四川大学化工原下册习题集.doc

《化工原理》习题集 气体吸收 当总压为101.3 kPa，温度为25℃时，100克水中含氨1克，该溶液上方氨的平衡分压为0.933 kPa；若在此浓度范围内亨利定律适用，试求溶解度系数H和相平衡常数m（溶液密度近似取为1000kg/m3）。 含有4%（体积）氨气的混合气体，逆流通过水喷淋的填料塔，试求氨溶液的最大浓度，分别以摩尔分率，质量分率，比摩尔分率，比质量分率表示。塔内绝对压强为2.03×105 Pa, 在操作条件下，气液平衡关系为 p* = 2000x(式中 p 的单位为 mmHg, x 为摩尔分率)。 已知NO2水溶液的亨利系数如下： 温度/℃ 5 10 15 20 25 30 35 E /×102 kPa 1.19 1.43 1.68 2.01 2.28 2.62 3.06 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NO20.003(摩尔分率)的水溶液和含 0.06 (摩尔分率) 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），总压达200kPa（绝对压强）。 4、已知某吸收系统中，平衡关系为y = 0.3x ，气膜吸收分系数ky = 1.815×10-4 kmol / (m2.s)，液膜吸收分系数kx = 2.08×10-5 kmol / (m2.s)，并由实验测得某截面上气液相浓度分别为 y = 0.014，x = 0.02，试求： （1）界面浓度yi、xi分别为多少？ （2）液膜阻力在总阻力中所占的百分数，并指出控制因素； （3）气相推动力在总推动力中所占的百分数。 在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃，压力为101.3kPa（绝对压力）。稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07 kPa，液相中甲醇浓度为2mol / m3。甲醇在水中的溶解度系数H = 1.995 kmol / (m3.kpa.)，液膜吸收分系数kL = 2.08×10-5 m / s，气膜吸收分系数kG = 1.55×10-5 kmol / (m2.s.kpa.)。试计算该截面上的吸收速率。 在某填料吸收塔中，用清水处理含的SO2混合气体。逆流操作，进塔气中含SO2 0.08（摩尔分率），其余为惰性气体。混合气体的平均分子量取28，水的用量比最小用量大65%。要求每小时从混合气体中吸收2000 kg SO2的，操作条件下气液平衡关系为Y = 26.7X，计算每小时用水量为多少m3？ 在总压为101.3kPa，温度为20℃的吸收塔中，用清水吸收SO2-空气混合气体中的SO2。入 塔时SO2浓度为5% （体积），要求在处理后的气体中，SO2含量不超过1%（体积）。在 101.3kPa 和20℃时，平衡关系可近似写为 Y* = 35 X。试问： （1） 逆流操作和并流操作时最小液气比 （L / V）min各为多少？由此可得出什么结论？ （2）若操作总压增为303.9 kPa时，采用逆流操作，其最小液气比为多少？并与常压逆流操作的最小液气比作比较讨论。 由矿石焙烧炉送出的气体含SO29%（体积%），其余可视为空气。冷却后送入吸收塔用水 吸收，以回收其中SO2的95%。在操作条件下的平衡关系为Y* = 48X，吸收塔每小时处理的炉气量为1000 m3（303K，100kPa），所用液气比为最小液气比的1.4倍。求每小时用水量和出塔溶液的浓度。 在一逆流吸收塔中用吸收剂吸收某混合气体中的可溶组分。已知操作条件下该系统的平衡 关系为Y=1.15X，入塔气体可溶组分含量为9%（摩尔%），吸收剂入塔浓度为1%（摩尔%）；当液气比分别取L / V m， L / V m， L / V = m时，液体出口的最大浓度为多少？并在Y-X图上画出上述情况的操作线与平衡线的相互关系。 用水吸收丙酮——空气混合物中的丙酮（逆流操作），入塔混合气中含丙酮7%（体积）， 混合气体流量为1500 m3 / h（标准状态），要求吸收率为97%，丙酮溶解于水的平衡关系可用Y* = 1.68X 表示，试计算： （1）每小时被吸收的丙酮量和水的最小用量为多少？ （2）若用水量为3200kg/h ，求溶液的出口浓度？在此情况下，塔进出口处的推动力ΔY 各为多少？ （3）若溶液的出口浓度 x1= 0.0305，求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？ （4）做图说明（2）、（3）两种情况操作时，那种所需的传质面积较小？为什么？ 在一逆流填料吸收塔中，用清水处理SO2混合气体。进塔气中含SO20.09（摩尔分率）， 水的用量比最小用量大70%。要求SO2吸收量为2000kg / h , 操作条件下的气液平衡关系为