化工原理答案-吸收习题参考答案-153

吸收习题参考答案

（注：红色字体标注部分对教材所给答案进行了修正，请核查）

【6-1】 含有8%（体积分数）22C H 的某种混合气体与水充分接触，系统温度为20℃，总压为101.3kPa 。试求达平衡时液相中22C H 的物质的量浓度。 解：混合气体按理想气体处理，则22C H 在气相中的分压为

101.30.088.104p p y kPa kPa ==⨯=总

22C H 为难溶于水的气体，故气液平衡关系符合亨利定律，并且溶液的密度

可按纯水的密度计算。

查得20℃水的密度为ρ=998.23/kg m 。

由 *A c Hp =， S

H EM ρ

=

故 *A S

p

c EM ρ=

查表8-1可知，20℃时22C H 在水中的亨利系数E=1.23⨯510kPa ， 故 *333

A 5

998.28.104/ 3.65410/1.231018

c kmol m kmol m -⨯=

=⨯⨯⨯ 【6-2】 总压为101.3 kPa ，温度为20 ℃的条件下，使含二氧化硫为3.0％（体积分数）的混合空气与含二氧化硫为3503/g m 的水溶液接触。试判断二氧化硫的传递方向，并计算以二氧化硫的分压和液相摩尔分数表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数E=3.55310⨯kPa ，水溶液的密度为998.2kg/3m 。

解：由道尔顿分压定律

101.30.03 3.039p p y kPa kPa ==⨯=总 液相摩尔分数为（溶液近似按纯水计算）：

0.35

640.0000986998.218x ==

稀溶液符合亨利定律，所以：

*33.55100.00009860.35p Ex kPa ==⨯⨯=

p ＞p *，二氧化硫由气相向液相传递，进行吸收过程。 用气相分压表示的总推动力为：

3.0390.35 2.689p p kPa *-=-=

与气相浓度相平衡的液相平衡浓度：

3

3.0390.0008563.5510p x E *=

==⨯ 用液相摩尔分数表示的总推动力为：

0.0008560.00009860.0007574x x *-=-=

【6-3】 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气的2CO ，空气中2CO 的体积分数为8.5%，操作条件为15℃、405.3kPa ，15℃时2CO 在水中的亨利系数为1.24510⨯kPa ，吸收液中2CO 的组成为41 1.6510x -=⨯。试求塔底处吸收总推动力

y ∆、x ∆、p ∆、c ∆、X ∆和Y ∆。

解：相平衡常数为

5

1.2410=305.9405.3

E m p ⨯==总

由亨利定律 *

421

1305.9 1.6510 5.04710y mx --==⨯⨯=⨯ *411

0.085

2.77910305.9

y x m -===⨯ 由道尔顿分压定律

11405.30.08534.45p p y kPa kPa ==⨯=总

由亨利定律

*

541

1 1.2410 1.651020.46p Ex kPa kPa -==⨯⨯⨯= 吸收液的密度可近似按纯水计算，查手册得，15℃水的密度为998.953/kg m

则 433311 1.6510998.95/9.15710/18

s s x c kmol m kmol m M ρ--⨯⨯===⨯

*4*

32311

2.77910998.95/ 1.54210/18s s x c kmol m kmol m M ρ--⨯⨯===⨯

吸收液的摩尔比为

4

1

111

***

41

11*

1

1.65101

2.779101x X x x x X x x --=≈=⨯-=

≈=⨯-

混合气的摩尔比为 1110.085

0.0929110.085

y Y y =

==-- *2

*11

*2

1 5.047100.053211 5.04710

y Y y --⨯===--⨯ 塔底处吸收总推动力为

*

2211

0.085 5.04710 3.45310y y y --∆=-=-⨯=⨯ *

44411*11*23333

114

*11 2.77910 1.6510 1.12910(34.4520.46)13.99(1.542109.15710)/ 6.26310/1.129100.09290.05320.0397

x x x p p p kPa kPa

c c c kmol m kmol m X x Y Y Y -------∆=-=⨯-⨯=⨯∆=-=-=∆=-=⨯-⨯=⨯∆≈∆=⨯∆=-=-=

【6-4】 在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇，已知某截面上的气液两相组成为35,2/A A p kPa c kmol m ==，设在一定的操作温度、压力下，甲醇在水中的溶解度系数H 为0.53/()kmol m kPa ⋅，液膜吸收系数为5210/L k m s -=⨯，气膜吸收系数为521.5510/()G k kmol m s kPa -=⨯⋅⋅。试求以分压表示吸收总推动力、

总阻力、总传质速率并分析阻力的分配情况。 解：以分压表示吸收总推动力

**240.5

541A A A A A c p kPa

H p p p kPa ===∆=-=-= 总阻力

111

G L G

K Hk k =+ 55

54

5211

0.5210 1.5510110 6.45101.64510()/m s kPa kmol

--=

+

⨯⨯⨯=⨯+⨯=⨯⋅⋅

总传质速率

*625

1

()1 6.0810/()1.64510

A G A A N K p p kmol m s -=-=⨯=⨯⋅⨯ 液相阻力的分配

5

51

1100.60860.8%1 1.64510L G

Hk K ⨯===⨯ 由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。

【6-5】 用填料塔在101.3kPa 及20℃下，以清水吸收混合于空气中的甲醇蒸气。若在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的亨利系数为27.8kPa 。测

得塔内某截面处甲醇的气相分压为6.5 kPa ，液相组成为2.6153

kmol/m ，液膜吸

收系数

5L 2.1210m/s

k -=⨯，气相总吸收系数

-52G K =1.12510kmol/(m s kPa)

⨯⋅⋅。求该截

面处:（1）膜吸收系数

G

k 、

y

k 及

x

k ；[

321.17610kmol/(m s)

x k -=⨯⋅；

321.55310kmol/(m s kPa)

G k -=⨯⋅⋅；

321.55310kmol/(m s)

y k -=⨯⋅]

（2）总吸收系数L

K 、x K 、y K 、X

K 及

Y

K ；

[

65.6410m/s

L K -=⨯

3

2

1.1410kmol/(m s)

y K -=⨯⋅423.12410kmol/(m s)

x K -=⨯⋅；