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（五~八，十章）

第5章蒸发

1）在单效蒸发器内，将NaOH稀溶液浓缩至50%,蒸发器内液面高度为2.0m,溶液密

度为1500kg/m3,加热蒸汽绝对压强为300kPa,冷凝器真空度为90kPa,问蒸发器的有效传热

温度差为多少？若冷凝器真空度降为30kpa,其它条件不变，有效传热温度差有何变化？

[32℃]

解：①冷凝器真空度为90kPa

绝对压强：101.3-90=11.3kPa,该压强下二次蒸汽温度般=47.3℃

加热蒸汽绝压300kPa,对应温度T=133.3℃

查NaOH溶液杜林图，50%NaOH溶液在11.3kPa下沸点84℃

&=84-47.3=36.7。。

p1n=p+=11.3+1x1500x9.81x2=26.0kPa

查。,“=63.99

X=tpm_t「=63.9-47.3=16.6℃

取=

△==36.7+16.6+1=54.3℃

t=TK+A=47.3+54.3=101.6℃

Az=T-r=133.3-101.6=31.7℃

②冷凝器真空度为30kPa,绝压101.3-30=71.3kPa,对应二次蒸汽温度

TK=90.3℃查50%NaOH溶液在71.3kPa卜沸点131℃

Az=131-90.3=40,7℃

pm=p+]g/=71.3+；xl500x9.81x2=86攵Pa

查％=95.1℃

△〃=95.1—90.3=4.8℃

4=△'+△"+△”=40.7+4.8+1=46.5℃

t=TK+△=90.3+46.5=136.8>T=1333c

所以传热无法进行。

2)一常压蒸发器，每小时处理2700kg浓度为7%的水溶液，溶液的沸点为103℃,

加料温度为15C,加热蒸汽的表压为196kpa,蒸发器的传热面积为50m2,传热系数

为930W/(m2.℃)。求溶液的最终浓度和加热蒸汽消耗量。[21.5%2.32X103kg/h]

解：加热蒸汽绝压：101.3+196=297.3kPa

查得T=133°c,y=2196kJ/kg

水溶液103℃,汽比热2251kJ/kg；按y'=2251kJ/kg

原料液比热取

Q=KS(T-t)=w/+FCpO(tt-to)

KS(TT)-FC*「t。)

w=-------------；------------

/

_930x50x(133-103)x3600/1000—2700x3.90x(103—15)

2251

=1.820x1()3依/〃

Fx.2700x0.07

x=-=--------------=21.5%

F-w2700-1820

KS(T-t)930x50x(133-103)

Dy=

2169

=2.32xlOUg/%

3)需要将350kg/h的某溶液从15%蒸浓至35%,现有一传热面积为10n?的小型蒸发器可供

利用，冷凝器可维持79kpa的真空度。估计操作条件下的温度差损失为8℃,总传热系数可

达930W/(m2.℃),若溶液在沸点下进料，试求加热蒸汽压强至少应为多少才能满足需要？

[143kPa]

解：冷凝器内二次蒸汽绝对压强101.3-79=22.3kPa

查T'=6L6℃,f=2350kJ/kg

4=7'+△=61.6+8=69.6℃

0.15

vv=F(l-^-)=1000x(l-)=571.4必〃?

“I0.35

Q=KS(.T-ti)=wy

1——lyd-----------

KS

571-4x2350xl000

=69.6+^ffl-------------

930x10

=109.7℃

查该温度饱和蒸汽压强P=143kPa

4)欲设计一组三效并流蒸发装置，以将NaOH溶液从10%浓缩到50%,进料量为22700kg

/h,原料液温度40℃,比热取4.19kJ/(kg「C)。加热蒸汽压强为500kpa,末效二次蒸汽压强

为14kpa,各效传热系数分别为K|=2840/(m2JC),K2=1700W/(m2・℃),K3=1135W/(m2.℃)。各

效汽化热均取2326kJ/kg»假设静压引起的温度差损失、热损失忽略。求加热蒸汽消耗量及

蒸发器的传热面积(各效面积相等)。

[9551kg/h183m2]

解：①计算各效蒸发量、各效溶液浓度、温度差损失、有效传热温度差

xf)1

W=F(1一一^)二22700x(l一一-)=18160kgth

x30.5

并流加料，设:卬2=1：L1：L2,则

叱=-^义18160=5503依/〃

%=—xl8160=6053^//z

12

明=y^xl8160=6604^//2

Fx_22700x0.1

0=0.132,

F-W,-22700-5503

_Fx°_22700x0.1

=0.204

/-F-W}-W2~22700-5503-6053

x3=0.50

查A；=6C△：=()A：=l℃

查A；=12CA；=0A7=l℃

查A；=38CA,=0/

^A=A,+A2+&=(6+1)+(12+1)+38=58C

加热蒸汽压强500kPa,查*=152℃

末效二次蒸汽压强14kPa,查T；=52℃

Z4=(T1—4)-I>=152—52-58=42℃

②估算各效有效温度差及各效二次蒸汽温度、溶液温度

1

41/K,2840549。,

M=----尸~—=———数抖———=-----=8.1℃

X+X+X1,1,12840

XK284017001135

1

M=———平———二13.6

-1------1-----

284017001135

A/3=42-8.1-13.6=20.3℃

则T,=152℃

r,=Tt-\t2=152-8.1=143.900

T；=tt-A,=143.9-6-1=136.9℃

7；=136.9℃

t2=7；-Ar2=136.9-13.6=123.3℃

T；=7；-A2=123.3-12-1=110.3。。

r3=110.3℃

t5=7；-Az3=110.3-20.3=90℃

『与一A=90-38=52。。

③热量衡算:

无尸00。。0一'1)

----------:;------------

%%

22700x4.19x(40-143.9)

=2+

2326

=Dt-4249(1)

『叱七(尸一即丁日)

YiYi

_卬।(22700—,)x4.19x(143.9-123.3)

―12326

=叱+(22700-叱)x0.0371

=0.963%+842(2)

(F-W,-W)C(r-r)

也W与+---------2产---2---3

%%

(22700—%—%)x4.19x(123.3—90)

―"2326

=W，+(22700—18160+%)x0.0600

即0.94忆=唯+272⑶

取⑴、(2)、(3)和％+%+皿3=18160解得

D,=9649版lh,叱=5400依//?,

W3=6042kg/h,W4=6718^7/2

④计算各效面积:

A_2%_9649义2326*100%600

=27bn2

12840x8.1

w/5400x2326x1000/

4_IJ1________________360。=151m2

2-KM~1700x13.6

W.6042x2326x1000/

A="2/2_______________/JbUU=169m2

3-KM-1135x20.3

各效面积不等，堂新分配有效温度差:

A4+A2M+4纳

271x8.1+151x13.6+169x20.3

=183m2

42

271x8.1

A[=4抽12.0°C

A183

4,AAr,151x13.6,,

\t==------------=11.2℃

2A183

A,一一3绝169x20.3

=18.8℃

3一A183

⑤重算各效温度：

T；=52℃

t3=4+&=52+38=90℃

7；+颂=90+18.8=108.8℃

T；=108.8℃

t2=T；+A2=108.8+12+1=121.8℃

T2=t2+M=d21.8+11.2=133。。

7；'=133。。

4=T：+A=133+6+1=140。。

Tt=tt+Ar,=140+12=152℃

⑥窜新热量衡算:

22700x4.19x(40-140)

叱=R+

2326

=D}-4089

(F-W,)xCpO(140-121.8)

吗=%+

2326

=0.967%+744

(尸fM)x4.19x(121.8—90)

%=吗+

2326

=%+(22700—%—明)x0.057

又叱+叫+卬3=18160

解得：

D=955ikg/h,%=5462依/h

%=6026依/h,%=6672kg/h

⑦重算各效面积：

皿=9551x232/二⑻而

4=

K^t2840x12.0

叱7t_5462x232^,6

A=1853%?

2KM1700x11.2

4=6026X23263L/

4

储&31135x18.8

相差不多，不再重算，取平均值:

儿+181.1+185.3+182.5

,4=4+&-------------------------=183m-2

33

5)计算蒸发硫酸盐黑液用的四效长管液膜式蒸发器。黑液处理量为14m3/h(密度为

1158kg/n?),要求从25%浓缩到50%。料液流向为：3效-4效-1效-2效，3效及1效的料

液经预热至沸点。各效蒸发量之比可设为W,：W2：W3：W4=l：1.1：1：1.K加热蒸汽压

强为202.6kpa(表压)，末效真空度为76kpa。各效传热系数分别为Ki=810/(m2.r),

222

K2=H60W/(m-℃),K3=1160W/(m.℃),K4=1280W/(m.℃),,原料液比热为3.77kJ/(kg.℃)

[D=1857kg/hA=92rtf]

解：

①尸=14x1158=16212依/〃

卬=/(1一区)=16212x(1—0.25

)=81()6烟/〃

一“20.5

设叱:1V2:W4=1:1.1:1:1.1

叱=言印=1930必〃7

W2=—W=2\23kgIh

W.=\93^kg/h

忆=2123依/〃

FXQ_16212x0.25

-=0.396

F-W,-W4-W316212-1930-1930-2123

X2=0.50

=q=16212x0.25=0284

F-W,16212-1930,

Fx0_16212x0.25

%

~F-W3-W,~16212-1930-2123

查图：$=0.396t4.5℃

x2=().5()^A；=7.2℃

x3=0.284—»A；=2.7℃

x4=0.333一△:=3.1℃

YA=4.5+7.2+2.7+3.1+1+1+1+1=21.5

£4=0:)-'

加热蒸汽绝压：202.6+101.3=303.9kPa,查7；=133.7℃

冷凝器二次蒸汽绝压：101.3-76=25.3kPa,查窘=63.5℃

ZA=133.7-63.5-21.5=48.7℃

11111

②—+—+—+-----=---------F----------1-----------1----------=0.00374

K】K2a储810116011601280

XX

—色一xVAr=81()x48.7=16.1。。

0.00374人0.00374

1

1160

颂x48.7=11.2℃

0.00374

加3=1L2℃

I

1280

x48.7=10.2℃

0.00374

T,=133.7。。

f,=133.4-16.1=117.3℃

/

T1=117.3-4.5-l=112.rc

?2=112.1℃

r2=112.1-11.2=100.9℃

T；=100.9-7.2-1=92.7℃

T,=92.7℃

t3=92.7-11.2=81.5℃

"=81.5-2.7-1=77.8

TA=77.8℃

z4=77.8-10.2=67.6℃

窘=67.6-3.1-1=63.5C

④查汽化热：7；=133.7℃7%=2168O/Ag

T；=112.1'Ct-=2227kJ/kg

T；=92.7C7%=2217kJ/kg

T；=77.8℃7%=231/kg

T：=63.5℃-»X=2347kJIkg

:Qizro

W=D,^-=D•――=0.974Z)

11%2227

("p°—W3g「也以)6—2)

W2=W,+r

—w2227J16212X3.77—(%+%+也)><4.193](117.3-100.9)

―122772277

=0.978%+440-0.0302(%+%+%)

=0.978叫+440-0.0302(8106一W,)

0.97W,=0.978%+195

'/2277

w=w,V=w,=0.985W,

32X223112

3彳K

_卬；2311।(16212i3.77-明义4.19)*(81.5—67.6)

―323472347

=0.96%+362

又叱+卬2+%=8106

解得：D,=1851kg/h叱=1809依thW2=2025依/h

%=1995kgthW4=2277kg/h

1857x2168/3.6

⑤A==85.8m2

3810x16.1

W,v：1809x2227/3.6-

A=——L/J—=---------------------=8o.lm-2

2K,Nt,1160x11.2

四12025x2277/3.6及，

A=—=---------------------=98.6/n2

除八人1160x11.2

1995x2311/3.6…

4=-=---------------------=98.1m-2

KM1280x10.2

去平均值

85.8+86.1+98.6+98.1.2

A=-------------------------------=92m

4

第6章气体吸收

1）总压100口，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*二yp二79kPa

查表得E=8.76XIO5kPa

x=p*/E=10f

H=pl(EMS)=1000/(8.76X105X18)=6.342x10^kmoL/(kN.m)

C=p*.H=79x6.342x10-5=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0.15x104

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0.321/的水溶液；②溶质A浓度为OmU/A的水溶液;

③溶质A浓度为0.003««//£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=latm,y=p/P=0.054

E

①m=—=0.15xl()4

P

0.02»…5

x,=-------7—3.6x10

11x103/

/18

y；=mX[=0.054/.dy=y—y,=0，平衡

X2==L810-5

②T7^7X

Jy；=mx2=0.027，/y=y-y；A0•••气相转移至液相

0.003

x=--------5.4xIO-5

3IxlO3/

18

/.y3=mx3=0.081/y=y-y；YO.,.液相转移至气相

④P=3atmy=0.054E=0.15X104atm

.,.m=E/P=0.05X104

X4=X3=5.4X105

y；=mx4=0.027/.dy=y-y*>0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41.5%（摩尔分率），水中含的浓

度为ICxlL(摩尔分率)。试求塔底温度分别为5℃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.319xlO5X1.8X10-5=0.5724KP。

y*./P=0.5742/101.33=0.0057

y,=0.015

气相推动力：Aj]=Ji-y*,=0.0093

5

液相推动力：AX1=x*]—x1=yxlm~xy=2.96xlO

查表得(30℃)：区=617xl()4KPa,机2=当/〃=609

45

p*2=F2A:=6.17X10X1.8X10-=\A106kpa

y*2=p*2/P=l.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100H%,温度为15℃时殁的亨利系数E为1.22x10sH%。试计

算：①H、m的值(对稀水溶液密度为1畋融/^)；②若空气中8,的分

生为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

示。

解：1)H=EMs//=1.22x1O'x18/(10*)=2196kN.m/KmoL

〃？=E/P=1.22x105"00=1220

2)p=Ex

50=1.22x105》

x=4.10xl0-4

p=HC

50=2196c

C=0.023k〃?ol/〃?3

5)在总压为100Aft＞水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯GA,经充分接触后

测得水中的平衡溶解度为2.857、1『1/工溶液，溶液的密度可近似取

为wool/.、，试求亨利系数。

解：p=100KPa

r?8S7y1n-2

H=；='=2.857x1O-4(mol/L)/kPa

p100

6)组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为扩散两端组分A

的分压分别为23.2HI和6.5kPao实验测得的传质系数%为

1启2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，试分别求传质系数总和传质速率必。

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

=1.41xlO-5mol/(m2-s-Pa)

RT§=1.2xIO-5mol/(m2-s-Pa)

-52

，kG'=1.2xl0mol/(ms-Pa)

42

:.N人=kG(pAi—pA2)=2.QxlO~kmol/(m-s)

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1.5X%,设路面积水上方始终有0.25M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PA|=2.3346kPapA2=l.5kPa

PBI=100-2.3346=97.6654女Pa

pB2=100-1.5=9S.5kPa

PBm=(pBl-PB2)/Ln(pBJPBZ)=98.08kPa

由表得：

0°C水的扩散系数。=0.22x10-4//$

20°C水的扩散系数。=0.248x10-4m2/5

NA=DP(PA「PA2)/(RTZPBG

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

=3.46xlO-5•5)

以为扩散为稳定扩散，所以

NA=ph/(MAe)...0=ph/(MANA)

6=1000x3x10-3/(18x3.46x10-5)=4.808x1035

8)试分别计算0℃及101.3H%下S、&4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

(2)A：SO2，B：空气，MA=64,MB=29

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

(1]

4.36X10-5T15+

=9.822*103m/

P(V/+V,

9)试计算的在35c水中的扩散系数，并与实验值进行比较分析。

解：A：HC1,B：H2O,MB=18,a=2.6

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

7.4xlO-8(aM)°-5T

B=3.11xIO-cm/

10)某传质过程的总压为300kPa,吸收过程传质系数分别为

&=221口乙»,气液相平衡关系符合亨利定

律，亨利系数E为LOLCTxlOto,试求：①吸收过程传质总系数号和马；

②液相中的传质阻力为气相的多少倍。

F

解：10.(1)E=10.67X103akPa,P=300kPa,m=-=35.57

11ml3557

=+=+，Ky=0.3919

、

Kyvkvykx1.0722

，Kx=13.94

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•冷，气相体积传质分系数Q为

-11

4.25x10kMolfifi.M.tfii),液相体积传质分系数M为5.82xlO-®Vffo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

kxm=p»kam=101.33x4.25xl()T=0.043UmoL/(?n・s)

-3

kxm=C.Q=5.82X10X55.56=°.323hw°L/(机•$)

在界面处：月-mx1

%川(＞一%)=%"“区-/)

yl=0.756%!

4.31X1Q-2(0.054一y।)=0.323(x,-0.062)

得：匹=0.0629y{=0.0475

l/kvm=l/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，试分析与和必的变化情况？

解〜息勺嗡告

Do=p'..Pt,DP不变，(pB2-PB1)=2(PB2—PB1)

，kg=]kg

,/ky=Pkg/.k/=kv

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

⑶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_013匕司（《2・力和试分别计算相平衡常数1n为（J」和⑼

时，吸收传质过程的传质阻力分配情况。若气相传质分系数/0cG0*,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：0ky=0.013kmol/(ms),kx=0.026kmol/(ms)

m=0.1时,=76.923.846

y

I)m

—=—+—=80.769nKv=0.01238

K,kyk,>

0.9524=95.24%=4.76%

m=100时,=0.769,=38.462

—=—+—=39.23InK、=0.02549

K、kxmky

%:yK=0.9804=98.04%=1.96%

()fi

②G'=2G,ky'=2ky=0.02263

时，

m=0.1—=4-+*48.027nKJ=0.02082n=1.784

Kykykx

」+—^=

m=100时,38.904nKJ=0.0257=K'Z=1.008

Kxkxmky/K*

14）对低浓度气体吸收，当平衡关系为直线时，试证明:

式中*，g分别为塔底与塔顶两端面上的气相吸收推动力。

证明：N°G=（%一为）/八%

=（--%）«〃△%/△）%）/［（%一—2）一（％一）1

=（LnAy,/Ay2）/fl-???（%）-

=Ln（Ay}/Ay2）/（I-mG/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净，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。试以小6两个参数列出

计算阳》的计算式。

解：令进塔气体浓度为y”则出塔气体浓度为为=必（1-〃）4=0

L/G="L/G）min=>（%-%）/■="〃加

•••L/G=（月-y2）/（xl-x2）

，£〃加=［（乃一月（1一〃）］/Xi=>X|=yi/m/3

由上题证明的结果：NOG=（L〃XyJkyJ/Q-mG/L）

又=H一机引=y「yjB

△为=为一°=月（1一〃）

・•・应/3=（£-1）/［伙1-〃）］

N0G=一〃%［（二-1）/巾（1一〃）］/（。〃-1）

16）在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的殁，气相流量为3002介

（标准状况），进塔气体中含CO>6.Q%（体积），要求条件下的平衡关系

尸'=眨00*,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。

VyLx?

2解：X2=0,yi=0.06,y2=0.06(1-0.95)=0.003

V=300m?/h=12.27kmol/h,|n=?,m=1200

IRT>

Vy13Lx।

，L=22380.48kmol/h

V(yi-y2)=L(X|—x2)=Lxi

xi=3.125X10-5

⑵y=-^-x+^y2-^-x2J=-^-x+y2=1824x+0.003

(3)A=L=152

mV

、T1I17,nY1-mx,1

N,9=----In1———.....=~+—

'j_1A/y2-mx2A

-A

1

~Tln+—=5.89

A

1---

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

V一।hrfi—工—iwzjL

——H[I蜀彳三■M

式：JWO

证明：NOL=『dx/(x*—x)

y=yi/m-L(x}-x)/G

x*=y]/m-L(Xj-x)/G

NOG=1公/[(必/加-L(X[-x)/Gm-x]

=[Ln[(i-L/mG)x2+(L//nG)/xI-yx/m+(L/mG)yx—

(A/mG)y1]/[(l-L/mG)xi+(L/mG)x}-yjm]}/[\-L/(mG)]

={LH[(1-L/mG)(y]/m-x2)+(L/mG)(y1/m-x])]/

(y]/m-x^}/(I-L/mG)

={L〃[(l一L/〃?G)(y]—加々)4yi一机为)+乙/mG]}/(I+L/加G)

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W为0.96,气相流率G为035融融工£)。采用的液气比为

最小液气比的1.6倍，平衡关系为黄=。.如，总传质系数K产为

0.0431回仙'・6)。试求：①塔底液相浓度三；②所需填料层高度三。

解：

1)y2=>-](1-Z7)=0.04x0.04=0.0016

L/G=1.6(L/G)mjn=1.6(y,-y2)/(y(/m-x2)=1.413

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

G=0.35/28.52=0.01227kmoI/(m2・s)

L=1.413G=0.017338kmol/(m2・s)

L/G=(yt-y2)/x,

=0.0272

2)HOG=G/Kynt=0.01227/0.043=0.2853/??

丘=5-%)4m

△以,=[(y1-mx^-y^/Ln[(yt-mx{)/y2]

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

=0.00598

N°G=6.41

...H=H℃・Nunur=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，问叵I收率片为多少？

解：勺=0且汽流量不变

（弘—乃）/12=L/G=1.413

因H及操作温度，压强不变・・.N°G=6.41

Aym=［月一（％一32）］/乙心］/（乃一妹2）］

=

y}-y21.413X2

（%一乃）/与,“=6.41

联立上面三式得：

%=0.01584=>〃'=1一%/月=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6，9%,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A，=12-传质单元高度为0.8m。试求：①填料层高度工；

②若改用含^^30.05%(摩尔分率)的稀氨水作吸收剂，工1及其它条件均不变,

吸收率为多少？

解：1)月=0.09x2=0y2=(1-0.95)x0.09=0.0045

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

.=G(yl-y2)/L=(0.09-0.0045)/1.368=0.0625

△y=0.09-0.0625xl.2=0.015

Ay,=0.0045

=(0.015-0.0045)/L/?(0.015/0.0045)=0.00872

NOG=(009-0.0045)/0.00872=9.8

H=9.8x0.8=7.84m

2)%=0.09x,=0.0625x2=0.0005

•••L/G不变

/.(必一力)/(而一尤2)=L368

解得:为=00052

77=1-^/^=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沁，总压为1皿*,

温度为20℃,填料层高为4m。混合气流量为1.68总危••')，其中含故4为

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

总体积传质系数黛一；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：1)Mm=64x0.05+29x0.95=30.75

G=1.68/30.75=0.055kmol/(m2•s)

查表(20°C)E=0.355xlO4〃Pa

m=E/P=35

=

由G(y}-y2)一无2)L=2.475女机o/(m2•s)

Ajj=y]-mxA=0.05-35x0.001=0.015

Ay2=0.005

=(0.015-0.005)/Ln3=0.0091

7V0G=(0.05-0.005)/0.0091=4.94

"=N°G・〃OG=G・N°G/KV,“

...Kvm=0.068%。//(相2・s)HOC=0.81机

2)为=0.05(1-0.95)=0.0025

由G(y1-y2)=L(x}-x2)••.X]=0.001056

A%=%一=0.05-35x0.001056=0.01304

=

Ay2=y20.0025

A)%=(0.01304-0.0025)/Ln(\30.4/25)=0.00638

N°G=(005-0.0025)/0.00638=7.45

H=0.81x7.45=6.04m

23)接上题，若液体流量增大15%,其它操作条件不变。已知

知I=L57C产产＞=工62个式中：G.1的单

位是*""/・川)。问回收率为多少？

2

解：Lo=G(y-y)/x=0.0546(0.05-0.005)x1000=2.451kmol/(m-s)

2

L=1.15L0=2.83W//(/«-5)

3

kya=1.57x0.0546°7x2.83°25=0.266kmol/(m-s)

0823

kxa=1.62x2.83=3.797^/7(5.m)

1/Kya=mlkxa+l/kv(,=3573.797+1/0.266=12.98

Kya=0.077hwo//(「〃J)

Hoc=G/Kva=0.0546/0.077=0.7l/?t

由N0G=H/"OG=4/0.71=5.65

=(0.05-35^-y2)/Ln