第八章《吸收》答案fgdgddh

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8.1 在30℃,常压条件下,用吸收塔清水逆流吸收空气—SO 2混合气体的SO 2,已知气一液

相平衡关系式为y*=47.87x ,人塔混合气SO 2摩尔分数为0.05,出塔混合气SO 2摩尔分数为0.002,出塔吸收液每100 g 含有SO 2 0.356 g 。试分别计算塔顶和塔底处的传质推动力,用y ?、x ?、p ?、c ?表示。

8.2 在吸收塔,用清水自上而下并流吸收混合气的氨气。已知气体流量为l 000 m 3/h(标准

状态),氨气的摩尔分数为0.01,塔内为常温常压,此条件下氨的相平衡关系为Y*= 0.93X ,求:

(1)用5 m 3/h 的清水吸收,氨气的最高吸收率; (2)用10 m 3/h 的清水吸收,氨气的最高吸收率;

(3)用5 m 3/h 的含氨0.5%(质量分数)的水吸收,氨气的最高吸收率。

解:(1)气体的流量为 10003?10/22.43600

mol/s=12.4 mol/s 流体的流量为 335?10?10/22.43600 mol/s =77.2mol/s 假设吸收在塔底达到平衡,则 y*77.2?(/0.93)=12.4?(0.01-y*),所以y*=0.0013 所以最大吸收率为 0.010.00130.870.01

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-?== (2)气体的流量为 10003?10/22.43600

mol/s=12.4 mol/s 流体的流量为 /154.4/m o l s m o l s 3310?10?10/22.4=3600

假设吸收在塔低达到平衡,则

154.4?(y*/0.93)=12.4?(0.01-y*),所以y*=0.0007 所以最大吸收轮率为 0.010.00070.930.01 -?==

(3)

吸

收

剂

氨

的

摩

尔

分

数

为

3333510100.005351010???0.005/17=??/18

假设吸收在塔低达到平衡,则

77.2y*/0.93-0.0053)=12.4y*?(?(0.01-),所以y*=0.0056 所以最大吸收率为 0.010.00560.440.01

-?== 8.3 吸收塔内某截面处气相组成为y=0.05,液相组成为x=0.01,两相的平衡关系为y*=2x ,

如果两相的传质系数分别为y k =1.25×10-5 kmol/(m 2·s),x k =1.25×10-5kmol /(m 2·s),试求

该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力和传质速率。 8.4 用吸收塔吸收空气的S0。,条件为常压,30℃,相平衡常数为m---一26.7,在塔内

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某一截面上,气相S0。分压为4.1 kPa ,液相S0。浓度为0.05 kmol /m3,气相传质系数为kG 一1.5×10卅kmol /(m2·h·kPa),液相传质系数为k 。=0.39 m /h ,吸收液密度近似水的密度。试求: .

(1)截面上气液相界面上的浓度和分压; (2)总传质系数、传质推动力和传质速率。

解:(1)社气-液相界面上的压力为P Ai ,浓度为C Ai,忽略SO 2的溶解,吸收液的总浓度为 C 0=996/18kmol/m 3=55.3 kmol/m 3

溶解度系数为

H =0C 55.3mp 26.7=?101.325

kmol/(kPa.m 3)=0.0204 kmol/(kPa.m 3) 在相界面上,气、液两相平衡,所以 cA i =0.024p Ai

又因为稳态传质过程,气、液相两相传质速率相等,所以 k G (p A -p Ai )= k L (c Ai -c A )

所以 1.5×10-2×(4.1- p Ai )=0.39×(c Ai -0.05)

由上两个方程,可以求得p Ai =3.53kPa, c Ai =0.072kmol/m 3。

(2)总气相传质系数

k G =G L 111/k k 1/0.0151/(0.204)

=?1/(H )+?0.39kmol/(m 2.h.kPa)=0.0052 kmol/(m 2.h.kPa) 总液相传质系数 k L = k G /H =0.0052/0.0204m./h=0.255m/h

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与水溶液平衡的气相平衡分压为 P A *=c A /H=0.05/0.0204 kPa = 2.45 kPa

所以用分压差表示的总传质推动力为 *

(4.1 2.45) 1.65A A a a p p p kp kp ?=-=-= 与气相组成平衡的溶液平衡浓度为 *

330.0204 4.1/0.084/A A c Hp kmol m kmol m ==?= 用浓度差表示的总传质推动力为 *

33(0.0840.05)/0.034/A A c c c kmol m kmol m ?=-=-= 传质速率为 220.0052kmol m h kmol m h A G N k p =?=?1.65/()=0.0086/()

或A L N k =?c 22

0.2552kmol m h kmol m h =?0.034/()=0.0087/()

8. 5 101.3 kPa 操作压力下,在某吸收截面上,含氨0.03摩尔分数的气体与氨浓度为1 kmol/m 3

的溶液发生吸收过程,已知气膜传质系数为G k =5×10-6 kmol/(m 2·s·kPa),液膜传质系数为L k =1.5 × 10-4m/s ,操作条件下的溶解度系数H=0.73 kmol /(m 2kPa),试计算:

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