《化工原理学习指导》答案丁忠伟主编吸收蒸馏干燥计算题

.............《化工原理学习指导》丁忠伟主编吸收-蒸馏-干燥答案气体吸收5-26.在25℃下，用CO2浓度为0.01kmol/m3和0.05kmol/m3的CO2水溶液分别与CO2分压为50.65kPa的混合气接触，操作条件下相平衡关系为pA*=1.66×105x(kPa),试说明上述两种情况下的传质方向，并用气相分压差和液相摩尔浓度差分别表示两种情况下的传质推动力。解：4108.11000/1801.0SSAMcxpA*=1.66×105×1.8×10-4=29.9(kPa)pA=50.65kPapA*所以传质方向为溶质由气相到液相（吸收过程）以气相分压差表示的传质推动力为kPa8.209.2965.50*AAAppp与CO2分压为50.65kPa的气相呈相平衡的液相摩尔浓度35*kmol/m017.01066.11865.501000EpMcASSA以液相摩尔浓度差表示的传质推动力为3A*AAkmol/m007.001.0017.0ccc4''100.91000/1805.0SSAMcxP’A*=1.66×105×9.0×10-4=149.4(kPa)pA=50.65kPapA*所以传质方向为溶质由液相到气相（解吸过程）以气相分压差表示的传质推动力为kPa8.9865.504.149A*AAppp以液相摩尔浓度差表示的传质推动力为3*AAAkmol/m033.0017.005.0ccc5-27.在一填料塔内用清水逆流吸收某二元混合气体中的溶质A。已知进塔气体中溶质的浓度为0.03（摩尔比，下同），出塔液体浓度为0.0003，总压为101kPa，温度为40℃，问:（1）压力不变，温度降为20℃时，塔底推动力（Y-Y*）变为原来的多少倍？（2）温度不变，压力达到202kPa，塔底推动力（Y-Y*）变为原来的多少倍？已知：总压为101kPa，温度为40℃时，物系气液相平衡关系为Y*=50X。总压为101kPa，.............温度为20℃时，物系气液相平衡关系为Y*=20X。解：总压为101kPa，温度为40℃时0150103504.mXY所以015.0015.003.01YY（1）压力不变，温度降为20C时0060103204'.XmY所以024.0006.003.02YY倍6.1015.0024.012YYYY(2)压力达到202kPa，温度为40C25502121''mPPm00750103254''.XmY所以0225.00075.003.02YY倍5.1015.00225.012YYYY5-28.在一填料塔中进行吸收操作，原操作条件下，kYa=kXa=0.026kmol/m3.s，已知液相体积传质系数kXaL0.66。试分别对m=0.1及m=5.0两种情况，计算当液体流量增加一倍时，总传质阻力减少的百分数。解：(1)m01.时s)/kmol(m08.423026.01.01026.011113amkakaKYXXLL2时s)kmol/(m0411.0026.02366.066.0akLLakXXs)/kmol(m95.408026.01.010411.011113amkakaKYXX所以，阻力减少：.............%34.308.42395.40808.423111aKaKaKXXX(2)m5时s)/kmol(m1546026051026011113YXX...amkakaKLL2时s)kmol/(m0411.0026.02366.066.0akLLakXXs)/kmol(m02.32026.0510411.011113''amkakaKYXX所以，阻力减少：%6.3015.4602.3215.46111aKaKaKXXX5-29.用清水在填料吸收塔中逆流吸收含有溶质A的气体混合物。进塔气体浓度为0.05（摩尔分率），在操作条件下相平衡关系为Y*=5X，试分别计算液气比为6、5和4时，出塔气体的极限浓度和液体出口浓度。解(1)mVL6，当填料层高度为无穷时，操作线ab与平衡线交于塔顶。02min2,mXY由物料衡算：min2,121YYLVXX其中0526.005.0105.01111yyY0088.060526.01X(2)mVL5，操作线ab与平衡线重叠02min2,mXY，0105.050526.01max1,mYXXb'Y*=5XYY1a'ab习题5-29附图.............(3)mVL4，操作线a’b’与平衡线交于塔底。0105.050526.01max1,mYX由物料衡算：01060010504052602max1,1min2,...XXVLYY5-30.在填料塔中用清水吸收混合气体中的溶质，混合气中溶质的初始组成为0.05（摩尔分率），操作液气比为3，在操作条件下，相平衡关系为Y*=5X，通过计算比较逆流和并流吸收操作时溶质的最大吸收率。解：(1)逆流时0526.005.0105.01111yyY在塔底达平衡0105.050526.011mYX0211.00105.030526.02112XXVLYY%..YYmax6005260021101112(2)并流时在塔底达平衡，115XY1221YYVXXL1215YYVYL0329.00526.0858521YY%...YYmax53705260032901121逆流时溶质吸收率高5-31.在101.3kPa、35℃的操作条件下，在吸收塔中用清水逆流吸收混合气中的溶质A，欲将溶质A的浓度由0.02（摩尔分率，下同）降至0.001，该系统符合亨利定律，操作条件下的亨利系数为5.52104kPa。若操作时吸收剂用量为最小用量的1.2倍，.............（1）试计算操作液气比L/V及出塔液相组成X1。（2）其它条件不变，操作温度降为15℃，此时亨利系数为1.2104kPa，定量计算L/V及X1如何变化。解：(1)101.3kPa、35℃下mEP5521010135454..0204.002.0102.01111yyY，001.0001.01001.01222yyY5185450204.0001.00204.02121minXmYYYVL6225182.12.1minVLVL521211012.3622001.00204.0YYLVXX(2)温度降为15C时5.1183.101102.14PEm7.1125.1180204.0001.00204.02121minXmYYYVL2.1357.1122.12.1minVLVL42121104.12.135001.00204.0YYLVXX5-32.下图为低浓度气体吸收的几种流程，气液平衡关系服从亨利定律，试在Y-X图上定性地画出与各个流程相对应的平衡线和操作线的位置，并用图中表示浓度的符号标明各操作线端点的坐标。X212X3X1Y1Y3Y2（1）12X2X11X12Y1Y3Y2（2）.............（习题5-32附图）(2)YY1Y3Y2X2X12X11XE(1)YY1bbY3Y2X2X3X1X(2)(1)EY1上下下下下下X2X1X3Y212X2X3X1Y1Y21Y22（3）（4）（1）（2）.............5-33.用纯溶剂逆流吸收低浓度气体中的溶质，溶质的回收率用表示，操作液气比为最小液气比的倍。相平衡关系为Y*=mX，试以、两个参数表达传质单元数NOG。解：mmYYYXXYYVL1212121minmVLVLmin/1LmVS11212221YYmXYmXYYY1Y2X1X2X3XE上下(2)(1)YY1Y211Y22X2XX1X3E（3）（4）.............111111111111111XYXY1112221OGlnlnSmmSlnSN5-34.在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收某低浓度气体混合物中的可溶组分。操作条件下，该系统的平衡线与操作线为平行的两条直线。已知气体混合物中惰性组分的摩尔流率为90kmol/m2.h，要求回收率达到90%，气相总体积传质系数KYa为0.02kmol/m3.s，求填料层高度。解：121YYmVL推动力处处相等。12222m1YYmXYYY99.019.0111111m21OGYYYYYYNm25.102.0360090OGaKVHYm25.1125.19OGOGHNZ5-35.直径为800mm的填料吸收塔内装6m高的填料，每小时处理2000m3（25℃，101.3kPa）的混合气，混合气中含丙酮5%，塔顶出口气体中含丙酮0.263%（均为摩尔分率）。以清水为吸收剂，每千克塔底出口溶液中含丙酮61.2g。在操作条件下的平衡关系为Y*=2.0X，试根据以上测得的数据计算气相总体积传质系数KYa。解：%51y，0526.005.0105.01111yyY%263.02y，3222221064.210263.0110263.01yyY02X，0202.0182.611000582.611X.............322221064.2YmXYY0122.00202.020526.0111mXYY3332121m1025.61064.20122.0ln1064.20122.0lnYYYYY99.71025.61064.20526.033m21OGYYYNm75109976zOGOG..NH而h)kmol/(m74154807850298431805013101200022......VaKVHYOGh)kmol/(m05.206751.074.1543OGHVaKY5-36.体积流量为200m3/h（18℃、101.3kPa）的空气-氨混合物，用清水逆流吸收其中的氨，欲使氨含量由5%下降到0.04%（均为体积百分数）。出塔氨水组成为其最大组成的80%。今有一填料塔，塔径为0.3m，填料层高5m，操作条件下的相平衡关系为Y*=1.44X，问该塔是否合用？KGa可用下式计算：KGa=0.0027m0.35W0.36kmol/（m3.h.kPa）m---气体质量流速，kg/（m2.h）；W---液体质量流速，kg/（m2.h）。解：%51y，0526.005.0105.01111yyY%04.02y，42104%04.0Y02X，0292.044.10526.08.08.08.0111mYXX42222104YmXYY0106.00292.044.10526.0111mXYY.............3442121m1011