化工原理习题答案(第七章)

化工原理习题答案(第七章)

第7章 吸收

7-1．g 100水中溶解31gNH ，

从手册查得C 200

时3

NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为1

3kPa m kmol --⋅⋅）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。 （答：1

3k P a m 0.59k m o l --⋅⋅=H , 0.943m =）

解：3

m kmol 582.01000

101

17

1-⋅==c ， 31m Pa mol 59.09866.0582.0--⋅⋅===

Pe c H ，

0099

.03

.1011007604.7==e y ，

0105

.01810017117

1=+=

x ，

943

.00105.00099.0===x y m e 。

7-2．C 100

时氧在水中的溶解度的表达式x p 6

*

10313.3⨯=,式中*

p 为氧在气相中的平衡分压，

kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。

空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3

m 水中可溶解多少g 氧？（答：3m g 4.11-⋅ ，或3

m 0.35m o l

-⋅ ） 解：kPa 3.213.10121.0=⨯=Pe ，

6

6

61042.610

313.33

.2110313.3-⨯=⨯=⨯=Pe x ，

3

6m g 4.111000

1832

1042.6--⋅=⨯⨯⨯=c 。

7-3．用清水吸收混合气中的 3

NH ，进入常压吸收塔的气体含3

NH 体积分数为%6，吸收后气体含3

NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为1

3

kmol kmol 012.0-⋅NH 水。此物系的平衡关系为X Y 52.2=*

。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各

为多少？（答：顶00402.02

=ΔY ，底034

.01

=ΔY

）

解：064.006.0106

.011

1

1

=-=-=y y Y ，0402

.0004

.01004

.012

2

2

=-=

-=y

y Y ，

塔底：03024.0012.052.252.2=⨯==X Y e ， 塔顶：0052.252.2=⨯==X Y e

， 塔顶气相推动力00402.02

=∆Y ， 塔底气相推动力034.003024.0064.01

,1

1

=-=-=∆e Y Y Y 。

7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K 下的溶解度系1

3kPa m 2kmol --⋅⋅=H ,传质系数1

12kPa h m 0.056kmol ---⋅⋅⋅=G

k ，

3

-112m km ol h m 0.075km ol ⋅⋅⋅⋅=--L k 。求总传质系数G

K 以及气相阻力在总阻力中所占的分数。（答：1

1-2kPa h m 0.0408kmol --⋅⋅⋅=G

K , 73.0）

解：1

12kPa h m kmol 0408.0075

.021056

.011111---⋅⋅⋅=⨯+

=+

=L

G

G

HK K K ，

气相阻力所占分率： 73

.0075

.021

056.01056.01

=⨯+

=

η。

7-5．从矿石焙烧送出的气体，含体积分数2

%9SO ，其余视为空气。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含2

SO 的%95。吸收塔的操作温度为C 300

，压力为kPa 100。每小时处理的炉气量为3

m 1000（C 300

、kPa 100时的体积流量），所用液气比为最小值的2.1倍。求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为

( 答：00206.0,h kg 301201

1

=⋅=-x L )

解：099.009

.0109

.011

1

1

=-=-=y y Y ， 00495.0099.0)95.01()1(1

2

=⨯-=-=Y Y η，

1

h kmol 6.36)09.01(303

273

4.221000-⋅=-⨯=V ， 进吸

收塔2

SO 的分压kPa 12.909.03.1013.1011

=⨯==y P ，

由平衡关系内插得溶液平衡浓度为()O H 100kg kgSO2877.02

-1

⋅，

换算为摩尔比3

,11047.218

/10064

/877.0-⨯==e

x ， 1.3800247.000495.0099.0,121

min =-=-=⎪⎭⎫

⎝⎛e x Y Y V L ，

69.451.382.12.1min

=⨯=⎪⎭⎫

⎝⎛=V L V L ，

11m i n

m i n

h kg 25100h mol 5.13941.386.36--⋅=⋅=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=V L V L ，

1

m i n h

kg 30120251002.12.1-⋅=⨯==L L ，

121x Y Y V L -=⇒32111006.269.4500495.0099.0-⨯=-=

-=V

L Y Y x 。

7-6．用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收%99。入塔的混合气中，含苯%2（摩尔分数）。入塔的煤油中，含苯%02.0。溶剂用量为最小用量的5.1倍，操作温度为C 500

，压力为kPa 100。平衡关系为X Y 36.0=*

，总传质系数