化工原理(管国锋主编-第三版)课后习题答案-下学期(五~八-十章)

化工原理第三版（管国峰赵汝溥主编）

课后习题答案汇总

下学期（六〜八，十章）

第6章气体吸收

1）总压100H%，温度25c的空气与水长时间接触，水中的M的浓度为多少？

分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。空气中M的体积百分率为0.79。

解：将空气看作理想气体：y=0.79

p*=yp=79kPa

查表得E=8.76X105kPa

x=p*/E=10"'

H=p/(EMS)=1000/(8.76X105X18)=6.342x\0-6kmoL/(kN.m)

C=p*.H=79x6.342x105=5.01x10-4kmol/m3

2）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为0.15x10,

大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶

质A浓度为O.g2TA的水溶液；②溶质A浓度为“OOH/a的水溶液;

③溶质A浓度为09的的水溶液。试求上述三种情况下溶质A在二相

间的转移方向。

解:E=0.15X104atm,p=0.054atm,P=1atm,y=p/P=0.054

E

4

①m=-=0.15xl0

P

x.=―0°j/=3.6xIO-5

lxIO3/

/18

I.y；=mx[=0.054「・dy=y-y；=0/.平衡

舒一厂

②*2==1'1

18

Y2=mx2=0.027/.Jy=y-y*>0.•.气相转移至液相

③XL3^=54义1°”

/18

y；=mx3=0.081.../y=y-y；y0液相转移至气相

④P=3atmy=0.054E=0.15X104atm

.•,m=E/P=0.05X104

X4=X3=5.4X10-5

・•.y：=mx4=0.027/.Jy=y-y*A0.••气相转移至液相

3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气〜硫化氢混合气中的硫化氢。总压

为1大气压。已知塔底气相中含月31.5%（摩尔分率），水中含〃,6的浓

度为ICxlL（摩尔分率）。试求塔底温度分别为5c及30℃时的吸收过

程推动力。

解：查表得(5℃)El=3.19X10*kpam产E/P=315

p*i=Ex=O.319X105X1.8X10-5=0.5724KP。

y。=p。/P=0.5742/101.33=0.0057

为=0.015

气相推动力:八月=%-y%=0.0093

液相推动力:Axt=x*1-X,=yl/m-xl=2.96x10"

4

查表得(30°C)：E2=6A7xl0KPa,m2=E2/p=609

4-5

p*2=E2x=6.17xl0xl.8xl0=1.1106kpa

y*2=/?%/F=1.1106/101.33=0.011

气相推动力：Ay2=y2-y*2=0.0040

6

液相推动力:AX2=X*2—X2=y2/m2—x2=6.63x10

4）总压为100温度为15c时g的亨利系数E为1.22x10sH/。试计

算：①H、m的值（对稀水溶液密度为10叫”）；②若空气中C6的分

压为50班，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表

Zj\O

解：DH=EMslp«=1.22x105x18/(IO3)=2196kN.tn/KmoL

5

m=£//>=1.22xl0/100=1220

2)p=Ex

50=1.22X105X

x=4.10xl0-4

p=HC

50=2196C

C=0.023k〃?ol/，/

5）在总压为100*fii＞水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯经充分接触后

测得水中的平衡溶解度为2.857x10"I/O溶液，溶液的密度可近似取

为10001/*3,试求亨利系数。

解：p*=100KPa

「?R57x1o-2

H=—=--------------=2.857x10-4(mol/L)/kPa

p100

3

p_105

E=--4=1.945xlOkPa

HMS2.857x10x18

6)组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为1015U%,扩散两端组分A

的分压分别为23.2H1和6.5kPao实验测得的传质系数%为

1.41x10“若在相同的操作条件和组分浓度下，组分A和B

进行等分子扩散，试分别求传质系数匕和传质速率M。

解：pA1=23.2KPapA2=6.5KPapBi=P-pAi=78.1KPapB2=94.8KPa

DrP)DPc

-52

kG=——------=——--7--------------------=1.41xlOmol/(m-s-Pa)

RT61PlJRTS(pB1-pB2)/

In加

/PBI

A=1.2x10-5mol/(m2■s-Pa)

Z52

/.kG==1.2x1O_mol/(m-s-Pa)

//

42

/.NA=kG(pAI-pA2)=2.0xlQ~kmol/(ms)

7)已知：柏油路面积水3mm,水温20℃,空气总压100空气中水汽分

压1.5设路面积水上方始终有0.25加厚的静止空气层。问柏油路面积

水吹干需多长时间？

解：该过程可看作一组分通过另一停滞组分的扩散过程

查表得20°C时水的饱和蒸汽压为P=l.5kPa

依题意PAI=2.3346kPapA2=l.5kPa

PBI=100-2.3346=97.6654k4

pB2=100—1.5=98.5kPa

PBm=(PBl-PB2)/Ln(pBl/pB2)=98.08kPa

由表得：

0°C水的扩散系数O=0.22xl(r尢2/$

20°C水的扩散系数O=0.248x10-4团2/s

NA=Dp(PAi-PA2)/(RTZpBm)

=0.248xlO^xlOOx(2.2346-1.5)/(8.314x293x0.25xl0-3x98.08)

=3.46x10-5(机2・s)

以为扩散为稳定扩散，所以

必=ph/(MA0)...0=ph/(MANA)

3=1000x3xl0-3/(18x3.46xl0-5)=4.808X1035

8)试分别计算0C及101.3下叫、皎।在空气中的扩散系数，并与实验

值进行比较分析。

解：⑴A：CO2,B：空气，MA=44,MB=29

VB=29.9,VA=34.0,P=101.3KPa,t=273.2K

4.36X10-5T15

-5

D==1.155x10m/

P"+VB町

(2)A：SO2，B：空气,MA=64,MB=29

VB=29.9,VA=44.8,P=101.3KPa,t=273.2K

11)%

4.36X10-5T15—T—

M

AMJ=9.822x1O'm/

D=------------2

P(VA%+VB%)

9）试计算在35c水中的扩散系数，并与实验值进行比较分析。

解：A：HCLB：H2O,MB=18,a=2.6

VA=3.7+21.6=25.3,T=308.2K,u=0.7225cp

85

7.4xlO-(aMB)°T

D==3.11xKT，cm/

10）某传质过程的总压为300kPa,吸收过程传质系数分别为

。=1.07皿时"）、=气液相平衡关系符合亨利定

律，亨利系数E为10.67义10%«1,试求：①吸收过程传质总系数勺和**；

②液相中的传质阻力为气相的多少倍。

。E

解：10.(1)E=10.67X103kPa,P=300kPa,m=^=35.57

__1__1___ml_3_5_57

/.Ky=0.3919

Ky-k,kx-1.0722

111[1

----=---------1-----3557x1.07+22，Kx=13.94

Kxmkykx

11）在填料塔内以水吸收空气〜氨混合气中的氨。已知：总压P为1大气压，温

度t为20℃,亨利系数E为7.66x10*〃，气相体积传质分系数5为

4.25xU）TgG・液相体积传质分系数为5.82x10^2/®o气相

中含氨5.4%（体积），液相中含氨0.062（摩尔分率），液相可按稀溶液处理。

试求气、液界面处平衡的浓度以及气相传质阻力占总阻力的分率。

解：m=E/P=76.6/101.33=0.756

/.y=0.054x=0.062c=1000/18=55.56kmoL/m3

3

kym=p*kam=101.33X4.25X10T=0.0431kmoL/(m・s)

kx,"=C・k1M=5.82x10-3x55.56=Q323h”oL/(加3..

在界面处：必-mx}

女》"（》一%）=心,“（西一》2）

y,=0.756X1

-2

4.31X10（0.054一%）=0.323（x1-0.062）

得：匹=0.0629%=0.0475

l/kym=\/kym+m/kxm=1/0.0431+0.756/0.323=25.54

气相阻力占总阻力分率为：〃=1/（0.0431x25.54）=90.8%

12）若某组分在气相中的摩尔分率保持不变，将其总压增大一倍，但其质量流速

不变，试分析和町的变化情况？

解""々㈡=鸟ji-

gRT队P.JRTSpB2-pBl

Dxg；Pt,DP不变，(pB2-pBl)=2(PB2—pBl)

••・kg'=gkg

,.*ky=Pkg•••ky'=ky

NA=ky(yi-y2)AN/=NA

13）用填料塔进行逆流吸收操作，在操作条件下，气相、液相传质系数分别为

0£13匕司（《工6）和试分别计算相平衡常数m为0.1和100

时，吸收传质过程的传质阻力分配情况。若气相传质分系数与8。°t,当气相

流量G增加一倍时，试分别计算上述两种情况下总传质系数增大的倍数。

22

解：①ky=0.013kmol/(ms),kx=0.026kmol/(m-s)

m=0.1时，*=76.92%=3.846

IIm

—=—+—=80.769nK\=0.01238

K,k,kx'

m=100时,=0.769,=38.462

111

=+=39.231nKv=0.02549

Kxkxmky

1:1=0.9804=98.04%1,:1=1.96%

k、KxmkyKx

08

②G'=2G,ky'=2ky=0.02263

m=0.1时，'=±+%=48.027=KJ=0.02082==1.784

y

Kykykx/Ky

m=100时，—=—+-^-=38.904^0.0257=1.008

Kxkxmky/人

14）对低浓度气体吸收，当平衡关系为直线时，试证明：

£

式中2\，5分别为塔底与塔顶两端面上的气相吸收推动力。

证明：Noc=（y1-y2）/^y,„

=（%-力）（心必必/△/）/［（二一皿2）一（力一加々）］

=（L〃％/AyJ/tl-mU］-x2）/（y-y2）］

=£〃（△%/△为"（1一机G/L）

15）用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收，可溶组分的回收率为",实际液气比

为最小液气比的。倍。物系平衡关系服从亨利定律。试以S0两个参数列出

计算的计算式。

解：令进塔气体浓度为y”则出塔气体浓度为为了2=0

L/G=G（L/G）mm=伙%-%）/—=的加

vL/G=（yl-y2）/（xl-x2）

£〃m=［（必一必（1一〃）］/七=y,Im/3

由上题证明的结果：N0G=（^Ayl/Ay2）/（l-mG/L）

又八%=%一机芯=y「yjB

A>2=为-0=%（1一〃）

・•・△%/&，2=（6一1）/［6（1-〃）］

NOG=一〃%［（二-1）/巾（1一〃）］/（夕〃-1）

16）在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的C%,气相流量为300，7fc

（标准状况），进塔气体中含小6.0%（体积），要求条件下的平衡关系

/'=1200*,操作液气比为最小液气比的1.6倍。试求：⑴吸收剂用量和出塔液

体组成；⑵写出操作线方程；⑶气相总传质单元数。

解：X2=O,y,=0.06,y2=0.06(1-0.95)=0.003

V=300m3/hG=PV/(RT)=12.27kmol/h,m=1200

下文中的v改为G

乳

…%

Vy,Lx।虬「6y,-y

n2

，L=22380.48kmol/h

V(yi-y2)=L(xi-X2)=Lxi

/.xi=3.125XIO5

(2)y=fx+(y2-L

一X2=—x+y,=1824x+0.003

V2V-

(3)A=——=152

mV

\lnyi-mx211

y2-mx2A

A

17）试按吸收因数法推导出以液相浓度差为推动力的吸收过程传质单元数计算

I__LB9.

式：MO

证明：NOL=-x)

y=y]/m-L(x,-x)/G

x*=y}/m-L(x1-x)/G

NOG=[dx1[{yx/in-L(x{-x)/Gm-x]

={Ln[(l-LImG)x2+(L/mG)/x}-y}/m+(L/mG)y}-

(L/mG)yx]/[(l-L/mG)xx+(L/mG)xi-yx/m]}/[l-L/(mG)]

={Ln[(l-L/mG)(y1/m-x2)+(L/mGXy^/m-xj]/

(jj/m-x1)}/(I-L/mG)

={Ln[(l-L/mG)(yl-mx2)/(<y[-mxl)+L/mG]}/(l+L/mG)

18)以清水在填料塔内逆流吸收空气〜氨混合气中的氨，进塔气中含氨4.0%(体

积),要求回收率可为0.96,气相流率G为。351册'-6)。采用的液气比为

最小液气比的1.6倍，平衡关系为,'=。.如，总传质系数太产为

试求：①塔底液相浓度与；②所需填料层高度三。

解：

1)y2=^(1-/7)=0.04x0.04=0.0016

L/G=L6(L/G)mM=1.6(%-为)/(%/〃?一/)=L413

Mm=0.04X17+0.96x29=28.52kg/kmoL

G=0.35/28.52=0.01221kmol/(m2・s)

L=1.413G=0.017338hw。//(〃/・s)

L/G=(y}-y2)/x,

x]=0.0272

2)HOG=G/Kyni=0.01227/0.043=0.2853〃？

N°G=(必

^ym-mxl)-y2]/Ln[(yi-mxi)/y2]

=(0.04-0.92x0.0272-0.0016)/Ln[(0.04-0.92x0.0272)/0.0016

=0.00598

N℃=6.41

/.H=HOG»NOG=0.2853X6.41=1.83，”

19)接上题，若气、液相接触改为并流操作，气、液流量及进口浓度都不变，填

料层高度为上题算出的三，操作温度、压强亦不变，问回收率平为多少？

解：d=0且汽流量不变

(必一%)/了2=L/G=1.413

因”及操作温度，压强不变.•.'*=6.41

=[Ji-(y2-mx2)]/Ln[yl/(y2-mx2)]

必一乃=1-413X2

(%一乃)/"“=641

联立上面三式得：

y2=0.01584^7],=l-y2/yi=1-0.01584/0.04=60.6%

20）试在“y〜x”图中定性画出下列各吸收流程的操作线与平衡线

21）在一逆流接触的填料吸收塔中，用纯水吸收空气〜氨混合气中的氨，入塔气

体中含N&J9%,要求吸收率为95%,吸收剂用量为最小用量的1.2倍，操作条

件下的平衡关系为，'=L2x。传质单元高度为0.8m。试求：①填料层高度三；

②若改用含^^30.05%（摩尔分率）的稀氨水作吸收剂，工I及其它条件均不变,

吸收率为多少？

解：1)弘=0.09x2=0y2=(1-0.95)x0.09=0.0045

L/G=1.2(L/G)诵=1.2(0.09-0.0045)/(0.09/1.2)=1.368

x,=G(yx-y1)lL=(0.09-0.0045)/1.368=0.0625

A/=0.09-0.0625xl.2=0.015

Ay,=0.0045

Ay,„=(0.015-0.0045)/Ln(0.015/0.0045)=0.00872

N°G=(0.09—0.0045)/0.00872=9.8

H=9.8x0.8=7.84〃？

2)弘=0.09=0.06254=0.0005

:L/G不变

(弘一为)/(/一与)=1.368

解得:力=0。052

〃=1—为/y=1-(0.0052/0.09)=94.24%

22)以清水在填料塔内逆流吸收空气〜二氧化硫混合气中的。，总压为1atm,

温度为20℃,填料层高为4m。混合气流量为1.68桓启,一)，其中含叫为

0.05(摩尔分率)，要求回收率90%,塔底流出液体浓度为I.OxlL。试求：①

总体积传质系数/产；②若要求回收率提高至95%,操作条件不变，要求的填

料层高度为多少？

解：DM,“=64x0.05+29x0.95=30.75

G=1.68/30.75=0.055kmol/(m2•s)

查表(20°C)£=0.355x10廉A

m=E/P=35

由G(>]—为)=心(》1一苫2)L=2.475攵机。/(nJ.・S)

A)'I=>'i_mx\—0-05-35x0.001=0.015

Ay2=0.005

△%=(0.015-0.005)/Ln3=0.0091

NOG=(0-05-0.005)/0.0091=4.94

H=NOG・HOG=G.NOGIKT“

2

Kym=0.068M"。//(m•s)Hoc=0.8Im

2)y2=0.05(1-0.95)=0.0025

由G(y,—y2)=L{xx—x2)/.x,=0.001056

—mx}=0.05—35x0.001056=0.01304

Ay2=%=0.0025

Aj-,,,=(0.01304-0.0025)/Ln(\30.4/25)=0.00638

NOG=(0.05-0.0025)/0.00638=7.45

H=0.81x7.45=6.04/n

23)接上题，若液体流量增大15%,其它操作条件不变。已知

5

。=L57C产产4slz=1.62产式中：G,上的单

位是*"•0加・*’)。问回收率彳'为多少？

解：L0=G(y-y)/x=0.0546(0.05-0.005)xl000=2.457kmol/(m2's)

2

L=1.15L0=2.S3kmol/(m-s)

=1.57x0.0546°7X2.83°25=Q.266kmol/(m3-S)

kxa=1.62x2.83.82=3.797km。//(s•加3)

1/KV.=m/kxa+l/kva=35/3.797+1/0.266=12.98

Kw=0.077kmol36)

HOG=G/KYa=0.0546/0.077=0.1Im

由N℃=H/Hnc=4/0.71=5.65

\ytn=(0.05—35%i-y2)/Ln[(0.05-35匹)/y2]

/Voc=(0.05-y2)/Ay,„

又(％-乃)/覆=L/G即得(0.05-为)/$=51.75

可得y2=0.0029x,=0.00091

T]=y21=0.942

mO

24)一逆流操作的吸收塔中，如果~L为0.75,相平衡关系为，'=勿，吸收剂

进塔浓度三为0.001(摩尔分率，下同)进气浓度为0.05时，其回收率为90%,

试求进气浓度为0.04时，其回收率为多少？若吸收剂进口浓度为零，其它条件

不变，则其回收率又如何？

解：依题意：N°G不变

NOG={Ln[{\-mG/L)(y1—mx2)/(y2—mx2)+mG/—mGIL)

〃?G/L不变，故(以-祖犬2)/(乃一"/)保持不变

(y}-mx2)/(y2-用々)=(0.05-2x0.001)/(0.005-2x0.001)=16

1)由(0.04-2x0.001)/[0.04(l-〃)-2x0.001]=16

可推出77=89.1%

2)M/(1一〃)%=16

可推出〃=93.75%

25）某混合气体中含溶质5%（体积），要求回收率为85%。吸收剂进塔浓度为

0.001（摩尔分率），在20C,101.3X%下相平衡关系为尸'=40工。试求逆流操

作和并流操作的最小液气比各为多少？由此可得到什么结论？

X2X]

并流：y,=0.05,y2=0.0075,

m=40,X!=0.001

GyjLx?

心=江江=-52.3

xx

2-iyi_Xi

m

Gyt||Lxi=52.3

26)用纯溶剂吸收某混合气体中的可溶组分。进塔气体浓度为0.048(摩

尔分率)，要求回收率1为92%。取液气比为最小液气比的1.6倍。气液逆流，

平衡关系，.=25*,气相总传质单元高度为0.62米。试求填料层高三。

又，为增大填料润湿率，采用吸收剂再循环流程，气体流量及进、出塔的浓

度不变，补充的纯溶剂流量和传质单元高度均不变，循环液流量与补充液流量之

比为0.10。试求此操作所需的填料层高度三。

解：1)%=0.048%=K(1-3)=0.00384x2=0

L/G=1.6(L/G)min=1.6x(0.048-0.00384)/0.0192=3.63

L/G=(y,—y2)/X1为=0.012

Ay„,=(0.048-2.5xO.012-0.00384)/Ln[(0.048-2.5x0.012)/0.00384]

=0.009166

NOG=(%一为)/A%.=(°­°48-0.00384)/0.009166=4.82

例加

H=HOU•NUn(rJ=4.82x0.62=2.99

2)对虚线框进行物料衡算

L,G不变力,为不变芭不变

x2=0.1x1/1.1=0.0011

Aym=[0.048-2.5xO.012-(0.00384-2.5xO.OOll)]/M(0.048

-2.5x0.012)/(0.00384-2.5x0.0011)]

=0.00603

N°G=7.32

H=0.62x7.32=4.54加

27)在填料塔中，用纯油吸收空气中的苯，入塔混合气量为1於0刷其

中含苯6%(体积)，要求出塔气体中含苯不高于0.5%(体积)，操作条件下的

平衡关系，=°Nx,实际液气比取最小液气比的1.5倍。试求：①吸收剂用量

及出塔液相浓度；②全塔对数平均推动力—；③若采用吸收剂循环流程，在

保证原吸收率不变的条件下，入塔液体浓度和循环液量最大应为多少？④画出两

种情况下操作线示意图。

解：1)G=1200/22.4=53.57kmol/h

%—0.06y2—0.005x2=0

L/G=1.5(L/G)。疝=1.5x(0.06-0.005)/(0.06/0.2)=0.275

L=0.275x53.57=14.73//h

x,=G(y,-y2)/L+x2=(0.06-0.005)/0.275=0.2

2)A)i=%—g=0.06-0.2x0.2=0.02

△%=%=°。°5

Aym=(0.02-0.005)/)(0.02/0.005)=0.0108

3)由题意与力呈平衡即：乃=加项)

=%/用=0.005/0.2=0.025

x0-a/+々"(I+。)=*1。/(i+。)

e=x°/(X|—X。)=0.025/(0.2-0.025)=0.143

。L=0.143x14.73=2AQ6kmol/h

4)略

28)空气〜四氯化碳化合气体中含四氯化碳5%(体积，下同)，气相流量G为

0.0424»*(—㈤,要求回收率90%。吸收剂分两股,第一股含四氯化碳为0.002,

从塔顶进入塔内；第二股含四氯化碳0.010,从塔中部某处进入塔内。两股吸收

剂用量相同，均为0021h“加・8)。已知操作条件下体系的相平衡关系为

黄=0"力，试计算：①出塔液体浓度为多少？②若全塔传质单元高度为0.8米，

则第二股吸收剂加入的最适宜位置(加入口至塔底的高度)应在何处。

解：GyLX2(1)yi=0.05,y2=0.05X(1-0.9)=0.005,

2

G=0.042kmol/(ms),x2=0.002,x2'=0.01,m=0.5

2

U=L2=0.021kmol/(ms)

&G®一丫2)=-L(X2+X2)+2LX1

/.X,=0.051

(2)G(y,-y)=2L^1-xJ

y-Yi-x2=0Q09

A=—=2,1--=05

mGA

2小/4^^+』=3.625

1-%'A)y-〃％4

H=HOG,NOG=0.8X3.625=2.9m

29)矿石焙烧炉气中含SCM.5%(体积)，其余惰性气体按空气计。炉气冷却后在

填料塔中以清水逆流吸收炉气中的SO2o操作压强为latm,操作温度为

30℃。塔径为0.8m,填料层高为10m,要求回收率为95%,进塔炉气流量

为1150m3/h(标准状态)。已知痴为5X10-4kmol/(s-m3-kPa),A：L«=5X102l/So

试求：①塔底液体浓度为多少?②若将炉气进一步降温后再吸收，其操作

温度降至20C时，其回收率为多少?设其它操作条件不变，kG。和h”的值

均不变。

解：D由题意：必=0.045y2=0.00225x2=0

G=1150/(22.4x3600x3.14xoa/4)=0.0284碗o//(w”2)

30℃时，£=0.485xlO4kPa

m=E/P=48.02C=p/M,=1000/18=55.56h”o//m③

=—+—K=0.027hno//(s.m3)

yva

Kya*kyakxa

Hoc=G/KV〃=1.05”？

N0G=H/H0C^9.53

由N0G=(y,-y2)/Ay„,=(%一力)/((^-/nx,)-(y2-/nx2))/ln^--------

y-mx2

经试差得：X!=0.000775(塔底出液浓度)

20℃时，E=0.355xlO4kPa

m=£/F=35.03

Kva=0.03096。//(sm3)

"OG'=G/KVJ=0.918〃？

NOG'=H/HOG'=\Q.9

[1%-mx21

由：N0G+—

AJy2'-mx2A

1_mG

A~~L

得：y/=0.0003095r]'=l-y2,/y1=99.3%

30）一正在操作的逆流吸收塔，进口气体中含溶质浓度为0.05（摩尔分率，下同）,

吸收剂进口浓度为0.001,实际液气比为4,操作条件下平衡关系为》'=20工，

此时出口气相中含溶质为0.005。若实际液气比下降为2.5,其它条件不变，计算

时忽略传质单元高度的变化，试求此时出塔气体浓度及出塔液体浓度各为多少？

解:X]=G/L(y-y)+x=(0.05-0.005)/4+0.001=0.01225

△%=0.05-2x0.01225=0.0255

Ay,=0.005-2x0.001=0.003

△)>,“=(0.0255-0.003)/Ln(255/30)=0.01051

NOG=(0.05-0.005)/Aym=4.28

NOG=[Ln[(i-s)(y1-mx2)/(y2-WX2)+5]}/(1-5)

=[0.2(0.05-0.002)/(y2-0.002)+0.8])/0.2

据题意NOG=N'OG

/.乃=0.0082

x,'=G(0.05-y2')/L+0.001=0.01772

31)在一吸收塔内用洗油逆流吸收煤气中含苯蒸汽。苯的初始浓度为0.02(摩尔

分率，下同),吸收时平衡关系为=液气比为0.18,洗油进塔浓度

为0.006,煤气中苯出塔浓度降至0.002。由吸收塔排出的液体升温后在解吸塔内

用过热蒸汽逆流解吸。解吸塔内气液比为04,相平衡关系为/在吸

收塔内为气相控制，在解吸塔为液相控制。若现将液体循环量增加一倍，煤气及

过热蒸汽流量等其它操作条件都不变。已知解吸塔中，然―8户"。问此时吸收

塔出塔煤气中含苯多少？题中流量皆为摩尔流量。

解：jj=G(y1—y2)/L+X2=(0.02—0.002)/0.18+0.006=0.106

%=L(x]—x2)/G+y2=(0.106—0.006)/0.4=0.25

吸收塔Ay.=y,-mx}=0.02-0.105x0.106=0.00675

A)、=乃—mx2~0.002—0.125x0.006=0.00125

△%=(0.00675-0.00125)/L/?(675/125)=0.003621

N°G=(0.02-0.002)/Ay/n=5.52

Axj=Xj-y}//7?=0.106-0.25/3.16=0.02689

解吸塔Ax；=x2'-y2'//n=0.006

Ax,“=(0.02689-0.006)/0(0.02689/0.006)

NOL=(x；-X?)/Ax„,=7.18

当L增加一倍时L/G,=O.36-L/G2=0.2

吸收塔N°G不变

解吸塔HOL=L/KxmHOL=〃由

03i

N'OL=HOL/2=0.79X7.18=5.67

由N'OG={Ln[(l-mG/L)(y1-mx2)/(y2-mx2)+mG/L]}/(l-mG/L)=5.52

N'OL={Ln[(l-A)(y2-mxl)/(y2-mx2)+A]}/(I-A)=5.67

NOL={Ln[(l-A)(y2-mx})/(y2-)+A]}/(I-A)=5.67

可得%=0.00372x2=0.002734

第7章液体蒸储

1)苯酚(C6H50H)(A)和对甲酚(C6H.,(CH:S)OH)(B)的饱和蒸汽压

数据为：

对甲酚蒸汽

苯酚蒸汽压对甲酚蒸汽压苯酚蒸汽压

温度温度

压境

人kPa/*kPa/℃人kPa

kPa

113.710.07.70117.811.999.06

114.610.47.94118.612.439.39

115.410.88.2119.412.859.70

116.311.198.5120.013.2610.0

117.011.588.76

试按总压P=75mmHg(绝压)计算该物系的“t—x—y”数据。此物系为理想物系。

P_00

解：/=-0Pb0%=AJ(X,y—机。/分率)

PA-PBP

t°Cp/kPapB°kPaXAXB

113.710.07.701.01.0

114.610.47.940.8370.871

115.410.88.20.6920.748

116.311.198.50.5580.624

117.011.588.760.4400.509

117.811.999.060.3210.385

118.612.439.390.2010.249

119.412.859.700.09520.122

120.013.2610.00.0000.000

2)承第1题，利用各组数据，计算

①在x=0至x=l范围内各点的相对挥发度Z,取各aj的算术平均值a,算出a

对ai的最大相对误差。

②以平均a作为常数代入平衡方程式算出各点的“y—X」'关系，算出由此法得

出各组为值的最大相对误差。

解:①a,=(p°/p°A)j,计算结果如下:

113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0

t°C

a、1.2991.3101.3171.3161.3221.3231.3241.3251.326

=斗=旧8最大误差=詈沪"46%

_aXj

11+(a—1)Xj

a按1.318计,结果如下:

t°C113.7114.6115.4116.3117.0117.8118.6119.4120.0

Xi1.00.8370.6920.5580.4400.3210.2010.09520

Yi1.00.8710.7480.6250.5090.3840.2490.1220

最大误差=^^^-60XM

3)已知乙苯(A)与苯乙烯(B)的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得:

hp：=16.0195-3279.47XT-59.95)

hp：=16.0193-332&57/7-«3.72)

式中P0的单位是mmHg,T的单位是K。

问：总压为60mmHg(绝压)时，A与B的沸点各为多少。C?在上述总压和65℃

时，该物系可视为理想物系。此物系的平衡汽、液相浓度各为多少摩尔分率？

解：1)令P°A=p,算得的f为4的沸点

Ln60=16.0195-3279.47/(T-59.95)

:.TA=334.95K=61.8°C

令P°B=p,算得的f为8的沸点

Ln60=16.0193-3328.57KT-63.72)

:TB=342.85K=69.7°C

2)p—60mmHg,f=65°C=338.15K

Lnp\=16.0195-3279.47/(338.15-59.95)

/.p{\=68.81〃〃”"g

Lnp%=16.0193-3328.57/(338.15-63.72)

p°8=48.92机机"g

60-48.92C―68.81x0.557…八

x.=-----------=0.557y.=------------=0.639

入68.81-48.92A60

4）苯（A）和甲苯（B）混合液可作为理想溶液，其各纯组分的蒸汽压计算

式为

kg,：=6.906-1211/（e4-220.8）

log,：=6.955-134^4-219.5）

式中P°的单位是mmHg,t的单位是℃。

试计算总压为850mmHg（绝压）下含苯25%（摩尔百分率）的该物系混合液的泡

点。

解:设”104.15°C

Lgp°A=6.906-⑵1/（104.15+220.8）

/.p°A=l51linmHg

Lgp°B=6.955-1345/（104.15+219.5）

，=629.9mmHg

250_A?QQ八

4=-------=0.25所设正确，泡点为104.15°。

1511-629.9

5）试计算总压为760mmHg（绝压）下，含苯0.37、甲苯0.63（摩尔分率）

的混合蒸汽的露点。若令该二元物系降温至露点以下3C,求平衡的汽、液相摩

尔之比。

解：D设露点为102.25°C

LgP°A=6.906-1211/(102.25+220.8)

/.P('A=1436.7mmHg

LgP°B=6.955-1345/(102.25+219.5)

P°B■5953mmHg

760-595.3八，cs1436.7x0.1957八—

=0.1957%==0.37

1436.7-595.3760

即所设正确，露点为102.25。。

2)P=760mmHgf=102.25—3=99.25°C