化工原理作业和练习题

第七章

练习题1•在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中氨含量为

5.5% （质量

分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为 0.2%,试计算进、出塔气体中氨的摩尔比 Y 1、Y 2。

解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数

y 1和y 2。

0.055 /17

y 1

0.0903

0.055 /17

0.945 /29

0.002 /17

y 2

0.0034 0.002 /17

0.998 / 29 进、出塔气体中氨的摩尔比

丫1、丫2为

0.0903

Y |

0.0993

1 0.0903 0.0034

丫2

0.0034

1 0.0034

由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。

第八章

练习题 2.在温度为25 C 及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为

3.0% （体积分

数）的混合空气与含二氧化碳为

350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计

算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨利系数 溶液的密度为997.8 kg/m 3。

解：水溶液中 CO 2的浓度为

对于稀水溶液，总浓度为

水溶液中CO 2的摩尔分数为

,

5

4

由 p* Ex 1.66 10 1.443 10 kPa 23.954 kPa

气相中CO 2的分压为

p P t y 101.3 0.03kPa 3.039kPa < p* 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。

以CO 2的分压表示的总传质推动力为

p P* p (23.954

3.039)kPa

20.915 kPa

练习题7.某填料吸收塔内装有5 m 高，比表面积为221 m 2/m 3

的金属阶梯环填料，在该填料

5

E 1.66 105kPa ,水

350/1000

44

kmol/m 3

0.008kmol/m

997.8 18

kmol/m 3

55.43 kmol/m 0.008

55.43

1.443 10

塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的溶质组分。已知混合气的流量为50 kmol/h，溶质的含量为

5% （体积分数％）;进塔清水流量为 200 kmol/h ，其用量为最小用量的1.6倍；操作条件下的

4

2

气液平衡关系为丫 2.75X ；气相总吸收系数为3 10 kmol/（m s ）；填料的有效比表面积 近似取为填料比表面积的90%。试计算（1）填料塔的吸收率；（2）填料塔的直径。

解：（1）惰性气体的流量为

q n ,V

50 (1 0.05)kmol/h 47.5kmol/h

对于纯溶剂吸收

q n,L Y 1 丫 2

- - m A

q n ，V min

Y / m

X

2

依题意

q n,L

200

2.632

q

n,

V

min

47.5 1.6

(q n,L /q n,v )min 2.632

Y m

丫 丫°.

0196

°.

00226

0.00803

ln^6 0.00226

N OG

丫 1

丫

°.

0526

O.。

0226

6.269

0.00803

H

OG

N

OG

5

m 0.798m 6.269

由H °G

q

n,V

©a q n,v

K 丫 aH

OG

47.5/3600

3 10 4

221 0.9 0.798

0.277m -

填料塔的直径为

0.594m

m

2.75

0.05 (2) 丫

1

0.0526

1 y 1 0.05

丫 1

A

0.0526 1 0.9571

0.00226

X 1

q

n,V

丫1 Y -

X -

47 5 0.0526 0.00226

0 0.0120

q n,L

200

Y 丫 丫* 0.0526 2.75 0.0120

0.0196

丫2

丫2

0.00226 2.75 0

0.00226

丫 D

4 0.277 3.14

练习题11.某制药厂现有一直径为

0.6 m ，填料层高度为6 m 的吸收塔，用纯溶剂吸收某

混合气体中的有害组分。 现场测得的数据如下： V=500 m 3/h 、Y i =0.02、丫2=0.004、X i =0.004。 已知操作条件下的气液平衡关系为

Y = 1.5 X 。现因环保要求的提高，要求出塔气体组成

低于0.002 （摩尔比）。该制药厂拟采用以下改造方案：维持液气比不变，在原塔的基础 上将填料塔加高。试计算填料层增加的高度。

解：改造前填料层高度为

Z H OG N OG

改造后填料层高度为

Z

H

OG N

OG

故有 Z

H

OG N

OG

Z

H OG N OG

由于气体处理量、操作液气比及操作条件不变，故

H

OG H

OG

S S

对于纯溶剂吸收 X 2 0，笔*

因此，有

Y ln[(1 S)l S] ln[(1 S)Y 1

操作液气比为

Z Z Z (9.054

6)m 3.054m

由N OG

1 F (1

S)Y¥ S]

故N OG

1 rS ln[(1 S]

N

OG

1 FS ln[(1

S]

S]

q n,L

Y 1 Y 2

q

n,V X

1

X

2

0.02 0.004 0 mq n,V 1.5

q n,L 4

0.375

Z_ Z

ln[(1 0.375)

0.375] 00002 1.509 ln[(1

0.375)"002

0.375]

0.004

1.509 6m 9.054m

Z 填料层增加的高度为