吸收作业答案

6－3. 进入吸收器的混合气体中，3NH 体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时3NH 的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。

吸收率的定义为 1

21211Y Y Y Y Y -=-==原料气中的溶质量被吸收的溶质量η 解：

∵ 混合气体中组分的摩尔分率=体积分率

∴ 111.01

.011.01111=-=-=y y Y 又 ∵121Y Y -

=η ∴ 0111.0)9.01(111.0)1(12=-⨯=-=ηY Y 011.00111

.010111.01222=+=+=

Y Y y

7. 温度为20℃，总压为0.1MPa 时，2co 水溶液的相干衡常数为m=1660。当总压为1MPa 时，相平衡常数m 为多少?温度为20℃时的亨利系数Ｅ为多少MPa ?

解： ∵p

E m =

(E 在一定温度下不变) ∴20℃,总压为0.1MPa 时

1661.01660=⨯==mp E )(MPa

∴20℃,总压为1MPa 时 1661166===P E m )(MPa 10. 如习题5-10附图所示,在一细金属管中的水保持25℃，在管的上口有大量干空气（温度25℃，总压101.325kPa ）流过,管中的水汽化后在管中的空气中扩散,扩散距离为100mm 。试计算在稳定状态下的汽化速率]/([2s m kmol ⋅。

解:

查表得: 25℃时,水的饱和蒸气压kPa p A 168.3=

水在空气中的分子扩散系数 s m s cm D /10256.0256.0242--⨯=⋅=

扩散距离为m mm Z 1.0100== )(21A A Bm A p p p p RTZ D N -⋅=

空气（25℃，101.325kPa ）

∵ A A p p =1 ； A

A p p =1 )(157.98168.3325.101

1kPa p p p A B =-=-= )(325.1012kPa p p B ==

∴ )

(733.99168

.3325.101325.101ln )168.3325.101(325.101ln )(ln 121

2kPa p p p p p p p p p p p A

A B B B B Bm =---=---=-=

)

.((1032.3)0168.3(733

.99325.1011.015.298315.810256.0)(27421s m kmol p p p p RTZ D N A A Bm

A ⋅⨯=-⋅⨯⨯⨯=-⋅=--

12. 水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A,吸收塔某截面上,气相主体中溶质A 的分压为5kPa ,液相中溶质A 的摩尔分数为0.015。气膜传质系数)/(105.225s m kmol k Y ⋅⨯=-，液相传质系数)/(105.323s m kmol k X ⋅⨯=-。气液相平衡可用亨利定律表示，相平衡常数7.0=m 。总压为101.25kPa 。试求：（1）气相总传质系数Y K ，并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制；（2）试求吸收塔该截面上溶质A 的传质速率A N 。

解：

依题意得：

（1）∵ X

Y Y k m k K +=11 ∴ )]

/([10487.2105.37.0105.21111

253

5s m km ol k m k K X

Y Y ⋅⨯=⨯+⨯=+=-- ∵)]/([105.225s m kmol k K Y Y ⋅⨯=≈-

∴该吸收过程为气膜控制

（2）∵052.05

325.1015=-=-=A A p p p Y 0152.0015

.01015.01=-=-=A A x x X 011.00152.07.0=⨯==*mX Y

∴该截面溶质A 的传质速率为：

]

/([1002.1)011.0052.0(10187.2)

(265s m kmol Y Y K N Y A ⋅⨯=-⨯⨯=-=--*

14. 从矿石焙烧炉送出的气体，含体积分数9%的2SO ，其余视为惰性气体。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30℃，压力为lOO kPa 。每小时处理的炉气量为10002m (30℃、lOO kPa 时的体积流量)，所用液—汽比为最小值的

1.2倍．求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。

解： 依题意得：

00495

.0099.0)0951()1(099.009.0109.0121111=⨯-=-==-=-=Y Y y y Y η

)

/(13.36)09.01(325

.1011003015.17315.2734.221000h kmol G =-⋅⋅+⋅= 进吸收塔时2SO 的分压为：

)(909.010011kPa py p =⨯==

由平衡关系内插得溶液可求得平衡溶度A ：9

5.100.18.45.105.00.1--=--A

o H kg SO kg A 222100/10868.0-⨯= 换算为摩尔比得：311044.264

18100868.0-*⨯=⋅=X 55.381044.200495.0099.0)(3

1

21

min =⨯-=

-=-*X Y Y G L 26.4655.382.1)(2.1)(min =⨯=⨯=G

L G L 每小时用水量为：

)

/(30084)

/(1838.1671)/(38.167126

.4613.36)(2.1min h kg h kg h kmol G

L G L =⨯==⨯=⨯⨯=

∵ 1

21)(X Y Y G L

-= ∴ 出塔时水溶液组成为：

32111003.226

.4600495.0099.0-⨯=-=-=G

L Y Y X 15.在一吸收塔中，用清水在总压0.1MPa 、温度20℃条件下混合气体中的2CO ，将其组成从2％降至0.2％(摩尔分数)。 20℃时2CO 水溶液的亨利系数MPa E 144=。吸收剂用量为最小用量的1.2倍试求：(1)液-汽比G L /及溶液出口组成1X ；(2)总压改为1MPa 时的G L /及1X 。

解：