化工原理-气体吸收作业(含答案)...docx

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1、气体汲取1,向盛有肯定量水的鼓泊汲取Q中遢入饨的8，体,趣充分接触后，窝得水中的CO1平痛浓度为2.87510-1.,戢泡器内总压为101.3kPa,水30t,溶液密度为100Ok三,试求亨利系数E、港解度系数H及相平衡常数解；查得u30C,水的P,=42kPaPa=pp.=IO1.3-4.2=97.IkPa桶溶液：C上-=生色=55.56kn1.m,Ms18J2.8750,STX=-=5.17x10c55.56=2=-97I=I87605kpaX5.I71O4H三=:里登=2.96104kmo1.(kPam1)Pa97=1854E1.8761.05I1.1.=p101.32.在总压IO1.J

2、kPa,M的条件下,SO?摩尔分率为0.3的海X体与SO,摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试问I|）从液相分析SO工的传质方向；2）从气相分析.其他条件不交，度降到O1.C时SO?的他国方向；3）其他条件不交，从气相分析，总压提宣到2026kPa时SO：的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率基表示的传朋推动力.解：（1）查得在总乐1.O3kPa,温度30C条件卜SO?在水中的亨利系数=485OkPa所以tn=-=竺竺=47.88P101.3从液相分析x=J=-3.-=0.（XX）27.v=0.01m47.88故SO2必定从液相转移到气相，进行解吸过程。（2）查得在总乐1013kPa.

3、温度OC的条件下,SO-在水中的亨利系数=167OkPa-16.49E1670m=-=P101.3从气相分析y=Inx=16.490.01=0.16.v=03故SO：必定从气相转移到液相.进行汲取过程.（3）在总压2026kPa,温度30C条件下，SO：在水中的亨利系数尺485OkPa=C=幽=23,94P202.6从气相分析y=三=23.940.01=0.24y=0.3故SOj必定从气相转移到液相.进行汲取过程.r*=-=-=0.01.25m23.94以液相,摩尔分数表示的汲取推动力为：A.r=-,t=O.O125-O.OI=0.0025以气相摩尔分数表示的汲取推动力为:Ay=y-/=0.3

4、-0.24=0.063.在总乐为100kP、温度为3。七时,据清水汲取程合气体中的疑.气相传质系数ks=3.84X10kmo1.（m-kPa）.液机传破系数1=1.83XiU1.Hs.假设此操作条件下的平衡关系所从亨利定摊.他液相溶旗草尔分率为005,其气相平衡分压为67kPa,求当塔内某截面上气、液级成分别为产。柒,x=0.0i时（1）以（PA-/，；）（。；-CQ表示的传防总推动力及相应的传质速率、总传质系数：（2）分析该过程的限制因素。1）依据亨利定律E=2=34kPaX0.05FIX1.相平衡常数M=三=J=I34P100溶解度常数”=凯=蒜=4跳以气相分压差（P1.PD表示总推动力时

5、:p_p；=100X0.05-134X0.01=3.66kPa=+=+=-=13180+260417=273597KGHk1.k0.41461.83!043.86x1.OfKG=3.66IO-kmo1.NA=KG(PA-pI)=3.66IO4X3.66=134IO-5kmo1.(nrs)以(，；-，人)表示的传质总推动力时ICA=-=0.56kmo1.m,0.99x18/1000c；-ca=O.4I46I(M)X0.05-0.56=1.513kmo1.m,=酶=坨空=&8即也H0.4146,=K1(C*-)=8.81061.513=1.3314105kmo1.(m:s（2）与（PA-；）友示的

6、传质总推动力相应的传场阻力为273597（11skPa）/kmo1.：其中气相阻力为-=38Om-skPa,kmo1.：*G液相阻力万卜26（M17nrskPa，kmo1.：气相阻力占总阻力的百分数为号篝KIo0=952%.故该传质过程为气膜限制过程.4 ,若汲取系统听从亨利定律或平衙关系在计算范用为出线，界面上气液两相平衡，推导出K1.与加、%的关系.解；因汲取系统听从亨利定律或平衡关系在计算范用为直雄界面上气液两相平衡Cai=坳2的关系式Et1.NA=K1.(C；-CA)得ANA=(C-Ca)(1)由NA=HPA-PAj得信*)己NA=(或-CQ(2)由AZ=h(CA,-Cj附看NA=(C

7、A,f)(2)式+(3)式，并与(1)式比较得K1.kG5 .在逆流汲取的填料汲取塔中,用清水汲取空气-匆混合气中的飒,气相流率为065kg(mS).操作泄气比为最小液气比的1.6倍.平衡关系为Y=0.92.v.气相总传质系数K、”为0.043kmo1.(三S).试求：(D汲取率由95%提高到99%,填科层高度的变更.(2)汲取率由95%捉高到99%,汲取剂用依之比为多少？解：(1)汲取率为95%时:K=O.65Z29=0.0224kao1.(m2S)0.02240.043=0.52Imm=0.920.95=0.874=1.6x0.874=1,3981.V=1.=O.02241.398=0.0

8、313kmo1.(m2S)0.921.398=0.658-1-In(I-S)I-SYi-mX2YntX1.N-_M1-0.65KIn(1.-0.658)-+0.6581-0.95Z=NH”,x=5.X9X0.521=3.Im汲取率为99%时:8%=工=些社=0.5200Ka0.23停卜=5.89-Y.Y-Y-!-=-4-=m=0.920.99=0.911Xf-X2YJm=1.60.91!=1.4571.=0.0224X1.457=0.0326kmo1.(m,S)W娱0.6311.1.457NOG=I-SMis3Nrx.=1-0.631In(1-0.631)+0.6311=9.82.1-0.99

9、Z=MOOHg=9.82().521=5.1m1.=O.022-11.398=0.0313kmo1./tm-S)1.=0.0224X1.457=0.0326kmo1.(n,S)1.0.03261.=1.041.0.03136 .在填料塔中用清水汲取氮一空气中的低浓级气.若清水珏适盘加大,其余操作条件不变,则匕、x如何变更？（已知体枳传质系数陆气量变更关系为尢。aV）用水汲取混合气中的氧为气膜限制过程，故KrakyaocV,j,因气体流NV不变，所以舟。、KFa近似不变，不变.因塔高不变，故依据Z=MXIf.可知Noo不变.当清水收加大时，因5=一，故S降低，由图525可以看出自电会增大，故K将

10、下降，1.1.VY2-nX2.依据物料衡算X1.-X,)=V(Yi-Y2)VyI榷.1.增大.可近似推出X1将下降.7 .在逆流操作的汲取塔中，假如脱吸因数为0.75,AX液相平衡关系为F=2.0X,汲取剂进塔浓度为0.001(摩尔比，下同),入塔混合气体中溶质的浓度为0.05时，溶顺的汲取率为90%.试求入塔气体中溶质浓度为0(M时，其汲取率为多少？若汲取剂进口浓度为零，其他条件不变，则其以取率乂如何？此结果说明白什么？解：X2=O.(X)IHt三眼工况S=0.75K=(-7)=0.05(1-0.9)=0.005Ntie=gI-Sh-ssN1-0.75,八C、O.O5-2O.OOI八旅In(

11、I-0.75)+().75().(X-20.(X)1.6.233新工况HOG=(X；N;=-I-S,n-ssNg=NoO=：In(1-0.75)1-0.750.04-20.001C+0.75=6.233K,-20.001.a解得匕=4.375x10X-H0.8-4.375x100.(M=0.8906=89.06%X2=OiM:质工况S=0.75Y,=Y,(i-)=0.05(1-0.9)=00)5XT3S新工况N=：bi(1-0.75)81-0.75%0.750.(105=4.715N；=-In(I-S)二+S1-S1.nNoG=NoC=!In(1-0.75)+0.75=4.7151-0.75Y

12、2解得=4.00x10”Y1-Y.o.(-4,q)Xio)Y,0.04=0.9=90%从计算结果后,塔高肯定.当用纯溶剂汲取混合气体中的溶质时.入塔气体组成变更,其他条件不变，其汲取率不变，8.在一逆流操作的填料塔中，用兑溶剂汲取混合气体中溶质Ifi分，当液气比为1.5时，溶质的汲取率为90%,在操作条件下,液平衡关系为y=0.75X偎如改换新的填料时，在相同的条件下，溶质的汲取率提高到98%.求新填料的气相总体积汲取不数为原填料的多少倍?解：原工况:。mV().75CU3=().51.1.5NE=rm(S)+S=-I-InR1.-S)I-SY,-niX,I-S一NoG=一In(1-0.5)-

13、5+0.5=3.411-0.51-0.9()新工况：S=S/Voc=In(1-0.5)?+0.5=6.4771-0.51-0.989 .用纯溶剂在一填料汲取籽内,逆流汲取某混合气体中的可溶组分.混合气体处理fit为1.25!7s,要求溶顺的回收率为99.2%。操作液气比为1.71,汲取过程为气脱限制，己知IQC下，相平衡关系Y=0.5X.气相总传质单元商度为0.8m.试求:（D汲取温度升为30X?时.灌质的汲取率降低到多少?（30C时，相平衡关系F=1.2X）（2）若维持原汲取率，应实行什么措施（定眼计算其中的2个措施）,解：(1)原工况：S=-，V=-=0.2921.1.71ZTZ7W-SsIn(1-S)-+S1.IFNue=In(1-0.292)内1-0.292-+0.292=6.341-0.992Z=NgH(XJ=6.34X0.8=5.072m新工况：H=Hik.S=!1.s=-0.292=0.7008m0.5（1-0.7008）!+0.7008=6.34IF解竹，7=095（2）温度上升，平衡线上移,推动力战小,保持汲取率不变，可实行措施:1）1./V增加，即增加溶剂量：S=SmVmVT=N1.g=Na;=In1.-0