《化工原理》课程教学资源（习题解答）第五章习题解答

第五章习题解答 1)总压100kPa,温度25℃的空气与水长时间接触,水中的M2的浓度为多少? 分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。空气中M2的体积百分率为079 解:将空气看作理想气体:y=0.79 p*=yp=79kPa 查表得 E=8.76×103kPa x=p*/E=106 H=p(EMS)=1000/876×103×18)=6342×10-kmoL/(kNm) C=p*H=79×6342×10-5=501×104 kmol/m3 2)已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律,亨利系数E为015×104 大气压,溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触:①溶 质A浓度为000202的水溶液:;②溶质A浓度为0001202水溶液 ③溶质A浓度为0002的水溶液。试求上述三种情况下溶质A在二相 间的转移方向。 解:E=0.15×104atm,p=0054atm,P=latm,y=p/P=0.054 ①m==015×10 0.〔 1×10=36×103 ∴y=mx1=0054 =y-y1=0∴平衡 0.001 l8×1 8 ∴y2=mx2=0027∴=y-y2>0∴气相转移至液相 0003 1×103=54×105 mx3=0081 ∴液相转移至气相 ④P=3atmy=0.054E=0.15×10atm ∴m=E/P=005×104

第五章 习题解答 1）总压 100 ，温度 25℃的空气与水长时间接触，水中的 的浓度为多少？ 分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。空气中 的体积百分率为 0.79。 解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa 查表得 E=8.76× 5 10 kPa 6 * / 10− x = p E = H= /( ) 1000/(8.76 10 18) 6.342 10 /( . ) 5 6 EMS kmoL k N m −  =   =  C=p*.H=79×6.342×10-5=5.01×10-4kmol/m3 2）已知常压、25℃下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数 E 为 大气压，溶质 A 的分压为 0.54 大气压的混合气体分别与三种溶液接触：①溶 质 A 浓度为 的水溶液；②溶质 A 浓度为 的水溶液； ③溶质 A 浓度为 的水溶液。试求上述三种情况下溶质 A 在二相 间的转移方向。 解： E=0.15×104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054 ① m E P = = 015104 . x1 3 0 02 5 1 10 18 = 3 6 10  =  − . . ∴ y1 mx1 0 054 * = = . ∴ y = y − y1 = 0 * ∴平衡 ② x2 3 0 001 5 1 10 18 = 18 10  =  − . . ∴ y2 mx2 0 027 * = = . ∴ y = y − y2 0 *  ∴气相转移至液相 ③ x3 3 0 003 5 1 10 18 = 5 4 10  =  − . . ∴ y3 mx3 0 081 * = = . ∴ y = y − y3 0 *  ∴液相转移至气相 ④ P=3atm y=0.054 E=0.15×104atm ∴m=E/P=0.05×104

=x3=5.4×105 ∴y=mx4=0027∴=y-y4>0∴气相转移至液相 3)某气、液逆流的吸收塔,以清水吸收空气~硫化氢混合气中的硫化氢。总压 为1大气压。已知塔底气相中含251.5%(摩尔分率),水中含2S的浓 度为18×103(摩尔分率)。试求塔底温度分别为5℃及30℃时的吸收过 程推动力。 解:查表得(5℃)E1=3.19×10kpam=E/P=315 Ex=0.319×105×1.8×10-5=0.5724KPa y*1=P*1/P=0.5742/101.33=0.0057 y1=0.015 气相推动力:△y1=y1-y*1=0.0093 液相推动力:Ax1=x*+-x1=y1/m-x1=2.96×10-3 查表得(30°C):E2=6,17×10+KPam2=E2/p=609 p*2=E2x=617×10×1.8×1053=1.1106kpa y*2=P*2/P=1.1106/10133=0.011 气相推动力:△y2=y2-y*2=00040 液相推动力 y2/n 663×10-6 4)总压为100kPa,温度为15℃时CO2的亨利系数E为1.22×105kPa。试计 算:①H、m的值(对稀水溶液密度为1002):②若空气中CO2的分 压为50kPa,试求与其相平衡的水溶液浓度,分别以摩尔分率和摩尔浓度表 解:)H=EM/pn=122×103×18103)=2196kNm/KmoL m=E/P=1.22×103/100=1220 2)p 50=1.22×105x x=4.10×10-4 p=HC 50=2196C C=0023kmol/m

x4=x3=5.4×10-5 ∴ y4 mx4 0 027 * = = . ∴ y = y − y4 0 *  ∴气相转移至液相 3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气～硫化氢混合气中的硫化氢。总压 为 1 大气压。已知塔底气相中含 1.5%（摩尔分率），水中含 的浓 度为 （摩尔分率）。试求塔底 温度分别为 5℃及 30℃时的吸收过 程推动力。 解：查表得（5 0 C） E1=3.19×104 kpa m1=E1/P=315 p*1=Ex=0.319 10 1.8 10 0.5724KPa 5 5    = − 6 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 4 5 2 2 2 2 4 2 0 5 1 1 1 1 1 1 1 1 .1 1 1 * / 6.63 10 * 0.0040 * * / 1.1106 /101.33 0.011 * 6.17 10 1.8 10 1.1106 30 6.17 10 , / 609 * / 2.96 10 * 0.0093 0.015 * * / 0.5742 /101.33 0.0057 − − −  = − = − =   = − = = = = = =    = =  = =  = − = − =   = − = = = = = x x x y m x y y y y p P p E x kpa C E KPa m E p x x x y m x y y y y y p P 液相推动力： 气相推动力： 查表得（ ）： 液相推动力： 气相推动力： 4）总压为 100 ，温度为 15℃时 的亨利系数 E 为 。试计 算：①H、m 的值（对稀水溶液密度为 ）；②若空气中 的分 压为 50 ，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表 示。 3 4 5 5 5 3 0.023k l / 50 2196 4.10 10 50 1.22 10 2) / 1.22 10 /100 1220 1 / 1.22 10 18/(10 ) 2196 . / C m o m C p HC x x p Ex m E P H EMs g k N m KmoL = = = =  =  = = =  = = =   = − 解：） 

5)在总压为100kPa、水温为30℃鼓泡吸收器中,通入纯CO2,经充分接触后 测得水中CO2的平衡溶解度为2857×103m0/溶液,溶液的密度可近似取 为100g/m2,试求亨利系数 解:p=100KPa H-c 2857×10-2 2857×10+(mo)kPa E =1945×103kPa HM2857×10-×18 6)组分A通过另一停滞组分B进行扩散,若总压为1015Pa,扩散两端组分A 的分压分别为232kPa和65kPa。实验测得的传质系数ka为 141×10-5mol P 若在相同的操作条件和组分浓度下,组分A和B 进行等分子扩散,试分别求传质系数和传质速率M fif: pAl=232KPa pA2=6.5KPa pBI=P-pA1=781KPa pB2=94.8KPa D P P k pm丿RT8(pa1-Pg) 141×10°mol/(m2·sPa) 12×10-mol/(m2sPa) D 12×10-3mol/m2·s·Pa) RTO (pn-pa2)=2.0× 7)已知:柏油路面积水3m,水温20℃,空气总压100kPa,空气中水汽分 压1.5kPa,设路面积水上方始终有025mm厚的静止空气层。问柏油路面积 水吹干需多长时间? 解:该过程可看作一组分通过另一停滞组分的扩散过程 查表得20%℃时水的饱和蒸汽压为P=1.5kPa 依题意pn=2.3346 kPa p2=1.5kPa

5）在总压为 100 、水温为 30℃鼓泡吸收器中，通入纯 ，经充分接触后 测得水中 的平衡溶解度为 溶液，溶液的密度可近似取 为 ，试求亨利系数。 解： p *=100KPa H C p = =  =  − − * . . 2 857 10 100 2 857 10 2 4 (mol/L)/kPa E HMs = =   =  −  10 2 857 10 18 1945 10 3 4 5 . . kPa 6）组分 A 通过另一停滞组分 B 进行扩散，若总压为 ，扩散两端组分 A 的 分 压 分 别 为 23.2 和 6.5 。 实 验 测 得 的 传 质 系 数 为 。若在相同的操作条件和组分浓度下，组分 A 和 B 进行等分子扩散，试分别求传质系数 和传质速率 。 解：pA1=23.2KPa pA2=6.5KPa pB1=P－pA1=78.1KPa pB2=94.8KPa ( ) k D RT P p D RT P p p p p mol m s Pa G Bm B B B B =       =  − =    −   1 2 2 1 5 2 141 10 ln . / ( ) ∴ D RT mol m s Pa  =    − 12 10 5 2 . / ( ) ∴ k D RT mol m s Pa G  = =    −  12 10 5 2 . / ( ) ∴ ( ) 2.0 10 /( ) 4 2 1 2 N k p p kmol m s A G A A − =    =  − 7）已知：柏油路面积水 ，水温 20℃，空气总压 100 ，空气中水汽分 压 1.5 ，设路面积水上方始终有 厚的静止空气层。问柏油路面积 水吹干需多长时间？ 解：该过程可看作一组分通过另一停滞组分的扩散过程 查表得 200 C 时 水的饱和蒸汽压为 P=1.5kPa 依题意 A1 p =2.3346kPa pA2 =1.5kPa

pB1=100-2.346=976654kPa PB2=100-1.5=98.5Pa Pom =(pBl- PR2)/Ln(pg/p2)=98.08kPa 由表得: 0°C水的扩散系数D=022×10-4m2/s 20°C水的扩散系数D=0248×10-4m2/s N,=DP(PA-Pa/(RTZpr =0.248×10×100×(22346-1.5)/(8.314×293×0.25×10-×9808 346×10-KmoL(m2·s) 以为扩散为稳定扩散,所以 N=ph/(M,0).0=ph/(M,N,) =1000×3×107(18×346×10-)=4808×10s 8)试分别计算0℃及1013kPa下CO2、O2在空气中的扩散系数,并与实验 值进行比较分析 解:(1)A:CO2,B:空气,MA=44,MB=29 VB=299,VA=34.0,P=101.3KPa,t=273.2K 436×103T 1155×10-5m (2)A:SO2,B:空气,MA=64,MB=29 B=299,VA=44.8,P=101.3KPa,t=273.2K 436×10-5Tl M =9822×106m P(VAK 9)试计算HC在35℃水中的扩散系数,并与实验值进行比较分析。 Aif: A: HCl, B: H2O, MB=18, a=2.6 VA=3.7+216=253,T=308.2K,μ=0.7225cp D 74×103(aMB)T 90 An =3.11×10-3cm

( )/( ) 20 0.248 10 / 0 0.22 10 / ( )/ ( / ) 98.08 100 1.5 98.5 100 2.3346 97.6654 1 2 0 4 2 0 4 2 1 2 1 2 2 1 A A A PBm Bm B B B B B B N Dp p p RTZ C D m s C D m s p p p Ln p p kPa p kPa p kPa = − =  =  = − = = − = = − = − − 水的扩散系数 水的扩散系数 由表得： 3.46 10 /( ) 0.248 10 100 (2.2346 1.5)/(8.314 293 0.25 10 98.08) 5 2 4 3 =  KmoL m • s =    −     − − − 以为扩散为稳定扩散，所以 s NA h M A h M ANA 3 5 3 1000 3 10 /(18 3.46 10 ) 4.808 10 /( ) /( ) =     =  = = − −      8）试分别计算 0℃及 101.3 下 、 在空气中的扩散系数，并与实验 值进行比较分析。 解：(1) A：CO2，B：空气，MA=44，MB=29 VB=29.9，VA=34.0，P=101.3KPa，t = 273.2K ( ) D T M M P V V m s A B A B =  +       + =  − − 4 36 10 1 1 1155 10 5 1 5 1 2 1 3 1 3 2 5 2 . . . (2)A：SO2，B：空气，MA=64，MB=29 VB=29.9，VA=44.8，P=101.3KPa，t = 273.2K ( ) D T M M P V V m s A B A B =  +       + =  − − 4 36 10 1 1 9 822 10 5 1 5 1 2 1 3 1 3 2 6 2 . . . 9）试计算 在 35℃水中的扩散系数，并与实验值进行比较分析。 解： A：HCl，B：H2O，MB=18，α=2.6 VA=3.7+21.6=25.3，T=308.2K，μ=0.7225cp ( ) D M T V cm s B A =  =  − − 7 4 10 311 10 8 0 5 0 6 5 . 2 . . .  

10)某传质过程的总压为300kFa,吸收过程传质系数分别为 大,=107bmm,h、,=228m2.),气液相平衡关系符合享利定 律,亨利系数E为10.67×103kPa,试求:①吸收过程传质总系数Ky和Ex ②液相中的传质阻力为气相的多少倍。 解:10.(1)E=1067×103kPa,P=300kPa,m==3557 P m 3557 ∴Ky=0.3919 Kk.k.10722 ∴Kx=13.94 Kmk.k、3557×107 173 11)在填料塔内以水吸收空气~氨混合气中的氨。已知:总压P为1大气压,温 度t为20℃,亨利系数E为766×10Pa,气相体积传质分系数ka为 425×10km0s,m,kPa),液相体积传质分系数k2a为582×1032/。气相 中含氨54%(体积),液相中含氨0062(摩尔分率),液相可按稀溶液处理 试求气、液界面处平衡的浓度以及气相传质阻力占总阻力的分率。 解:m=E/P=76.6/101.33=0.756 ∴y=0.054x=0.062c=1000/18=55.56kmoL/m3 p·kam=1013×425×10-=00431kmoL/(m3·s) km=C·kn=582×10-×5556=0.323kmOL/m3·s) 在界面处:y1=mx1 y1=0.756 431×10-2(0054-y1)=0.323( 得:x1=0.0629 n=00475 1/k,=1/k,+m/k=1/0.0431+0.756/0.323=25.54 气相阻力占总阻力分率为:m=100431×25.54)=90.8%

10） 某 传 质 过 程 的 总 压 为 300 ， 吸 收 过 程 传 质 系 数 分 别 为 、 ，气液相平衡关系符合亨利定 律，亨利系数 E 为 ，试求：①吸收过程传质总系数 和 ； ②液相中的传质阻力为气相的多少倍。 解：10. (1)E = 10.67×103kPa，P = 300kPa，m E P = = 35.57 1 1 1 107 3557 K k 22 m y y kx = + = + . . ∴Ky = 0.3919 1 1 1 1 3557 107 1 Kx mky kx 22 = + =  + . . ∴Kx = 13.94 (2) m k k k mk x y x y 1 1 1 = 1.73 11）在填料塔内以水吸收空气～氨混合气中的氨。已知：总压 P 为 1 大气压，温 度 t 为 20℃，亨利系数 E 为 ，气相体积传质分系数 为 ，液相体积传质分系数 为 。气相 中含氨 5.4%（体积），液相中含氨 0.062（摩尔分率），液相可按稀溶液处理。 试求气、液界面处平衡的浓度以及气相传质阻力占总阻力的分率。 解：m=E/P=76.6/101.33=0.756 ∴ y=0.054 x=0.062 c=1000/18=55.56kmoL/m 3 5.82 10 55.56 0.323 /( ) 101.33 4.25 10 0.0431 /( ) 3 3 4 3 k C k kmoL m s k p k kmoL m s xm Lm ym a m = • =   = • = • =   = • − − 4.31 10 (0.054 ) 0.323( 0.062) 0.756 ( ) ( ) 1 1 2 1 1 1 1 2 1 1  − = − = − = − = − y x y x k y y k x x y mx ym xm 在界面处： 得： x1 = 0.0629 y1 = 0.0475 1/ k ym = 1/ k ym + m/ kxm = 1/ 0.0431+ 0.756 / 0.323 = 25.54 气相阻力占总阻力分率为： 0 0  = 1/(0.0431 25.54) = 90.8

12)若某组分在气相中的摩尔分率保持不变,将其总压增大一倍,但其质量流速 不变,试分析kgk和M4的变化情况? D P 解: 8(PBm)RT8 PB2-P D ∵P↑,DP不变,(pB2-pB)=2(pB2-pB) ky=Pkg∴k.=k NA=ky(i-y2) 13)用填料塔进行逆流吸收操作,在操作条件下,气相、液相传质系数分别为 001900292.试分别计算相平衡常数m为01和100 时,吸收传质过程的传质阻力分配情况。若气相传质分系数,当气相 流量G增加一倍时,试分别计算上述两种情况下总传质系数增大的倍数。 解:①ky=0.013kmol/(m2s),kx=0026kmol(m2s) m=0.1时, =7692 3846 k80769→K,=001238 Y, VK =0.9524=9524% %,长, 4.76% m=100时 0.769 =38462 K,k,mk=39231=k,=00549 k.:长,=09304=980%mk,:长,=19% ②G′=2G,ky′=208ky=0.02263 m=01时,11m=48027→K,2=02082=~/K=1784 m=100时 K =38904→Kx=0.0257 1008 k

12)若某组分在气相中的摩尔分率保持不变，将其总压增大一倍，但其质量流速 不变，试分析 和 的变化情况？ 解： 2 1 1 2 ln B B B B Bm g p p p p RT DP p P RT D k − =        =   D P  1 ∵P↑, DP 不变，(pB2－pB1) ’=2(pB2－pB1) ∴ kg kg  = 1 2 ∵ky=Pkg ∴ ky ky  = NA=ky(y1－y2) ∴ NA NA  = 13)用填料塔进行逆流吸收操作，在操作条件下，气相、液相传质系数分别为 和 。试分别计算相平衡常数 为 0.1 和 100 时，吸收传质过程的传质阻力分配情况。若气相传质分系数 ，当气相 流量 G 增加一倍时，试分别计算上述两种情况下总传质系数增大的倍数。 解：①ky = 0.013 kmol/(m2 s)， kx = 0.026 kmol/(m2 s) m = 0.1 时， 1 76 92 ky = . , ｍ kx = 3.846 1 : 1 0.9524 95.24% : 1 4.76% 80.769 0.01238 1 1 = = = = + =  = y y x y y y y x k K m k K K k m K k m = 100 时， 1 = 0.769 mky , 1 = 38.462 x k 1 : 1 0.9804 98.04% 1 : 1 1.96% 39.231 0.02549 1 1 1 = = = = + =  = x x y x y x x y k K mk K K K k mk ② G′= 2G，ky′= 20.8ky=0.02263 m = 0.1 时， 1.784 ' 48.027 ' 0.02082 1 1 ' ' = + =  =  = y y y x y y K K K k m K k m = 100 时， 1.008 ' 38.904 ' 0.0257 1 1 1 ' ' = + =  =  = x x x y x x K K K K k mk

14)对低浓度气体吸收,当平衡关系为直线时,试证明 Noc= 式中4y,4y2分别为塔底与塔顶两端面上的气相吸收推动力 证明:No=( G )/△ y2(LnAy, /Ay2)/(,-mx2)-(2-mx2)] =(LnAy1/4y2)/1-m(x1-x2)Ay1-y2 Ln(Ay, /Ay2)/(1-mG/L) 15)用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收,可溶组分的回收率为η,实际液气比 为最小液气比的倍。物系平衡关系服从亨利定律。试以两个参数列出 计算20的计算式。 解:令进塔气体浓度为y,则出塔气体浓度为y2=y1(1-n)x2=0 L/G=B(L/G)mn=B(-y2)/x1=Bnm L/G=(y1-y2)/(x1-x2) Bm=[(y1-y1(1-/x1→x1=y1/mB 由上题证明的结果:NoG=(Ln△y1/4y2)/(1-mG/L 又1=y1-mx=y1-y1/B y2-0=y1(1-7) △y1/Ay2=(B-1)B(1-n) oG=BnLn[(B-1)/B(1-n]/(Bn-1 16)在一逆流吸收塔中,用清水吸收混合气体中的CO2,气相流量为300M (标准状况),进塔气体中含C∽260%(体积),要求条件下的平衡关系 y=1200x,操作液气比为最小液气比的16倍。试求:(1)吸收剂用量和出塔液 体组成:(2)写出操作线方程;()气相总传质单元数 解:x2=0,y1=0.06,y2=006(1-0.95)=0.003 V=300m/h=12.27kmol/h,n m=1200

14) 对低浓度气体吸收，当平衡关系为直线时，试证明： 式中 分别为塔底与塔顶两端面上的气相吸收推动力。 证明： OG m N = (y − y )/ y 1 2 ( / )/(1 / ) ( / )/[1 ( )/( )] ( )( / )/[( ) ( )] 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2 Ln y y mG L Ln y y m x x y y y y Ln y y y mx y mx =   − =   − − − = −   − − − 15）用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收，可溶组分的回收率为 ，实际液气比 为最小液气比的 倍。物系平衡关系服从亨利定律。试以 两个参数列出 计算 的计算式。 解：令进塔气体浓度为 y1，则出塔气体浓度为 y2 = y1 (1− ) x2 = 0 [( 1)/ (1 )]/( 1) / ( 1)/[ (1 )] 0 (1 ) / ( / )/(1 / ) [( (1 )]/ / / ( )/( ) / ( / ) ( )/ 1 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 * min 1 2 = − − −   = − −  = − = −  = − = − =   −  = − −  = = − − = = − =                 N Ln y y y y y y y mx y y N Ln y y mG L m y y x x y m L G y y x x L G L G y y x m OG OG 又 由上题证明的结果：  16）在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的 ，气相流量为 （标准状况），进塔气体中含 6.0%（体积），要求条件下的平衡关系 ，操作液气比为最小液气比的 1.6 倍。试求：⑴吸收剂用量和出塔液 体组成；⑵写出操作线方程；⑶气相总传质单元数。 解： x2 = 0，y1 = 0.06，y2 = 0.06(1－0.95) = 0.003 V = 300m3 /h = 12.27kmol/h， n PV RT =       , m = 1200 L V y y y x y y y m       = − − = − min * 1 2 1 2 1 2 1 Vy2 Lx2 Vy1 Lx1

=1.6 ∴L=22380.48kmol/h V(y1-y2)=L(x1-X2)=LX1 ∴x1=3.125×105 L L X+ly x+y2=1824x+0003 (3)A mv =589 A/y2 A 17)试按吸收因数法推导出以液相浓度差为推动力的吸收过程传质单元数计算 L hn 1-421-mx* g 证明:Na=∫(x2-x) y=y/m-L(x-x)/G x=y, /m-L(x-x)/G NoG= dx/( /m-L(x-x)/Gm-x [Ln[(l-L/mG)x2+(L/mG)/x-y /m+(L/mg)y, (L/mGy4(1-L/mGx+(LmGx1-y1/m]}/1-LAmG ( Ln[(l-L/mG(/m-x)+(L/mG(,/m-xul/ (y1/m-x1)}/(1-L/mG) {L川(1-L/mGXv1-mx2)(y1-mx1)+L/mG]}/1+L/mG) 18)以清水在填料塔内逆流吸收空气~氨混合气中的氨,进塔气中含氨4.0%(体 积),要求回收率7为096,气相流率G为035kg/m2,。采用的液气比为 最小液气比的16倍,平衡关系为y=092x,总传质系数K2为 0043002}。试求:①塔底液相浓度x;②所需填料层高度H

L V L V y y y m =       = − 16 16 1 2 1 . . min ∴L = 22380.48 kmol/h V(y1－y2) = L(x1－x2) = Lx1 ∴ x1 = 3.125×10-5 (2) y L V x y L V x L V = + − x y x      2 2  = + 2 = 1824 + 0.003 (3) A L mV = = 1.52 N A A y mx y mx A oG = − −       − − +       1 1 1 1 1 1 2 1 2 2 ln = − −       +       = 1 1 1 1 1 1 589 1 2 A A y y A ln . 17）试按吸收因数法推导出以液相浓度差为推动力的吸收过程传质单元数计算 式：   = − − − = − − = − − = − 1 2 1 2 /[( / ( )/ ] / ( )/ / ( )/ /( ) 1 1 1 1 * 1 1 * x x OG x x OL N dx y m L x x Gm x x y m L x x G y y m L x x G 证明：N dx x x { [(1 / )( )/( ) / ]}/(1 / ) ( / )}/(1 / ) { [(1 / )( / ) ( / )( / )]/ ( / ) ]/[(1 / ) ( / ) / ]}/[1 /( )] { [(1 / ) ( / )/ / ( / ) 1 2 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 Ln L mG y mx y mx L mG L mG y m x L mG Ln L mG y m x L mG y m x L mG y L mG x L mG x y m L mG Ln L mG x L mG x y m L mG y = − − − + + − − = − − + − − + − − = − + − + − 18）以清水在填料塔内逆流吸收空气～氨混合气中的氨，进塔气中含氨 4.0%（体 积），要求回收率 为 0.96，气相流率 G 为 。采用的液气比为 最 小 液 气 比 的 1.6 倍 ， 平 衡 关 系 为 ， 总 传 质 系 数 为 。试求：①塔底液相浓度 ；②所需填料层高度

y2 解 1)y2=y1(1-m)=0.04×0.04=00016 L/G=1.6(L/G)=mn=1.6(y-y2)/(y1/m-x2)=1413 Mn=0.04×17+0.96×29=28.52kg/kmoL G=035/28.52=0.01227kmol/(m2·s) L=1413G=0.017338kmol(m2·s) L/G=(01-y2)/x1 x1=0.0272 2)HoG=G/Kim=0.01227/0.043=0.2853m Aym =[(.-mx1)-y2]/Ln(, mxu/y2l =(0.04-0.92×00272-0.0016)/m(0.04-0.92×0.0272)/0.0016 o=64 H=Hoc·NoG=0.2853×641=1.83m 19)接上题,若气、液相接触改为并流操作,气、液流量及进口浓度都不变,填 料层高度为上题算出的H,操作温度、压强亦不变,问回收率为多少? 解:x1=0且汽流量不变 (y1-y2)/x2=L/G=1413 因H及操作温度,压强不变NoG=641 △yn=[y1-(y )I/Lnly, /( ) y1-y2=1413x (y1-y2)/△yn=641 联立上面三式得 y2=0.01584→n=1-y2/y1=1-0.015840.04=60.6% 20)试在“y~x”图中定性画出下列各吸收流程的操作线与平衡线 L L/2,x L/2x3 L3, XI G1, X3 XI GI=G2 G2,3

解： 0.0272 / ( )/ 1.413 0.017338 /( ) 0.35/ 28.52 0.01227 /( ) 0.04 17 0.96 29 28.52 / / 1.6( / ) 1.6( )/( / ) 1.413 1) (1 ) 0.04 0.04 0.0016 1 1 2 1 2 2 min 1 2 1 2 2 1 = = − = = • = = • =  +  = = = − − = = − =  = x L G y y x L G kmol m s G kmol m s M k g kmoL L G L G y y y m x y y m  H H N m N Ln y y m x y Ln y m x y N y y y H G K m O G O G O G m O G m O G ym 0.2853 6.41 1.83 6.41 0.00598 (0.04 0.92 0.0272 0.0016)/ [(0.04 0.92 0.0272)/ 0.0016 [( ) ]/ [( )/ ] ( )/ 2) / 0.01227 / 0.043 0.2853 1 1 2 1 1 2 1 2  = • =  =  = = = −  − −   = − − − = −  = = = 19）接上题，若气、液相接触改为并流操作，气、液流量及进口浓度都不变，填 料层高度为上题算出的 ，操作温度、压强亦不变，问回收率 为多少？ 0 0 2 2 1 1 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 0.01584 ' 1 / 1 0.01584 / 0.04 60.6 ( )/ 6.41 1.413 [ ( )]/ [ /( )] 6.41 )/ / 1.413 0 =  = − = − = −  = − =  = − − −  = − = = = y y y y y y y y x y y y mx Ln y y mx H N y y x L G x m m OG  联立上面三式 得： 因 及操作温度，压强不变 （ 解： 且汽流量不变 20）试在“y～x”图中定性画出下列各吸收流程的操作线与平衡线 G,y1 L x2 y3 y2 L1,x2 y2 x3 L,x2 y4 L2x3 y2 L2=L1/2 L/2,x1 L/2,x3 G,y1 L3,x1 G1,x3 x1 G1=G2 G2,y3 y2 x2 y1 1 x1

21)在一逆流接触的填料吸收塔中,用纯水吸收空气~氨混合气中的氨,入塔气 体中含M39%,要求吸收率为95%,吸收剂用量为最小用量的12倍,操作条 件下的平衡关系为y=12x。传质单元高度为08m。试求:①填料层高度H ②若改用含MH23005%(摩尔分率)的稀氨水作吸收剂,及其它条件均不变, 吸收率为多少? 解:)y1=009x2=0y2=(1-0.95)×0.09=00045 L/G=1.2(L/G)mn=1.2(0.09-0.0045)/0.09/1.2)=1.368 x1=G(y1-y2)/L=(0.09-0.0045)/1.368=00625 △y1=0.09-0.0625×1.2=0.015 △yn=(0.015-0.0045)/Ln(0.015/0.0045)=000872 NoG=(0.09-0.0045)/000872=98 H=98×08=7.84m 2)y1=0.09x1=0.0625x2=0.0005 L/G不变 (y1-y2)/(x1-x2)=1.368 解得:y2=00052 7=1-y2/y=1-(0.0052/009)=9424% 22)以清水在填料塔内逆流吸收空气~二氧化硫混合气中的O2,总压为1atm, 温度为20℃,填料层高为4m。混合气流量为168知/(m2),其中含82为 0.05(摩尔分率),要求回收率90%,塔底流出液体浓度为1.0×10°。试求:① 总体积传质系数ya;②若要求回收率提高至95%,操作条件不变,要求的填 料层高度为多少? 解:l)M=64×0.05+29×0.95=30.75 G=1.68/30.75=0055kmol(m2·s) 查表(20C)E=0.355×104kP m=E/P=35 由G(y1-y2)=L(x1-x2)L=2475kmom2·s) △y1=y-mx1=0.05-35×0.001=0.015 △y2=0.005 △yn=(0.015-0.005)/Ln3=0.0091 NOc=(005-0.005/0.0091=4.94

21）在一逆流接触的填料吸收塔中，用纯水吸收空气～氨混合气中的氨，入塔气 体中含 9%，要求吸收率为 95%，吸收剂用量为最小用量的 1.2 倍，操作条 件下的平衡关系为 。传质单元高度为 0.8m。试求：①填料层高度 ； ②若改用含 0.05%（摩尔分率）的稀氨水作吸收剂， 及其它条件均不变， 吸收率为多少？ (0.015 0.0045)/ (0.015/ 0.0045) 0.00872 0.0045 0.09 0.0625 1.2 0.015 ( )/ (0.09 0.0045)/1.368 0.0625 / 1.2( / ) 1.2(0.09 0.0045)/(0.09 /1.2) 1.368 1 0.09 0 (1 0.95) 0.09 0.0045 2 1 1 1 2 min 1 2 2  = − =  =  = −  = = − = − = = = − = = = = −  = y Ln y y x G y y L L G L G y x y m 解：） 0 0 2 ` 2 1 2 1 2 1 1 2 1 / 1 (0.0052 / 0.09) 94.24 0.0052 )/( ) 1.368 / 2) 0.09 0.0625 0.0005 9.8 0.8 7.84 (0.09 0.0045)/ 0.00872 9.8 = − = − = =  − − = = = = =  = = − = y y y y y x x L G y x x H m NOG  解得： （  不变 22）以清水在填料塔内逆流吸收空气～二氧化硫混合气中的 ，总压为 1 ， 温度为 20℃，填料层高为 4m。混合气流量为 1.68 ，其中含 为 0.05（摩尔分率），要求回收率 90%，塔底流出液体浓度为 。试求：① 总体积传质系数 ；②若要求回收率提高至 95%，操作条件不变，要求的填 料层高度为多少？ 0.005 0.05 35 0.001 0.015 ( ) ( ) 2.475 ( ) / 35 (20 ) 0.355 10 1.68/ 30.75 0.055 /( ) 1 64 0.05 29 0.95 30.75 2 1 1 1 2 1 2 1 2 0 4 2  =  = − = −  = − = − = • = = =  = = • =  +  = y y y mx G y y L x x L kmol m s m E P C E kPa G kmol m s M m 由 查表 解：） (0.05 0.005)/ 0.0091 4.94 (0.015 0.005)/ 3 0.0091 = − =  = − = OG m N y Ln