化工原理习题答案

1、7-1.100g水中?§解1gNH3,从手册查得在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数200C时NH3的平衡分压为986.6Pa,平衡常数m，总压力为100kPa。解：c117-0.582kmolmYe1011000c0.582Pe0.98667.4760(答:3,H(单位为kmolm310.59kmolmkPakPa1)和相m0.943)100101.3117117Yex10010.59molPa0.0099,0.0105,180.00990.01050.943。)7-2.100C时氧在水中的溶解度的表达式3.313106x,式中为氧在气相中的平衡分压，kPa;x为溶液中氧的摩尔

2、分数。试求总压为101kPa时，每m3水中可溶解多少0.35molm3）解：Pe0.21101.321.3kPa,空气中氧的体积分数为g氧？（答：11.4gmPe21.3x6-63.313103.313106.4210632c11.4gm1810006.42106,307-3.用清水吸收混合气中的NH3,进入常压吸收塔的气体含NH3体积分数为6%,吸收后气体含NH3体积分数为0.4%,出口溶液的摩尔比为0.012kmolNH3kmol1水。此物系的平衡关系为Y求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶解:YiYi1Yi塔底：Ye塔顶：Ye0.0610.062.52X2.52X塔顶气相推动力塔底

3、气相推动力0.064,Y22.520.012Y21Y20.03024,2.52X。气液逆流流动，试0.00402,底AY0.034)0.0040.0402,10.0042.5200,Y20.00402,YiYiYe,10.0640.030240.034。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H2kmolm3kPa1,传质系数kG0.056kmolm2h1kPa1,kL0.075knolm2h1kmol-1m3。求总传质系数Kg以及气相阻力在总阻力中所占的分数。(答：Kg0.0408kmolm-2h1kPa1,0.73)解：Kg-1-11kGhk?气相阻力所占分率:10

4、.05611110.05620.0750.73。0.0408kmolm2h1kPa1,0.05620.0757-5.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SQ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（30°C、100kPa时的体积流量），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,_/kgSO2100kgH2O7.55.02.51.51.00.50.20.1气相SC2平衡分压/kPa91.760.328.816.710.54.

5、81.570.63(答：L30120kgh1,x10.00206)解：Y10.090.099,1y110.09Y2(1)丫(10.95)0.0990.00495,10002731V(10.09)36.6kmolh,22.4303进吸U攵塔SO2的分压P1101.3y101.30.099.12kPa,由平衡关系内插得溶液平衡浓度为0.877kgSO2100kg"H2O,换算为摩尔比Xe黑瞽2.47103,LVLV丫Y20.0990.00495minX1,e0.002471.2L1.238.145.69,Vmin38.1,LminV-36.638.11394.5molh1Vmin_1L1

6、.2Lmin1.22510030120kgh,LY1Y2YY20.0990.00495X1VX1L45.69V_125100kgh1,2.0610。7-6.用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%0入塔的混合气中，含苯2%（摩尔分数）。入塔的煤油中，含苯0.02%o溶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Y0.36X，总传质系数Kya0.015kmolm3s1。入塔气体的摩尔流量为0.015kmolm2s1。求填料层高度。解：y1LV(答：Z12m)0.02,y20.02(1丫1丫2Y10.99)y2minXe,1X2Xe,1X20.0002

7、,x20.020.00020020.00020.360.0002,0.357,1.5X1HOGV2mVLVKya1.5miny2)X20.3570.536,1(0.020.0002)0.00020.0371,0.5360.36c0.672,0.5360.015.-1m,0.015HHogNog12112m。7-7.在填料塔内用稀硫酸吸收空气中所含的NH30溶液上方NH3的分压为零(相平衡常数m0)。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0.5mo试比较所需填料层高度有何不同。混合气中含摩尔分数1%NH3,要求回收90%0混合气中含1%NH3,要求回收99

8、%o混合气中含5%NH3,要求回收99%o作了上述比较之后，你对塔高与回收率的关系能获得什么概念？(答：(1)Z1m;(2)Z2.25m;(3)Z2.25m)解：y10.01,0.010.1y20.00101,0.990.010.1mx20.0110y2mx20.00101'工型0,AL查图得：Nog2,ZHogNog0.521m；丫10.01,y20.010.010.0001,上3100y20.0001'查图得：Nog4.5,ZHogNog0.54.52.25m；丫10.05,0.050.01Y20.990.050.010.000505,yi0.05y20.000505查图得

9、：NogZHogNog0.54.52.25m07-8.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1000m3h1(操作状态)，原料中含甲醇100gm3,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%o设在常压、250C下操作，吸收的平衡关系取为Y1.15X,甲醇回收率要求为98%,kY0.5kmolm2h1,塔内填料的比表面积为a200m2m3塔内气体的空塔气速为0.5ms1。试求：(1)水的Hog；(4)传质单元数Nog；用量为多少kgh1?(2)塔径；(3)传质单元高度(5)填料层高度。(答：L1150kgh1;D0.84m;Hog0.686m；Nog8

10、.89;Z6.1m)解：y1100103/32Yi1/22.40.0710.070.07,0.0753,丫2X1X(167%0.0753(1X2*X10,100022.40.67Yi0.670.98)1.50.0753103(1y1)273273251.150.0439,VsY1丫2X11.68V1000Hog0.07531.5X21.6836004VsuVKYa用解析法：110100022.43273(10.07)38kmol298h1,0.043903863.8kmol,u0.5ms4100036003.140.5381.68,1_3111.15103kgh1;0.84m；0.686m;_

11、20.52000.844ln(1d1.15L'11.150.075301.68)(1.151030)辑&89；1.68ZHogNog0.6868.896.1m。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6mo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Y2X。试计算：（1）气相总体3）若将填料层加高3m积传质系数Kya;（2）每小时可回收丙酮多少千克？（又可以多回收多少千克丙酮？(答:Kya176.

12、8kmol,225kg1_h,6.56kgh解：塔截面积S4d220.880.61m2,惰性气体量2000273V一(122.42980.05)77.7kmolYi0.0510.050.526,Y2O.0026310.002630.00263X261.2/580.0198,ye,1Y1Y261.2/58938.8/180039620.01980.0396,Ye10.0412,e，110.03960.05260.04120.0114,Ym0.002630Y丫2In丫20.00263,0.01140.002630.0114ln0.002630.006，KyaNaV(XY2)ZYm丙酮回收量:ZYm200022.477.7(0.05260.00263)176.8kmolm0.6160.006273(0.050.00263)29858.08225kgh)HOGNogogNogVKy9ZHOG)77.7176.80.6168.33,0.72X1X2y1y20.0198o0.418,0