中国石大(华东)化院-化工原理-第8-9-11-13章课件习题【精编版】

从计算结果可以看出，界面气相浓度与气相主体浓度相差较大，界面 液相浓度与液相主体浓度比较接近。
气相传质阻力占总阻力 的比例为： 1 1 ky 1 1 5.31 104 89.3% 4.47 104
KY
例：在 20℃，1atm下，用清水分离氨-空气的混合气体，混合气体中氨的分压 为 1330Pa，经吸收后氨的分压降为 7 Pa，混合气体的处理量为 1020 kg/h， 操作条件下平衡关系为 ye = 0.755x。若适宜的吸收剂用量为最小用量的2倍， 求所需吸收剂用量及离塔氨水的浓度。
解：
Ky
总传质系数 1 1 1 m 1 1.20 4 ky kx 5.31 10 5.33 10 3 4.74 10 4 kmol /( s m 2 )
与实际液相浓度成平衡 关系的气相浓度为 y e mx 1.20 0.012 0.0144
将上式代入雷诺类比，可得
p f d 2 umC p um 4l
于是
ຫໍສະໝຸດ Baidu
p f C p d
um 4l
忽略温度变化对管内流速的影响，取um为管入口处的值，即8m/s，则

33 1010 0.05 26.04W /(m 2 K ) 8 4 2
例： 1atm下，浓度为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时 氨的平衡分压为1.666kPa，其相平衡关系服从亨利定律， 氨水密度可近似取1000kg/m3。 求：E、 m 、 H 。 解：已 知 ： P 1atm 101.3kPa,
传质速率 4 N A K（ y y ） 4 . 74 10 （ 0.05 0.0144 ） y e 1.69 10 5 kmol /( s m 2 )
求解截面上两相的浓度，必须联立求解以下两式
k y ( y yi ) k x ( xi x) yi mxi
【例】空气在101.3kPa及320K下，以8m/s的流速进入内径50mm、长度2m的换热管 中，全管压降为33Pa。若忽略温度变化的影响，比热容Cp可取为1010J/(kg· K)，试求 气体向壁面的对流传热系数。
解：由范宁公式可知，上述换热管中由于流动阻力引起的压降为
2 l um p f d 2 p f d 2 8 um 4l
解：
已知如下条件: x a = 0, P = 1.013 ×105 Pa, p b = 1330 Pa, p a = 7 Pa, W = 1020 kg/h, y e = 0.755 x L L = 2( )min V V pb 1330 ∴yb 0.01313 5 P 1.013 10 pa 7 -5 ya 6.910 10 P 1.013 105
例：传质速率及界面浓度的求取 在总压为101.3kPa、温度为303K用水吸收混合气中的氨，操作条件下的气液平 衡关系为 y=1.20x 。已知气相传质系数 ky=5.31×10-4kmol/(s· m2) ，液相传质系数 kx=5.33×10-3 kmol/(s· m2)，并在塔的某一截面上测得氨的气相浓度y=0.05，液相 浓度 x=0.012 （均为摩尔分数）。试求该截面上的传质速率及气液界面上的两相 的浓度。
传质推动力为 Ye Y 0.363 0.163 0.20
E 1.35105 (3)m 130.3 P 101.3 S 1000
EM S 1.35105 18 4.1210 4 km ol/(m3 kPa ) H
例:在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数 ky=2kmol/(m2· h),气相总传质系数Ky=1.5kmol/(m2· h)，平衡关系y=0.5x。则该处气 液界面上气相浓度yi应为（ ），液相浓度xi应为（ ）。 （Ａ）0.02， （Ｂ）0.01， （Ｃ）0.015，（Ｄ）0.005
例：含有14%（体积比）乙炔的乙炔－空气混合气体在25℃、101.3kPa下和乙炔 水溶液接触，若乙炔溶液浓度为0.29×10-3kg/kg水，试（1）确定传质过程方向， （2）求开始接触瞬间的推动力（用摩尔比浓度表示）。（3）已知乙炔－水符合 亨利定律, 求相平衡常数m和溶解度系数H。
解：
(1) p A 0.14 P 0.14101.3 14.18kPa 查 表9 1得, 亨 利 系 数 E 1.35105 kPa
pe 1.666kPa,
(1) E: 由 pe E x
x 0.02 3 ρS 1000kg/m
p e 1.666 83.3kPa x 0.02
得：E
(2) m : 由 y e m x 得 ： y e p e /P 1.666/101. 3 m 0.819 x x 0.02 E 83.3 或 m 0.819 P 101.3 s 1000 3 (3) H 0.667kmol/(m kPa) EM s 83.3 18
0.29103 / 26 又 知x 2.0 104 1 / 18
pe Ex 1.35105 2.0 104 27kP a
pe p A
传 质 是 解 吸 过 程 .
y 0.14 (2)Y 0.163 1 y 1 0.14
pe 27 Ye 0.363 101.3 pe 101.3 27
可得：
3 kx 5 . 33 10 y x 0.05 0.012 4 ky 5.31 10 yi 0.0182 3 kx 5.33 10 1 1 k ym 5.31 104 1.20
xi y i m 0.0182 / 1.20 0.0152