天津大学化工原理第二版下答案1.docxVIP

天津大学化工原理第二版下答案1 第八章 气体吸收 1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH3)/1 000 g(H2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E、相平衡常数m及溶解度系数H。 解：水溶液中氨的摩尔分数为 76.617 x??0.075 76.61000?1718由 p*?Ex 亨利系数为 E?p*15.0?kPa?200.0kPa x0.075E200.0??1.974 pt101.3 相平衡常数为 m?由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40 ℃时水的密度为 ??992.2kg/m3 溶解度系数为 H??EMS 2. 在温度为25 ℃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 ?992.2kmol/(m3?kPa)?0.276kmol/(m3?kPa) 200.0?18碳为350 g/m3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 5作条件下，亨利系数E?1.66?10kPa，水溶液的密度为997.8 kg/m3。 解：水溶液中CO2的浓度为 c?350/1000kmol/m3?0.008kmol/m3 44997.83 kmol/m3?55.43kmol/m 18对于稀水溶液，总浓度为 ct?水溶液中CO2的摩尔分数为 c0.008x???1.443?10?4 ct55.43 由 p*?Ex?1.66?105?1.443?10?4kPa?23.954kPa 气相中CO2的分压为 p?pty?101.3?0.03kPa?3.039kPa p* 故CO2必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO2的分压表示的总传质推动力为 ?p?p*?p?(23.954?3.039)kPa?20.915kPa 3. 在总压为110.5 kPa的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的 1 c?1.06koml/m。气、液相组成分别为y?0.032、气膜吸收系数kG=5.2×10-6 kmol/(m2?s?kPa)，液膜吸收系数kL=1.55 3×10-4 m/s。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H＝0.725 kmol/(m3?kPa)。 （1）试计算以?p、?c表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 ?p?p?p*?pty? 其对应的总吸收系数为 c1.06?(110.5?0.032?)kPa?2.074kPa H0??(?)(m2?s?kPa)/kmol ?4?6KGHkLkG0.725?1.55?105.2?10?(8.899?103?1.923?105)(m2?s?Pa)/kmol?2.012?105(m2?s?Pa)/kmol 2 KG?4.97?10?6kmol/(m?s?kPa) 以液相组成差表示的总推动力为 ?c?c*?c?pH?c?(110.5?0.032?0.725?1.06)kmol/m?1.504kmol/m 其对应的总吸收系数为 K?L3311H?kLkG?110.725?1.55?10?45.2?10?6m/s?6.855?10?6m/s （2）吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 1/kGKG4.97?10?6???100%?95.58% ?61/KGkG5.2?10气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为105.0 kPa，操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为2.126 kmol/(m3?kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5 kPa，液相组成为2.85 kmol/m3，液膜吸收系数kL=2.12×10-5 m/s，气相总吸收系数KG＝1.206×10-5 kmol/(m2?s?kPa)。求该截面处（1）膜吸收系数kG、kx及ky；（2）总吸收系数KL、KX及KY；（3）吸收速率。 解：(1