第7章习题解题指导

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1、第7章习题解题指导 第7章习题解题指导 7-1 .3kPa下乙醇水溶液组成为x?0.849乙醇的摩尔分率，试求乙醇的质量分率。又假设乙醇水溶液中乙醇的质量分率为0.935，试求其摩尔分率。w =0.935， x =0.849。 指导：各种浓度间的换算需要纯熟加以掌握。严格根据定义换算。 7-2 某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气A混合气中的A。总压为1大气压。塔底气相中含A 2.5%摩尔分率，水中含A的浓度为210-5摩尔分率。试求塔底温度分别为5及30时的吸收过程推动力。5时 E=3.19104kPa，30时 E=6.17104kPa。?y1?0.0187，?x1?6?10?5；?y1?0

2、.0128，?x1?2.1?10?6 指导：根据亨利定律求平衡浓度。理解亨利系数m、E、H三者间的关系，E理解温度影响亨利系数E。m? P 7-3 在总压为.33kPa，温度为25时，假设100克水中含氨1克，那么此溶液上方的氨气平衡分压为0.987kPa。在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求E、H、m的值对稀水溶液密度为1000kg/m3。E?94.179kPa,H?0.590kmol/(m3kPa),m=0.929 指导：此题用于练习亨利系数m、E、H的计算，三者间的关系要可以推导出来。 7-4 总压为100kPa，温度为15时CO2的亨利系数E为1.22105 kPa。假设空气中CO2的

3、分压为58kPa，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表示。x*?4.75?10?4，c*?0.026kmol/m3 指导：此题用于练习亨利系数m、E、H的计算及三者间的关系推导。 7-5 用清水逆流吸收混合气中有害组分A，操作条件下，气相总传质单元高度为1.5m，进料混合气组成为0.04mol分率，下同，出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，试求：1L/G为(L/G)min的倍数；2所需塔高H；3假设气液流量和初始组成均不变，要求最终的尾气排放浓度降至0.0033，求此时塔高应增加多少。1.25；7.95；4.08 指导

4、：1写出全塔物料衡算方程得到实际液气比，写出出口液相浓度最大时的物料衡算方程得到最小液气比。2运用传质单元数的计算公式。3计算新条件下的传质单元数，得到新的填料高度。 7-6 在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨-空气混合气中的氨，混合气流量为0.025kmol/s，混合气入塔含氨摩尔分数为0.02，出塔含氨摩尔分数为0.001。吸收塔操作的总压为.3kPa，温度为293K，在操作浓度范围内，氨水系统的平衡方程为y*=1.2x，总传质系数Kya为0.0522kmol/(sm3)。假设塔径为1m，实际液气比为最小液气比的1.2倍。试求：塔底液相浓度x1；所需填料层高度H。(0.0139；6m) 指

5、导：此题为填料吸收塔的一般性计算题目，也是常见的本科考试类型题目。按照教材的一般性步骤计算即可。由最小液气比得到实际液气比，得到出塔液体浓度，得到两端推动力，得到对数平均推动力，得到传质单元数，结合传质单元高度，计算填料高度。 7-7 在填料塔内以清水逆流吸收空气与氨混合气中的氨。混合气质量流量为0.35kg/(sm2)，进塔气体y1=0.040，回收率=0.96，平衡关系为y*=0.92x，Kya=0.043kmol/(sm3)。假设令操作的液气摩尔流量比L/G=(L/G)min，取1.40。试计算：气相传质单元高度；气相传质单元数；填料层高度。0.285m；7.69；2.19m 指导：根据

6、填料层高度的计算方法，分别计算传质单元高度和传质单元数。传质单元数有两种求法，公式法和对数平均推动力方法。 7-8 某吸收塔用25mm?25mm的瓷环作填料，充填高度为 5m，塔径为1m，用清水逆流吸收流量为2250m3/h 的混合气。混合气中含有丙酮体积分数为 5%，塔顶逸出废气含丙酮体积分数降为 0.26% ，塔底液体中每千克水带有 60g丙酮。操作在.3kPa、 25?C下进展，物系的平衡关系为y*=2x。试求：)该塔的传质单元高度HOG；容积传质系数Kya； 每小时回收的丙酮量，kg/h。0.71m；0.046 kmol/(sm3)；253 指导：1计算出塔液体的摩尔分率，塔的对数平均

7、推动力，传质单元数，得到传质单元高度。2计算气体的摩尔通量，由传质单元高度的表达式，得到传质系数。3根据回收的定义求取。 7-9 用一填料层高度为3m的吸收塔来测定传质单元高度，平衡关系为y*=0.25x，气体流量G=100kmol/(m2h)，进口溶质浓度y1=0.052，吸收率92.3%；液体流量L=100kmol/(m2h)，进口浓度x2=0，求传质单元高度为多少？假设操作条件作以下变动，填料层高度分别应为多少？ 气体流速增加一倍，y1、y2、x2均保持不变；液体流速增大加倍，y1、y2、x2均保持不变。假定气液量改变后，塔均能保持正常操作，且Kya?AG0.7L0.3 。(0.98m，

8、4.71m，2.22m) 指导：1计算出塔气体摩尔分率，根据公式求传质单元数，再得到传质0.70.3单元高度。气体流速增加一倍，y1、y2、x2均保持不变，Kya正比于GL，计算得到新条件下的传质系数，再得到新的传质单元高度、传质单元数公式法，从而得到新的填料层高度。2液体流速增大加倍，y1、y2、x2均保持不变 同理，求得新的传质系数再得到新的传质单元高度、传质单元数公式法，从而得到新的填料层高度。 7-10 “1”和“2”分别代表塔底和塔顶。当平衡线为直线时，证明逆流吸收有： 1NOG2NOLy1?y2*1?ln(1?S)?S，S=mGB/LS； 1?Sy2?y2*-y1?y2*1?ln?(1?A)?A?，A=1/S； 1?A?y1?y1*?3由1和2证明NOL?SNOG。 当平衡线为直线时，证明顺流吸收时有：NOG指导：证明参见p269 7-11 用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收，可溶组分的回收率为，实际液气比为最小液气比的倍。物系平衡关系服从亨利定律。试以、两个参数列出计算NOG的计算式。NOG-?ln(-1)/?(1-)/(-?1) 指导：证明过程参考p269，适当进展变化。 y1?y*2?1?ln(1?S)S 1?Sy2?y*2第 6 页 共 6 页