/m3的CO2水溶液； （3）浓度为3.110-3kmol/m3的CO2水溶液。 已知常压及25下CO2在水中的亨利系数E为1.662105kPa。,解：由亨利系数E换算得相平衡常数，即,将实际溶液的摩尔浓度换算为摩尔分率，即,（1）,（2）,（3）,当气象浓度为0.05时，与其平衡的液相浓度为,比较各种溶液浓度下的,与,大小，结果列表如下：,x,x*,气相浓度,液相浓度,与气相平衡的液相浓度,传质推动力,3 填料吸收塔某截面上的气、液相组成为,（皆为溶质摩尔分率），气膜体积吸收系数,，液膜体积吸收系数,，若相平衡关系为,，试求两相间传质总推动力、

3、总阻力、传质速率以及,各相阻力的分配。,解：传质总推动力为,以气相浓度差表示,以液相浓度差表示,传质总阻力和总体积吸收系数为,或,传质速率为,或,气膜阻力占总阻力的分数为,或,液膜阻力占总阻力的分数为,4在填料吸收塔中，用清水吸收含有溶质A的气体混合物，两相逆流操作。进塔气体初始浓度为5%（体积%），在操作条件下相平衡关 系为Y=3.0X，试分别计算液气比为4和2时的出塔气体的极限组成和液体出口组成。,解：当填料层为无限高时，气体出口浓度将达到极限浓度，此时操作线与平衡线相交。对逆流操作，平衡线和操作线的交点位置可能出现在塔顶或塔底，它取决于L/V和m的相对大小。,当,即,时，,如本例附图所示

4、。由平衡关系可求得出塔气体的极限浓度，即,操作线ab与平衡线交于塔顶（点a），,由物料衡算关系可求得液体出口浓度,其中,故,当,（即,如本例附图所示。由气液平衡关系可求得出口液体的最大浓度，即,时，操作线ab与平衡线交于塔底（点b），,由物料衡算关系可求得出口气体极限浓度为,5 在逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中溶质组分。已知惰气（空气）质量流量为5800kg/(m2h),，气相总传质单元高度HOG=0.5m。当操作压强为110kPa时，该物系的相平衡常数m=0，试求：,（1）气膜体积吸收系数kGa（kmol/(m3skPa)）； （2）当吸收率由90%提高到99%，填料层高度的变化。,解：解题时应注意相平衡常数m=0的条件。,(1) 气膜体积吸收系数kGa,由气相总传质单元高度知,其中,则,且,由吸收总阻力和分阻力关系得,因m=0，故H=，由上式可得,（2）吸收率由90%提高到99%时塔高变化,因m=0，故,原工况，即,下气相总传质单元数为,新