化工原理习题答案

1、第7章吸收7-1. 100g水中溶解1gNH3，从手册查得200C时NH3的平衡分压为986.6Pa，在此试求溶解度系数H （单位为kmol（答：H 0.59kmol浓度以内服从亨利定律。 总压力为解:100kPa。kPa 11 kPa 1）和相平衡常数m ,m 0.943）1 17101 1000c 0.5820.59mol Pa Pe 0.98667.4 7600.0099 ,100 101.31 170.582kmol m 3 ,17Ye7-2.衡分压，101kPa 时，每解：Pe100 °.0105，180.00990.943 。0.0105100C时氧在水中的溶解度的表达式

2、kPa3.313 106;x为溶液中氧的摩尔分数。3m水中可溶解多少g氧？0.21 101.3 21.3kPa,Pe21.33.313 1063.313 1066.42 10 632P空气中氧的体积分数为（答: 11.4g m 3,x ,式中p为氧在气相中的平 21%，试求总压为3或 0.35mol m6.4210 6,18 10007-3.用清水吸收混合气中的11.4g m吸收后气体含nh3体积分数为此物系的平衡关系为少？（答：顶陋y解: 丫11 Y1 塔底：Ye 塔顶：YeNH 3，进入常压吸收塔的气体含0.4%，出口溶液的摩尔比为 0.012kmol NH 3 kmolY 2.52X 。

3、气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多0.00402，底 AY 0.034）0.060.064, Yy1 0.06NH3体积分数为6% ,1水。2.52X2.52X塔顶气相推动力 塔底气相推动力丫2丫12.52 0.012y20.00420.0402 ,1 Yy 10.0040.03024 ,2.52 00 ,0.00402,Y1 YeJ0.064 0.03024 0.034。7-4 .用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K下的溶解度系2 1 1kG 0.056kmol m h kPa ,13m。求总传质系数 Kg以及气相阻力在总阻力中所占-21 1m h kPa , 0.73）

4、2kmol m 3 kPa 1，传质系数2 10.075kmol m h kmolkL的分数。（答:解：KgKg 0.0408kmol1 1 10.0408kmol m 2 h 1 kPa 1,Kg HKl气相阻力所占分率：0.0562 0.075精选文档10.0561 10.73。精选文档0.0562 0.075解：Y10.0910.090.099，7-5.从矿石焙烧送出的气体，含体积分数9%SQ，其余视为空气。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含 SO2的95%。吸收塔的操作温度为 30°C，压力为100kPa。每小 时处理的炉气量为1000m3（ 300C、100kPa时的体积流

5、量），所用液气比为最小值的1.2倍。 求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为液相SO2溶解度1/ kgSO2 100kg H 2O7.55.02.51.5 1.00.50.2 0.1气相SQ平衡分压/kPa91.7 60.3 28.8 16.710.5 4.8 1.57 0.631(答：L 30120kg h ,x10.00206 )丫2 (1)丫1 (1 0.95) 0.099 0.00495，10002731V(10.09) 36.6kmol h 1，22.4303进吸收塔 SO2 的分压 P 101.3y101.3 0.09 9.12kPa，_1由平衡关系内插得溶液平衡浓度为

6、0.877kgSO2 100kg H2O，0.877/643换算为摩尔比X1e2.4710 ，100/18L丫1丫20.099 0.0049538.1，VminX1,e0.00247L1.2 -1.2 38.145.69，VVminLminV -136.6 38.11394.5mol hVminL1 .2Lmin1.22510030120 kgh 1，LY 丫2X1丫1 丫20.0990.00495VX1丄45.69V7-6.用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收25100kg h ，2.06 10 3。99%。入塔的混合气中，含苯2% （摩尔分数）。入塔的煤油中，含苯 0.02%。溶

7、剂用量为最小用量的 1.5倍，操作温 度为500C ，压力为100kPa 。平衡关系为Y 0.36X，总传质系数Ky a 0.015kmol m 3 s 1。入塔气体的摩尔流量为0.015kmol m 2 s 1。求填料层高度。（答：Z 12m）0.0002，X20.0002，0.02 0.00020.357，0.02解：y 0.02, y2 0.02（1 0.99）LY1 丫2y1 y2V min Xe,1 X 2xe,1 x20.361.5 - V1.50.3570.536,minX1N OG%mV匸1y2)-(0.02 0.0002) 0.00020.5360.0371 ,H OG0.3

8、60.5360.672 ,ln (1y mx2丄A1ln(11 0.672V 0.015y2 mx20.672)( 0.02 0.36 0.0002 )0.00020.36 0.00020.672120.0151m ,KyaHog Nog 12 112m。7-7在填料塔内用稀硫酸吸收空气中所含的NH 3。溶液上方NH 3的分压为零（相平衡常数m 0 ）。下列情况所用的气、液流速及其他操作条件都大致相同，总传质单元高度Hog都可取为0.5m。试比较所需填料层高度有何不同。混合气中含摩尔分数1%NH 3，要求回收90%。 混合气中含混合气中含能获得什么概念?解：1%NH3，要求回收99%。5%NH

9、3，要求回收99%。作了上述比较之后，你对塔高与回收率的关系（答: （ 1）Z 1m ；（ 2）Z2.25m ; (3) Z 2.25m )y10.01,0.010.1y20.990.01 0.1y1mx20.01y2mx20.001011mV0 ,AL查图得：NOG2,ZH OGnog0.5y10.01,y20.010.01 0.0(y10.01100 ,y20.0001查图得：NOG4.5,ZH OGNog0.5y10.05,0.050.010.00101 ,10,2 1m ；y14.52.25my20.0005050.990.05 0.010.050.00050599，精选文档查图得：N

10、og 4.5,Z Hog Nog 0.5 4.52.25m。7-8.今有连续逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为 1000m3 h 1 (操作状态)，原料中含甲醇100g m 3，吸收后水中含甲醇量等于与进料气 体中相平衡时浓度的 67%。设在常压、250C下操作，吸收的平衡关系取为 Y 1.15X , 甲醇回收率要求为98% , kY 0.5kmol m 2 h 1 ,塔内填料的比表面积为 (1)水的用量为多少 kg h 1 ?；(5)填料层高度。2a 200m2(2)塔径；(答: L解：y1m 3塔内气体的空塔气速为 0.5m s 1。试求：(3)传质单元高度 H

11、 og ; (4)传质单元数N og11150kg h ; D 0.84m ; HOG 0.686m 100 10 3/320.07 ,1/22.40.070.0753,10.07)0.0753Y1;Nog 8.89 ; Z 6.1m)丫2X1Y(167%0.67(1 0.98)1.50.075310 3,0.67X2X10,100022.4(11.150.0439 ,丫1篦X1 X2、273y1273 250.0753 1.50.0439 010100022.432731(10.07)38kmol h ,2981.68,Vs1.68V1.6810003m36004VsH OGKYa用解析法:

12、Nog38 63.8kmol h,u 0.5m s 1,4 1000.3600 3.14 0.5380.51_1厘L1ln(11 1151.68131.15 10 kg0.84m ；0.686m ;200 0.8424ln (1mmX2)mX2吒1.150.07531.68 1.15 10 3J0) 1.688.89 ； Z H OG Nog 0.686 8.896.1m。7-9.直径为0.88m的填料吸收塔内，装有拉西环填料，填料层高为2000m3含5%丙酮与空气的原料气，操作条件为1个大气，250C。用清水作吸收剂，塔顶出口废气含丙酮 0.263% (以上均为摩尔分数)，出塔溶液中每千克含

13、丙酮61.2g，操作条件下的平衡关系为 Y 2X。试计算：(1)气相总体积传质系数 KYa ； (2)每小时可回6m。每小时处理精选文档收丙酮多少千克？ （ 3）若将填料层加高 3m，又可以多回收多少千克丙酮?(答:3111KYa 176.8kmol m 3 h 1 , 225kg h 1 , 6.56kg h 1)解：塔截面积 S d 2 0.88 20.61m2，4420002731(10.05) 77.7kmol h ，22.42980.002630.526，Y20.00263，10.0026361.2/58惰性气体量V0.0510.05X20， x1ye,10.0198， 61.2/5

14、8 938.8/182 0.0198 0.0396，Ye10.041210.03960.0526 0.0412 0.0114，0.00263 0Ym¥丫2-YTln 丫20.00263，0.0114 0.00263 0.006，ln140.00263NaV(Y1 Y2)77.7(0.0526 0.00263)丙酮回收量：m 2000 经(0.05 0.00263) 58.08225kg h 1，22.4298176.8kmolZ YmZ Ym0.61 6 0.006KYaZH OG N OGH OGV77.70.72，KYa176.8 0.61N OGZ68.33，0.72H OGVX1X20.01980.418，