1、第九章吸收習題、填空題1. （ 3分）20C時，C02氣體溶解于水的溶解度為0.878（標m3）/m'（H2O）,此時液相濃度C=kmol/m .液相摩爾分率 x=.比摩爾分率 X=.* 答案 *0.03920.0007050.0007062. （2分）在常壓下,20C時氨在空氣中的分壓為69.6mmHg,此時氨在混合氣中的摩爾分率y =,比摩爾分率 Y =.* 答案 *0.0916 ; 0.1013. （2分）用相平衡常數 m表達的亨利定律表達式為 .在常壓下,20 C時，氨在空氣中的分壓為50mmHg,與之平衡的氨水濃度為7.5（kgNH 3/100kgH2O）.此時m=.* 答案

2、 * y=mx ;0.8944. （ 3分）用亨利系數 E表達的亨利定律表達式為 .在常壓下,20 C時，氨在空氣中的分壓為50mmHg,與之平衡的氨水濃度為7.5（kgNH 3/100kgH2O）.此時亨利系數 E=,相平衡常數 m=.* 答案 * p=Ex ;680mmHg ;0.8945. （2分）用氣相濃度 p為推動力的傳質速率方程有兩種，以傳質分系數表達的傳質速率方程為,以總傳質系數表達的傳質速率方程為 .* 答案*NA=kG （p-pi）Na =Kg（p-pl*）6. （2分）用液相濃度 C為推動力的傳質速率方程有兩種，以傳質分系數表達的速率方程為 ，以傳質總系數表達的速率方程為

3、.* 答案 *Na =kL（Ci-CL）Na=Kl（Cg*-Cl）7. （2分）用氣相濃度 y為推動力的傳質速率方程有兩種，以傳質分系數表達的速率方程為,以傳質總系數表達的速率方程為 .* 答案*Na =ky（y-y i）; Na =Ky（y-y*）8. （2分）用液相濃度 x為推動力的傳質速率方程有兩種，以傳質分系數表達的速率方程為，以傳質總系數表達的速率方程為 .* 答案*Na= kx （xi-x）Na=Kx（X*-X）9. （2分）用氣相濃度 Y為推動力的傳質速率方程有兩種 ，以傳質分系數表達的速率方程為，以傳質總系數表達的速率方程為 .* 答案 *NA=kY（Y-Yi）； Na=Ky（

4、Y-Y*）10. （ 2分）用厶y, x為推動力的傳質速率方程中，當平衡線為直線時傳質總系數 Ky與分系數ky、kx的關系式為,Kx 與ky、kx的關系式為.* 答案*1/Ky=1/ky+m/kx； 1/Kx=1/（m.ky）+1/kx11. （2分）用 Y, X為推動力的傳質速率方程中，當平衡線為直線時，傳質總系數Ky與分系數 kY、，kx的關系式為 ,Kx與 kY , kX的關系式為 .* 答案*1/KY=1/kY + m/kX ; 1/Kx=1/（m.kY）+1/kx12. （ 2分）用厶p, C為推動力的傳質速率方程中，當平衡線為直線時，傳質總系數Kg與分系數 kG、kL 的關系式為

5、,K L 與 kG''、kL 的關系式為 .* 答案*1/KG=1/kG+1/H.kL; 1/KL=H/kG+1/kL13. （2分）用清水吸收空氣與 A的混合氣中的溶質 A，物系的相平衡常數m=2,入塔氣體濃度1=0.06,要求出塔氣體濃度 y2=0.008,則最小液氣比為 .*答案*1.73314. （ 4分）某吸收塔中，物系的平衡線方程為 y=2.0x,操作線方程為 y=3.5x+0.001,當y1=0.06,y 2=0.0015 時,X1=,X2=, L/G=,氣相傳質單元數 Nog=.* 答案 *0.01685 ; 0.0001429;3.5;7.1215. （ 3分

6、）吸收過程主要用于三個方面：,.*答案*制備產品；分離氣體混合物；除去氣體中的有害組分16. （3分）填料的種類很多，主要有 ,.*答案* 拉西環；鮑爾環；矩鞍環；階梯環；波紋填料；絲網填料.仃.（2分）質量傳遞包括有 等過程。*答案*吸收、蒸餾、萃取、吸附、干燥。18. （3分）吸收是指 _的過程，解吸是指的過程。*答案*用液體吸收劑吸收氣體，液相中的吸收質向氣相擴散。19. （3分）指出下列組分，哪個是吸收質，哪個是吸收劑 用水吸收 HCI生產鹽酸，出0是, HC 1是_.（2）用 98.3% H2SO4 吸收 SO3生產 H2SO4,SO3,是; H2SO4是。（3）用水吸收甲醛生產福爾

7、馬林 ,H2O是;甲醛是。*答案* （1）吸收劑，吸收質。（2）吸收質，吸收劑。（3）吸收劑，吸收質。20. （2分）吸收一般按有無化學反應分為，其吸收方法分為。*答案*物理吸收和化學吸收；噴淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。21. （2分）氣液兩相平衡關系將取決于以下兩種情況：（1）若PgPl或Cgcl貝V屬于過程若pLpG或Cl C g貝U屬于過程*答案*（ 1）解吸；（2）吸收。22. （2分）擴散速率的費克定律公式是,式中每項的物理意義 。*答案*Ja= - DdCA/dz, Ja組分A的擴散通量kmol/（m 2s ） ； D擴散系數 m2/s,dCA/dz組分的濃度梯度 kmol/m42

8、3. （2分）吸收速度取決于，因此，要提高氣-液兩流體相對運動速率，可以來增大吸收速率。*答案*雙膜的擴散速率，減少氣膜、液膜厚度。24. （2分）影響擴散系數 D值的大小的因素有 。*答案*擴散組分的性質及介質、溫度、壓力、濃度。25. （2分）總吸收速率方程式中 Ky是以為氣相摩爾比差為傳質推動力的氣相總傳質系數；而Kx是以 為液相摩爾比差為傳質推動力的液相總傳質系數。Y Y*X* X26. （2分）填料選擇的原則是 .*答案*表面積大、空隙大、機械強度高價廉，耐磨并耐溫。27. （ 5 分）氣相中：溫度升高則物質的擴散系數壓強升高則物質的擴散系數.在液相中：液相粘度增加則物質的擴散系數。

9、 易溶氣體溶液上方的分壓, 難溶氣體溶液上方的分壓 ,只要組分在氣相中的分壓液相中該組分的平衡分壓，吸收就會繼續進行，直至達到一個新的為止。*答案* f ；閱；小；大；大于；平衡28. （4分）由于吸收過程氣相中的溶質分壓總液相中溶質的平衡分壓，所以吸收操作線總是在平衡線的。 增加吸收劑用量，操作線的斜率, 則操作線向平衡線的方向偏移，吸收過程推動力（y y* ） 。*答案* 大于 上方增大 遠離增大29. （2分） 圖所示為同一溫度下 A.B.C三種氣體在水中的溶解度曲線。由圖可知，它們 溶解度大小的次序是；同一平衡分壓下，它們的液相平衡濃度大小順序是C >B > A ;在同一平

10、衡分壓下 Cc>Cb> Ca30. （ 3分）對接近常壓的低濃度溶質的氣液平衡系統，當總壓增加時，亨利系數E,相平衡常數m，溶解度系數H _。*答案答案*溶解度大、選擇性好、腐蝕性小、揮發度小。40. （2分）當平衡線在所涉及的氣液范圍內斜率為m的直線時，則1/Kg= 1/kG+ 不變； 減少； 不變31. （4分）在常壓下，測定水中溶質A的摩爾濃度為0.56kmol/m3,此時氣相中A的平衡摩爾分率為0.02，則此物系的相平衡常數m=。當其他條件不變，而總壓增加一倍時，相平衡常數m=,若測得總壓值為2 atm，則此時的亨利系數E=atm,而溶解度系數 H kmol/（m 3.at

11、m）。3* 答案*2.0 ;1.0;4.0 atm;14 kmol/（m .atm）32. （2分）在氣體流量，氣相進出口組成和液相進口組成不變時，若減少吸收劑用量，則傳質推動力將，操作線將平衡線。*答案* 減少； 靠近；33. （2分）當溫度增高時，溶質在氣相中的分子擴散系數將，在液相中的分子擴散系數將。*答案* 增加； 增加34. （2分）對一定操作條件下的填料吸收塔，如將塔料層增高一些，則塔的Hog將,Nog將 （增加，減少，不變）。*答案* 不變； 增加35. （2分）某逆流吸收塔，用純溶劑吸收混合氣中易溶組分，設備高為無窮大，入塔丫1=8 %（體積），平衡關系Y=2X。試問：.若液氣

12、比（摩爾比，下同）為 2.5時，吸收率=%若液氣比為1.5時，吸收率=% *答案*100% ； 75%36. （5分）吸收塔底部的排液管成U形，目的是起作用，以防止 。操作中的吸收塔，若使用液氣比小于設計時的最小液氣比，則其操作結果是吸收效果;若吸收劑入塔濃度x2降低，其它操作條件不變，吸收結果將使吸收率出口氣體濃度。*答案*液封作用；空氣倒灌和塔內氣體跑出；吸收效果達不到要求；吸收率增大，出口氣體濃度降低37. （ 3分）計算吸收塔的填料層高度，必須運用如下三個方面的知識關聯計算：*答案*平衡線、操作線、傳質系數。或者 平衡關系、物料衡算、傳質速率。38. （2分）溶解度很大的氣體，吸收時屬

13、于控制，強化吸收的手段是*答案* 氣膜，增大氣相側的傳質分系數或氣流湍動程度。39. （2分） 吸收操作中，對吸收劑的要求有、 _。若為氣膜控制，則Kg=。*答案*m/燈;kG41. （ 2分）某低濃度氣體吸收過程，已知m = 1 ,氣膜體積傳質分系數kya =2 XI0-4 kmol.mls ，液膜體積傳質分系 kxa= 0.4 kmol/（m 3.s）。則該吸收過程為 膜阻力 控制。氣膜阻力占總阻力的百分數為。*答案* 氣；99.95% 10%42. （2分）填料吸收塔正常操作時，氣相為相； 液相為相；而當出現液泛現象時，則氣相為相，液相為相。 *答案*連續；分散；分散；連續。43. （2

14、分）某氣體用水吸收時，在一定濃度范圍內，其氣液平衡線和操作線均為直線，其平 衡線的斜率可用常數表示，而操作線的斜率可用表示。*答案*相平衡；液氣比之中。阻力。44. （2分）雙膜理論認為，吸收阻力主要集中在界面兩側的 和*答案* 氣膜、 液膜45 （2分）對于氣膜控制的吸收過程，如要提高其過程速率，應特別注意減少氣膜46. （2分）一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是 。*答案*使兩相傳質平均推動力大，從而可減小設備尺寸；提高吸收 效率和吸收劑使用率。47. （2分）傳質的基本方式有： 和。*答案* 分子擴散，渦流擴散48. （2分）填料塔的噴淋密度是指 *答案*單位塔截面上單位時間內下流的液

15、體量（體積）。49. （2分）吸收設備的主要類型有 等。*答案*填料吸收塔，板式吸收塔二、選擇題1. （2分）吸收速率主要決定于通過雙膜的擴散速度，要提高氣液兩流體的相對運動，提高吸收效果，則要（）*答案* BA.增加氣膜厚度和減少液膜厚度；B.減少氣膜和液膜厚度 C.增加氣膜和液膜厚度2. （2分）選擇吸收設備時，綜合考慮吸收率大，阻力小，穩定性好結構簡單造價小，一般應選（）*答案* AA.填料吸收塔B.板式吸收塔C.噴淋吸收塔3. （2分）對接近常壓的低濃度溶質的氣液平衡系統，當溫度和壓力不變，而液相總濃度增 加時其溶解度系數 日將（），亨利系數E將（）。*答案* C. C.;A.增加B.

16、減少C.不變4. （2分） 在常壓下用水逆流吸空氣中的CO2,若將用水量增加則出口氣體中的CO2量將（）氣相總傳質系數 K y將（），出塔液體中CO2濃度將（）。A.增加；B.減少； C.不變。*答案* B ； A ； B.5. （2分）題號7113 第7章 知識點300 難度 中等通常所討論的吸收操作中，當吸收劑用量趨于最小用量時，完成一定的分率（）。A.回收率趨向最高；B.吸收推動力趨向最大；C.操作最為經濟；D.填料層高度趨向無窮大。*答案* D6 （2分）在吸收塔某處，氣相主體濃度y=0.025,液相主體濃度x=0.01，氣相傳質分系數ky=2kmol/（m 2.h）氣相總傳質系數Ky

17、=1.5kmol/（m 2.h），則該處氣液界面上氣相濃度yi應為（）,平衡關系y=0.5x。A. 0.02 B. 0.01 C. 0.015D. 0.005* 答案* B.y* =0.5 0.01=0.005; NA=Ky （y-y*） =ky （y-yj1.5 （0.025-0.005） =2 （0.025-yJ二 yi =0.017. （2分）正常操作下的逆流吸收塔，若因某種原因使液體量減少以致液氣比小于原定的最小液氣比時，下列哪些情況將發生?（）A.出塔液體濃度x增加，回收率增加；B.出塔氣體濃度增加，但 x不定；C.出塔氣體濃度與出塔液體濃度均增加；D.在塔下部將發生解吸現象。*答案

18、* B8. （2分） 氣體的亨利系數 E值越大，表明氣體（）。*答案* BA.越易溶解；B.越難溶解；C.溶解度適中9. （2分）填料吸收塔空塔的速度應（）于液泛速度。A.大； B.小； C.等。* 答案 * B10. （2分）對吸收操作有利的是（）。*答案* AA.溫度低，氣體分壓大時；B.溫度低，氣體分壓小時；C.溫度高，氣體分壓大時；C.溫度高，氣體分壓小時；11. （2分）在Y X圖上，吸收操作線總是位于平衡線的（）。*答案* AA.上方；B.下方； C.重合線上；12. （ 2分）亨利定律是一個稀溶液定律，其亨利系數E值愈小，表明該氣體的溶解度（）；溫度升高，E值（ ）。*答案* A

19、、 AA.愈大； B.不變； C.愈小；三、判斷題1. （1分）噴淋吸收是吸收劑成液滴分散在氣體中，因此，液體為連續相，氣體為分散相。2. （1分）吸收操作線的方程式，斜率是L/G （）。*答案*V3. （1分）亨利定律的表達式之一為p = Ex，若某氣體在水中的亨利系數E值很大，說明該氣體為 易溶氣體。（）*答案* X4. （1分）工業上一般吸收是在吸收塔中進行的。象傳熱一樣氣液間逆流操作有利于吸收完 全并可獲得較大的吸收推動力。（）*答案* V5. （1分）填料吸收塔逆流操作，當吸收劑的比用量（即液氣比）增大時，則出塔吸收液濃 度下降，吸收推動力減小（）.*答案* X6. （1分）對于大多

20、數氣體的稀溶液，氣液平衡關系服從亨利定律。亨利系數（E = p /x）隨溫度的升高而增大，而溶解度系數 （H = C/p ）隨溫度的升高而減小。*答案* V7. （1分）液泛點是填料吸收塔的最佳操作點。吸收操作在此條件下進行時，則吸收速率最大。（* 答*8. （1分）在一般情況下，混合氣體的有關計算可按理想氣體方程和道爾頓分壓定律進行。其氣體組分的體積分率等于其摩爾分率，亦等于其分壓分率。（ ）*答案* V9. （1分）填料塔中填充大量填料以提供氣液接觸面積。吸收速率取決于填料的比表面積（a）。填料的比表面積越大，吸收速率越大。（）*答案* X10. （1分）吸收過程中，當操作線與平衡線相切或

21、相交時所用的吸收劑最少，吸收推動力最大。（）*答案* X11. （1分）在吸收塔中，溶質氣體在混合氣中的分壓，大于與吸收劑中溶質濃度成平衡的分壓時，則發生吸收。（）*答案* V12. （1分）吸收過程中，當操作線與平衡線相切或相交時所用的吸收劑最少，此時推動力也最小。（）*答案* V13. （1分）由于溫度對溶解度系數有影響，溫度升高，溶解度系數越小，所以升溫有利于解吸。（）* 答案 * V14. （1分）惰性氣體和吸收劑在吸收過程的前后的摩爾量是不變的（）*答案* V15. （ 1 分）對于溶解度甚大的氣體吸收，為強化吸收過程，則應從減小液膜阻力入手，其效果才顯著。（）*答案* X四、問答題

22、1. （5 分） 求取最小液氣比有何意義?適宜液氣比如何選擇 ?增大液氣比對操作線有何影響?* 答案 * 溶質氣體 A 得以吸收的最小溶劑用量、最小液氣比時，欲達到分離要求需 填料層高度 （或理論塔板數） 無窮大， 所以在最小液氣比時， 吸收操作只在理論上才能進行。 當液氣比比最小液氣比還小時， 有一部分操作線會在平衡線之下， 吸收在理論上都行不通了， 而為脫吸了。與解吸的分界線。適宜液氣比常在最小液氣比的1.1-1.5 倍范圍內。增大液氣比，操作線更遠離平衡線，越加有利于吸收2. （5 分） 什么叫液泛現象？* 答案 * 當氣速增大，使氣、液間的摩擦阻力增大至足以阻止液體下流，至使液體充 滿

23、填料層空隙， 先是塔頂部積液，繼而蔓延全塔， 液體被氣流帶出塔頂，吸收操作完全被破 壞。此現象叫液泛現象。3. （5 分）雙膜論的主要論點有哪些？并指出它的優點和不足之處。* 答案 * 論點： 1）相互接觸的氣液兩相流體間存在著穩定的相界面，相界面兩側分 別各有一穩定的氣膜和液膜，吸收質以分子擴散的方式通過此兩膜；2） 在兩膜層以外的氣液兩相主體中，由于流體的充分湍動， 吸收質的濃度基本上是均勻的、 全部濃度變化集中在兩膜層中，即阻力集中在兩膜層內：3）在相界面處，氣液兩相達平衡，即界面上沒有阻力。實驗證明，在氣速較低時，用雙膜 理論解釋吸收過程是符合實際情況的， 即提高速度， 可增大吸收速率

24、已為實踐所證實。 根據 這一理論的基本概念所確定的吸收速率關系，至今仍是填料吸收塔設計計算的主要依據。但當速度較高時，氣液兩相界面就處于不斷更新的狀態，并不存在穩定的氣膜和液膜， 界面更新對吸收過程是一重要影響因素， 雙膜論對于這種情況并無考慮進去， 這是它的局限 性。4. （5 分）欲提高填料吸收塔的回收率，你認為應從哪些方面著手？* 答案 *1 、降低操作溫度或增大壓力，可使吸收速率提高，使回收率提高；2、在保證不發生 “液泛 ”在前提下，適當增大氣速；3、 適當增大吸收劑的用量（增大噴淋密度） ，可使回收率提高 （但會導致操作費增大， 溶液濃度 X 下降）； 4、噴淋液體應均勻，并保證填

25、料被充分潤濕；5、可適當增加填料層高度。五、計算題1. （ 10 分） 一逆流操作的常壓填料吸收塔，用清水吸收混合氣中的溶質 A ，入塔氣體 中 含 A 1%（摩爾比） ，經吸收后溶質 A 被回收了 80% ，此時水的用量為最小用量的 1.5倍， 平衡線為y=x ,氣相總傳質單元高度為 1m,試求填料層所需高度。* 答案*yi=0.01;y2=y1（1- n ）=0.01（-0.8）=0.002m=1Ls/GB=1.5（Ls/GB）min=1.5（yi-y2）/（yi/m）=1.5m n =1.5 X 1 X 0.8=1.2S=m/ LS/GB =1/1.2=0.833; NOG=1/（1-S

26、）ln（1-S）y 1/y2+S=3.06h= N OG XH OG =3.06 m。2. （10分）有一逆流填料吸收塔，塔徑為0.5m，用純溶劑吸收混合氣中的溶質。入塔氣體 量為 100kmol/h, 溶質濃度為 0.01（摩爾分率） ，回收率要求達到 90% ，液氣比為 1.5 ，平衡關 系y=x。試求：(1)液體出塔濃度；(2)測得氣相總體積傳質系數Kya=0.10kmol/(m3s),問該塔填料層高度為多少？提示：Nog=1/(1-S)I n(1-S)(y 1-mx2)/(y2-mx2)+S* 答* y1=0.01; y2=y1(1- n )=0.01(10.9)=0.001L/G=(

27、y 1-y2)/x1,X1=(y1-y2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.5=0.0062 HoG=G/Kya=100/(0.785 0冶 X3600)/0.1=1.415 mNog=1/(1-S)I n(1-S)y 1/y2+S;S=m/(L/G)=1/1.5=0.667Nog=4.16; h=H ogXNog=1.415 4.16=5.88 m。用水作為吸收劑來吸收某低濃度氣體生成稀溶液(服從亨利定律)，操作壓力為2，相平衡常數 m=0.25，已知其氣膜吸收分系數kG=1.25kmol/(m .h.atm)，液膜kL = 0.85m/h/，試分析該氣體被水吸收時，是屬于氣膜控制

28、過程還是液膜控制過3. (12 分)850mmHg 吸收分系數程？* 答案 * m=E/P E=mP=0.25 )350/760=0.28(大氣壓)3是稀溶液 H = pMs.E =1000/(0.28 18)198.4(kmol/(m .atm)根據 1/Kg =1/kG +1/(Hk l )； 即 1/K g =1/1.25 + 1/(198.4 0.85)X K G來G =1.25 kmol/(m 2.h.atm);因此，是氣膜控制過程。4. (8分)在總壓P= 500 kN/m2、溫度27C下使含CO23.0% (體積)的氣體與含CO2370g /m3的水相接觸，試判斷是發生吸收還是解

29、吸？并計算以CO2的分壓差表示的傳質總推動力。已知：在操作條件下，亨利系數E= 1.73 )05kN/m2,水溶液的密度可取1000kg/m3, CO2的分子量44。* 答*氣相主體中 CO2的分壓為p=500X0.03=15 kN/m與溶液成平衡的CO2分壓為：P*=Ex3對于稀溶液：C=1000/18=55.6kmol/mCO2 的摩爾數n= 370/(1000 >44)=0.00841x f/C=0.00841/55.6=1.513 10>5-42 p*=1.73 >0 X1.513 >0 =26.16 KN/m ；以分壓差表示的傳質推動力為p* > p;于

30、是發生脫吸作用。2Ap= p*-p =11.16 kN/m5. (15分)在直徑為0.8m的填料塔中，用1200kg/h的清水吸收空氣和 SO2混合氣中的SO?, 混合氣量為1000m3 (標準)/h,混合氣含SO21.3 % (體積)，要求回收率99.5 %，操作條件 為20 C、1atm,平衡關系為y=0.75x,總體積傳質系數 Kya= 0.055kmol/(m 3.s.atm),求液體出口 濃度和填料高度。* 答*y1=0.013Kya=0.055 kmol/(m _.s.atm)Gb=PV/RT=G/22.4= 1000/(22.4為低濃度吸收(L/G)=0.0185/0.0124=

31、1.49X1=(G/L)(y 1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868; y 2=y1(1-0 )=0.013(10.995)=0.000065 Z = H og XNog 而 Nog =(y 1 -y2)/ Ym y=y 1_y1*=0.013_0.75 0.00868=0.006490; Ay2= y 2-y2*=0.000065-0=0.000065Aym=( Ay- Ay)/In( AyA?) =(0.006490-0.000065)/1n(0.006490/0.000065)=0.001396 N og=(0.013-0.000065)/0.001

32、396=9.266Hog= G/ (K ya Q)= G/(P K Ga Q) 0.0124/(0.785 >8 >0.8 ).055) =0.449(m) Z = 9.266 0.449=4.2m已知：D=0.8m ,0 =0.995X2=03l.s-1200kg；-|i 、G-10(X)ni3/hye =0.75xLs =1200/(3600 18)=0.0185 kmol/s3600)=0.0124kmol/s6. (15分)在常壓填料吸收塔中，用清水吸收廢氣中的氨氣。廢氣流量為2500m /h (標準狀態)，廢氣中氨的濃度為 15g/m3,要求回收率不低于 98%。若吸收劑

33、用量為 3.6 m3/h,操 作條件下的平衡關系為 Y=1.2X ,氣相總傳質單元高度為 0.7m。試求：1.塔底、塔頂及全塔 的吸收推動力(氣相)；2.氣相總傳質單元數；3.總填料層高。* 答*y1=15/17/ (1000/22.4) =0.01977kmolNH 3/kmol B+NH 3Y1=y1/(1-y 1)=0.01977/(1-0.01977) =0.02017kmol NH 3/kmol B-4Y2=0.02017(1-0.98)=4.034 10 X V=2500/22.4 (K0.01977)=109.4kmol B/h L=3.6 X000/18=200kmol B/h

34、全塔物料衡算Ls(X 1-X 2)=V b(Y1-Y2)-4心200(X 1-0)=109.4(0.02017-4.03410 X 得 X1=0.01081 Y 1=Y 1-Y1 *=0.02017-1.2 0.X108 仁0.0072;厶丫2=丫2-丫 2*=0.0004034 Ym=(0.0072-0.0004034)/l n(0.0072/0.0004034)=0.00235 Nog=(Y 1-Y 2)/ Ym =(0.020-0.0004304)/0.00235=8.34 H = Hog Xog=8.34 X.7 =5.84m7. (15分)用填料塔從一混合氣體中吸收所含的苯。混合氣體

35、中含苯 5%(體積)，其余為空氣，要求苯的回收率為 90%(以摩爾比表示)，吸收塔為常壓操作，溫度為25C,入塔混合氣體為每小時 940標準m ，入塔吸收劑為純煤油，煤油的耗用量為最小耗用量的1.5Ms = 170,塔徑D = 0.6m。試求：（1 ）吸收劑的 Xi為多少？ （3）填料層高度Z為多少m?倍，已知該系統的平衡關系=0.14X (其中Y、X為摩爾比)，已知氣相體積傳質系數Kya =0.035kmol/(m 3.s),純煤油的平均分子量 耗用量為多少kg/h? (2)溶液出塔濃度* 答*n =90%,y1=0.05,丫2=丫1(1- n )=0.005263Y1 =y(1-y 1)=

36、0.05/(1-0.05)=0.05263;040/22.4=4 k96kmol,/hGb =G(1-y 1)=41.96(1-(Ls /GB ) min =(丫1-丫2)/(丫 1/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14) =0.126Ls =1.5Lsmin12639.87-7.536 krnol/h -7.536170 kg/h=128.kg/hX1=(Y 1-Y 2)/ (1.5(Ls /Gb )min) =(0.05263-0.005263)/(1.5 0.126)=0.251 X1=X1/(1+X 1)=0.2006X006?85 =1.12 mHo

37、g =Gb /(Kya Q )=(39.87/3600)/(0.035Nog=(Y 1-Y 2)/ Ym Y1=Y 1-Y1*=0.05263-0.14 0.251=0.01749 Y2=Y2-Y2* =0.005263 Ym =（0.01749-0.00526）/1n（0.01749/0.00526） =0.01018Nog =（0.05263-0.00526）/0.01018=4.65Z = Hog >Nog =1.12 4.65=5.2 m8. （15分）某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空氣中的氨氣。已知塔底氣體進氣濃度為0.026 （摩爾比）（下同），塔頂氣相濃度為 0.0026

38、，填料層高度為1.2m，塔內徑為0.2m，吸 收過程中亨利系數為0.5atm,操作壓力0.95atm,平衡關系和操作關系（以摩爾比濃度表示）均為直線關系。水用量為0.1m3/h,混合氣中空氣量為100m3/h （標準狀態下）。試求此條件下，吸收塔的氣相總體積傳質系數。* 答*方法1.Yi=0.026, Y 2=0.0026,m=E/P=0.5/0.95=0.526Ls /G b=0.1 >1000/18/(100/22.4)=1.244Gb =(100/22.4)/(n /4 1)=042.1 kmol/(m 1h)X i =(Y i-Y 2)/(Ls /G b)=(0.026-0.00

39、26)/1.244 =0.0188 Yi=Yi-Yi*=0.026-0.526 0.0188=0.0161 Y2= Y2-Y2*=0.0026AYm =( AYi- Y2)/ln(Y)=0.00741Nog =(Yi-Y2)/ Am =3.16 K ya= Gb/ h 1Nog =142.1/1.2 3.16=37.42kmol/(m 3h)方法 2. A=Ls /G B/m=1.244/0.526=2.365N og=A/(A-1)ln(1-1/A)(Y i-mX 2)/(Y 2-mX 2)+1/A=2.365/1.365 ln(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.3

40、65=3.163 K Y a = 37.42kmol/(m .h)9. (15分)某填料吸收塔，用清水除去氣體混合物中的有害物質，若進塔氣中含有害物質5%(體積%),要求吸收率為90%，氣體流率為32kmol/(m 2.h),液體流率為24kmol/(m 2.h),此液體流率為最小流率的1.5倍。如果物系服從亨利定律，并已知液相傳質單元高度Hl為30.44m,氣相體積分傳質系數Kya=0.06kmol/(m .s. A y)，該塔在常壓下逆流等溫操作。試求：(1)塔底排出液的組成；(2)所需填料層高度。注：可用摩爾分率代替摩爾比進行計算。* 答* yi=0.05; y2=(1- n )y=(1

41、-0.90) 0.05=0.005xi=G(yi-y2)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06 Lmin=L/1.5=24/1.5=16 kmol/(m 2 h)xi*=G(y i-y2)/L min=32(0.05-0.005)/16=0.09;m=y i/ xi*=0.05/0.09=0.556Ay=(y i-yi*)-( y 2-y2*)/ln(y i-yi*)/( y 2-y2*)0.06) /0.005)=0.01164/1.202=0.00968=(0.05-0.556 0.06) -0.005) /ln(0.05-0.556NoG=(yi-y2)/ Am=4.65H

42、G=G/k ya=32/3600/0.06=0.148 m32/24 0.44=0.474 mHog=Hg+SHl=H G+(mG/L) 1Hl =0.148+0.5560.5m2,填料層高為3m。用清水吸收混合氣中h=H og 1Nog=0.474 4.65=2.20 m。10. (15分)一常壓逆流吸收塔，塔截面積為的丙酮(分子量為58),丙酮含量為5% (體積)，混合氣流量為1120Nm3/h。已知在液氣比為3的條件下，出塔氣體中丙酮含量為0.005 (摩爾分率)。操作條件下的平衡關系為y=2x。試求：(1)出口液體中的丙酮含量(質量分率)；(2)氣體體積總傳質系數Kya (kmol/(

43、m 3.s);(3)若填料增高3米，其他操作條件不變，氣體出口的丙酮含量為多少？* 答* L/G=(y i-y2)/xi,xi=(y i-y2)/(L/G)=(0.05-0.005)/3=0.015a=(0.015 58)/18=0.0483 S=m/(L/G)=2/3=0.667Nog=1/(1-S)In(1-S)y i/y2+S=4.16HoG=h/N og=3/4.16=0.721 mHoG=G/K yaG=1120/(22.4 3600 10.5)=0.0278 kmol/(m 2型3Kya =G/H og=0.0385 kmol/(m s)h =3+3=6 m, H og不變,S不變

44、Nog =hoG/HoG=6/0.721=8.32Nog=1心-S)ln(1-S)y i/y2+S; y2=0.0011。11. (15分)在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5% (體積)的空氣-氨混合氣中的氨，已知混合氣量為 2826Nm3/h,氣體空塔速度為1m/s (標準狀)，平衡關系為 Y=1.2X (摩爾比)氣相體積總傳質系數Kya為180kmol/(m3.h. Y吸收劑用量為最小用量的1.4倍，要求吸收率為98%,試求：(1)溶液的出口濃度 X1 (摩爾比)；氣相總傳質單元高度 Hog和氣相 總傳質單元數Nog；(3)若吸收劑改為含 NH3為0.0015 (摩爾比)的水溶液，問能否

45、達到吸收率98%的要求？為什么？* 答* Y1=y(1-y 1)=0.05/0.95=0.05263; Y 2=Y 1 (1-n )=0.05263(10.98)=0.001053X2=0； X 1*=Y 1 /1.2=0.05263/1.2=0.04386X1= X1*/1.4=0.03133 Y1=Y1-Y1*=0.05236-1.2 0.03133=0.01503AY 2=Y 2=0.001053 Ym=( AY-AY2)/In( AY/ AY)=0.005258Nog=(Y1-Y2)/ AY=9.812Gb=2826(1-0.05)/(22.4 (2826/3600/1) =152.7

46、 kmol/(m h)H og=G b/K ya=152.7/180=0.848 m Ls/Gb=(Y 1-Y2)/X 1=1.646,所以 S=1.2/1.646<1操作線將在塔頂位置與平衡線相交(當塔高為無窮高時)，今:X2=0.0015,Y2*=1.2 為.0015=0.0018故最大可能回收率 n =(Y-Y2)/Y 1=(0.05263-0.001 8)/0.05263=96.5%<98%,即達不到吸收率 98%的要求。12. ( 15分)在常壓填料逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中的氨，混合氣量為2000m3/h,其中氨的流量為160m3/h,出口氣體中的氨流量為4m3

47、/h(均系操作溫度20 C下的體積)，平衡關系為Y=1.5X，傳質系數Ky=0.45kmol/(m 2.h. A(均按摩爾比表示),試求：(1)吸收率n為 多少？若吸收劑用量為最小用量的1.2倍時，求溶液的出口濃度。(2)已知塔徑為1.2m,內充25X25X3的亂堆填料拉西環，填料有效比表面積約200m2/m3,求填料層高度。(3)若使V、Y、n X不變，而使吸收劑改為含氨0.1% (mol%)的水溶液時，填料層 高度有何變化(K可視為不變)。* 答* 丫1=160/(2000-160)=0.08696;Y 2=4/(2000-160)=0.00217n =(Y-Y2)/Y 1=(0.0869

48、6-0.00217)/0.08696=0.975=97.5%(Ls/GB)min=(Y 1-Y2)/X 1 =(Y 1-Y2)/(Y 1 /m) =1.5 0>975=1.4625Ls/Gb =1.2(L s/GB)min=(Y 1-Y 2)/X 1X1=X 1*/1.2=Y 1/m/1.2=0.08696/1.5/1.2=0.0483 S=m/(L/G)=1.5/(1.21.4X25)=0.8547Nog=1/(1-S)In(1-S)Y Y2+S=13.072 2Gb=(1840 >73/293)/(22.4 0.7X5 X2 )=67.7kmol/(m h)HoG=GB/Kya

49、=67.7/(0.45 200)=0.752 mh=NoG XHog=13.07 0.752=9.83 m X2=0.001, X2 0.001ffffNog =1/(1-S ) ln(1-S )(Y 1-mX2)/(Y 2-mX 2)+S =18.84 S=1.5/(L/G),(L/G)=(Yi-Y2)/(X 1-X2 )=1.793S =1.5/1.793=0.8368Hog 不變；-h =NogXHog=18.84 0.752=14.17 m h=bh=14.17-9.83=4.34 m。313. (15分)有一座用油吸收煤氣中苯蒸汽的吸收塔，已知煤氣流量為2240 (標準m /h),入

50、塔氣體中含苯4%,出塔氣體含苯 0.8%(均為體積分率)，進塔油中不含苯，取液體用量L = 1.4L/min ,已知氣液平衡關系為 Y = 0.126X。求：1 .吸收率 n 2.求Lmin及L (kmol/h ); 3求液體出塔組成 X1 (kmol苯/kmol油)；4.求吸收的對數平均推動力AYm； 5為增大液體噴淋量，采用部分循環流程，在保證原吸收率情況下， 最大循環量L'為多少(kmol/h ) ? 并示意畫出帶部分循環和不帶循環的兩種情況下的操作線。本題目有題圖：titu097.bmpy2=Cl 00 ill 2=0yl=U, ®k1=U.OOS* 答*1 . n=

51、 (丫1-丫2)/丫1Y2y Y 1=y1 /(1-y 1 )=0.04/(1-0.04)=0.0417n =(0.04170.008)/0.0417=80.8%2.b=100(1-(O4H)6 kmol/h(L/G) min =(Y 1-Y2)/(X1-0) =(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126- 0)0.102 Lmin 二陽皿9冃,792 kmol/hLs =1.4L min 13】kmol/h3. Ls /Gb=(Y 1-Y2)/(X 1-0)=13.7/96=0.143X1=(0.0417-0.008)/(L/G)=0.24 Y1=Y 1-Y 1*=0.0417

52、 -0.126 0.24=0.01146, 丫2=0.0084. Ym =( y)/ln(曲勿=0.00346 /ln(0.01146/0.008)=0.009635部分循環，入口液量為(L+L')，入塔濃度為Xa '，在最大L'下，X處在最大。(L/G) max =(0.0417-0.008)/(X 1-X2')X2'* =Y 2/0.126 =0.008/0.126=0.0635( (L +Ls ' )/G ) max =(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191 L'sL' max '=L&

53、#39;s max /(1-X 1)=4.64/(1-0-24>6kmol/hA 。已知入塔中 A 組分yi=0.05 y=2x , Hog=0.8米。采用液氣比為（2）填料層高度；（3）若入塔A組分濃度14(15分) 欲用填料塔以清水逆流吸收混合氣中有害組分 (摩爾分率，下同)，要求回收率為 90%，平衡關系： 最小液氣比的1.5倍。試求：(1)出塔液體濃度；y1=0.1，其它設計條件不變。現改用板式塔，問理論板數為多少？ T X1 =0，二(L/G) min = mmL/G= 3 (L/G) =3 mn =1.5 X 2 X 0.9=2.7X1=G/L(y 1-y2)=G/L n y

54、1/2.7 X9 X.05=0.0167 1/A=mG/L=2/2.7=0.741, x 2=0 時Nog=1/(1-1/A)L(1-1/A)(1/(1- n )+1/A =1/(1-0.741)L (1-0.741)(1/(1-0.9)+0.741=4.65/ H=H ogXNog=0.8 X.65=3.71 m T X2=0 , n =0.9, - y2 =y 1 (1- n )=0.1 X 0.1= 0.01X1 =G/L n1 =1/2.7 X9 X.1=0.0333平衡線方程：y=2x操作線方程:x=G/L(y-y 2)=1/2.7(y-0.01),yi =0.0666;,y2 =0.04193;,y3 =0.0236;,y4 =0.0101;4塊理論板。X1 =0.0333X2 =0.02096X3 =0.01182X4 =0.00505y4y,則為