最新化工原理习题指导 下册 大题详细解答

化学工业出版社-化工原理习题指导大题详细解答

5-26. 在25℃下，用CO 2浓度为0.01kmol/m 3

和0.05kmol/m 3

的CO 2水溶液分别与CO 2分压为50.65kPa 的混合气接触，操作条件下相平衡关系为p A *

=1.66×105

x (kPa),试说明上述两种情况下的传质方向，并用气相分压差和液相摩尔浓度差分别表示两种情况下的传质推动力。 解：4108.11000/1801.0-⨯=⨯==S

S

A

M c x ρ

p A *=1.66×105×1.8×10-4=29.9(kPa)

p A =50.65 kPa> p A * 所以传质方向为溶质由气相到液相（吸收过程）

以气相分压差表示的传质推动力为kPa 8.209.2965.50*

A A A =-=-=∆p p p

与CO 2分压为50.65kPa 的气相呈相平衡的液相摩尔浓度

35

*kmol/m 017.010

66.11865

.501000=⨯⨯⨯=

=

E

p M c A

S S A ρ 以液相摩尔浓度差表示的传质推动力为

3A *

A A km ol/m 007.001.0017.0=-=-=∆c c c

4''100.91000/1805.0-⨯=⨯==S

S

A

M c x ρ

P ’A *=1.66×105×9.0×10-4=149.4(kPa)

p A =50.65 kPa< p A * 所以传质方向为溶质由液相到气相（解吸过程）

以气相分压差表示的传质推动力为kPa 8.9865.504.149A *

A A =-=-=∆p p p 以液相摩尔浓度差表示的传质推动力为

3*A A A km ol/m 033.0017.005.0=-=-=∆c c c

5-27.在一填料塔内用清水逆流吸收某二元混合气体中的溶质A 。已知进塔气体中溶质的浓度为0.03（摩尔比，下同），出塔液体浓度为0.0003，总压为101kPa ，温度为 40℃，问: （1）压力不变，温度降为20℃时，塔底推动力（Y-Y *

）变为原来的多少倍？ （2）温度不变，压力达到202 kPa ，塔底推动力（Y-Y *）变为原来的多少倍？ 已知：总压为101kPa ，温度为 40℃时，物系气液相平衡关系为Y *

=50X 。总压为101kPa ，温度为 20℃时，物系气液相平衡关系为Y *

=20X 。

解： 总压为101kPa ，温度为 40℃时

0150103504.mX Y =⨯⨯==-*

所以()

015.0015.003.01=-=-*

Y Y

（1）压力不变，温度降为20︒C 时

0060103204'.X m Y =⨯⨯==-*

所以()

024.0006.003.02

=-=-*

Y

Y

()()

倍6.1015

.0024

.01

2

==

--*

*Y Y Y Y (2) 压力达到202 kPa ，温度为 40︒C

25502

1

21''=⨯==

m P P m 00750103254''.X m Y =⨯⨯==-*

所以()

0225.00075.003.02

=-=-*

Y

Y

()()

倍5.1015

.00225

.01

2

==

--*

*Y Y Y Y

5-28.在一填料塔中进行吸收操作，原操作条件下，k Y a=k X a=0.026kmol/m 3

.s ，已知液相体积传质系数k X a ∝L

0.66

。试分别对m=0.1及m=5.0两种情况，计算当液体流量增

加一倍时，总传质阻力减少的百分数。 解：

(1) m =01

.时 s)/kmol (m 08.423026

.01.01026.011113⋅=⨯+=+=a mk a k a K Y X X '=L L 2时

s)kmol/(m 0411.0026.02366.066

.0⋅=⨯=⎪

⎭

⎫ ⎝⎛'='

a k L L a k X X

s)/kmol (m 95.408026

.01.01

0411.011113⋅=⨯+=+'

='a mk a k a K Y X X 所以，阻力减少：

%34.308.42395

.40808.423111=-='-

a

K a K a K X X

X

(2) m =5时

s)/kmol (m 1546026

051

026011113Y X X ⋅=⨯+=+=...a mk a k a K '=L L 2时

s)kmol/(m 0411.0026.02366.066

.0⋅=⨯=⎪

⎭⎫ ⎝⎛'='

a k L L a k X X

s)/kmol (m 02.32026

.051

0411.0111

1

3''⋅=⨯+=+

=

a mk a

k a

K Y X X 所以，阻力减少：

%6.3015.4602

.3215.46111=-='-

a

K a K a K X X

X

5-29. 用清水在填料吸收塔中逆流吸收含有溶质A 的气体混合物。进塔气体浓度为0.05（摩尔分率），在操作条件下相平衡关系为Y *

=5X ，试分别计算液气比为6、5和4时，出塔气体的极限浓度和液体出口浓度。 解 (1)

m V

L

>=6，当填料层高度为无穷时，操作线ab 与平衡线交于塔顶。 02min 2,==∴mX Y

由物料衡算：

()min 2,121Y Y L

V

X X -+

= 其中0526.005

.0105

.01111=-=-=

y y Y 0088.06

0526.01==X

(2)

m V

L

==5，操作线ab 与平衡线重叠 02min 2,==∴mX Y ，

0105.05

0526.01max 1,===

∴m Y X