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1、5.5 习题精选5-1 当压力不变时，温度提高1倍，溶质在气相中的扩散系数提高 2.83 倍；假设某液相黏度随温度变化很小，绝对温度降低1倍，则溶质在该液相中的扩散系数降低 1倍。5-2 等分子反向 扩散适合于描述精馏过程；单向扩散 适合描述吸收和解吸过程。5-3 双组份理想气体进行单向扩散。当总压增加时，若维持溶质A在气相各部分分压不变，传质速率将 减少 ；温度提高，则传质速率将 增加 ；气相惰性组分摩尔分率减少，则传质速率将 增加 。5-4 常压、25低浓度的氨水溶液，若氨水浓度和压力不变，而氨水温度提高，则亨利系数E 增加 ，溶解度系数H 减小 ，相平衡常数m 增加 ，对 吸收 过程不利
2、。5-5 常压、25低浓度的氨水溶液，若氨水上方总压增加，则亨利系数E 不变 ，溶解度系数H 不变 ，相平衡常数m 减少 ，对 解吸 过程不利。5-6 常压、25密闭容器内装有低浓度的氨水溶液，若向其中通入氮气，则亨利系数E 不变 ，溶解度系数H 不变 ，相平衡常数m 减少 ，气相平衡分压 不变 。5-7含5（体积分率）二氧化碳的空气二氧化碳混合气，在压力为101.3kPa，温度为25下，与浓度为1.1103kmol/m3的二氧化碳水溶液接触,已知相平衡常数m为1641，则CO2从 气 相向 液 转移，以液相摩尔分率表示的传质总推动力为 1.0710-5 。5-8填料吸收塔内，用清水逆流吸收混
3、合气体中的溶质A，操作条件下体系的相平衡常数m为3，进塔气体浓度为0.05（摩尔比），当操作液气比为4时，出塔气体的极限浓度为 0 ；当操作液气比为2时，出塔液体的极限浓度为 0.0167 。5-9 难溶气体的吸收过程属于 液膜 控制过程，传质总阻力主要集中在 液膜 侧，提高吸收速率的有效措施是提高 液 相流体的流速和湍动程度。5-10在填料塔内用清水吸收混合气体中的NH3，发现风机因故障输出混合气体的流量减少，这时气相总传质阻力将 增加 ；若因故清水泵送水量下降，则气相总传质单元数 不变 。5-11低浓度逆流吸收塔中，若吸收过程为气膜控制过程，同比例增加液气量，其他条件不变，则HOG 增加
4、， 增加 ，出塔液体X1 下降 ，出塔气体Y2增加 ，吸收率下降 。5-12采用逆流填料吸收塔吸收某溶质，当要求液体含量不低于某一数值，且工艺对吸收剂用量有一定的限制，结果填料未能得到充分润湿时，总传质系数 降低 ，工业上通常采用 吸收液再循环 流程提高填料的润湿率，当 总传质系数提高程度大于传质推动力降低程度 时，此操作对吸收过程是有利的。5-13溶质A的摩尔比XA=0.2的溶液与总压为2atm，YA=0.15（摩尔比）的气体接触，此条件下的平衡关系为=1.2XA( atm)。则此时将发生 吸收 过程；用气相组成表示的总传质推动力= 0.03 ；若系统温度略有提高，则将 降低 ；若系统总压略
5、有增加，则将 增加 。5-14在吸收塔设计中，传质单元高度 的大小反映了吸收塔设备效能的高低； 传质单元数 反映了吸收过程的难易程度。5-15 在一逆流吸收塔内，填料层高度无穷大，当操作液气比m时，气液两相在 塔顶 达到平衡；当操作液气比 pA* 所以传质方向为溶质由气相到液相（吸收过程）以气相分压差表示的传质推动力为与CO2分压为50.65kPa的气相呈相平衡的液相摩尔浓度以液相摩尔浓度差表示的传质推动力为PA*=1.661059.010-4=149.4(kPa)pA=50.65 kPa pA* 所以传质方向为溶质由液相到气相（解吸过程）以气相分压差表示的传质推动力为以液相摩尔浓度差表示的传
6、质推动力为5-27.在一填料塔内用清水逆流吸收某二元混合气体中的溶质A。已知进塔气体中溶质的浓度为0.03（摩尔比，下同），出塔液体浓度为0.0003，总压为101kPa，温度为 40，问:（1）压力不变，温度降为20时，塔底推动力（Y-Y*）变为原来的多少倍？（2）温度不变，压力达到202 kPa，塔底推动力（Y-Y*）变为原来的多少倍？已知：总压为101kPa，温度为 40时，物系气液相平衡关系为Y*=50X。总压为101kPa，温度为 20时，物系气液相平衡关系为Y*=20X。解： 总压为101kPa，温度为 40时所以（1）压力不变，温度降为20C时所以(2) 压力达到202 kPa，
7、温度为 40C所以5-28.在一填料塔中进行吸收操作，原操作条件下，kYa=kXa=0.026kmol/m3.s，已知液相体积传质系数kXaL0.66。试分别对m=0.1及m=5.0两种情况，计算当液体流量增加一倍时，总传质阻力减少的百分数。解：(1) 时时所以，阻力减少：(2) 时时所以，阻力减少：5-29. 用清水在填料吸收塔中逆流吸收含有溶质A的气体混合物。进塔气体浓度为0.05（摩尔分率），在操作条件下相平衡关系为Y*=5X，试分别计算液气比为6、5和4时，出塔气体的极限浓度和液体出口浓度。解 (1) ，当填料层高度为无穷时，操作线ab与平衡线交于塔顶。XbY*=5XYY1aab习题5
8、-29附图由物料衡算：其中 (2) ，操作线ab与平衡线重叠 ，(3) ，操作线ab与平衡线交于塔底。由物料衡算：5-30.在填料塔中用清水吸收混合气体中的溶质，混合气中溶质的初始组成为0.05（摩尔分率），操作液气比为3，在操作条件下，相平衡关系为Y*=5X，通过计算比较逆流和并流吸收操作时溶质的最大吸收率。解：(1) 逆流时在塔底达平衡(2) 并流时在塔底达平衡，逆流时溶质吸收率高5-31.在101.3kPa、35的操作条件下，在吸收塔中用清水逆流吸收混合气中的溶质A，欲将溶质A的浓度由0.02（摩尔分率，下同）降至0.001，该系统符合亨利定律，操作条件下的亨利系数为5.52104kPa
9、。若操作时吸收剂用量为最小用量的1.2倍，（1）试计算操作液气比L/V及出塔液相组成X1。（2）其它条件不变，操作温度降为15，此时亨利系数为1.2104kPa， 定量计算L/V及X1如何变化。解：(1) 101.3kPa、35下，(2) 温度降为15C时5-121232. 下图为低浓度气体吸收的几种流程，气液平衡关系服从亨利定律，试在Y-X图上定性地画出与各个流程相对应的平衡线和操作线的位置，并用图中表示浓度的符号标明各操作线端点的坐标。X1X2 上 下下下下下Y1X3（4）Y212 （习题5-32附图）YY1bbY3Y2X2X3X1X(2)(1)E（1）（2）(2)YY1Y3Y2X2X12
10、X11XE(1) （3）(2)(1)YY1Y211Y22X2XX1X3E（4）YY1Y2X1X2X3XE上 下 5-33.用纯溶剂逆流吸收低浓度气体中的溶质，溶质的回收率用h表示，操作液气比为最小液气比的b倍。相平衡关系为Y*=mX，试以h、b两个参数表达传质单元数NOG。解： 5-34.在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收某低浓度气体混合物中的可溶组分。操作条件下，该系统的平衡线与操作线为平行的两条直线。已知气体混合物中惰性组分的摩尔流率为90kmol/m2.h，要求回收率达到90%，气相总体积传质系数KYa为0.02kmol/m3.s，求填料层高度。解： 推动力处处相等。5-35.直径为8
11、00mm的填料吸收塔内装6m高的填料，每小时处理2000m3（25，101.3kPa）的混合气，混合气中含丙酮5%，塔顶出口气体中含丙酮0.263%（均为摩尔分率）。以清水为吸收剂，每千克塔底出口溶液中含丙酮61.2g。在操作条件下的平衡关系为Y*=2.0X，试根据以上测得的数据计算气相总体积传质系数KYa。解：， 而5-36.体积流量为200m3/h（18、101.3kPa）的空气-氨混合物，用清水逆流吸收其中的氨，欲使氨含量由5%下降到0.04%（均为体积百分数）。出塔氨水组成为其最大组成的80%。今有一填料塔，塔径为0.3m，填料层高5m，操作条件下的相平衡关系为Y*=1.44X，问该塔是否合用？KGa可用下式计算：KGa=0.0027m0.3
