化工原理答案-第五章--吸收

第五章 吸收 相组成的换算

【5-1】 空气和2的混合气体中，2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？

解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102

y Y y =

==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解3, 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？

解 摩尔分数//117

=0．010*******／18

x =

+

浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s

kg m ρ=代替。

溶液中3的量为 /3

11017n kmol -=⨯

溶液的体积 /.3

3101109982 V m -=⨯

溶液中

3的浓度//.333

11017==0．581／101109982

n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 39982

00105058218

s s

c x kmol m M ρ=

=

⨯=．．／ 3

与水的摩尔比的计算

//117

0010610018

X =

=． 或 ..00105001061100105

x X x =

==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。

吸收率的定义为

12

2

11

1Y Y Y Y Y η-=

==-被吸收的溶质量原料气中溶质量

解 原料气中3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11)

101

01111101

y Y

y =

==-- 吸收器出口混合气中3的摩尔比为 () (2)

1

1109011100111Y Y η=-=-⨯=（）

摩尔分数 (22)

200111

=0010981100111

Y y

Y =

=++ 气液相平衡

【5-4】 l00g 水中溶解lg 3

NH ，查得20℃时溶液上方3

NH 的平衡

分压为798。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3

kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。

总压为100kPa 。

解 液相中3

NH 的摩尔分数/.//117

0010511710018

x =

=+

气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa

＝

亨利系数 *./.0798*******E p x ===／

液相中3NH 的浓度 /./.333

11017

0581 101109982

n c kmol m V --⨯===⨯／ 溶解度系数 /*./../()3

058107980728H c p kmol m kPa ===⋅

液相中3NH 的摩尔分数 //117

0010511710018

x =

=+．／

气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (0798)

07610000105

y m x

==

=⨯

或 //.76100076m E p ===

【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，3

1m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的

溶解度表达式为*.6

331310p x =⨯，式中*p 为氧在气相中的平衡分压，单位

为kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数。

解 总压.101325 p kPa =

空气中2

O 的压力分数 .021A

p p ==／体积分数

空气中2

O 的分压 *..021101325 A

p

kPa =⨯

亨利系数 .6

331310E kPa =⨯

(1) 利用亨利定律*

A

p Ex =计算

与气相分压..021101325A

p

kPa =⨯相平衡的液相组成为

*. ..626

02110132564210 331310

A p x kmol O kmol E ⨯===⨯⨯．／溶液

此为1kmol 水溶液中最大可能溶解.6

264210kmol O -⨯

因为溶液很稀，其中溶质很少

1kmol 水溶液≈1kmol 水=18 水

10℃，水的密度 .3

9997kg m ρ=／

故 1kmol 水溶液≈.3

189997m ／水

即

.318

9997

m 水中最大可能溶解.664210kmol -⨯氧

故 3

1m 水中最大可能溶解的氧量为

(642642109997)

3571018

kmol O --⨯⨯=⨯ ...4222357103211410O 114O kg g --⨯⨯=⨯=

(2) 利用亨利定律*A A

c p

H

=

计算

() (536)

9997

=

= 167610／33131018

s s

H kmol m kPa EM ρ-≈

⨯⋅⨯⨯ 31m 水中最大可能溶解的氧量为

*(..)(.).54

32

021101325 16761035710A A c p H kmol O m --==⨯⨯=⨯／ 溶液