化工原理下册--第六章吸收习题答案.docx

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1000） 解：（1）根据已知条件 定义 （2）根据已知条件可知 根据定义式 可得 （3）根据已知条件可知 于是得到 （4）由于和仅是温度的函数，故和不变；而，与和相关，故。 分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。 （2）注意，和的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。 6-2 在25℃下，CO2分压为50 kPa的混合气分别与下述溶液接触： 含CO2为0.01 mol/L的水溶液； 含CO2为0.05 mol/L的水溶液。 试求这两种情况下CO2的传质方向与推动力。 解： 由亨利定律得到 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出 所以可以得到 又因为 所以得 于是：（1）为吸收过程，。 （2）为解吸过程，。 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 推动力 （吸收） ② 推动力 （解吸） 或者 , 用摩尔分数差表示时 ① 由，判断出将发生吸收过程，推动力； ②由 ，判断出将发生解吸过程，推动力 （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SO2为0.001(摩尔分数)的水溶液与含SO2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，SO2 的 , 故 根据相平衡关系 , 得 由于，所以将发生解吸过程。传质推动力为 (2 ) T = 15℃时 , SO2的 ，故 根据相平衡关系 , 得 由于，所以将发生吸收过程。 传质推动力为 (3)同理可知 , 当 T = 35℃，p = 300 kPa时 ,，故 由于，所以将发生吸收过程。推动力为 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 m3 ，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(m3) 。 解 惰性气体量 ，进口中 NH3 之量为,出口中NH3 之量为,于是总出气量= 880 + 9 =,被吸收的NH3量为,为 77.3kg。 分析 (1) 进行物料衡算时应以摩尔数或者质量为基准,一般不以体积为基准。此处由于温度和压力均不变,故摩尔数的变化正比于体积的变化,所以以体积作为衡算的基准。(2) 本题是并流还是逆流? 有区别吗 ?(3) 如何才能不断移走热量? 该用填料塔还是板式塔 ?(4) 不移走热量对吸收有什么影响 ? 6-5 一浅盘内存有2mm厚的水层，在20℃的恒定温度下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气膜层，此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为2.6×10-5m2/s，大气压强为1.013×105Pa。求蒸干水层所需时间。 解：本题中水层Z的变化是时间的函数，且与扩散速率有关。 查教材附录水的物理性质得，20℃时水的蒸汽压为2.3346kPa。已知条件为： 代入上式得： 水的摩尔质量，设垂直管截面积为A，在时间内汽化的水量应等于水扩散出管口的量，即 则 在，到，之间积分，得 6-6 含组分A为0.1的混合气，用含A为0.01（均为摩尔分数）的液体吸收其中的A。已知A在气、液两相中的平衡关系为，液气比为0.8，求： (1) 逆流操作时，吸收液出口最高组成是多少？此时的吸收率是多少？若，各量又是多少？分别在y-x图上表示； (2) 若改为并流操作，液体出口最高组成是多少？此时的吸收率又是多少？ 解 (1) 逆流操作(题6-6 图(a))时，已知 题6-6 图 ， ① 当，以及塔高无穷高时,在塔底达到两相平衡(题8-9图(b)), 。根据物料衡算可知 此时 , 吸收率为 ② 当,以及塔高无穷高时,在塔顶达