化工原理(下册)第六章吸收习题答案解析

6-1 已知在101.3 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨1 g 的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa 。试求：

(1) 溶解度系数H (kmol ·m -3·Pa -1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m ；

(4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H ，E ，m 值。

（假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为

10003/m kg ）

解：（1）根据已知条件

Pa p NH 987*3=

3/5824.01000

/10117

/13m kmol c NH ==

定义

333*NH NH NH H c p =

()

Pa m kmol p c H

NH NH NH •⨯==-34/109.5333

（2）根据已知条件可知

0105.018

/10017/117

/13=+=

NH x

根据定义式

333*NH NH NH x E p =

可得

Pa E NH 41042.93⨯=

（3）根据已知条件可知

00974.0101325/987/*

*33===p p y NH NH

于是得到

928.0333*==NH NH NH x y m

（4）由于H 和E 仅是温度的函数，故3NH H 和3NH E 不变；而

p E px Ex px p x y m ====**

，与T 和p 相关，故309.0928.03

1'

3

=⨯=NH m 。 分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。

（2）注意E ，H 和m 的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。 6-2 在25℃下，CO 2分压为50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触：

(1) 含CO 2为0.01 mol/L 的水溶液； (2) 含CO 2为0.05 mol/L 的水溶液。 试求这两种情况下CO 2的传质方向与推动力。

解： 由亨利定律得到

*

2

250CO CO Ex kPa p == 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出

()kPa E CO 51066.1252⨯=℃ 所以可以得到

4

*1001.32

-⨯=CO x 又因为

()()345

25/10347.318

1066.11000

22

2m kPa kmol EM H O

H O

H CO •⨯=⨯⨯=

≈

-ρ℃ 所以得

34*/0167.05010347.3222

m kmol p H c CO CO CO =⨯⨯==- 于是：（1）为吸收过程，3/0067.0m kmol c =∆。 （2）为解吸过程，3/0333.0m kmol c =∆。

分析 （1）推动力的表示方法可以有很多种，比如，用压力差表示时：

① kPa H c p

CO CO CO 9.2910347.301

.04

*

2

22

=⨯=

=

-

推动力 kPa p 1.20=∆（吸收）

② kPa H c p CO CO CO 4.14910

347.305

.04

*

2

22

=⨯=

=- 推动力 kPa p 4.99=∆（解吸） 或者 , 用摩尔分数差表示时 ① 由4108.118

100001

.02-⨯==

CO x ，判断出将发生吸收过程，推动力410201.1-⨯=∆x ；

②由 41092-⨯=CO x ，判断出将发生解吸过程，推动力41099.5-⨯=∆x （2）推动力均用正值表示。

6-3 指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少，并在x-y 图上表示。 (1) 含SO 2为0.001(摩尔分数)的水溶液与含SO 2为0.03(摩尔分数)的混合气接触，总压为101.3 kPa ，t=35℃；

(2) 气液组成及总压同(1) ，t=15℃；

(3) 气液组成及温度同(1) ，总压为300 kPa(绝对压力)。

解 (1) 根据《化工原理》教材中表 8-1 知T = 35℃时，SO 2 的 kPa E 410567.0⨯=, 故

563

.10110567.04

=⨯==P E m

根据相平衡关系 , 得

056.0001.056*=⨯==A A mx y

由于A A y y >*，所以将发生解吸过程。传质推动力为

026.003.0056.0=-=∆y

(2 ) T = 15℃时 , SO 2的 kPa E 410294.0⨯=，故

293

.10110294.04

=⨯==P E m

根据相平衡关系 , 得

029.0001.029*=⨯==A A mx y

由于A A y y <*，所以将发生吸收过程。 传质推动力为

001.0029.003.0=-=∆y

(3)同理可知 , 当 T = 35℃，p = 300 kPa 时 ,kPa E 410567.0⨯=，故

9.18==

P

E

m 0189.0001.09.18*=⨯==A A mx y

由于A A y y <*，所以将发生吸收过程。推动力为

0111.00189.003.0=-=∆y

示意图见题6-3 图。

题6-3 图

分析 体会通过改变温度和总压来实现气液之间传质方向的改变 ,即吸收和解吸。

6-4 氨-空气混合气中含氨0.12(摩尔分数)，在常压和25℃下用水吸收，过程中不断移走热量以使吸收在等温下进行。进气量为1000 m 3 ，出口气体中含氨0.01(摩尔分数)。试求被吸收的氨量(kg)和出口气体的体积(m 3) 。

解 惰性气体量 388088.01000m V =⨯=，进口中 NH 3 之量为3120m ,出口中NH 3 之量为3988

.12.099

.001.0120m =⨯

,于是总出气量= 880 + 9 =3889m ,被吸收的NH