环境工程原理习题集060813(完整答案)-

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第8章吸收

8.1在30℃大气压条件下，用吸收塔水逆流吸收空气中的SO2-SO2混合气体，已知气液平衡方程为y？？47.87倍，进入塔的混合气体中

SO2的摩尔分数为0.05，离开塔的混合气体中

SO2的摩尔分数为0.002，离开塔的吸收液中每100克SO2含有0.356克，分别计算塔顶和塔底的传质驱动力，使用？y 、?x 、?p 、?意味着

溶液:(1)顶部

柱中SO2的摩尔分数为y2？0.002，进入塔的吸收液中SO2的摩尔分数为x2？0，所以与塔外的气相平衡的吸收液体的摩尔分数是x2*？0.002/47.87？4.17？10？5与进入塔的吸收液平衡的气相摩尔分数为y2？？0所以呢？x2？x2*？x2？4.17？10？5？0？4.17？10？5 ？y2？y2？y2*？0.002？0？0.002

？p2？101.325？？y2？101.325？0.002？0.2026千帕

忽略溶解在吸收液中的二氧化硫，则摩尔浓度可计算为？1000/18？

55.6摩尔/升

？c2？55.6？？x2？55.6？4.17？10？5？0.00232摩尔/升

(2)进入塔底

的SO2摩尔分数为y1？0.05，来自塔的吸收液中SO2的摩尔分数为x1？0.356/64？0.001

100/18，因此与进入塔的气相平衡的吸收液体的摩尔分数为x1*？

0.05/47.87？与来自塔的吸收液平衡的气相摩尔分数为0.0010444是y1？？47.87x1？47.87？0.001？0.04787所以呢？x1？x1*？x1？

0.0010444？0.001？4.44？10？5

？y1？y1？y1*？0.05？0.04787？0.00213

？p1？101.325？？y1？101.325？0.00213？0.2158千帕？c1？

55.6？？x1？55.6？4.44？10？5？0.00247mol/l

8.2吸收塔某段的气相组成为y？0.05，液相组成x？0.01，两相平衡

1

关系是

y？？2x，如果两相的传质系数分别为

ky？1.25？10？5k mol/(m2·s)，

kx？1.25？10？5 kmol/(m2·s)，尝试找出总驱动力、总阻力、气液两相阻力

和传质速率的截面

溶液:与气相组成平衡的液相摩尔分数为y？？2x？2？0.01？0.02 因此，由气相摩尔分数之差表示的总传质驱动力为

*？y。y。y0？0.05？0.0？20.03同样，气相与液相组成平衡时的摩尔分数差为x*？0.05/2？0.025

，因此，由液相摩尔分数之差表示的总传质驱动力是

？x？*x 1？x0？0.025？0.？00.015液相摩尔分数差驱动的总传质系数为

Kx？11岁？5？？0.83？101/kx？1/mky1/？1.25？10？5？？1/？2？1.25？10？5？

kmol/(m2·s)

气相摩尔分数差驱动的总传质系数为

Ky？Kx/m？0.83？10？5/2？0.42？10？5 kmol/(m2·s)

传质速率

NA？Kx？x？0.83？10？5？0.015？1.25？10？7 kmol/(m2·s)

或NA？凯。y。0.42？10？5？0.03？1.26？10？液相摩尔分数差驱动的总传质系数分析。1/？0.83？10？5？？1.20？105(m2 . s)/kmol，其中传质阻力为1/kx？1/？1.25？10？5？？0.8？105(m2·s)/kmol占总阻力的66.7%，

膜传质阻力为1/mky？1/？2？1.25？10？5？？0.4？105(m2·s)/kmol 占总阻力的33.3%

2

8.3废气中的SO2在常压下被吸收塔吸收，30℃，相平衡常数m？26.7。在塔内某一段，气相SO2分压为4.1千帕，液相SO2浓度为0.05千摩尔/立方米，气相传质系数为千克？1.5？10？2 kmmol/(m2·h·kpa)，液体的传质系数为kL？0.39米/小时，吸收

液体密度与水相似尝试在第

(1)节中找到气液界面的浓度和分压。(2)总传质系数、传质驱动力和

传质速率解决方法:(1)将气液界面压力设为pi，浓度设为ci

，忽略SO2的溶解，吸收液的摩尔浓度设为co？1000/18？

55.6kmol/m3溶解度系数h？c055.6？？0.0206 kmol/(kPa m3) mp026.7？101.325在相界面上，气体和液体处于平衡状态，所以ci？

0.0206pi

，由于传质过程稳定，气液传质速率相等，所以kG？p？pi？？kL？ci？c？所以1.5？10？2？？4.1？pi？？0.39？？ci？0.05？

从以上两个方程，可以得到圆周率？3.52千帕，ci？0.0724kmol/m3 (2)总传质系数

KG？11岁？？0.00523k mol/(m2·h·KPa)

1/KG？1/HkL1/0.015？1/？0.0206？0.39？总液体传质系数KL？千克/小时？0.00523/0.0206？与水溶液平衡时0.254米/小时的气相平衡分压为p*？c/H？0.05/0.0206？2.43千帕，那么用分压差表示的总传质驱动力是多少？p？p？p*？4.1？2.43？1.67千帕，气相组成平衡溶液平衡浓度为c*？惠普？0.0206？4.1？0.084kmol/m3由浓度差表示的总传质驱动力为？c？c*？c？0.084？0.05？0.034kmol/m3传质速率NA？KG？p？0.00523？1.67？0.0087 kmol/(m2·h)或NA？吉隆坡？c？0.254？0.034？在0.0086 kmol/(m2·h)

3

8.4 101.3 kpa的操作压力下，在一定的吸收截面上，吸收过程发生在含氨量为0.03 mol%的气体和含氨量为1kmol/m3的溶液之间，已知