化工原理答案_第五章__吸收

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1、0第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和 CO2 的混合气体中，CO 2 的体积分数为 20%，求其摩尔分数 y 和摩尔比 Y各为多少？解 因摩尔分数=体积分数， 摩尔分数.0y摩尔比 .251yY【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 及摩尔比 X表示时，各为多少？解 摩尔分数 /7=0 151 8x浓度 c 的计算 20，溶液的密度用水的密度 代替。./3982skgm溶液中 NH3 的量为 /37nkmol溶液的体积 .10982 V溶液中 NH3 的浓度 /.331=0 58c l或 . 398251scxkolMNH3

2、 与水的摩尔比的计算 /70618X或 .150x【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。吸收率的定义为 121解 原料气中 NH3 的摩尔分数 0.y摩尔比 .1yY吸收器出口混合气中 NH3 的摩尔比为().2109011摩尔分数 .201=098Yy气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解 ，查得 20时溶液上方 的平衡分压为 798Pa。此稀溶液的lg3 NH3NH气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数 E(单位为 )、溶解度系数 H单位为kPa和相平衡常数 m。总压为 。

3、/()3kmolPa 10k解 液相中 的摩尔分数3NH/.758x气相中 的平衡分压 3 *.09 Pka 亨利系数 *./.78156Epx液相中 的浓度 3NH/.3 37081 092nckmolV溶解度系数 /*././()581plPa液相中 的摩尔分数 3 /7015x气相的平衡摩尔分数 *.98yp相平衡常数 .07615mx或 /.76Ep【5-5】空气中氧的体积分数为 21%，试求总压为 ，温度为 10时， 水中最大.10325kPa31m可能溶解多少克氧？已知 10时氧在水中的溶解度表达式为 ，式中 为氧在气*.610px*p相中的平衡分压，单位为 为溶液中氧的摩尔分数。

4、kPax解 总压 .10325 p空气中 的压力分数 2O.021Ap空气中 的分压 *.02135 kPa亨利系数 .63Eka(1) 利用亨利定律 计算*Apx与气相分压 相平衡的液相组成为.0215kPa2溶液*. . 62602135410 ApxkmolOlE 此为 水溶液中最大可能溶解kmol .62l 因为溶液很稀，其中溶质很少水溶液 水=18 kg 水1l1l10，水的密度 .397kgm故 水溶液 水kmol8即 水中最大可能溶解 氧.3197.64210kol故 水中最大可能溶解的氧量为3.6424205018kmolO.23571g(2) 利用亨利定律 计算*AcpH.

5、53697= 103108sHkmolPaEM水中最大可能溶解的氧量为31m溶液*(.)(.).54322 71Acp kolOm . .4223570104kgO【5-6】含 NH3 体积分数 1.5%的空气-NH 3 混合气，在 20下用水吸收其中的 NH3 总压为203kPa。NH 3 在水中的溶解度服从亨利定律。在操作温度下的亨利系数 。试求氨水溶80EkPa液的最大浓度， 溶液。3NHkmol解 气相中 的摩尔分数3.015y总压 ，气相中 的分压20pkPa3*.20315ApykPa(1) 利用亨利定律 计算*pEx与气相分压 相平衡的液相中 NH3 的摩尔分数为*.203158

6、ApxE水溶液的总浓度 3NH. /3921sckmolM水溶液中 的最大浓度 3 .801Ax3溶液./321kmol NH(2) 利用亨利定律 计算*AcpH., 39880=0 6 kol/(Pa)1sEkPaEM溶液*(.).323532 mlNH/Acp【5-7】温度为 20，总压为 时，CO 2 水溶液的相平衡常数为 m=1660。若总压为0.Pa时，相平衡常数 m 为多少？温度为 20时的亨利系数 E 为多少 ?1MPa MPa解 相平衡常数 m 与总压 p 成反比，时. 0 时 16，pMa.0=m亨利系数 EpPa【5-8】用清水吸收混合气中的 NH3，进入吸收塔的混合气中，

7、含 NH3 体积分数为 6%，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 水。此物系的012 kmolNHkl平衡关系为 。气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少？*.076YX解 已知 ，则1y/./.11069438Yy已知 ，则.24./.204=2已知 ，则10.X*1.7610.9Y已知 ，则2*2塔顶气相推动力 *3224.01=Y塔底气相推动力 *11.68.920.547【5-9】CO 2 分压力为 50kPa 的混合气体，分别与 CO2 浓度为 的水溶液和 CO2 浓./301kmol度为 的水溶液接触。物系温度均为 25，气液相平衡关

8、系 。试求.305kmol *.56210pxkPa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差表示） ，并说明 CO2 在两种情况下属于吸收还是解吸。解 温度 ，水的密度为25t/3s97kgm混合气中 CO2 的分压为 50pPa4水溶液的总浓度 水溶液/39718sckmolM(1) 以气相分压差表示的吸收推动力液相中 CO2 的浓度 水溶液 .320 AcklCO液相中 CO2 的摩尔分数 ././41=80597x与液相平衡的气相平衡分压为 *.55416061803pxkPa气相分压差表示的推动力 （吸收）*502p 液相中 CO2 的浓度 水溶液30.kmolAc液

9、相中 CO2 的摩尔分数 4.5/9.0271/8x与液相平衡的气相平衡分压为 *.554160619027pxkPa气相分压差表示的推动力 （解吸） *150p(2) 以液相浓度差表示的吸收推动力与气相 平衡的液相组成为250COpkPa *.1661x平衡的液相浓度液相中 CO2 的浓度 水溶液./320 AckmolCO液相浓度差表示的推动力为（吸收）*.30166lAc液相中 CO2 的浓度 水溶液320.5 CO/Ackmol液相浓度差表示的推动力为（解吸）*./316Ac kl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，在管的上口有大量干空气

10、(温度 25，总压 101.325kPa)流过，管中的水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的习题 5-10 附图5汽化速率， 。()2kmols解 25时水的饱和蒸气压为 .32895kPa从教材表 5-2 中查得，25 ， 条件下，H 2O 在空气中的分子扩散系数10。././242056056Dcss扩散距离 ，总压.m1Z.35 pka水表面处的水汽分压 .1289AkP空气分压 .1035Bp.984 ka管上口处有大量干空气流过，水汽分压 20Ap空气分压 .21035BpkPa空气分压的对数平均值为 .lnl.218904Bm kp水的汽化速率 1

11、2AABmDNpRTZ./.4 7202560358903451839kmols【5-11】 用教材图 5-10（例 5-4 附图）所示的装置，在温度为 48、总压力为条件下，测定 CCl4 蒸气在空气中的分子扩散系数。48时，CCl 4 的饱和蒸气压为.1kPa37.6kPa，液体密度为 。垂直管中液面到上端管口的距离，实验开始为 2cm，终了为/3150kgm3cm，CCl 4 的蒸发时间为 。试求 48时，CCl 4 蒸气在空气中的分子扩散系数。.46s解 计算 48时 CCl4 蒸气在空气中的分子扩散系数，计算式为ln20ARTZDpM已知 CCl4 液体密度 /3154 kgm48时

12、 CCl4 的饱和蒸气压 .76ApPa总压 .1032534821pkPaTK6开始 ，终了02Zcm3ZcCCl4 的蒸发时间 .41560sCCl4 的摩尔质量 / Mkgmol摩尔气体常数 .()834 RJlK已知数据代入计算式，得扩散系数 ./2091Dcs【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 ，液膜./()52210Ykkmols传质系数 。气液平衡关系可用亨利定律表示，相平衡常数 。总压./()32510Xkkmols 0.7为 。.1032Pa试求：(

13、1)气相总传质系数 ，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YK截面上溶质 A 的传质速率 。AN解 (1)气相总传质系数 Y4253110.7102.YXmKk.5.48102ol/sY气膜阻力 ，液膜阻为 。/()/4Ykmkol 210()/ xmkskmol气膜阻力与总阻力的比值为 ，为气膜控制。410.95/.21YK(2)传质速率 AN50.191.32pY*. 0715206xXYmX2*.kmol/.s548093AYNK 【5-13】根据 及 ，试将传质速率方程，Aiipyp，Aiicxc变换成 的形式。 有何关系。()AGiLikkcyixiNkkyGxL

14、kk解 =AGiGiGiyiNpkp7式中 yGkp()ALiALiLixiNccxkk式中 xk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 ，其余视为惰性气体。冷却后送入2SO吸收塔，用水吸收其中所含 的 95%。吸收塔的操作温度为 30，压力为 ，每小时处理2SO10kPa的炉气量为 时的体积流量） ，所用液-气比为最小值的 1.2 倍。求每小时的用水310m10kPa（ 、量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为液相中 溶解度2SO122 10kg(HO) 7.5 5.0 2.5 1.5 1.0 0.5 0.2 0.1气相中 平衡分压 /Pa91.7 60.3 28.8 16.7 10.5 4.8 1.57 0.63解 最小液一- 比 的计算*min12YLGX., .110909 =8yyY.,().21550495吸收剂为水， ，总压0XpkPa原料气中 分压2SO2109SPy从平衡数据内插，得液相平衡溶解度 2861kgSOH换算为摩尔比 *./.31864200X最小液-气比 *min .12 9458YLG 用水量计算 min/.