化工原理第七章习题答案

7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200

时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为1

3

kPa m kmol --⋅⋅）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。 （答：13

kPa m

0.59kmol --⋅⋅=H , 0.943m =）

解：3m kmol 582.010*******

1-⋅==

c ，

31m Pa mol 59.09866.0582

.0--⋅⋅===Pe c H ，

0099.03.101100760

4.7==

e y ， 0105.01810017117

1=+=

x ， 943.00105

.00099

.0==

=x y m e 。 7-2．C 100

时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3⨯=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧（答：3m g 4.11-⋅ ，或3m 0.35mol -⋅ ）

解：kPa 3.213.10121.0=⨯=Pe ，

66

61042.610313.33

.2110313.3-⨯=⨯=⨯=Pe x ， 36m g 4.111000

1832

1042.6--⋅=⨯⨯⨯=

c 。 7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6，

吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为1

3kmol kmol 012.0-⋅⋅NH 水。

此物系的平衡关系为X Y 52.2=*

。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少（答：顶00402.02=ΔY ，底034.01=ΔY ）

解：064.006.0106.01111=-=-=

y y Y ，0402.0004

.01004

.01222=-=-=y y Y ， 塔底：03024.0012.052.252.2=⨯==X Y e ，

塔顶：0052.252.2=⨯==X Y e ， 塔顶气相推动力00402.02=∆Y ，

塔底气相推动力034.003024.0064.01,11=-=-=∆e Y Y Y 。

7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K 下的溶解度系13kPa m 2kmol --⋅⋅=H ,传质系数112kPa h m 0.056kmol ---⋅⋅⋅=G k ，

3-112m km ol h m 0.075km ol ⋅⋅⋅⋅=--L k 。求总传质系数G K 以及气相阻力在总阻力中所占

的分数。（答：1

1-2kPa h m 0.0408kmol --⋅⋅⋅=G K , 73.0）

解：112kPa h m kmol 0408.0075

.021

056.011

1

11---⋅⋅⋅=⨯+

=

+

=

L

G G HK K K ，

气相阻力所占分率：

73.0075

.021

056.01056.01=⨯+

=

η。

7-5．从矿石焙烧送出的气体，含体积分数2%9SO ，其余视为空气。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含2SO 的%95。吸收塔的操作温度为C 300

，压力为kPa 100。每小时处理的炉气量为3

m 1000（C 300

、kPa 100时的体积流量），所用液气比为最小值的2.1倍。

( 解：099.009

.011111=-=-=

y Y ， 00495.0099.0)95.01()1(12=⨯-=-=Y Y η，

1h kmol 6.36)09.01(303

273

4.221000-⋅=-⨯=V ，

进吸收塔2SO 的分压kPa 12.909.03.1013.1011=⨯==y P ，

由平衡关系内插得溶液平衡浓度为()O H 100kg kgSO2877.02-1⋅，

换算为摩尔比3,11047.218

/10064

/877.0-⨯==e x ，

1.3800247

.000495.0099.0,121min =-=-=⎪⎭⎫

⎝⎛e x Y Y V L ，

69.451.382.12.1min

=⨯=⎪⎭⎫

⎝⎛=V L V L ， 1

1min

min h kg 25100h mol 5.13941.386.36--⋅=⋅=⨯=⎪⎭⎫

⎝⎛=V L V L ， 1

min h kg 30120251002.12.1-⋅=⨯==L L ，

121x Y Y V L -=⇒32111006.269.4500495

.0099.0-⨯=-=

-=V

L Y Y x 。 7-6．用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收%99。入塔的混合气中，含苯%2（摩尔分数）。入塔的煤油中，含苯%02.0。溶剂用量为最小用量的5.1倍，操作温

度为C 500 ，压力为kPa 100。平衡关系为X Y 36.0=*

，总传质系数13s m km ol 015.0--⋅⋅=⋅a K Y 。入塔气体的摩尔流量为12s m kmol 015.0--⋅⋅。求填料层高度。（ 答：m 12=Z ）

解：02.01=y ，0002.0)99.01(02.02=-=y ，0002.02=x ，

357.00002.036

.002.00002.002.021,2121,21min =--=--=--=⎪

⎭⎫

⎝⎛x x y y X X Y Y V L e e ，