化工原理作业解析

解:(a): y1=1%=0.01;y2=(1-∏)y1=10%×1%=0.001
(b): y1=1%=0.01;y2=(1-∏)y1=1%×1%=0.0001 (c): y1=5%=0.05;y2=(1-∏)y1=1%×5%=0.0005 ∵当溶液中存在游离酸时,P*NH =0(P*A=EXA) 则此时氨在稀硫酸中的摩尔分数XA=0 吸收过程中,溶液中始终存在游离H2SO4,所以有x =x =0 ∴∆y =y -y* =y -mx =y ; ∆y =y -y* =y -mx =y ∴NOG=(y -y )/∆ym=(y -y )×㏑(y /y )/(y -y )=㏑(y /y )
1 2 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2
∴h =G/Kya×(y -y )/ ∆ym =(0.02/0.016)×(0.03-0.0006)/0.0023m=15.98m 由物料守恒有：G(y -y )=L(x -x ) ∴L=G(y -y )/(x -x )=0.02(0.03-0.0006)/(0.0137-0) =0.0429kmol/m²s ·
过程工来自百度文库原理第5章作业解析

5-9.拟设计一常压填料吸收塔,用清水处理3000m³ /h, 含5%NH3的空气,要求NH3的回收率为99%,取塔底空 塔气速1.1m/s,实际用水量为最小用水量的1.5倍.已 知塔内操作温度为25℃,平衡关系为y=1.3x,气相体
积传质系数Kya为270kmol/m³h,试求:(a)用水量和 · 出塔溶液的浓度;(b)填料层高度;(c)若入塔水中已含 氨0.1%,所需填料层高度可随意增加,能否达到99% 的回收率?
解:
(a):塔底,塔顶的气,液相组成: y1=5%=0.05,y2=y1(1-y)=5%×1%=0.005,x2=0 由物料守恒可得:L(x1-x2)=G(y1-y2) 则:L/G=(y1-y2)/(x1-x2) 当x1=x1*时,用水量最小.即: (L/G)min=(y1-y2)/(x1*-x2)=(y1-y2)/[(y1/m)-0] =(0.05-0.0005)/(0.05/3)=1.29 Lmin=1.29G 又G=(3000×3600m³ /s)/(3000×3600m² )=1.1m³ · /m²s = (1.1m³ · /m²s)/(22.4L/mol)=0.049kmol/m²s · 用水量L=1.5Lmin=1.5×1.29×0.049=0.095kmol/m²s · 此时 (L/G)=(y1-y2)/x1 所以出塔溶液的浓度: x1=(0.05-0.0005)/(0.095/0.049)=0.0256
0 OG OG 0 OG OG 1 OG OG 2 2 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2
5-11.若例5-6填料塔出塔水中的丙酮为80%
饱和, 其于数据不变,求所需的水量及填料层 高度?
解:此时塔底,塔顶的气液相组成为:
y =0.03, y =y (1-y)=0.03×(1-0.98)=0.0006 x =0, x =80%×x* =80%×y /m=80%×0.03/1.75=0.0137 则塔底: ∆y =y -y *=y -mx =0.03-1.75×0.0137=0.006 塔顶: ∆y =y -y *=y -mx =y =0.0006 所以: ∆ym=(∆y - ∆y )/ ㏑(∆y / ∆y ) =(0.006-0.0006)/ ㏑(0.006/0.0006)=0.0023
(b):塔顶: ∆y =y -y *=y -mx =y =0.0005 塔底: ∆y =y -y *=y -mx =0.05-1.3×0.0256=0.0167 所以: ∆ym=(∆y - ∆y )/㏑(∆y /∆y ) =(0.0167-0.0005)/㏑(0.0137/0.0005) =0.0046
2 2
5-10.试求例5-6中的填料塔，其每平方米截面 积共可回收多少丙酮(以kg/h计)?若将原设计 的填料层高度减少1/3,回收量会减少多少?
解:丙酮的回收量: M=98%y · G=98%×3%×0.02kmol/m²s ·
1
=5.88×10‾⁴kmol/m²s=122.8kg/m²h · · 填料层的减少即减少了传质单元数 h’ =H ·N’ , h =H · N N’ /N =㏑[(1-s)×(y -mx /y -mx )+s]/ ㏑[(1s)×(y -mx /y’ -mx )+s]=2/3 又s=m/(l/v)=0.714 ∴㏑[(1-s)×(y /y )+s]= 2/3 ㏑[(1-s)×(y /y’ )+s] 解得:y’ =0.0016 则回收量减少=0.02(0.0016- 0.0006) =0.00002kmol/m²s · =4.18kg/m²h ·
2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1
1
2
1
2
h =G/Kya×(y -y )/∆ym =0.049/(270/3600)×(0.05-0.0005)/0.0046m =7.03m
0 1 2
(c):
L/G=[0.05/95%-0.05(1-98%)/95%]/0.0256=2.02 ∴ s=1.3/2.02<1 ∴ 操作线在塔顶位置与平衡线相交。 X =0.1%,y min=1.3×0.1%=0.0013 故 ymax=[(0.05/0.95)-0.0013]/(0.05/0.95)=97.5%<99% 故不能达到。
3 1 2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
ha:hb:hc=(G/Kya×NOG(a)):(G/Kya×NOG(b) ):(G/Kya×NOG(c) =㏑(0.01/0.001):㏑(0.01/0.0001): ㏑(0.05/0.0005) = ㏑10: ㏑100: ㏑100 =1:2:2 即上述三种情况下,所需填料高度之比为:1:2:2。
0 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2
5-12.在填料塔内用稀硫酸吸收空气中的氨,当
溶液中存在游离酸时,氨的平衡分压为零.下列 三种情况下的操作条件基本相同,试求所需填 料高度的比例:(a)混合气含氨1%,要求吸收率 为90%;(b)混合气含氨1%,要求吸收率99%;(c) 混合气含氨5%,要求吸收率为99%;(对上述低 浓度气体, ∏=(yb-ya)/yb)。