化工原理第八章习题答案

气体吸收单元自测题答案
一、填空题
1．组分在溶剂中溶解度的差异 2．难溶 3．大于、上方 4．易溶、0.0997
5．液相、气相；降低、升高
6．存在气液相界面、在相界面上气液达到平衡、传质阻力集中在液膜和气膜内；气
膜、液膜 7．几乎不变、增大 8．增大、增加 9．无限高 10．90%
11．mG /L 、L /mG
12．减小、减小、减小、不变、减小、不变 13．不变、减小、减小 14．减小、增大 二、选择题
1．A 2．D 3．A 4．C 5．C 6．B 7．A 8．B 9．C 10．C
三、问答题
1、答：气体出塔含量y 2增大，达不到设计要求，液体出塔含量x 1也增大。

2、答：(1)在L /G ＞m 情况下，y 2受相平衡约束等于mx 2，增大L 不会降低y 2，只会无谓降低x 1，增大操作负荷。

(2)在L /G ＜m 情况下，增L 大对降低y 2效果显著。

3、答：判断过程方向；指明过程极限；计算过程推动力。

四、推导题
推导：出塔气相组成
12)1(Y Y η-=
由最小液气比的定义式得
2
1212*
121min /X m Y Y Y X X Y Y G L --=--=⎪⎭⎫
⎝⎛ 因为以纯溶剂为吸收剂，所以X 2＝0，则
ηηηm m m Y Y Y G L =--=--=⎪
⎭⎫
⎝⎛)]1(1[/)1(111min
五、计算题
1、解：出塔气气相组成
001053.095
.005.0)98.01()1(12=⨯
-=-=Y Y η
最小液气比
176.12.1/05263.0001053.005263.0/2121min
=-=--=⎪
⎭⎫
⎝⎛X m Y Y Y G L 气体处理量为
16.126273
314.82826325.101=⨯⨯=
=
RT pV G kmol/h
(1)出塔液相组成
03133.0)001053.005263.0(176
.14.11)(211=-⨯=
-=
Y Y L
G X
(2)清水的耗用量
71.20716.126176.14.1=⨯⨯=L kmol/h
(3)填料层高度 塔横截面积为
785.01
3600
/2826==
Ωm 2
气相总传质单元高度
893.0785
.018016.126=⨯=
Ω
=
a K G H Y OG m
平均对数推动力为
005259
.0 001053
.003133
.02.105263.0ln
001053
.003133.02.105263.0ln
)
()(2
2112211=⨯--⨯-=
-----=
∆mX
Y mX Y mX Y mX Y Y m
气相总传质单元数
81.9005259
.0001053
.005263.021=-=
∆-=
m
OG Y Y Y N
填料层高度
76.881.9893.0=⨯==OG OG N H H m
2、解：(1)出塔液相组成
0162.075
.08.0015
.01015.08.075.0/11=⨯-=
⨯=Y X
(2)清水用量
出塔气体中溶质的浓度为
000305.0015
.01015.0)98.01()1(12=-⨯
-=-=Y Y η
入塔气相组成
015228.01=Y
入塔气体的量
9665.19293
314.848033.101=⨯⨯=
=
RT
pV G kmol/h
kg/h
24.325kmol/h 069.18 0162
.0)
000305.0015228.0()015.01(9665.19)(2
121==-⨯-⨯=
--=
X X Y Y G L
3、解：(1) 0045.009.0)95.01(009.0221=⨯-===y x y
368.1)2.1/09.0/()0045.009.0(2.1)/(2.1/min =-==G L G L
00872
.0)0045.0/015.0(/)0045.0015.0(0045
.0015.02.10625.009.00625.0368.1/)0045.009.0(/)(21211=-=∆=∆=⨯-=∆=-=-=Ln y y y L y y G x m
m
H N OG 84.78.08.98.900872.0/)0045.009.0(=⨯==-=
(2)0005.00625.009.0211===x x y
`22212124
.94)09.0/0052.0(1/1 0052
.0 368
.1)/()( / =-=-===--∴
y y y x x y y G L η解得：不变
5、解：解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口含量
013.0001.05
.1002
.002.0)(2211=+-=
+-=
x y y L
G x
此时吸收过程的平均推动力与传质单元数分别为：
00211
.0 001
.02.1002.0013.02.102.0ln
)
001.02.1002.0()013.02.102.0(ln
)
()(2
2112211=⨯-⨯-⨯--⨯-=
-----=
∆mx y mx y mx y mx y y m
53.800211
.0002.002.021=-=
∆-=
m
OG y y y N
当解吸塔操作不正常时，N OG 不变。

设此时两相出口含量分别为'2y 和'
x x ，则以下两式成立：
005.05
.102.0)('
2
''21'
1
+-=
+-=
y x y y L
G x x
005
.02.12.102.0ln
5
.12.111ln
11'2
'
1'2
'2
'
11⨯---
=---
=
y x mx
y mx y L
mG N OG
即
'
1'
22.102.0)006.0(5.5x y -=-
联立以上两式得
0066.0'
2=y 0139.0'
1=x
此时吸收过程的平均推动力：
00157.0'
21=-=
∆OG
m N y y y
6、解：原工况
由回收率可计算出气体出口浓度
111204.0)96.01()1(y y y y =-=-=η
由物料衡算可得到液体出口浓度
)()(2121x x L y y G -=- ⇒ 11148.00
.204.01y y x =-=
吸收塔的平均推动力 11
1
11
112
2112211199.004.048.09.0ln
04.0)48.09.0(ln
)
()(y y y y y y y mx y mx y mx y mx y y m =⨯--⨯-=
-----=
∆
传质单元数
82.4199.0)04.01(1
1
21=-=
∆-=
y y y y y N m
OG
新工况 传质单元高度
OG OG OG y y
OG H H H G G a K G
G G G G a
K G
H 028.115
.1)
/()/(2
.02
.0'8
.0'
'
''
'
==⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛==
=
传质单元数
69.4028
.182.4'
'
'
==
⋅=
=
OG
OG
OG OG
OG H N H H H N
液体出口浓度
)()(2'
1'
21x x L y y G -=- ⇒ '
21'21'
1575.0575.0)(0
.215.1y y y y x -=-=
吸收过程基本方程式
2
'2
'
11'
2'
2'
112'2
'11'
2
1''ln
11ln
)
()(mx y mx y L
mG mx y mx y mx y mx y y y N
H
H OG
OG
---
=------=
=
'2
'
1
19.0ln
.215
.19.01169.4y
x y -⨯-
=
⇒ '
11'29.061.9x y y -=
由以上两式得
1'
2053.0y y = 1'
1545.0y x =
(1)新工况下溶质的回收率
947.0053.01
1
11
'
2
1'
=-=
-=
y y y y y y η
(2)新工况下的平均推动力
12
'
2'
112'
2'11'
2017.0ln
)
()(y mx y mx y mx y mx y y
m
=-----=
∆
014.1199
.02017.0'
==∆∆m
m y y。