作业答案

吸收作业

1：已知p =305kPa ， kx=1.10×10‐2 kmol/m2.h ， ky=23 kmol/m2.h ，p =10.24×103 x ( 相平衡关系） 求：（1）Ky 、 Kx 、 K G 、 K L 。 （2）以气相摩尔分率差作为推动力的总传质阻力、气相分传质阻力、液相分传质阻力；以液相摩尔分率差作为推动力的总传质阻力、气相分传质阻力、液相分传质阻力。 解：（1）由已知得：p =10.24×103 x

即亨利系数E=10.24×103 ，则相平衡系数m=P E =3

3103051010.24××=0336.0

则由

x

y y k m k K +

=11可得 K y =)/(323.02

h m kmol ⋅ 由

y

x x mk k K 111+=可得K x =h m kmol ⋅×−2

2/(1009.1) ==

p

K K y G )/(1006.123Pa h m mol ⋅⋅×−

(2) 以气相摩尔分率差作为推动力的 总传质阻力=

mol h m h m kmol K y /)(1010.3)

/(1023.311232

1⋅×=⋅×=−− 气相分传质阻力=

mol h m h m kmol k y /)(103.4)

/(23112

52

⋅×=⋅=− 液相分传质阻力=mol h m h m kmol k m x /)(1005.3)

/(1010.11036.32

32

22⋅×=⋅××=−−− 以液相摩尔分率差作为推动力的 总传质阻力=

mol h m h m kmol K x /)(1026.9)

/(1008.1112

22

2⋅×=⋅×=−− 气相分传质阻力=

mol h m h m kmol k x /)(1010.9)

/(1010.111222

2⋅×=⋅×=−− 液相传质阻力=mol h m h m kmol mk y

/)(1029.1)

/(231036.31

12322⋅×=⋅××=

−−

2：已知在总压101.3kPa 及温度20℃下，液相中氨的摩尔浓度为0.582kmol/m3，气相中氨

的平衡分压为800Pa ，若在此浓度范围内的相平衡关系符合亨利定律，试求其H 、E 、m 之值

解:由已知得: 气相中氨的平衡分压=*

A p 800pa, 液相中氨的摩尔浓度A C =0.582kmol/m3

由亨利定律:H=*A

A P C )/(1062.71064.7/582.03

64

3Pa m kmol Pa m kmol ⋅×=×=− 假设有1M 3的溶液,则有0.582mol 氨,这些氨的质量为:m=0.582*103*17*10‐3=9.894kg

由于溶液很稀,溶液密度可按20℃时的纯水计算则溶液总质量m 总=1000kg

故溶液中氨的摩尔分数为01046.010582.010)582.01000(10582.03

33

=×+×−×=

A x 由亨利定律:E=A A x p *

=76481.8Pa

755.0101325

8.76481===

p E m

3：在总压1200kPa 、温度303K 下，含CO25%（体积分数）的气体与含CO2为1.0g/L 的水溶液相遇，问：会发生吸收还是脱吸？以分压差表示的推动力有多大？若要改变其传质方向可采取哪些措施？（提示：可根据检索CO2在水溶液体系的亨利常数定） 解:由已知得(1)首先辨别过程方向

气相中CO 2的分压:kPa kPa P co 6005.012002=×=

查书P41,表2‐1得:303K=30度时,CO 2溶解在水中的亨利系数E=kpa 5

1088.1×

因为水溶液CO 2浓度很低,其密度与平均相对分子质量皆与水相近,所以溶液的总物质的量浓度3/4.5518

997

m kmol M c ==

=

ρ

CO 2在水中的摩尔分数: 4

101.46

.55441

−×==x

平衡分压kPa Ex P CO 9.7610

1.41088.14

5

*

2=×××==−

∵2

co P <*2CO P

∴该过程为脱吸过程

(2)推动力kPa P P P CO CO 9.16609.76*22=−=−=Δ

(3) 若要改变其传质方向即使得2co P >*

2CO P ,可采用降低温度的方法.

4、用水吸收某有机物A 。吸收塔进料量为70 kmol （惰性空气）/h ，其中A 组成Y1=0.02。用新鲜水吸收，要求吸收率为95%，吸收塔的操作压强为101.3kPa ，温度为293K 。在此条件下A 的相平衡关系为Y=1.2X 。取液气比为最小液气比的1.4倍，若气相总体积传质系数为KYa=2.2×10‐2kmol/（s m3），试用图解法计算所需传质单元数并求所需填料高度。 解:出塔气体组成Y 2=001.005.002.0=× 而14.12.1/02.0001.002.0=−=⎟

⎠⎞

⎜

⎝⎛MIN

V L 596.114.14.1=×=⎟⎠

⎞

⎜⎝⎛V L 根据全塔物料衡算求水出口A 的含量X 1: X 1=

0119.0596.1001

.002.0)(21=−=−L

Y Y V ,

由已知X 2=0,

m a K V H Y OG 96.03600

102.2702

=××=Ω=

− 根据图解法作图如下:\

则6=OG N .8

故填料层高度H=m 528.68.696.0=×