化工原理吸收课后答案

化工原理吸收课后答案百度文库-让每个人平等地提升自我1第二章吸收习题解答1从手册中查得101.33KPa、25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/(m3·kPa))及相平衡常数m。解:(1)求H由33NHNHCPH*=.求算.已知:30.987NHaPkP*=.相应的溶液浓度3NHC可用如下方法算出:以100g水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kgm.则:333331170.582/100110000.5820.590/()0.987NHNHaNHCkmolmCHkmolmkPP*==+∴===⋅(2).求m.由333333330.9870.00974101.331170.010*********0.009740.9280.0105NHNHNHNHNHNHNHNHymxPyPxymx****======+===2:101.33kpa、1O℃时,氧气在水中的溶解度可用po2=3.31×106x表示。式中:Po2为氧在气相中的分压,kPa、x为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与百度文库-让每个人平等地提升自我2空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧.解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故222266101.330.2121.2821.286.43103.311063.3110OOaOOPPykPPx-==⨯====⨯⨯⨯因2Ox值甚小,故可以认为Xx≈即:2266.4310OOXx-≈=⨯所以:溶解度6522322()()6.4310321.141011.4118()()kgOgOkgHOmHO--⎡⎤⨯⨯==⨯=⎢⎥⨯⎣⎦3.某混合气体中含有2%(体积)CO2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m3·kPa、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO2。解:(1).求H由2HOHEMρ=求算243510002.95510/()1.881018aHOHkmolmkPEMρ-===⨯⋅⨯⨯(2)求m51.8810371506.6Emρ⨯===(2)当0.02y=时.100g水溶解的2CO(3)2255506.60.0210.1310.135.39101.8810COaCOPkPPxE**-=⨯====⨯⨯因x很小,故可近似认为Xx≈百度文库-让每个人平等地提升自我3552222422()()445.39105.3910()()18()()1.31810()kmolCOkgCOXkmolHOkgHOkgCOkgHO---⎡⎤⎡⎤=⨯=⨯⨯⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦故100克水中溶有220.01318COgCO4．.在101.33kPa、0℃下的O2与CO混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知相距0.2cm的两截面上O2的分压分别为13.33kPa和6.67kPa,又知扩散系数为0.185cm2/s,试计算下列两种情况下O2的传递速率,kmol/(m2·s):(1)O2与CO两种气体作等分子反向扩散;(2)CO气体为停滞组分。解：（1）等分子反向扩散时2O的传递速率122523125523()0.185/1.8510/.273101.325.0.221013.33.6.671.8510(13.336.67)2.7110(/)8.314273210AAAaAaAaADNPPRTZDcmsmsTKPkPZcmmPkPPkPNkmolms-----=-==⨯====⨯==⨯∴=⨯-=⨯⋅⨯⨯⨯（2）2O通过停滞CO的扩散速率521231521.8510101.33101.336.67()lnln8.314273210101.3313.333.0110/BAAABmBPDPDPNPPRTZPRTZPkmolms---⨯⨯-=-==⨯⨯⨯-=⨯⋅5．一浅盘内存有2mm厚的水层,在20℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气膜层,此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为2.60×10-5m2/s,大气压强为101.33KPa。求蒸干水层所需的时间。解:这是属于组分()A通过停滞组分的扩散。百度文库-让每个人平等地提升自我4已知扩散距离（静止空气膜厚度）为3510Zm-=⨯.水层表面的水蒸气分压(20)C的饱和水蒸气压力为12.3346AaPkP=静止空气膜层以外;水蒸气分压为20AP=522.610/.101.33.27320293aDmsPkPTK-=⨯==+=单位面积上单位时间的水分蒸发量为521231622.610101.33101.33()lnln8.314293510101.332.33465.0310/()BAAABmBPDPDPNPPRTZPRTZPkmolms---⨯⨯=-==⨯⨯⨯-=⨯⋅故液面下降速度:685.0310189.0710/998.2AALdNMmsdδθρ--⋅⨯⨯===⨯水层蒸干的时间:3485102.205106.125/9.0710hhshddθθ--⨯===⨯=⨯6.试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算0℃、101.33kPa时氨和氯化氢在空气中的扩散系数D(m2/s),并将计算结果与表2-2中的数据相比较。解:(1):氨在空气中的扩散系数.查表2.4知道,空气的分子体积:329.9/BVcmmol=氨的分子体积:325.8/AVcmmol=又知29/.17/BAMgmolMgmol==则0.101.33aCkP时,氨在空气中的扩散系数可由MaxweaGilliland式计算.百度文库-让每个人平等地提升自我5353/21/2521/31/3114.3610(273)()17291061410/101.33(25.8)(29.9)NHDms--⨯⨯⨯+==⨯⎡⎤⨯+⎣⎦(2)同理求得521.32310/HClDms-=⨯7.在101.33kPa、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的组成都很低,平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H=1.955kmol/(m3·kPa),气膜吸收系数kG=1.55×10-5kmol/(m2·s·kPa),液膜吸收系数kL=2.08×10-5kmol/(m2·kmol/m3)。试求总吸收系数KG,并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数。.解:总吸收系数5255111.12210/()11111.55101.9552.0810GaGCKkmolmskPkHk---===⨯⋅⋅++⨯⨯⨯气膜P助在点P助中所占百分数.1/1.12272.31/1/1.55GGCkkHk==+8.在吸收塔内用水吸收棍子空气中的甲醇,操作温度27℃,压强101.33KPa。稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa,液相中甲醇组成为2.11kmol/m3。试根据上题中的有关数据算出该截面上的吸收速率。解:吸收速率()AGAANKPP*=-由上题已求出521.12210/()GakkmolmskP-=⨯⋅⋅又知：31.955/()aHkmolmkP=⋅则该截面上气相甲醇的平衡分压为百度文库-让每个人平等地提升自我6/2.11/1.9551.08.5.AaAaPCHkPPkP*====则55221.12210(51.08)4.410/()0.1583/()ANkmolmskmolmh--=⨯⨯-=⨯⋅=⋅9：在逆流操作的吸收塔中,于101.33kpa、25℃下用清水吸收混合气中的H2S,将其组成由2%降至0.196(体积)。该系统符合亨利定律。亨利系数E=5.52×16kPa。若取吸收剂用量为理论最小用量的12倍,试计算操作液气比VL及出口液相组成1X若压强改为1013kPa,其他条件不变,再求VL手及1X。解：（1）求101.33akP下，操作液气比及出口液相组成。411122225.5210545101.330.020.0204110.020.0010.001110.001EmPyYyyYyX⨯======--===--=最小液气比12min120.02040.001()5180.0204/545YYLYVXm--===-操作液气比为min1.2()1.2518622LLVV=⨯=⨯=出口液相浓度12125()10(0.02040.001)3.1210622VXXYYL-=+-=+⨯-=⨯（2）：求1013akP下的操作液气比及出口液组成45.52105451013EmP⨯===则：百度文库-让每个人平等地提升自我7'12min120.02040.0001()51.80.0204/5451.251.862.2YYLYVXmLV--===-=⨯=出口液相组成：11，在101.33kPa下用水吸收据于空气中的氨。已知氨的摩尔分数为0.1,混合气体于40℃下进入塔底,体积流量为0.556m3/s,空塔气速为1.2m/s。吸收剂用量为理论最小用量的1.1倍,氨的吸收率为95%,且已估算出塔内气相体积吸收总系数YaK的平均值为0.1112s)kmol/(m3⋅。在操作条件下的气液平衡关系为XY6.2*=,试求塔径及填料层高度。解：121212min1211220.10.111110.1(1)0.1111(10.95)0.0055550.0.11110.005555()2.470.11112.61.12.472.721()(0.11110.005555)00.03882.722.60.9562.721ln1GYYYXYYLYVXmLVVXYYXLmVSLNSϕ==-=-=⨯-==--===-=⨯==-+=⨯-+=====-122210.1111[(1)]ln[(10.956)0.956]13.810.9560.005555YYSSYY**--+=-⨯+=--塔截面积：20.556/1.20.463mΩ==''41212'1()0(0.02040.001)3.121062.2VXXYYL-=+-=+⨯-=⨯百度文库-让每个人平等地提升自我8塔径：0.77Dm==又知：0.5562730.90.0195/22.427340Vkmols=⨯⨯=+则：0.01950.380.11120.463GYaVHmK===Ω⨯塔上填料层高度：0.3813.85.23GGZHNm=⋅=⨯=12．在吸收塔中用清水吸收混合气中的SO2,气体流量为5000m3(标准)/h,其中SO2占10%,要求SO2回收率为95%。气、液逆流接触,在塔的操作条件下SO2在两相间的平衡关系近似为XY7.26*=。试求:(1)若取用水量为最小用量的15倍,用水量应为多少?(2)在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数;(3)如仍用(2)中求出的理论板数,而要求回收率从95%提高到98%,用水量应增加到多少?解：（1）求用水量：1212min12min(0.100.111110.100.1111(10.95)0.005565000(10.10)201/22.4()201(0.1110.00556)5100/0.1111026.71.51.551007650/YYVkmolhVYYLkmolhXXLLkmolh*==-=⨯-==⨯-=-⨯-===--==⨯=水）百度文库-让每个人平等地提升自我9（2）：求理论板数()a梯级图解法1122201()(0.11110.00556)0.002777650VXYYXL=-+=⨯-=在YX-直角坐标图中给出平衡线.26.77oECY*=⨯及操作线BT由图中B点开始在操作线与平衡线之间画梯级得理论板层数5.5TN=()b用克列姆塞尔算图295.0Xϕ==则相对回收率12120.11110.005560.950.1111YYYmXϕ--===-在理论最小用水量下，TN=∞，J据此查图221-得：min0.95A=而min0.95