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1、化工原理吸收部分模拟试题及答案一、填空1气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。2在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论、溶质渗透理论、表面更新 。3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生严重漏液、严重泡沫夹带及液泛 等不正常现象，使塔无法工作。4在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度 x=0. 01,气相传质分系数kj-Zkmol/m 241,气相传质总 K=L 5kmol/m 2虬则该处气液界面上气相浓度摭应为一0. 01。平衡关系y-0. 5xo5逆流操作的吸收塔，当吸收因素A1B 13在吸收塔某
2、处，气相主体浓度B近似等于液相传质分系数D近似等于气相传质分系数C =1D不一定y=0. 025,液相主体浓度 x=0.01,气相传质分系数ky=2kmol/m 2?h,气相传质总K,= l. 5kmol/m 2 ?h,则该处气液界面上气相浓度y:应为B平衡关系y=0. 5xoA 0. 02 B 0. 01 C 0.015 D 0.0054已知SO?水溶液在三种温度ti、顷t3下的亨利系数分别为E0. 0035atm、E,=0. Ollatm、Ea=O. 00625atm,则 AA tit2C tit2D t3ti5逆流操作的吸收塔，当吸收因素A 1且填料为无穷高时，气液两相将在_B达到平衡。
3、A塔顶B塔底C塔中部D不确定6对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H*将一C, N 将A。A增大B减小C不变D不能判断7吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力_A，传质单兀数B ,传质单元高度_C ,所需填料层高度B。A增大B减小C不变D不能判断8料塔中用清水吸收混合气中NH”当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数NOG A.A增加B减少C不变D不确定三、计算1某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为V=16kol/ (h-m2)，操作压力P=101.3kPa。已知容积传质系数kya - 6A.6kmol/(/? - m3) ,
4、 kLa = 16.6kmol/(h -z?3),相平衡关系为Pa=4.62Ca（式中气相分压 Pa的单位是kPa,平衡浓度单位是 kmol/m3九 求（1） 容积总传质系数 Kya及传质单元高度 HG ； （2）液相阻力占总传质阻力的百分数。解：（1）由亨利定律P - Ex- He - Hcm - xy -mx? m = HcM / P =4 62=0.0456%3kxa - kLacM = 16.6c Mkmol/h-m_ 456c = 2.75 x 10 3h -m3/kmol k,a 16.6%I Im 1=+ =+ 2.75 x 10-3 = 0.0182/? ?妒 / kmol K
5、ya kya kxa 64.6Kya = 54-.9kmol / h -m3V 16 Hoc = 0.291( /n)Kxa 54.9CD液相阻力占总阻力的百分数为竺 J = A = 0.151 = 15.1%!Kya 0.01822 低含量气体逆流吸收，试证NOG ln 丛mV1 L式中 =乂- 皿为塔底的吸收推动力Ay 2 = y2 y2e为塔顶的吸收推动力证明：由物料衡算得低浓度吸收V , 、x =2 +亍 (y 光)ye = mxmV /地=mx2 +(y-y2)Li1 ,u 的y 一 ?. 灼 (y-y2)Li 1dyJy2 mV. mV 、(i )y+-mx2)Z1 mV.mVi
6、(1 ) 力 + 光 一 mx2 ln! mVLy2-mx2L(X f 2)=V(M 一无)mV mV人一力y + mx2 = m iNOG = In .5 = _in 丛_ mV_ y2 - mx2 _ mV_ Ay2L L3 某填料吸收塔用含溶质心 =0.0002 的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比L/V=3, 气体入口质量分数山 =0.01 回收率可达 =0.90。已知物系的平衡关系为y=2x今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至x； =0.00035,试求 :（1 ）可溶组分的回收率 下降至多少？解： % = M (1 ) = 0-01X (1 0.9) = 0.0011 m2
7、八-=0.667A L/V3VNOG =111、Ji -mx, 111 址(1- 二)+-_ 上 Ay2- mx2 A-A1In (I - 0.667)当心上升时，由于f八 ”、0.01 0.0002x2 + 0.667 = 5.38 1-0.667H不变，Hog不变Nog = H/Hog也不变，即ucc 1 is 八0? 00 O35X 25.38 =ln(l - 0.667)+ 0.6671-0.667y; -0.00035x2y; =0.0013 , = H1 = O? 01O ? 0013=0.870.01(3)物料衡算VX=亍-y； ) + x ；1 J=|x (0.01- 0.00
8、13) + 0.00035 = 0.003254有一填料吸收塔，在 28C及101.3kPa,用清水吸收200m7h氨-空气混合气中的氨，使其 含 量由5%降低到0. 04% (均为摩尔)。填料塔直径为 0.8m，填料层体积为 3 m3,平衡关系 为 Y=L4X,已知Kya=38. 5kmol/h 0问(1)岀塔氨水浓度为岀口最大浓度的 80%时，该塔能 否使 用？ ( 2)若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用？(注：在此 条件下不会发生液泛)解(1)惰性气体流量005 = 0.05263。程=。41 1-0.05200 273V =Ax x (I 0.05) = 7.69
9、 饥。为22.4 301X* = 4 = 005263 = 0376X =0.80X ; = 0.0301L =匕)=7? 69x(0.05263-。.。 4) g 倾。以 X| X?0.0301-0Ar; = Yt - mXx = 0.05263-1.4 x 0.0301 = 0.01046 * =匕=0.0004 K;=0.00308 IndAZ；Z, = V(D = 7.6 约。.。5263。.。吃=6人38.5 x 0.785 x0.82 x 0.00308该塔现有填料层高度Z =6m0.785 x0.82因为zz所以该塔不适合。(2)吸收剂用量增大 10%时L = 1. lx 13.
10、34 = 14.61kmol/hX； -0X； = 0.0274匕 =Y,-mX; = 0.05263-1.4x0.0274 = 0.01424 % = %= 0.0004，厂0.01424 0.0004 一 -Q 0Q387,0.01424In0.0004”，V(匕一匕)7.69x(0.05263-0.0004)匚 wZ i s 36m38.5 x 0.785 x0.82 x 0.00387因为Z” Z所以该塔适合。5 一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单兀高度为1.5m，进塔混合气组成为 0.04 (A的摩尔分率，下同)，岀塔尾气组成为 0.0053,岀塔
11、水溶 液浓度为0.0128,操作条件下平衡关系为Y=2. 5X。试求：(1)液气比为最小液气比的多少倍？(2)所需填料层高度？(3)若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0. 0033,求此时填料层高度为若干米？解：(1)液气比为最小液气比的多少倍？=0-04 = 0 04171-0.04=0.00128 = 0 012971 1-0.00128=0.0053 = 005331-0.0053LN= 匕f = = 2 804 X2 0.01297-0533 =2.18mni 786(L/VV_ 2.804/AL/VAn -差.18 (2)所需填料层咼度?Z= HoG X NOGs =伸 /
12、L = 2.5 / 2.804 = 0.892匕-mX2OG匕-mX21-0.892=5.110.0417-0+ 0.8920.00533 0故 Z = Hnc x Nnr = 1.5 x 5.11 = 7.67mC/Crt/Cr(3)此条件下的填料层高度。v， 0.0033=U.UU3312 1-0.0033Nog = In (l S) 匕 G 1-S Y; -mX2=-ln (l- 0.892)2 + S0417-+ 0.892 1-0.8920.00331-0=7.52Z = H nrxN =1.5x7.52 = 11.28m (JU (JU6在一逆流操作的吸收塔内用吸收剂吸收混合气中的溶质A。混合气的摩尔流量为溶质浓度为0.05 (摩尔分率
