化工原理习题答案(第七章)

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,在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为kmol总压力为 100kPa。（答：H 0.59kmolkPa 1 * * * *31m kPa )和相平衡吊数m ,m 0.943)解：c1 17101 10000.582kmol mHyec 0.582Pe 0.98660.59molPa7.4 760100 101.30.0099,1 17x 1W0 0.0105，17 78ye0.0099m - 0.943。x 0.01057-2. 100C时氧在水中的溶解度的表达式3.313106

2、x,式中p为氧在气相中的平衡分压，kPa ； x为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为21%，试求总压为33.3101kPa时，每m水中可溶解多少g氧（答：11.4g m ,或0.35mol m ）解：Pe0.21 101.3 21.3kPa,Pe3.313 1066.42 10 621.33.313 106326.42 10 6,18 10007-3.用清水吸收混合气中的 吸收后气体含NH 3体积分数为11.4g m 3。NH 3,进入常压吸收塔的气体含 NH 3体积分数为6% ,10.4% ,出口溶液的摩尔比为 0.012kmolNH 3 kmol水。此物系的平衡关系为 Y 2.52X

3、 。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多 少（答：顶 A % 0.00402,底 0.034）解：Y11y10.061 0.060.064, Y2丫21 y20.0041 0.0040.0402 ,塔底：Ye2.52 X 2.52 0.012 0.03024,塔顶：Ye 2.52 X 2.52 0 0,塔顶气相推动力Y2 0.00402,塔底气相推动力Y1Y Ye,10.064 0.030240.034。7-4 .用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K下的溶解度系一一 一 3 _ _12,11H 2kmol m kPa ，传质系数 kG 0.056kmol m h kPa ,2

4、1-13kL 0.075kmol m h kmol m 。求总传质系数 Kg以及气相阻力在总阻力中所占-211的分数。(答：Kg 0.0408kmol m h kPa , 0.73)10.056110.056 2 0.0750.73。液相SO2溶解度_ _ 1 _/ kgSO2 100kg H 2O气相SQ平衡分压/kPa7-5.从矿石焙烧送出的气体，含体积分数9%SO2 ,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 300C ,压力为100kPa。每小 时处理的炉气量为1000m3（ 300C、100kPa时的体积流量），所用液气比为最小值的1.2倍

5、。 求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为一 一1(答：L 30120kg h ,x10.00206 )解:丫1小1y10.091 0.090.0997-6.(1)丫1(11000 273(122.4 303进吸U攵塔SO2的分压0.95) 0.099 0.00495,_ 10.09) 36.6kmol h ,P 101.3y 101.3 0.09由平衡关系内插得溶液平衡浓度为0.877kgSO2换算为摩尔比X1,eminLmin1.2丫1丫2X1,eLV min1.2LminY1丫2X1min1.29.12kPa, -1 100kgH2O,0.877/6432.47 10 ,10

6、0/180.099 0.004950.0024738.1，1.2 38.1 45.69,36.6 38.1 1394.5mol h 1_一 一125100 30120 kg h 1 ,X1丫1丫20.099 0.0049545.69V用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收25100kg h 1,32.06 10 。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%。溶剂用量为最小用量的度为500C压力为100kPa 。平衡关系为Y0.36X ，Ky a 0.015kmol ms 1 。入塔气体的摩尔流量为0.015kmol m 21.5倍，操作温 总传质系数

7、 s1。求填料层高度。（答：解：y1LZ 12m)0.02, V2Y10.02(1 0.99)Y2y y20.0002, x2 0.0002,0.02 0.0002min X e,1 X 2 Xe,1 X2002 0.00020.357 ，0.361.5 - V1.50.357 0.536,minxiN og* mV L1y2) X20.360.536ln(10.5360.672 ，(0.02 0.0002) 0.0002 0.0371 ,y1 mx2y2 mx2):H OG1 0.672V0.02 0.36 0.0002ln(1 0.672)() 0.672 120.0002 0.36 0.

8、00020.015H OGyaNOG0.01512 1 12m。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1%NH 3,混合气中含5%NH3 ,要求回收99% o能获得什么概念解：y1(答：(1)0.01,0.01要求回收Z 1m0.1丫20.99y1mx2y21mx2 mV0.01 0.10.010.00101查图得：NH OGOG 2 ,Nog 0.5y1y

9、2y1y299% o作了上述比较之后，你对塔高与回收率的关系 ;(2) Z 2.25m ; (3) Z 2.25m )0.00101 ,2 1m ；0.01,0.01 0.01 0.0001,0.010.0001查图得：Nog4.5,H OG N OG0.5 4.5 2.25m;y10.05,0.050.01丫2yy20.99 0.05 0.010.05 990.0005050.000505 ,a 200m2 m 3塔内气体的空塔气速为 0.5m s塔径；（3）传质单元高度Hog ； （4）传质单元数1（答：L 1150kg h ; D 0.84m ; Hog查图得：Nog4.5,Z Hog

10、Nog 0.5 4.5 2.25m。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 mV （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、250 C下操作，吸收的平衡关系取为 丫 1.15X , 甲醇回收率要求为98% ,女丫 0.5kmol m 2 h 1 ,塔内填料的比表面积为1。试求：（1）水的用量为多少kg h 1 （2）Nog ； （5）填料层高度。0.686m ; Nog 8.89 ; Z 6.1m）解：y1100 10 3/32 0.07 ,丫2Yi1/22.40.0

11、70.0753,1 0.07X1X2丫1(1 67% *X1 0, 1000 22.4)0.07530.67(1(1 0.98)1.510 3,Yi0.670.07531.150.0439 ,Yi丫2、273y1273 250.0753 1.510100022.43273(1 0.07)38kmol h 1 ,298X1 X21.68V 1.680.0439 01.68,38 63.8kmol h1 1.15 103kgL用解析法:1su 0.5m s 1 ,4 1000,3600 3.14 0.5380.84m ;0.686m ;0.52200 0.8424NOGln(1mmX2) mX2Z

12、7-9.直径为( 1.151 -1.68H OG N OGln(11.150.07531.68 1.15 10 30.686 8.89 6.1m。0_1.150) 1.688.89;0.88m的填料吸收塔内，装有拉西环填料，填料层高为6m 。每小时处理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 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：

13、KYa 176.8kmol m 3 h 1 , 225kg h 1 , 6.56kg解：塔截面积S d24一 0.88420.61m ,惰性气体量V2000 273(122.4 2980.05) 77.7kmol0.051 0.050.526, Y20.00263 0.00263 , 1 0.00263X261.2/580.0198,61.2/58 938.8/180.03962 0.0198 0.0396, Ye1 0.04121 0.03960.0526 0.0412 0.0114,Y20.00263 0YmY1In_Y2 XTY20.00263, 0.0114 0.00263lnU0.002630.006,KYaNa V(Y Y2) 77.7(0.0526 0.00263)176.8kmolZ Ym丙酮回收量：mZ Ym2000 2730.61 6 0.006H OGOG N OGV22.4 298(0.05 0.00263)58.08225kg h77.7N OGKYaZ176.8 0.610.72 ,mVH OGx1x2y1 y2-6- 8.33, 0.720.01980.05 0.002632 0.418 0.836 ，增加填料层高度后，传质单元数变为当nogmV 12.5,0.836 时,回收率:y1原回