化工原理 第五章 吸收课后习题及答案
化工原理第五章习题及答案
第五章蒸馏一、名词解释：1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。
化工原理第五章 吸收 题.
六吸收浓度换算2.1甲醇15%(质量)的水溶液, 其密度为970Kg/m3, 试计算该溶液中甲醇的:(1)摩尔分率; (2)摩尔比; (3)质量比; (4)质量浓度; (5)摩尔浓度。
分子扩散2.2 估算1atm及293K下氯化氢气体(HCl)在(1)空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。
2.3一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20℃空气以一定速度吹过管口,经5 小时后液面下降到离管口2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg] , 丙酮液密度为7900[kg/m3],计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数。
2.4 浅盘内盛水。
水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。
假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。
2.5 一填料塔在常压和295K下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。
在塔内某处，氨在气相中的组成y a=5%(摩尔百分率)。
液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量N A = 10 - 4[kmol/m2·S],气相扩散系数D G=0.24[cm2/s],求气膜的当量厚度。
相平衡与亨利定律2.6 温度为10℃的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%，求达到平衡时氧在水中的最大浓度, （以[g/m3]、摩尔分率表示）及溶解度系数。
以[g/m3·atm]及[kmol/m3·Pa]表示。
2.7 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压) (A)Y增大一倍; (B)P增大一倍;(C)Y减小一倍; (D)P减小一倍。
2.8 25℃及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3，与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后,(1)CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少?(2)刚开始接触时的总传质推动力ΔP,Δx各为多少？气液达到平衡时的总传质推动力又为多少？2.9 在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸气,操作温度20℃,压力1atm。
化工原理第五章吸收课后习题及答案.doc
化⼯原理第五章吸收课后习题及答案.doc第五章吸收相组成的换算【5-1】空⽓和 CO 2 的混合⽓体中， CO 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， y0.2 摩尔分数y 0 2摩尔⽐Y.025．1y 1 0 2.【5-2】 20℃的 l00g ⽔中溶解 lgNH 3, NH 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 x 1 / 17=0．01051 / 17100／18浓度 c 的计算 20℃，溶液的密度⽤⽔的密度s998 .2kg / m 3 代替。
3n 1 10 3/ 17kmol溶液中 NH 的量为溶液的体积 V101 10 3 / 998.2 m 3溶液中 NH 3 的浓度n 1 10 3 /173=0．581／mV101 103998 2kmol/.s998 23或c x.0 0105 0 582M s 18．． kmol ／mNH 3 与⽔的摩尔⽐的计算1 /17 X0．0106100 / 18x 0 0105或 X. 0．01061 x 1 0 0105 .【 5-3 】进⼊吸收器的混合⽓体中， NH 3 的体积分数为 10%，吸收率为 90%，求离开吸收器时 NH 3 的组成，以摩尔⽐ Y 和摩尔分数 y 表⽰。
吸收率的定义为被吸收的溶质量Y 1 Y 21 Y 2原料⽓中溶质量摩尔⽐ 1y . 0 111 11 0 1Y1y .吸收器出⼝混合⽓中 NH 3 的摩尔⽐为Y1 Y （1 09）0111 0 0111 2() 1.. . 摩尔分数Y 2 = 0 01110 01098 y 21 1 .Y 2 0 0111 ..⽓液相平衡【 5-4 】 l00g ⽔中溶解 lg NH 3 ，查得 20℃时溶液上⽅ NH 3 的平衡分压为 798Pa 。
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3kPa) ] 和相平衡常数 m 。
化工原理： 吸收习题答案
一、选择
1 吸收的基本依据是利用气体混合物中各个组分在液体吸收剂的（D）不同来分离的。
A.密度 B.比热容 C.挥发度 D.溶解度
2 在含有丙酮的空气中，含丙酮的体积分数是 0.04，丙酮的比摩尔分数是（D）kmol（丙酮）/kmol
（空气）。
A.0.072 B.0.062
(A) x1↑, ↑；(B) y2 ↑, x1 不变； (C) y2 ↑, x1 ↑ (D)在塔下部发生解吸现象
答案： C
25 某吸收过程,气相传质分系数 ky 0.0004kmol/(m2 s) ,液相传质分系数
k x 0.0006 kmol /(m2 s) ,由此可知方该过程为( )。
(C) H OG ↑, y2 ↓, x1 ↓ ； (D) H OG ↓, y2 ↑, x1 ↓
答案： A
19．在常压下，通过测定得知稀水溶液中溶质A的摩尔浓度为 0.56kmol/ m3 ，此时气相中A的平
衡摩尔分率为0.02，则此物系的相平衡常数m = __________。 (A) 0.01；(B) 2；(C) 0.2；(D) 0.28 答案： B
（6）当气体溶解度很大时，吸收过程属于液膜控制。（ˇ）
（7）在吸收操作中，吸收剂是从塔底部进入吸收塔中。（×）
（8）在吸收过程中，随着过程的进行，不溶性气体和吸收剂的量是不变的。（ˇ）
三、填空题
1、对低浓度溶质的气液相平衡系统，当总压降低时，亨利系数 E 将（不变 ），相平衡常数 m 将（增
大），溶解度系数 H 将（ 不变 ）。
8 双组分气体（A、B）进行稳定分子扩散， J A 及 N A 分别表示在传质方向上某截面处溶质 A
的分子扩散速率与传质速率，当系统的漂流因数大于 1 时， J A ____ J B ； N A ____ N B
南工大化工原理第五章 习题解答
第五章习题解答1）总压100，温度25℃的空气与水长时间接触，水中的的浓度为多少？分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。
空气中的体积百分率为0.79。
解：将空气看作理想气体：y=0.79p*=yp=79kPa查表得E=8.76×kPaH=C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m32）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶质A浓度为的水溶液；②溶质A浓度为的水溶液；③溶质A浓度为的水溶液。
试求上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。
解： E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054①∴∴∴平衡②∴∴∴气相转移至液相③∴∴∴液相转移至气相④ P=3atm y=0.054 E=0.15×104atm∴m=E/P=0.05×104x4=x3=5.4×10-5∴∴∴气相转移至液相3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气～硫化氢混合气中的硫化氢。
总压为1大气压。
已知塔底气相中含 1.5%（摩尔分率），水中含的浓度为（摩尔分率）。
试求塔底温度分别为5℃及30℃时的吸收过程推动力。
解：查表得（50C）E1=3.19×104kpa m1=E1/P=315p*1=Ex=0.3194）总压为100，温度为15℃时的亨利系数E为。
试计算：①H、m的值（对稀水溶液密度为）；②若空气中的分压为50，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表示。
5）在总压为100、水温为30℃鼓泡吸收器中，通入纯，经充分接触后测得水中的平衡溶解度为溶液，溶液的密度可近似取为，试求亨利系数。
解： p*=100KPa(mol/L)/kPakPa6）组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为，扩散两端组分A 的分压分别为23.2和 6.5。
化工原理第五章答案
• 答案
传热的基本方式包括导热、对流和辐射。导热适用于固体 内部传热；对流适用于流体流动时的传热；辐射适用于远 距离传热，无需介质。
• 答案
根据给定的材料属性，利用导热系数计算公式，可以求出 该材料的导热系数。导热系数与材料的种类、温度和物性 有关。
蒸发与结晶习题解析
简述蒸发和结晶的原理及区别。
重要性
化工原理是化学工程学科的核心课程之一，对于培养化工专业人才、推动化工行业的发展具有重要意 义。它为解决化工生产中的实际问题提供了理论依据和工程方法，有助于实现高效、安全、环保的化 工生产。
化工原理的基本概念
单元操作
单元操作是化工生产中基本的、通用的操作过程，如流体输送、蒸馏、吸收、干燥等。掌握单元操作的基本原理和工 程计算方法，对于实现化工过程的优化和控制具有重要意义。
实验步骤
准备实验器材，进行实验操作，记录实验 数据，分析实验结果。
实验内容
观察液体在管道中的流动状态，了解流体 阻力的产生及影响因素；操作泵、阀门等 输送设备，了解其工作原理及性能参数。
实验结果
通过实验数据和现象，理解液体流动与输 送的基本原理，掌握流体流动特性和输送 设备的工作原理。
传热原理与设备实验与实践
实验目的 实验内容 实验步骤 实验结果
通过实验了解传热的基本原理，掌握传热设备的结构和工作原 理。
观察不同传热方式下的热量传递现象，了解传热系数的影响因 素；操作换热器等传热设备，了解其结构和工作原理。
准备实验器材，进行实验操作，记录实验数据，分析实验结果 。
通过实验数据和现象，理解传热的基本原理，掌握传热设备的 结构和工作原理。
蒸发与结晶实验与实践
实验目的
化工原理第五章吸收课后习题及答案
第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 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 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 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*******／18x =+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NH 3的量为 /311017n k m ol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y 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3NH 的平衡分压为798Pa 。
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/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
总压为100kPa 。
解 液相中3NH 的摩尔分数/.//1170010511710018x ==+气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P k P a ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.333110170581 101109982n c kmol m V --⨯===⨯／ 溶解度系数 /*./../(3058107980728H c p k m o l m kP a ===⋅液相中3NH 的摩尔分数 //1170010511710018x ==+．／气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (079807610000105)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，31m 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*.6331310p 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。
化工原理第五章习题及答案学习资料
化工原理第五章习题及答案第五章蒸馏一、名词解释：1、蒸馏：利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。
2、拉乌尔定律：当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。
3、挥发度：组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。
相等2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。
离开的汽相与液相之间达到平衡时3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
降低，升高5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。
化工原理吸收课后答案
化工原理吸收课后答案化工原理吸收是化学工程中的重要环节，它涉及到物质的传质和反应过程，对于理解和掌握吸收过程的基本原理是非常关键的。
在课后习题中，我们可以通过解答问题来加深对吸收原理的理解。
下面，我们将针对一些典型的吸收问题进行解答。
问题一：什么是吸收过程？吸收的基本原理是什么？吸收是指气体或溶质从气相或液相转移到液相或固相的过程。
吸收的基本原理是质量传递过程，即气体或溶质在液相中的传质过程。
在吸收过程中，质量传递是通过物质的扩散和对流来实现的。
扩散是指溶质分子由高浓度区域向低浓度区域的自发移动，而对流是指由于液相的流动而导致溶质分子的传输。
问题二：什么是传质系数？传质系数的大小受哪些因素影响？传质系数是描述溶质在液相中传质速率的参数，通常用D表示。
传质系数的大小受多种因素影响，包括物质的性质、液相的性质、温度、压力等。
物质的性质主要包括溶质的分子大小、溶质与溶剂之间的相互作用力等。
液相的性质主要包括溶剂的粘度、密度等。
温度的升高通常会增大传质系数，而压力的增加对传质系数的影响较小。
问题三：什么是气液平衡？气液平衡的条件是什么？气液平衡是指在吸收过程中，气相和液相之间达到稳定状态的状态。
在气液平衡状态下，气相和液相中溶质的浓度保持恒定，不再发生净传质。
气液平衡的条件是气相和液相之间的化学势相等。
化学势是描述物质自由能变化的物理量，当气相和液相中溶质的化学势相等时，达到气液平衡。
问题四：什么是塔板效应？塔板效应对吸收过程有何影响？塔板效应是指在吸收塔中，气相和液相在不同塔板之间的传质过程。
在吸收塔中，气相和液相通过塔板之间的接触来进行传质，而塔板效应会影响传质的效率。
塔板效应的主要影响因素包括塔板的布置形式、气液流动方式等。
合理设计和选择塔板的布置形式可以提高吸收过程的传质效率。
问题五：什么是溶液的浓度？如何计算溶液的浓度？溶液的浓度是指溶质在溶剂中的含量或浓度的度量。
常用的浓度单位有质量分数、摩尔分数、体积分数等。
化工原理课后习题解析(第五章)
第5章 蒸发5-1、在葡萄糖水溶液浓缩过程中，每小时的加料量为kg 3000，浓度由15%（质量）浓缩到70%（质量）。
试求每小时蒸发水量和完成液量。
（答：1h kg 2357-⋅，1h 43kg 6-⋅）解：⑴蒸发水量10h kg 2357)70.015.01(3000)1(-⋅=-=-=x x F W ； ⑵完成液量1h kg 64323573000-⋅=-=-W F 。
5-2、固体NaOH 的比热容为11K kg kJ 31.1--⋅⋅，试分别估算NaOH 水溶液浓度为10%和25%时的比热。
（答：11K kg kJ 77.3--⋅⋅，11K kg .47kJ 3--⋅⋅）解：⑴%10浓度的NaOH 溶液：11K kg kJ 77.3)1.01(183.4)1(--⋅⋅=-=-=x c c w ；⑵%25浓度的NaOH 溶液：11K kg kJ 47.325.031.1)25.01(183.4)1(--⋅⋅=⨯+-=+-='x c x c c w 质。
5-3、已知单效常压蒸发器每小时处理kg 2000 NaOH 水溶液，溶液浓度由15%（质量）浓缩到25%（质量）。
加热蒸汽压力为92kPa 3（绝压），冷凝温度下排出。
分别按20℃加料和沸点加料（溶液的沸点为113℃）。
求此两种情况下的加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。
假设蒸发器的热损失可以忽略不计。
（答：1h kg 1160-⋅、45.1，1h50.9kg 8-⋅、06.1）解：蒸发水量110h kg 800)25.015.01(2000)1(-⋅=-=-=x x F W ， 92k P a3时蒸气的潜热1kg kJ 2132-⋅=r ，NaOH 溶液的比热11K kg kJ 56.3)15.01(183.4)1(--⋅⋅=-=-=x c c w ，⑴原料于C 20︒加入 二次蒸气的焓1kg kJ 2670-⋅1h kg 116021322056.32000267080011356.3)8002000(-⋅=⨯⨯-⨯+⨯⨯-=D45.18001160==W D ； ⑵沸点加料1h kg 9.850213211356.32000267080011356.3)8002000(-⋅=⨯⨯-⨯+⨯⨯-=D 06.18009.850==W D 。
化工原理吸收课后答案
化工原理吸收课后答案一、选择题1. 在化工原理中，吸收是指将气体或溶质从气体或液体中分离出来的过程。
以下哪个选项是吸收的基本原理？A. 溶解B. 沉淀C. 蒸馏D. 转化答案：A. 溶解2. 吸收塔是吸收操作的主要设备，以下哪个选项不是吸收塔的主要结构？A. 塔体B. 进口管道C. 出口管道D. 冷却器答案：D. 冷却器3. 吸收剂是吸收操作中用于吸收溶质的物质。
以下哪个选项不是常用的吸收剂？A. 水B. 酒精C. 硫酸答案：C. 硫酸4. 在吸收操作中，溶质的传质速率是影响吸收效果的重要因素。
以下哪个选项不是影响溶质传质速率的因素？A. 温度B. 压力C. 浓度差D. 塔体高度答案：D. 塔体高度5. 吸收操作中，溶质的平均传质系数是描述溶质传质速率的重要参数。
以下哪个选项不是影响平均传质系数的因素？A. 溶质的性质B. 吸收剂的性质C. 温度D. 塔体直径答案：D. 塔体直径二、填空题1. 吸收操作中，溶质的传质速率可以通过__________来表征。
答案：传质通量2. 吸收塔的进口管道通常设置在塔的__________。
3. 吸收操作中，溶质的平均传质系数通常用单位时间内溶质传递的__________来表示。
答案：摩尔数4. 吸收操作中，溶质的传质速率与溶质的浓度差呈__________关系。
答案：正比5. 吸收操作中，增加塔体的高度可以__________溶质的传质速率。
答案：提高三、简答题1. 请简要描述吸收操作的基本原理。
答案：吸收是指将气体或溶质从气体或液体中分离出来的过程。
在吸收操作中，通过将气体或溶质与吸收剂接触，使其发生溶解，从而实现分离的目的。
吸收的基本原理是溶解，即气体或溶质在吸收剂中发生溶解，形成溶液。
溶解的过程是一个物质从一种相转移到另一种相的过程，通过溶解，气体或溶质的分子与吸收剂的分子发生相互作用，从而实现吸收分离。
2. 请简要介绍吸收塔的主要结构。
答案：吸收塔是吸收操作的主要设备，其主要结构包括塔体、进口管道和出口管道。
化工原理王志魁第五版习题解答：第五章 吸收
第五章吸收气液相平衡【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，31m 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*.6331310p 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2O 的压力分数.021A p p ==／体积分数空气中2O 的分压*..021101325 A p kPa =⨯亨利系数 .6331310E 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*. ..A p x kmol O kmol E ⨯===⨯⨯-6260．2110132564210 ／331310溶液此为1kmol 水溶液中最大可能溶解.6264210kmol O -⨯因为溶液很稀，其中溶质很少1kmol 水溶液≈1kmol 水=18kg 水10℃，水的密度.39997kg m ρ=／故1kmol 水溶液≈.3189997m ／水即.3189997m 水中最大可能溶解.664210kmol -⨯氧故31m 水中最大可能溶解的氧量为 (6426421099973571018)kmol O --⨯⨯=⨯ (4222)357103211410O 114O kg g --⨯⨯=⨯=(2)利用亨利定律*A A c p H =计算()...5369997== 167610／33131018s s H kmol m kPa EM ρ-≈⨯⋅⨯⨯31m 水中最大可能溶解的氧量为*(..)(.).5432021101325 16761035710A A c p H kmol O m --==⨯⨯=⨯／溶液 (4222)357103211410114kg O g O --⨯⨯=⨯=【5-9】CO 2分压力为50kPa 的混合气体，分别与CO 2浓度为./3001kmol m 的水溶液和CO 2浓度为.3005kmol m ／的水溶液接触。
化工原理吸收课后答案解析
化工原理吸收课后答案解析吸收是一种常见的化工过程，用于从气体或液体混合物中分离出所需的组分。
在化工原理吸收的课程中，学生通常需要完成一些课后习题，以加深对吸收原理和操作的理解。
以下是对一些常见吸收问题的解析和答案。
1. 什么是吸收过程？吸收过程的基本原理是什么？吸收过程是指将气体或液体混合物中的某个组分转移到另一个相中的过程。
在吸收过程中，通过将气体或液体混合物与溶剂接触，目标组分会从气相或液相转移到溶剂相中。
吸收过程的基本原理是利用物质在不同相之间的分配系数差异。
吸收剂（溶剂）的选择是关键，因为目标组分在吸收剂中的溶解度应该较高。
吸收剂通常是液体，可以是水、有机溶剂或离子液体等。
2. 描述吸收过程的传质机制。
吸收过程的传质机制包括质量传递和能量传递。
质量传递是指目标组分从气相或液相传递到吸收剂相中的过程。
这可以通过扩散、对流或化学反应来实现。
扩散是最常见的质量传递机制，它基于组分在不同相中的分配系数差异。
对流是指由于流体的运动而导致的质量传递，它可以通过搅拌、气体吹扫或液体循环来实现。
化学反应是指目标组分在吸收剂中发生化学反应，并转化为其他物质的过程。
能量传递是指吸收过程中伴随的热量交换。
吸收过程通常是一个放热过程，因为目标组分从气相或液相转移到吸收剂相中，释放出热量。
3. 列举常见的吸收设备和吸收剂。
常见的吸收设备包括填料塔和板塔。
填料塔是由填料填充而成的柱状容器，填料可以提供大量的表面积，增加质量传递效率。
板塔是由多个水平平板组成的容器，通过在板间引入气体和液体流动，实现质量传递。
常见的吸收剂包括水、有机溶剂（如乙醇、丙酮）和离子液体。
吸收剂的选择取决于目标组分的溶解度和选择性。
4. 描述气体吸收过程中的平衡曲线。
气体吸收过程中的平衡曲线描述了吸收剂中目标组分的溶解度随气体相中组分浓度的变化。
平衡曲线通常是一条曲线，呈现出随着气体相中组分浓度的增加，溶解度逐渐增加的趋势。
平衡曲线的形状取决于吸收剂和目标组分的性质。
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CCh 的混合气体中，CO?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，y = 0.2摩尔分数摩尔比 r = —^- = -^- = 0251-y 1-0.2【5-2】 20°C 的100g 水中溶解lgNH 3. NH3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？浓度C 的计算20C,溶液的密度用水的密度R =998.2焙/亦代替。
溶液中NHs 的量为 H = 1X 10-3/17^/溶液的体积 V = 101X10-3/998.2 m z溶液中NH3的浓度c 亠 "IO 「17二0.581如刃/亦V 101X 10-3/998.2Q QQO 9或 C =竺 X = X 0.0105 = 0.582如?o// m 3 M 、 18NH3与水的摩尔比的讣算X=1^T1F =0-0106或 X = —= ° 010° = 0.0106 1-x 1-0.0105[5-3]进入吸收器的混合气体中，NHs 的体积分数为10%,吸收率为90%,求离开吸收器时 NH3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的泄义为彼吸收的溶质量K-K K原料气中溶质量=飞一=飞解 原料气中NH3的摩尔分数y = 0.1摩尔比 ｝； =」_ =丄L = o.iii 1 1 一儿 1-0.1吸收器出口混合气中NHs 的摩尔比为K =（1-；；）K =（1-0.9）x0.111 = 0.0111 摩尔分数巧占T 脇1皿°98气液相平衡摩尔分数兀= 1/17 1/17 + 100/18=0.0105【54】 100g 水中溶解lg NH“查得20°C 时溶液上方N/的平衡分压为798Pa.此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利左律,试求亨利系数E (单位为kPa)、溶解度系数H [单位为kmol/(m z kPa)] 和相平衡常数nn 总压为100«巾o解 液相中N 比的摩尔分数x = ————— =0.0105 1/17 + 100/18气相中NH 〈的平衡分压P* =0.798 kPa 亨利系数£ = p*/x = 0.798/0.0105 = 76 溶解度系数 H =c/p* = 0.581/0.798 = 0.728^//(m z • kPa)液相中勺摩尔分数x = ----------------- = 0.0105 1/17 + 100/18 气相的平衡摩尔分数 y*=p*/p = 0.798/100相平衡常数 加=工二 X 0.798 八” = -------------- =0.16 100x0.0105或 /H = £/p = 76/100 = 0.76[5 5]空气中氧的体积分数为21%,试求总压为101.325^ ,温度为10°C 时，1"卢水中最大 可能溶解多少克氧？已知10°C 时氧在水中的溶解度表达式为P * = 3.313X 106X ,式中卩*为氧在气相 中的平衡分压，单位为好“ x 为溶液中氧的摩尔分数。
南工大化工原理第五章习题解答
南⼯⼤化⼯原理第五章习题解答第五章习题解答1）总压100，温度25℃的空⽓与⽔长时间接触，⽔中的的浓度为多少？分别⽤摩尔浓度和摩尔分率表⽰。
空⽓中的体积百分率为0.79。
解：将空⽓看作理想⽓体：y=0.79p*=yp=79kPa查表得E=8.76×kPaH=C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m32）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为⼤⽓压，溶质A的分压为0.54⼤⽓压的混合⽓体分别与三种溶液接触：①溶质A浓度为的⽔溶液；②溶质A浓度为的⽔溶液；③溶质A浓度为的⽔溶液。
试求上述三种情况下溶质A在⼆相间的转移⽅向。
解： E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054①∴∴∴平衡②∴∴∴⽓相转移⾄液相③∴∴∴液相转移⾄⽓相④ P=3atm y=0.054 E=0.15×104atm∴m=E/P=0.05×104x4=x3=5.4×10-5∴∴∴⽓相转移⾄液相3）某⽓、液逆流的吸收塔，以清⽔吸收空⽓～硫化氢混合⽓中的硫化氢。
总压为1⼤⽓压。
已知塔底⽓相中含 1.5%（摩尔分率），⽔中含的浓度为（摩尔分率）。
试求塔底温度分别为5℃及30℃时的吸收过程推动⼒。
解：查表得（50C）E1=3.19×104kpa m1=E1/P=315p*1=Ex=0.3194）总压为100，温度为15℃时的亨利系数E为。
试计算：①H、m的值（对稀⽔溶液密度为）；②若空⽓中的分压为50，试求与其相平衡的⽔溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表⽰。
5）在总压为100、⽔温为30℃⿎泡吸收器中，通⼊纯，经充分接触后测得⽔中的平衡溶解度为溶液，溶液的密度可近似取为，试求亨利系数。
解： p*=100KPa(mol/L)/kPakPa6）组分A通过另⼀停滞组分B进⾏扩散，若总压为，扩散两端组分A的分压分别为23.2和 6.5。
化工原理 第五章 吸收课后习题及答案
第五章吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 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 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 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*******／18x =+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NH 3的量为 /311017n kmol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y 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3NH 的平衡分压为798Pa 。
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/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
总压为100kPa 。
解 液相中3NH 的摩尔分数/.//1170010511710018x ==+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 /./.333110170581 101109982n c kmol m V --⨯===⨯／ 溶解度系数 /*./../()3058107980728H c p kmol m kPa ===⋅ 液相中3NH 的摩尔分数 //1170010511710018x ==+．／气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (079807610000105)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，31m 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*.6331310p 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。
化工原理第五章 吸收 题
精心整理六吸收浓度换算2.1甲醇15%(质量)的水溶液,其密度为970Kg/m3,试计算该溶液中甲醇的:(1)摩尔分率;(2)摩尔比;(3)质量比;(4)质量浓度;(5)摩尔浓度。
分子扩散2.2估算1atm及293K下氯化氢气体(HCl)在(1)空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。
2.3一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20℃空气以一定速度吹过管口,经5小时后液面下降到离管口2.05cm,2.4于3mm2.5组成y aD G2.62.7(或分压2.825(1)CO2(2)2.9,2.10x=0.05(均为摩尔分率)。
气相传质系数k y=3.84×10-4[kmol/(m2.s.Δy)],液相传质系数k x=1.02×10-2[kmol/(m2.s.Δx)],操作条件下的平衡关系为y=1.34x,求该截面上的:(1)总传质系数K y,[kmol/(m2.s.Δy)];(2)总推动力Δy;(3)气相传质阻力占总阻力的比例;(4)气液介面的气相、液相浓度y i和x i。
操作线作法2.11根据以下双塔吸收的四个流程,分别作出每个流程的平衡线（设为一直线）和操作线的示意图。
2.12示意画出下列吸收塔的操作线。
（图中y b1>y b2，x a2>x a1；y b2气体和x a2液体均在塔内与其气、液相浓度相同的地方加入）2.13, 2.142.15用填料塔以清水吸收空气中的丙酮，入塔混合气量为1400[Nm3/h]，其中含丙酮4%(体积%),要求丙酮回收率为99%,吸收塔常压逆流操作，操作液气比取最小液气比的 1.2倍,平衡关系为y=1.68x,气相总传质单元高度H OG=0.5m求:(1)用水量及水溶液的出口浓度x b(2)填料层高度Z(用对数平均推动力法计算N OG)。
2.16某工厂拟用清水吸收混合气体中的溶质A,清水用量为4500[kg/h],混合气体量为2240[Nm3/h],其中溶质A的含量为5%(体积%),要求吸收后气体中溶质含量为0.3%,上述任务用填料塔来完成,已知体积总传质系数K Y a为307[kmol/m3.h],平衡关系为y=2x,如塔径已确定为1m,求填料层高度为多少m?(N OG用吸收因数法)2.17用填料塔从一混合气体中吸收所含苯。
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第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 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 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 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*******／18x =+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NH 3的量为 /311017n kmol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 //1170010610018X ==．或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为122111Y Y Y Y Y η-===-被吸收的溶质量原料气中溶质量解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 ()...211109011100111Y Y η=-=-⨯=（）摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y 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3NH 的平衡分压为798Pa 。
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/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
总压为100kPa 。
解 液相中3NH 的摩尔分数/.//1170010511710018x ==+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 /./.333110170581 101109982n c kmol m V --⨯===⨯／ 溶解度系数 /*./../()3058107980728H c p kmol m kPa ===⋅ 液相中3NH 的摩尔分数 //1170010511710018x ==+．／气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (079807610000105)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，31m 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*.6331310p 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2O 的压力分数 .021A p p ==／体积分数 空气中2O 的分压 *..021101325 A p kPa =⨯ 亨利系数 .6331310E 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 *. ..62602110132564210 331310A p x kmol O kmol E ⨯===⨯⨯．／溶液 此为1kmol 水溶液中最大可能溶解.6264210kmol O -⨯ 因为溶液很稀，其中溶质很少 1kmol 水溶液≈1kmol 水=18 kg 水10℃，水的密度.39997kg m ρ=／ 故 1kmol 水溶液≈.3189997m ／水 即.3189997m 水中最大可能溶解.664210kmol -⨯氧故 31m 水中最大可能溶解的氧量为 (642642109997)3571018kmol O --⨯⨯=⨯...4222357103211410O 114O kg g --⨯⨯=⨯=(2) 利用亨利定律*AA c p H=计算 () (536)9997== 167610／33131018s sH kmol m kPa EM ρ-≈⨯⋅⨯⨯ 31m 水中最大可能溶解的氧量为*(..)(.).5432021101325 16761035710A A c p H kmol O m --==⨯⨯=⨯／ 溶液 ...4222357103211410114kg O g O --⨯⨯=⨯=【5-6】含NH 3体积分数%的空气-NH 3混合气，在20℃下用水吸收其中的NH 3总压为203kPa 。
NH 3在水中的溶解度服从亨利定律。
在操作温度下的亨利系数80E kPa =。
试求氨水溶液的最大浓度，33NH ／kmol m 溶液。
解 气相中3NH 的摩尔分数.0015y =总压203p kPa =，气相中3NH 的分压*.2030015A p py kPa ==⨯ (1) 利用亨利定律*p Ex =计算与气相分压p 相平衡的液相中NH 3的摩尔分数为 *..20300150038180A p x E ⨯===3NH 水溶液的总浓度 ./3998218s sc kmol m M ρ≈=水溶液中3NH 的最大浓度 .99820038118A c cx ==⨯． ./33211kmol NH m =溶液 (2) 利用亨利定律*AA c p H=计算 .,3998280==0．693 kmol/(m kPa)8018s sE kPa H EM ρ=≈⋅⨯ ()*(.)..3320300150693211 kmol NH /m A A c p H ==⨯=溶液【5-7】温度为20℃，总压为0.1M Pa 时，CO 2水溶液的相平衡常数为m=1660。
若总压为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 相平衡常数m 与总压p 成反比， .'01 时 1660，1p MPa m p MPa === 时.''01= 1660=1661p m mp =⨯ 亨利系数 ''166 E mp m p MPa ===【5-8】用清水吸收混合气中的NH 3，进入吸收塔的混合气中，含NH 3体积分数为6%，吸收后混合气中含NH 3的体积分数为%，出口溶液的摩尔比为30012 kmol NH kmol ．／水。
此物系的平衡关系为*.076Y X =。
气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少解 已知.1006y =，则()/./..111100609400638Y y y =-== 已知.20004y =，则()./..32000410004=40210Y =-⨯ 已知10.012X =，则*10.760.0120.00912Y =⨯= 已知20X =，则*20Y =塔顶气相推动力 *3222 4.0210=Y Y Y -∆=-⨯塔底气相推动力 *1110.06380.009120.0547Y Y Y ∆=-=-=【5-9】CO 2分压力为50kPa 的混合气体，分别与CO 2浓度为./3001kmol m 的水溶液和CO 2浓度为.3005kmol m ／的水溶液接触。
物系温度均为25℃，气液相平衡关系*.5166210p xkPa =⨯。
试求上述两种情况下两相的推动力（分别以气相分压力差和液相浓度差表示），并说明CO 2在两种情况下属于吸收还是解吸。
解 温度25℃t =，水的密度为/3s 997kg m ρ= 混合气中CO 2的分压为50p kPa = 水溶液的总浓度/39718s sc kmol m M ρ≈=水溶液 (1) 以气相分压差表示的吸收推动力①液相中CO 2的浓度 .32001 A c kmol CO m =／水溶液 液相中CO 2的摩尔分数././4001=180********A x c c -==⨯与液相平衡的气相平衡分压为*...55416621016621018051030p x kPa -=⨯=⨯⨯⨯=气相分压差表示的推动力 *503020p p p kPa ∆=-=-=（吸收） ② 液相中CO 2的浓度30.05kmol m ／A c =水溶液 液相中CO 2的摩尔分数40.05/9.02710997/18A x c c -===⨯与液相平衡的气相平衡分压为*...554166210166210902710150p x kPa -=⨯=⨯⨯⨯=气相分压差表示的推动力 *15050100p p p kPa ∆=-=-= （解吸） (2) 以液相浓度差表示的吸收推动力 与气相250CO p kPa =分压平衡的液相组成为 *..5550166210166210p x ==⨯⨯ 平衡的液相浓度①液相中CO 2的浓度./32001 A c kmol CO m =水溶液 液相浓度差表示的推动力为* (3)001666001000666kmol ／m A A c c c ∆=-=-= （吸收）②液相中CO 2的浓度320.05 CO /A c kmol m =水溶液 液相浓度差表示的推动力为*.../300500166600333A A c c c kmol m ∆=-=-= （解吸）吸收过程的速率【5-10】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℃，总压流过，管中的水汽化后在管中的空气中扩散，扩散距离为l00mm 。
试计算在稳定状态下的汽化速率，()2kmol m s ⋅／。
解 25℃时水的饱和蒸气压为.32895kPa从教材表5-2中查得，25℃，.101325kPa 条件下，H 2O 在空气中的分子扩散系数././2420256025610D cm s m s -==⨯。
扩散距离.m 10001Z mm ==，总压101.325 p kPa = 水表面处的水汽分压 .132895A p kPa = 空气分压 ..1110132532895B A p p p =-=- .9804 kPa =管上口处有大量干空气流过，水汽分压20A p = 空气分压.2101325B p kPa = 空气分压的对数平均值为 ...ln ln.2121328959981013259804B B Bm B B p p p kPa p p -=== 习题5-10附图水的汽化速率 ()12A A A BmD p N p p RTZ p =⨯⨯- ()()..../ (472025610101325)32895034510831429801998kmol m s --⨯=⨯⨯-=⨯⋅⨯⨯【5-11】 用教材图5-10（例5-4附图）所示的装置，在温度为48℃、总压力为.101325kPa 条件下，测定CCl 4蒸气在空气中的分子扩散系数。