化工原理習(xí)題5

1、、計(jì)算題1、比較氣、液兩相濃度大小，確定傳質(zhì)方向在常壓1atm、25C下，溶質(zhì)組成為0.05（摩爾分率）的CO-空氣混合物分別與以下幾種溶液接觸，試判斷傳質(zhì)過(guò)程的方向，并計(jì)算兩相傳質(zhì)推動(dòng)力的大小。已知在常壓及25C下CQ在水中的亨利J系數(shù)為1640atm。（1）濃度為1.1M0-3kmol/m3的CO水溶液；（2）濃度為1.69x10-3kmol/m3的CO水溶液;（3）濃度為3.1M10-3kmol/m3的CO水溶液。答案：（1）吸收過(guò)程；（2）氣液相達(dá)平衡；（3）解吸過(guò)程2、操作壓力對(duì)吸收推動(dòng)力大小的影響某逆流吸收塔塔底排出液中含溶質(zhì)2父10-4（摩爾分率），進(jìn)塔氣體中含溶質(zhì)2.5%（體積

2、）,操作壓力為1atm,此時(shí)氣液平衡關(guān)系為y*=50x?，F(xiàn)將操作壓力由1atm增至2atm,問(wèn)塔底氣相推動(dòng)力（y-y*）和液相推動(dòng)力（x*-x）各增加為原來(lái)的多少倍。答案：（y-y*）增加1.33倍；（x*-x）增加2.67倍。3、吸收劑流量大小對(duì)總傳質(zhì)阻力的影響用填料塔進(jìn)行吸收操作，在操作條件下，kya=kxa=0.026kmol/m3.s,已知液相體積傳質(zhì)分系數(shù)kxaocL066，試分別對(duì)m=0.1及m=5.0兩種情況，計(jì)算當(dāng)液體流量增加一倍時(shí)，總傳質(zhì)阻力減少的百分?jǐn)?shù)。答案：（1）m=0.1時(shí)，34%;（2）m=5時(shí)，30.6%。4、氣液平衡對(duì)吸收平衡的影響在填料吸收塔中，用清水吸收含有溶

3、質(zhì)A的氣體混合物，兩相逆流流動(dòng)。進(jìn)塔*.一Y=3X,試分別計(jì)算放氣氣體初始濃度為5%（體積）,在操作條件下相平衡關(guān)系為比為4和2時(shí)，出塔氣體的極限濃度和液體出口濃度。Lq答案：（1）GS=4m,操作線ab與平衡線交于塔頂。Yamin=。Xb=0.0132（2）捍=2m,操作線abf平衡線交于塔底。GBXbmax=0.0175,Yamin=0.01765、逆流吸收與并流吸收操作對(duì)出塔氣體組成的影響用純水吸收空氣中的SQ,混合氣中SQ的初始組成為5%(體積)，液氣比為3,在操作條件下，相平衡關(guān)系為Y*=5X,通過(guò)計(jì)算說(shuō)明逆流和并流吸收操作出塔氣體的極限濃度哪個(gè)低？答案：(1)逆流時(shí)Ya=0.021

4、1；(2)并流時(shí)Yb=0.0329,逆流時(shí)出塔氣體的極限濃度低。6、最小液氣比、操作液氣比、出塔液相組成的計(jì)算及操作壓力對(duì)其影響在逆流操作的吸收塔中，在101.3kPa、25口C條件下，用清水吸收混合氣中的H2S,將其濃度由2%條至0.1%(體積)。該系統(tǒng)符合亨利定律，亨利系數(shù)為5.52x104kPa。若吸收劑用量為最小用量的1.2倍，試計(jì)算操作液氣比Ls/Gb及出塔液相組成X。若操作壓力改為1013kPa其它條件不變，再求Ls/Gb及XbO答案：(1)P=101.3kPa時(shí)，2=622,Xb=3.12M10,；GbLs4(2) P=1013kPa時(shí)，八=62.2,Xb=3.12X10。Gb7

5、、傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算低濃度氣體逆流吸收，試證:NOGln義ya式中:yb=yb-yb為塔底吸收推動(dòng)力；ya=ya-ya為塔頂吸收推動(dòng)力。證明：略8、液體入塔濃度為零時(shí)，傳質(zhì)單元數(shù)與溶質(zhì)回收率、液氣比為最小液氣比倍數(shù)間的關(guān)系用純?nèi)軇?duì)低濃度氣體進(jìn)行逆流吸收，溶質(zhì)的回收率為7所用液氣比為最小液氣比的P倍。氣液平衡關(guān)系服從亨利定律，試以小P兩個(gè)參數(shù)列出計(jì)算Nog的表達(dá)式。9、填料層高度的計(jì)算在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收某低濃氣體混合物中的可溶組分。操作條件下，該系統(tǒng)的平衡線與操作線為互為平行的兩條直線。已知?dú)怏w混合物的摩爾流率為90kmol/m2.h,要求回收率達(dá)到90%,氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)K

6、ya為0.02kmol/m3.s,求填料層高度。答案：h0=11.25m10、填料層高度對(duì)吸收率的影響在一塔彳仝為1m的常壓逆流填料塔中，用清水吸收含溶質(zhì)5%(體積為混合氣中的溶質(zhì)，已知混合氣的處理量為125kmol/h,操作條件下的平衡關(guān)系為y*=1.2x,氣相體積傳質(zhì)總系數(shù)為180kmol/m3.h,吸收劑用量為最小用量的1.5倍，要求回收率達(dá)到95%試求：(1)吸收劑出塔濃度；(2)完成上述任務(wù)所需的填料層的高度；(3)若在以上填料層基礎(chǔ)上加高2m,其它條件不變，問(wèn)回收率可達(dá)到多少？答案：(1)Xb=0.0278,(2)ho=5.64m,(3)填料層加高2m,列=97.6%11、傳質(zhì)系數(shù)

7、的計(jì)算直徑為800mm的填料吸收塔內(nèi)裝6m高的填料，每小時(shí)處理2000m3(25口C,1atm)的混合氣，混合氣中含丙酮5%塔頂出口氣體中含丙酮0.263%(均為摩爾分率)。以清水為吸收劑，每kg塔底出口溶液中含丙酮61.2g。在操作條件下的平衡關(guān)系為Y*=2.0X，試根據(jù)以上測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)Ka。答案：KYa=206.05kmol/(m3h)12、核算吸收塔是否合用200m3/h(18匕1atm)的空氣-氨混合物，用清水吸收其中白氨，使氨含量由5%下降到0.04%(均為體積%。出塔氨水組成為其最大組成的80%。今有一填料塔，塔徑為0.3m,填料層高5m,操作條件下的相平衡關(guān)系

8、為Y*=1.44X,問(wèn)該塔是否合用？3可用下式計(jì)算：Ko=0.272m0.35W36kmol/(m.h.atm)m-氣體質(zhì)量流速，kg/(R.h);W-液體質(zhì)量流速，kg/(M.h)。答案：該塔不合適。13、用水量及填料層高度的計(jì)算混合氣中含10%(摩爾分率，下同)CO,其余為空氣，在20nC及20atm下用清水吸收，使CO的濃度降到0.5%。已知混合氣的處理量為2240m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)，溶液出口濃度為0.0006,亨利系數(shù)E為200MPa,液相體積總傳質(zhì)系數(shù)La為50kmol/h-m3(kmol/m3),塔徑為1.5m。試求每小時(shí)白用水量(kg/h)及填料層的高度。答案：L=286.0

9、92t/h,h0=9.66m14、吸收率與填料層高度的關(guān)系有一常壓逆流吸收塔，塔截面積為0.5m：填料層高為3mo用清水吸收混合氣體中的丙酮，丙酮含量為5%(體積,混合氣流量為1120m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))要求回收率達(dá)到90%已知操作液氣比為3,操作條件下的平衡關(guān)系為y*=2x。試求：(1)出塔液體中丙酮的質(zhì)量分率；(2)氣體體積總傳質(zhì)系數(shù)Kya(kmol/m3.s);(3)若將吸收率提高到98%擬采用增加填料層高度的方法，問(wèn)此時(shí)填料層高度應(yīng)為多少？答案：(1)Xb=0.0468,(2)Kya=0.0386kmol/(m3s),h0=6.17m15.氣體處理量與溶質(zhì)吸收率的關(guān)系在逆流操作的填料塔

10、中，用清水吸收氨-空氣混合物中的氨。已知混合氣處理量為2000m3/h(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，其中含氨體積分率為5%氣體空塔氣速為1m/s(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))，氨的吸收率為98%。吸收劑用量為最小用量的1.5倍。操作條件下的相平衡關(guān)系為y*=1.2x。氣相體積傳質(zhì)總系數(shù)Kya=180kmol/m3.h,且KyaocGf.7。試求：(1)用水量，kg/h;(2)完成上述任務(wù)所需填料層高度，m(3)若混合氣體處理量增加25%,此時(shí)氨的吸收率為多少？答案：(1)用水量L=2835kg/h;(2)h0=7.876m；(3)當(dāng)G=125G時(shí)，叩=94.2%16、填料性能對(duì)吸收過(guò)程的影響在高度為6m的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇┪?/p>

11、某氣體混合物中的可溶組分，在操作條件下氣液相平衡關(guān)系為y*=0.5x,當(dāng)液氣比為0.8時(shí)，溶質(zhì)吸收率為90%現(xiàn)改用另一種性能較好的填料，在相同操作條件下，可使吸收率提高到95%,問(wèn)此填料的體積傳質(zhì)總系數(shù)是原填料的多少倍?答案:Kya2Kya1=1.4217、吸收劑再部分循環(huán)對(duì)吸收效果的影響常壓逆流連續(xù)操作的吸收塔，用清水吸收混合L,Xb氣中的A組分，混合氣的流率為30kmol/h,入塔時(shí)A組分的濃度為0.08（摩爾分率），要求吸收率為87.5%,相平衡關(guān)系為y*=2x,設(shè)計(jì)液氣比為最小液氣比的1.43倍，氣相傳質(zhì)總系數(shù)Kya=0.0186kmol/m3s,且KyaG0.8,取塔徑為1m,試計(jì)算

12、：（1）所需填料層高度為多少？（2）設(shè)計(jì)成的吸收塔用于實(shí)際操作時(shí)，采用10%吸收劑再循環(huán)流程即Lr=0.1L（見(jiàn)圖），新鮮吸收劑用量及其它入塔條件不變，問(wèn)吸收率為多少？答案：（1）h0=2.495m,（2）刈,二84%18、雙塔吸收流程的計(jì)算Xlb采用如圖所示的雙塔吸收流程，以清水吸收混合氣中的SQ,氣液平衡關(guān)系為y*=0.91x，氣體經(jīng)兩塔后總的吸收率為91%,兩塔的用水量相等，且均為最小用水量的1.43倍，兩塔的總傳質(zhì)單元高度均為1.2m,試求兩塔的填料層高度。答案：h0I=hII=2.80m19、吸收與解吸聯(lián)合流程含苯2%（體積）的煤氣用平均分子量為260kg/kmol的洗油在一填料塔中

13、逆流吸收，以回收其中95%的苯，煤氣流率為1200kmol/h,塔頂進(jìn)入的洗油中含苯0.5%（摩爾分率），洗油用量為最小用量的1.3倍，吸收塔在1atm、27七下操作，此時(shí)平衡關(guān)系為y=0.125x。從吸收塔塔底引出的富油經(jīng)加熱后送入解吸塔頂，塔底通入水蒸汽，使苯從洗油中解吸出來(lái)，脫苯后的洗油冷卻后送回吸收塔塔頂。水蒸氣用量為最小用量的1.2倍，解吸塔在1atm、120七下操作，氣液平衡關(guān)系為y=3.16x。求洗油的循環(huán)用量和水蒸汽用量（kg/h）。說(shuō)吸管吸收增答案：(1)L=191.22kmol/h=49717.2kg/h;(2)G1r=69.68kmol/h=1254.2kg/h20、操作條件(壓力、氣液流率)對(duì)塔高的影響用一填料層高度為3m的吸收塔，從含氨6%(體積分率)的空氣中回收99%的氨?；旌蠚怏w的質(zhì)量流率為620kg/m2h,吸收劑