第五章吸收課后習(xí)題答案填空1.減?。豢拷?。2.不變；增加。3.對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法；脫吸因數(shù)法。4.氣；液；吸收；液；氣；解吸5.散裝填料二、選擇1.B；2.A；3.C；4.D；5.A．三、計(jì)算題相組成的換算【5-1】Y1、Y2解：先計(jì)算進(jìn)、出塔氣體中氨的摩爾分?jǐn)?shù)和。進(jìn)、出塔氣體中氨的氣液相平衡【5-2】某系統(tǒng)溫度為10℃，總壓101.3kPa，試求此條件下在與空氣充分接觸后的水中，每立方米水溶解了多少克氧氣？（已知10℃時(shí)，氧氣在水中的亨利系數(shù)E為3.31×106kPa。）解：由于，所以故mA=3.57×10-4×32×1000=11.42g/m3【5-3】在水中的溶解度為76.6g(NH3)/1000g(H2O)。試求在此溫度和壓力下的亨利系數(shù)E、相平衡常數(shù)m及溶解度系數(shù)H。解：水溶液中氨的摩爾分?jǐn)?shù)為由亨利系數(shù)為kPa相平衡常數(shù)為由于氨水的濃度較低，溶液的密度可按純水的密度計(jì)算。kg/m3溶解度系數(shù)為【5-4】在101.3kPa，20℃下,稀氨水的氣液相平衡關(guān)系為：y＊=0.94x，若含氨0.094摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和組成xA=0.05的氨水接觸，確定過程的方向。若含氨0.02摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和xA=0.05的氨水接觸，又是如何?解：用相平衡關(guān)系確定與實(shí)際氣相組成y=0.094成平衡的液相組成=0.094/0.94=0.1由于xA=0.05<x，所以氣液相接觸時(shí)，氨將從氣相傳質(zhì)進(jìn)入液相，發(fā)生吸收過程。若含氨0.02摩爾分?jǐn)?shù)的混合氣和xA=0.05的氨水接觸，則所以，氣液相接觸時(shí)，氨由液相傳質(zhì)進(jìn)入氣相，發(fā)生解吸過程。吸收速率【5-5】在溫度為20℃、總壓為101.3kPa的條件下，CO2與空氣混合氣緩慢地沿著Na2CO3溶液液面流過，空氣不溶于Na2CO3溶液。CO2透過1mm厚的靜止空氣層擴(kuò)散到Na2CO3溶液中，混合氣體中CO2的摩爾分率為0.2，CO2到達(dá)Na2CO3溶液液面上立即被吸收，故相界面上CO2的濃度可忽略不計(jì)。已知溫度20℃時(shí)，CO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為0.18cm2/s。試求CO2的傳質(zhì)速率為多少？解：已知：CO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D=0.18cm2/s=1.8×10-5m2/s擴(kuò)散距離z=1mm=0.001m，氣相總壓p=101.3kPa氣相主體中溶質(zhì)CO2的分壓pA1=pyA1=101.3×0.2=20.27kPa氣液界面上CO2的分壓pA2=0所以，氣相主體中空氣（惰性組分）的分壓pB1=p－pA1=101.3－20.27=81.06kPa氣液界面上的空氣（惰性組分）的分壓pB2=p－pA2=101.3－0=101.3kPa空氣在氣相主體和界面上分壓的對(duì)數(shù)平均值為：代入得：=0.167mol/(m2·s)【5-6】在總壓為100kPa、溫度為30℃時(shí)，用清水吸收混合氣體中的氨，氣相傳質(zhì)系數(shù)kG=3.84×10-6kmol/(m2·s·kPa)，液相傳質(zhì)系數(shù)kL=1.83×10-4m/s，假設(shè)此操作條件下的平衡關(guān)系服從亨利定律，測得液相溶質(zhì)摩爾分率為0.05，其氣相平衡分壓為6.7kPa。求當(dāng)塔內(nèi)某截面上氣、液組成分別為y=0.05，x=0.01時(shí)：(1)以pA-pA、cA-cA表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力及相應(yīng)的傳質(zhì)速率、總傳質(zhì)系數(shù)；(2)分析該過程的控制因素。解：（1）根據(jù)亨利定律相平衡常數(shù)溶解度常數(shù)=100×0.05-134×0.01=3.66kPa=kmol/（m2·s·kPa）=3.94×10-6×3.66=1.44×10-5kmol/（m2·s）kmol/m3=0.4146×100×0.05－0.56=1.513kmol/m3=9.5×10-6×1.513=1.438×10-5kmol/（m2·s）（2）與表示的傳質(zhì)總推動(dòng)力相應(yīng)的傳質(zhì)阻力為53797（m2·s·kPa）/kmol；其中氣相阻力為m2·s·kPa/kmol；液相阻力m2·s·kPa/kmol；氣相阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)為故該傳質(zhì)過程為氣膜控制過程。吸收塔的計(jì)算【5-7】在逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體溶質(zhì)組分A，吸收塔內(nèi)操作壓強(qiáng)為106kPa，溫度為30℃，混合氣流量為1300m3/h，組成為0.03（摩爾分?jǐn)?shù)），吸收率為95%。若吸收劑用量為最小用量的1.5倍，操作條件下平衡關(guān)系為Y=0.65X。試求進(jìn)入塔頂?shù)那逅昧縇及吸收液的組成。解：（1）進(jìn)入吸收塔的惰性氣體為：X2=0；m=0.65最小吸收劑用量為：故清水用量為L=1.5Lmin=1.5×32.8=49.2kmol/h（2）吸收液組成可由全塔物料衡算求得，即X1=X2+V（Y1-Y2）/L=0+【5-8】一逆流操作的常壓填料吸收塔，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A，入塔氣體中含A1%（摩爾比），經(jīng)吸收后溶質(zhì)A被回收了80%，此時(shí)水的用量為最小用量的1.5倍，平衡線的斜率為1，氣相總傳質(zhì)單元高度為1m，試求填料層所需高度。解：Y1=0.01;Y2=0.01×（1-0.8）=0.002;X2=0=1.5=1.5×0.8=1.2又由V（Y1－Y2）＝L（X1－X2），得X1=0.0067所以=0.0026由=所以=1×3.07=3.07m【5-9】在常壓逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中溶質(zhì)組分A。進(jìn)塔氣體組成為0.03（摩爾比，下同），吸收率為99%；出塔液相組成為0.013。操作壓力為101.3kPa，溫度為27℃，操作條件下的平衡關(guān)系為Y=2X（Y、X均為摩爾比）。已知單位塔截面上惰氣流量為54kmol/（m2·h），氣相總體積吸收系數(shù)為1.12kmol/（m3·h·kPa），試求所需填料層高度。解：Y1=0.03;Y2=Y1（1-η）=0.03×（1-0.99）=0.0003;X1=0.13;X2=0=0.00143===20.77×0.476=9.886m【5-10】在逆流操作的填料塔中，用清水吸收焦?fàn)t氣中氨，氨的濃度為8g/標(biāo)準(zhǔn)m3，混合氣處理量為4500標(biāo)準(zhǔn)m3/h。氨的回收率為95%，吸收劑用量為最小用量的1.5倍。操作壓強(qiáng)為101.33kPa，溫度為30℃，氣液平衡關(guān)系可表示為Y*=1.2X（Y、X為摩爾比）。氣相總體積吸收系數(shù)KYα=0.06kmol/（m2·h），空塔氣速為1.2m/s，試求：（1）用水量L（kg/h）；（2）塔徑（m）；（3）塔高（m）。解：；；Y2=Y1（1-η）=0.0106×（1-0.95）=0.00053；；X2=0L=1.5Lmin=1.5×0.0630=0.0945kmol/s=6120kg/h(2)由于，故（3）根據(jù)全塔物料衡算X1=X2＋V（Y1－Y2）/L，得X1=0＋0.0552×（0.0106－0.00053）/0.0945=0.00588=0.00159=0.8×（0.0106－0.00053）/0.00159=5.07m【5-11】某制藥廠現(xiàn)有一直徑為0.6m，填料層高度為6m的吸收塔，用純?nèi)軇┪漳郴旌蠚怏w中的有害組分?，F(xiàn)場測得的數(shù)據(jù)如下：V=500m3/h、Y1=0.02、Y2=0.004、X1=0.004。已知操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y=1.5X?，F(xiàn)因環(huán)保要求的提高，要求出塔氣體組成低于0.002（摩爾比）。該制藥廠擬采用以下改造方案：維持液氣比不變，在原塔的基礎(chǔ)上將填料塔加高。試計(jì)算填料層增加的高度。解：改造前填料層高度為改造后填料層高度為故有由于氣體處理量、操作液氣比及操作條件不變，故對(duì)于純?nèi)軇┪?，由故因此，有操作液氣比為填料層增加的高度為?-12】在逆流操作的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇┪栈旌蠚怏w中的可溶組分。已知：吸收劑用量為最小用量的1.5倍，氣相總傳質(zhì)單元高度HOG=1.11m，操作條件下的平衡關(guān)系為Y=mX，要求A組分的回收率為90%，試求所需填料層高度。在上述填料塔內(nèi)，若將混合氣的流率增加10%，而其它條件（氣、液相入塔組成、吸收劑用量、操作溫度、壓強(qiáng)）不變，試定性判斷尾氣中A的含量及吸收液組成將如何變化？已知KYa∝V0.7。解：（1）(L/V)min=(Y1-Y2)/x1*=(Y1-Y2)/(Y1/m)=mηL/V=1.5(L/V)min=1.5mηS=m/(L/V)=m/(1.5mη)=1/(1.5η)=1/(1.5×0.9)=0.741(Y1-Y2)/Y1=η,1-Y2/Y1=η,Y1/Y2=1/(1-η)=10==4.64Z=NOG×HOG=4.64×1.11=5.15m（2）由于V'=1.1V,KYa∝V0.7所以HOG∝V0.3,HOG'∝V'0.3