化工原理第三版（管國峰趙汝溥主編）

課后習(xí)題答案匯總

下學(xué)期（五~八，十章）

第5章蒸發(fā)

1）在單效蒸發(fā)器內(nèi)，將NaOH稀溶液濃縮至50%,蒸發(fā)器內(nèi)液面高度為2.0m,溶液密

度為1500kg/m3,加熱蒸汽絕對(duì)壓強(qiáng)為300kPa,冷凝器真空度為90kPa,問蒸發(fā)器的有效傳熱

溫度差為多少？若冷凝器真空度降為30kpa,其它條件不變，有效傳熱溫度差有何變化？

[32℃]

解：①冷凝器真空度為90kPa

絕對(duì)壓強(qiáng)：101.3-90=11.3kPa,該壓強(qiáng)下二次蒸汽溫度般=47.3℃

加熱蒸汽絕壓300kPa,對(duì)應(yīng)溫度T=133.3℃

查NaOH溶液杜林圖，50%NaOH溶液在11.3kPa下沸點(diǎn)84℃

&=84-47.3=36.7。。

p1n=p+=11.3+1x1500x9.81x2=26.0kPa

查。,“=63.99

X=tpm_t「=63.9-47.3=16.6℃

取=

△==36.7+16.6+1=54.3℃

t=TK+A=47.3+54.3=101.6℃

Az=T-r=133.3-101.6=31.7℃

②冷凝器真空度為30kPa,絕壓101.3-30=71.3kPa,對(duì)應(yīng)二次蒸汽溫度

TK=90.3℃查50%NaOH溶液在71.3kPa卜沸點(diǎn)131℃

Az=131-90.3=40,7℃

pm=p+]g/=71.3+；xl500x9.81x2=86攵Pa

查％=95.1℃

△〃=95.1—90.3=4.8℃

4=△'+△"+△”=40.7+4.8+1=46.5℃

t=TK+△=90.3+46.5=136.8>T=1333c

所以傳熱無法進(jìn)行。

2)一常壓蒸發(fā)器，每小時(shí)處理2700kg濃度為7%的水溶液，溶液的沸點(diǎn)為103℃,

加料溫度為15C,加熱蒸汽的表壓為196kpa,蒸發(fā)器的傳熱面積為50m2,傳熱系數(shù)

為930W/(m2.℃)。求溶液的最終濃度和加熱蒸汽消耗量。[21.5%2.32X103kg/h]

解：加熱蒸汽絕壓：101.3+196=297.3kPa

查得T=133°c,y=2196kJ/kg

水溶液103℃,汽比熱2251kJ/kg；按y'=2251kJ/kg

原料液比熱取

Q=KS(T-t)=w/+FCpO(tt-to)

KS(TT)-FC*「t。)

w=-------------；------------

/

_930x50x(133-103)x3600/1000—2700x3.90x(103—15)

2251

=1.820x1()3依/〃

Fx.2700x0.07

x=-=--------------=21.5%

F-w2700-1820

KS(T-t)930x50x(133-103)

Dy=

2169

=2.32xlOUg/%

3)需要將350kg/h的某溶液從15%蒸濃至35%,現(xiàn)有一傳熱面積為10n?的小型蒸發(fā)器可供

利用，冷凝器可維持79kpa的真空度。估計(jì)操作條件下的溫度差損失為8℃,總傳熱系數(shù)可

達(dá)930W/(m2.℃),若溶液在沸點(diǎn)下進(jìn)料，試求加熱蒸汽壓強(qiáng)至少應(yīng)為多少才能滿足需要？

[143kPa]

解：冷凝器內(nèi)二次蒸汽絕對(duì)壓強(qiáng)101.3-79=22.3kPa

查T'=6L6℃,f=2350kJ/kg

4=7'+△=61.6+8=69.6℃

0.15

vv=F(l-^-)=1000x(l-)=571.4必〃?

“I0.35

Q=KS(.T-ti)=wy

1——lyd-----------

KS

571-4x2350xl000

=69.6+^ffl-------------

930x10

=109.7℃

查該溫度飽和蒸汽壓強(qiáng)P=143kPa

4)欲設(shè)計(jì)一組三效并流蒸發(fā)裝置，以將NaOH溶液從10%濃縮到50%,進(jìn)料量為22700kg

/h,原料液溫度40℃,比熱取4.19kJ/(kg「C)。加熱蒸汽壓強(qiáng)為500kpa,末效二次蒸汽壓強(qiáng)

為14kpa,各效傳熱系數(shù)分別為K|=2840/(m2JC),K2=1700W/(m2?℃),K3=1135W/(m2.℃)。各

效汽化熱均取2326kJ/kg?假設(shè)靜壓引起的溫度差損失、熱損失忽略。求加熱蒸汽消耗量及

蒸發(fā)器的傳熱面積(各效面積相等)。

[9551kg/h183m2]

解：①計(jì)算各效蒸發(fā)量、各效溶液濃度、溫度差損失、有效傳熱溫度差

xf)1

W=F(1一一^)二22700x(l一一-)=18160kgth

x30.5

并流加料，設(shè):卬2=1：L1：L2,則

叱=-^義18160=5503依/〃

%=—xl8160=6053^//z

12

明=y^xl8160=6604^//2

Fx_22700x0.1

0=0.132,

F-W,-22700-5503

_Fx°_22700x0.1

=0.204

/-F-W}-W2~22700-5503-6053

x3=0.50

查A；=6C△：=()A：=l℃

查A；=12CA；=0A7=l℃

查A；=38CA,=0/

^A=A,+A2+&=(6+1)+(12+1)+38=58C

加熱蒸汽壓強(qiáng)500kPa,查*=152℃

末效二次蒸汽壓強(qiáng)14kPa,查T；=52℃

Z4=(T1—4)-I>=152—52-58=42℃

②估算各效有效溫度差及各效二次蒸汽溫度、溶液溫度

1

41/K,2840549。,

M=----尸~—=———數(shù)抖———=-----=8.1℃

X+X+X1,1,12840

XK284017001135

1

M=———平———二13.6

-1------1-----

284017001135

A/3=42-8.1-13.6=20.3℃

則T,=152℃

r,=Tt-\t2=152-8.1=143.900

T；=tt-A,=143.9-6-1=136.9℃

7；=136.9℃

t2=7；-Ar2=136.9-13.6=123.3℃

T；=7；-A2=123.3-12-1=110.3。。

r3=110.3℃

t5=7；-Az3=110.3-20.3=90℃

『與一A=90-38=52。。

③熱量衡算:

無尸00。。0一'1)

----------:;------------

%%

22700x4.19x(40-143.9)

=2+

2326

=Dt-4249(1)

『叱七(尸一即丁日)

YiYi

_卬?(22700—,)x4.19x(143.9-123.3)

―12326

=叱+(22700-叱)x0.0371

=0.963%+842(2)

(F-W,-W)C(r-r)

也W與+---------2產(chǎn)---2---3

%%

(22700—%—%)x4.19x(123.3—90)

―"2326

=W，+(22700—18160+%)x0.0600

即0.94憶=唯+272⑶

取⑴、(2)、(3)和％+%+皿3=18160解得

D,=9649版lh,叱=5400依//?,

W3=6042kg/h,W4=6718^7/2

④計(jì)算各效面積:

A_2%_9649義2326*100%600

=27bn2

12840x8.1

w/5400x2326x1000/

4_IJ1________________360。=151m2

2-KM~1700x13.6

W.6042x2326x1000/

A="2/2_______________/JbUU=169m2

3-KM-1135x20.3

各效面積不等，堂新分配有效溫度差:

A4+A2M+4納

271x8.1+151x13.6+169x20.3

=183m2

42

271x8.1

A[=4抽12.0°C

A183

4,AAr,151x13.6,,

\t==------------=11.2℃

2A183

A,一一3絕169x20.3

=18.8℃

3一A183

⑤重算各效溫度：

T；=52℃

t3=4+&=52+38=90℃

7；+頌=90+18.8=108.8℃

T；=108.8℃

t2=T；+A2=108.8+12+1=121.8℃

T2=t2+M=d21.8+11.2=133。。

7；'=133。。

4=T：+A=133+6+1=140。。

Tt=tt+Ar,=140+12=152℃

⑥竄新熱量衡算:

22700x4.19x(40-140)

叱=R+

2326

=D}-4089

(F-W,)xCpO(140-121.8)

嗎=%+

2326

=0.967%+744

(尸fM)x4.19x(121.8—90)

%=嗎+

2326

=%+(22700—%—明)x0.057

又叱+叫+卬3=18160

解得：

D=955ikg/h,%=5462依/h

%=6026依/h,%=6672kg/h

⑦重算各效面積：

皿=9551x232/二⑻而

4=

K^t2840x12.0

叱7t_5462x232^,6

A=1853%?

2KM1700x11.2

4=6026X23263L/

4

儲(chǔ)&31135x18.8

相差不多，不再重算，取平均值:

兒+181.1+185.3+182.5

,4=4+&-------------------------=183m-2

33

5)計(jì)算蒸發(fā)硫酸鹽黑液用的四效長(zhǎng)管液膜式蒸發(fā)器。黑液處理量為14m3/h(密度為

1158kg/n?),要求從25%濃縮到50%。料液流向?yàn)椋?效-4效-1效-2效，3效及1效的料

液經(jīng)預(yù)熱至沸點(diǎn)。各效蒸發(fā)量之比可設(shè)為W,：W2：W3：W4=l：1.1：1：1.K加熱蒸汽壓

強(qiáng)為202.6kpa(表壓)，末效真空度為76kpa。各效傳熱系數(shù)分別為Ki=810/(m2.r),

222

K2=H60W/(m-℃),K3=1160W/(m.℃),K4=1280W/(m.℃),,原料液比熱為3.77kJ/(kg.℃)

[D=1857kg/hA=92rtf]

解：

①尸=14x1158=16212依/〃

卬=/(1一區(qū))=16212x(1—0.25

)=81()6煙/〃

一“20.5

設(shè)叱:1V2:W4=1:1.1:1:1.1

叱=言印=1930必〃7

W2=—W=2\23kgIh

W.=\93^kg/h

憶=2123依/〃

FXQ_16212x0.25

-=0.396

F-W,-W4-W316212-1930-1930-2123

X2=0.50

=q=16212x0.25=0284

F-W,16212-1930,

Fx0_16212x0.25

%

~F-W3-W,~16212-1930-2123

查圖：$=0.396t4.5℃

x2=().5()^A；=7.2℃

x3=0.284—?A；=2.7℃

x4=0.333一△:=3.1℃

YA=4.5+7.2+2.7+3.1+1+1+1+1=21.5

￡4=0:)-'

加熱蒸汽絕壓：202.6+101.3=303.9kPa,查7；=133.7℃

冷凝器二次蒸汽絕壓：101.3-76=25.3kPa,查窘=63.5℃

ZA=133.7-63.5-21.5=48.7℃

11111

②—+—+—+-----=---------F----------1-----------1----------=0.00374

K】K2a儲(chǔ)810116011601280

XX

—色一xVAr=81()x48.7=16.1。。

0.00374人0.00374

1

1160

頌x48.7=11.2℃

0.00374

加3=1L2℃

I

1280

x48.7=10.2℃

0.00374

T,=133.7。。

f,=133.4-16.1=117.3℃

/

T1=117.3-4.5-l=112.rc

?2=112.1℃

r2=112.1-11.2=100.9℃

T；=100.9-7.2-1=92.7℃

T,=92.7℃

t3=92.7-11.2=81.5℃

"=81.5-2.7-1=77.8

TA=77.8℃

z4=77.8-10.2=67.6℃

窘=67.6-3.1-1=63.5C

④查汽化熱：7；=133.7℃7%=2168O/Ag

T；=112.1'Ct-=2227kJ/kg

T；=92.7C7%=2217kJ/kg

T；=77.8℃7%=231/kg

T：=63.5℃-?X=2347kJIkg

:Qizro

W=D,^-=D?――=0.974Z)

11%2227

("p°—W3g「也以)6—2)

W2=W,+r

—w2227J16212X3.77—(%+%+也)><4.193](117.3-100.9)

―122772277

=0.978%+440-0.0302(%+%+%)

=0.978叫+440-0.0302(8106一W,)

0.97W,=0.978%+195

'/2277

w=w,V=w,=0.985W,

32X223112

3彳K

_卬；2311?(16212i3.77-明義4.19)*(81.5—67.6)

―323472347

=0.96%+362

又叱+卬2+%=8106

解得：D,=1851kg/h叱=1809依thW2=2025依/h

%=1995kgthW4=2277kg/h

1857x2168/3.6

⑤A==85.8m2

3810x16.1

W,v：1809x2227/3.6-

A=——L/J—=---------------------=8o.lm-2

2K,Nt,1160x11.2

四12025x2277/3.6及，

A=—=---------------------=98.6/n2

除八人1160x11.2

1995x2311/3.6…

4=-=---------------------=98.1m-2

KM1280x10.2

去平均值

85.8+86.1+98.6+98.1.2

A=-------------------------------=92m

4

第6章氣體吸收

1）總壓100口，溫度25c的空氣與水長(zhǎng)時(shí)間接觸，水中的M的濃度為多少？

分別用摩爾濃度和摩爾分率表示?？諝庵蠱的體積百分率為0.79。

解：將空氣看作理想氣體：y=0.79

p*二yp二79kPa

查表得E=8.76XIO5kPa

x=p*/E=10f

H=pl(EMS)=1000/(8.76X105X18)=6.342x10^kmoL/(kN.m)

C=p*.H=79x6.342x10-5=5.01x10-4kmol/m3

2）已知常壓、25℃下某體系的平衡關(guān)系符合亨利定律，亨利系數(shù)E為0.15x104

大氣壓，溶質(zhì)A的分壓為0.54大氣壓的混合氣體分別與三種溶液接觸：①溶

質(zhì)A濃度為0.321/的水溶液；②溶質(zhì)A濃度為OmU/A的水溶液;

③溶質(zhì)A濃度為0.003??//￡的水溶液。試求上述三種情況下溶質(zhì)A在二相

間的轉(zhuǎn)移方向。

解：E=0.15X104atm,p=0.054atm,P=latm,y=p/P=0.054

E

①m=—=0.15xl()4

P

0.02?…5

x,=-------7—3.6x10

11x103/

/18

y；=mX[=0.054/.dy=y—y,=0，平衡

X2==L810-5

②T7^7X

Jy；=mx2=0.027，/y=y-y；A0???氣相轉(zhuǎn)移至液相

0.003

x=--------5.4xIO-5

3IxlO3/

18

/.y3=mx3=0.081/y=y-y；YO.,.液相轉(zhuǎn)移至氣相

④P=3atmy=0.054E=0.15X104atm

.,.m=E/P=0.05X104

X4=X3=5.4X105

y；=mx4=0.027/.dy=y-y*>0氣相轉(zhuǎn)移至液相

3）某氣、液逆流的吸收塔，以清水吸收空氣?硫化氫混合氣中的硫化氫?？倝?/p>

為1大氣壓。已知塔底氣相中含月41.5%（摩爾分率），水中含的濃

度為ICxlL(摩爾分率)。試求塔底溫度分別為5℃及30℃時(shí)的吸收過

程推動(dòng)力。

解：查表得(5℃)El=3.19X10'kpam產(chǎn)E/P=315

p*i=Ex=O.319xlO5X1.8X10-5=0.5724KP。

y*./P=0.5742/101.33=0.0057

y,=0.015

氣相推動(dòng)力：Aj]=Ji-y*,=0.0093

5

液相推動(dòng)力：AX1=x*]—x1=yxlm~xy=2.96xlO

查表得(30℃)：區(qū)=617xl()4KPa,機(jī)2=當(dāng)/〃=609

45

p*2=F2A:=6.17X10X1.8X10-=\A106kpa

y*2=p*2/P=l.1106/101.33=0.011

氣相推動(dòng)力：Ay2=y2-y*2=0.0040

-6

液相推動(dòng)力：AX2=X*2-X2=y2/m2-x2=6.63X10

4)總壓為100H%,溫度為15℃時(shí)歿的亨利系數(shù)E為1.22x10sH%。試計(jì)

算：①H、m的值(對(duì)稀水溶液密度為1畋融/^)；②若空氣中8,的分

生為試求與其相平衡的水溶液濃度，分別以摩爾分率和摩爾濃度表

示。

解：1)H=EMs//=1.22x1O'x18/(10*)=2196kN.m/KmoL

〃？=E/P=1.22x105"00=1220

2)p=Ex

50=1.22x105》

x=4.10xl0-4

p=HC

50=2196c

C=0.023k〃?ol/〃?3

5)在總壓為100Aft＞水溫為30℃鼓泡吸收器中，通入純GA,經(jīng)充分接觸后

測(cè)得水中的平衡溶解度為2.857、1『1/工溶液，溶液的密度可近似取

為wool/.、，試求亨利系數(shù)。

解：p=100KPa

r?8S7y1n-2

H=；='=2.857x1O-4(mol/L)/kPa

p100

6)組分A通過另一停滯組分B進(jìn)行擴(kuò)散，若總壓為擴(kuò)散兩端組分A

的分壓分別為23.2HI和6.5kPao實(shí)驗(yàn)測(cè)得的傳質(zhì)系數(shù)%為

1啟2若在相同的操作條件和組分濃度下，組分A和B

進(jìn)行等分子擴(kuò)散，試分別求傳質(zhì)系數(shù)總和傳質(zhì)速率必。

解：pAi=23.2KPapA2=6.5KPaPBI=P-pAi=78.1KPapB2=94.8KPa

=1.41xlO-5mol/(m2-s-Pa)

RT§=1.2xIO-5mol/(m2-s-Pa)

-52

，kG'=1.2xl0mol/(ms-Pa)

42

:.N人=kG(pAi—pA2)=2.QxlO~kmol/(m-s)

7)已知：柏油路面積水3mm,水溫20℃,空氣總壓100空氣中水汽分

壓1.5X%,設(shè)路面積水上方始終有0.25M厚的靜止空氣層。問柏油路面積

水吹干需多長(zhǎng)時(shí)間？

解：該過程可看作一組分通過另一停滯組分的擴(kuò)散過程

查表得20°C時(shí)水的飽和蒸汽壓為P=l.5kPa

依題意PA|=2.3346kPapA2=l.5kPa

PBI=100-2.3346=97.6654女Pa

pB2=100-1.5=9S.5kPa

PBm=(pBl-PB2)/Ln(pBJPBZ)=98.08kPa

由表得：

0°C水的擴(kuò)散系數(shù)。=0.22x10-4//$

20°C水的擴(kuò)散系數(shù)。=0.248x10-4m2/5

NA=DP(PA「PA2)/(RTZPBG

=0.248xlO^xlOOx(2.2346-1.5)/(8.314x293x0.25xlO-3x98.08)

=3.46xlO-5?5)

以為擴(kuò)散為穩(wěn)定擴(kuò)散，所以

NA=ph/(MAe)...0=ph/(MANA)

6=1000x3x10-3/(18x3.46x10-5)=4.808x1035

8)試分別計(jì)算0℃及101.3H%下S、&4在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)，并與實(shí)驗(yàn)

值進(jìn)行比較分析。

解：⑴A：CO2，B：空氣，MA=44,MB=29

VB=29.9,VA=34.0,P=101.3KPa,t=273.2K

(2)A：SO2，B：空氣，MA=64,MB=29

VB=29.9,VA=44.8,P=101.3KPa,t=273.2K

(1]

4.36X10-5T15+

=9.822*103m/

P(V/+V,

9)試計(jì)算的在35c水中的擴(kuò)散系數(shù)，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較分析。

解：A：HC1,B：H2O,MB=18,a=2.6

VA=3.7+21.6=25.3,T=308.2K,u=0.7225cp

7.4xlO-8(aM)°-5T

B=3.11xIO-cm/

10)某傳質(zhì)過程的總壓為300kPa,吸收過程傳質(zhì)系數(shù)分別為

&=221口乙?,氣液相平衡關(guān)系符合亨利定

律，亨利系數(shù)E為L(zhǎng)OLCTxlOto,試求：①吸收過程傳質(zhì)總系數(shù)號(hào)和馬；

②液相中的傳質(zhì)阻力為氣相的多少倍。

F

解：10.(1)E=10.67X103akPa,P=300kPa,m=-=35.57

11ml3557

=+=+，Ky=0.3919

、

Kyvkvykx1.0722

，Kx=13.94

11)在填料塔內(nèi)以水吸收空氣?氨混合氣中的氨。已知：總壓P為1大氣壓，溫

度t為20℃,亨利系數(shù)E為7.66x10?冷，氣相體積傳質(zhì)分系數(shù)Q為

-11

4.25x10kMolfifi.M.tfii),液相體積傳質(zhì)分系數(shù)M為5.82xlO-?Vffo氣相

中含氨5.4%(體積),液相中含氨0.062(摩爾分率)，液相可按稀溶液處理。

試求氣、液界面處平衡的濃度以及氣相傳質(zhì)阻力占總阻力的分率。

解：m=E/P=76.6/101.33=0.756

y=0.054x=0.062c=1000/18=55.56kmoL/m3

3

kxm=p?kam=101.33x4.25xl()T=0.043UmoL/(?n?s)

-3

kxm=C.Q=5.82X10X55.56=°.323hw°L/(機(jī)?$)

在界面處：月-mx1

%川(＞一%)=%"“區(qū)-/)

yl=0.756%!

4.31X1Q-2(0.054一y?)=0.323(x,-0.062)

得：匹=0.0629y{=0.0475

l/kvm=l/kym+m/kxm=1/0.0431+0.756/0.323=25.54

氣相阻力占總阻力分率為：〃=1/(0.0431x25.54)=90.8%

12)若某組分在氣相中的摩爾分率保持不變，將其總壓增大一倍，但其質(zhì)量流速

不變，試分析與和必的變化情況？

解?息勺嗡告

Do=p'..Pt,DP不變，(pB2-PB1)=2(PB2—PB1)

，kg=]kg

,/ky=Pkg/.k/=kv

NA=ky(yi-y2)AN/=NA

⑶用填料塔進(jìn)行逆流吸收操作,在操作條件下，氣相、液相傳質(zhì)系數(shù)分別為

0_013匕司（《2?力和試分別計(jì)算相平衡常數(shù)1n為（J」和⑼

時(shí)，吸收傳質(zhì)過程的傳質(zhì)阻力分配情況。若氣相傳質(zhì)分系數(shù)/0cG0*,當(dāng)氣相

流量G增加一倍時(shí)，試分別計(jì)算上述兩種情況下總傳質(zhì)系數(shù)增大的倍數(shù)。

22

解：0ky=0.013kmol/(ms),kx=0.026kmol/(ms)

m=0.1時(shí),=76.923.846

y

I)m

—=—+—=80.769nKv=0.01238

K,kyk,>

0.9524=95.24%=4.76%

m=100時(shí),=0.769,=38.462

—=—+—=39.23InK、=0.02549

K、kxmky

%:yK=0.9804=98.04%=1.96%

()fi

②G'=2G,ky'=2ky=0.02263

時(shí)，

m=0.1—=4-+*48.027nKJ=0.02082n=1.784

Kykykx

」+—^=

m=100時(shí),38.904nKJ=0.0257=K'Z=1.008

Kxkxmky/K*

14）對(duì)低濃度氣體吸收，當(dāng)平衡關(guān)系為直線時(shí)，試證明:

式中*，g分別為塔底與塔頂兩端面上的氣相吸收推動(dòng)力。

證明：N°G=（%一為）/八%

=（--%）?〃△%/△）%）/［（%一—2）一（％一）1

=（LnAy,/Ay2）/fl-???（%）-

=Ln（Ay}/Ay2）/（I-mG/L）

15）用純?nèi)軇?duì)低濃度氣體作逆流吸收，可溶組分的回收率為凈，實(shí)際液氣比

為最小液氣比的。倍。物系平衡關(guān)系服從亨利定律。試以小6兩個(gè)參數(shù)列出

計(jì)算陽》的計(jì)算式。

解：令進(jìn)塔氣體濃度為y”則出塔氣體濃度為為=必（1-〃）4=0

L/G="L/G）min=>（%-%）/■="〃加

???L/G=（月-y2）/（xl-x2）

，￡〃加=［（乃一月（1一〃）］/Xi=>X|=yi/m/3

由上題證明的結(jié)果：NOG=（L〃XyJkyJ/Q-mG/L）

又=H一機(jī)引=y「yjB

△為=為一°=月（1一〃）

???應(yīng)/3=（￡-1）/［伙1-〃）］

N0G=一〃%［（二-1）/巾（1一〃）］/（。〃-1）

16）在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合氣體中的歿，氣相流量為3002介

（標(biāo)準(zhǔn)狀況），進(jìn)塔氣體中含CO>6.Q%（體積），要求條件下的平衡關(guān)系

尸'=眨00*,操作液氣比為最小液氣比的1.6倍。試求：⑴吸收劑用量和出塔液

體組成；⑵寫出操作線方程；⑶氣相總傳質(zhì)單元數(shù)。

VyLx?

2解：X2=0,yi=0.06,y2=0.06(1-0.95)=0.003

V=300m?/h=12.27kmol/h,|n=?,m=1200

IRT>

Vy13Lx?

，L=22380.48kmol/h

V(yi-y2)=L(X|—x2)=Lxi

xi=3.125X10-5

⑵y=-^-x+^y2-^-x2J=-^-x+y2=1824x+0.003

(3)A=L=152

mV

、T1I17,nY1-mx,1

N,9=----In1———.....=~+—

'j_1A/y2-mx2A

-A

1

~Tln+—=5.89

A

1---

A

17)試按吸收因數(shù)法推導(dǎo)出以液相濃度差為推動(dòng)力的吸收過程傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算

V一?hrfi—工—iwzjL

——H[I蜀彳三■M

式：JWO

證明：NOL=『dx/(x*—x)

y=yi/m-L(x}-x)/G

x*=y]/m-L(Xj-x)/G

NOG=1公/[(必/加-L(X[-x)/Gm-x]

=[Ln[(i-L/mG)x2+(L//nG)/xI-yx/m+(L/mG)yx—

(A/mG)y1]/[(l-L/mG)xi+(L/mG)x}-yjm]}/[\-L/(mG)]

={LH[(1-L/mG)(y]/m-x2)+(L/mG)(y1/m-x])]/

(y]/m-x^}/(I-L/mG)

={L〃[(l一L/〃?G)(y]—加々)4yi一機(jī)為)+乙/mG]}/(I+L/加G)

18)以清水在填料塔內(nèi)逆流吸收空氣?氨混合氣中的氨，進(jìn)塔氣中含氨4.0%(體

積)，要求回收率W為0.96,氣相流率G為035融融工￡)。采用的液氣比為

最小液氣比的1.6倍，平衡關(guān)系為黃=。.如，總傳質(zhì)系數(shù)K產(chǎn)為

0.0431回仙'?6)。試求：①塔底液相濃度三；②所需填料層高度三。

解：

1)y2=>-](1-Z7)=0.04x0.04=0.0016

L/G=1.6(L/G)mjn=1.6(y,-y2)/(y(/m-x2)=1.413

Mm=0.04X17+0.96x29=28.52kg/kmoL

G=0.35/28.52=0.01227kmoI/(m2?s)

L=1.413G=0.017338kmol/(m2?s)

L/G=(yt-y2)/x,

=0.0272

2)HOG=G/Kynt=0.01227/0.043=0.2853/??

丘=5-%)4m

△以,=[(y1-mx^-y^/Ln[(yt-mx{)/y2]

=(0.04-0.92x0.0272-0.0016)/Ln[(0.04-0.92x0.0272)/0.0016

=0.00598

N°G=6.41

...H=H℃?Nunur=0.2853X6.41=1.83〃？

19)接上題，若氣、液相接觸改為并流操作，氣、液流量及進(jìn)口濃度都不變，填

料層高度為上題算出的三，操作溫度、壓強(qiáng)亦不變，問叵I收率片為多少？

解：勺=0且汽流量不變

（弘—乃）/12=L/G=1.413

因H及操作溫度，壓強(qiáng)不變??.N°G=6.41

Aym=［月一（％一32）］/乙心］/（乃一妹2）］

=

y}-y21.413X2

（%一乃）/與,“=6.41

聯(lián)立上面三式得：

%=0.01584=>〃'=1一%/月=1-0.01584/0.04=60.6%

20）試在“y?x”圖中定性畫出下列各吸收流程的操作線與平衡線

21)在一逆流接觸的填料吸收塔中，用純水吸收空氣?氨混合氣中的氨，入塔氣

體中含6，9%,要求吸收率為95%,吸收劑用量為最小用量的1.2倍，操作條

件下的平衡關(guān)系為A，=12-傳質(zhì)單元高度為0.8m。試求：①填料層高度工；

②若改用含^^30.05%(摩爾分率)的稀氨水作吸收劑，工1及其它條件均不變,

吸收率為多少？

解：1)月=0.09x2=0y2=(1-0.95)x0.09=0.0045

L/G=1.2(L/G)min=1.2(0.09-0.0045)/(0.09/1.2)=1.368

.=G(yl-y2)/L=(0.09-0.0045)/1.368=0.0625

△y=0.09-0.0625xl.2=0.015

Ay,=0.0045

=(0.015-0.0045)/L/?(0.015/0.0045)=0.00872

NOG=(009-0.0045)/0.00872=9.8

H=9.8x0.8=7.84m

2)%=0.09x,=0.0625x2=0.0005

???L/G不變

/.(必一力)/(而一尤2)=L368

解得:為=00052

77=1-^/^=1-(0.0052/0.09)=94.24%

22)以清水在填料塔內(nèi)逆流吸收空氣?二氧化硫混合氣中的沁，總壓為1皿*,

溫度為20℃,填料層高為4m?；旌蠚饬髁繛?.68總危??')，其中含故4為

0.05(摩爾分率)，要求回收率90%,塔底流出液體濃度為l.SdL。試求：①

總體積傳質(zhì)系數(shù)黛一；②若要求回收率提高至95%,操作條件不變，要求的填

料層高度為多少？

解：1)Mm=64x0.05+29x0.95=30.75

G=1.68/30.75=0.055kmol/(m2?s)

查表(20°C)E=0.355xlO4〃Pa

m=E/P=35

=

由G(y}-y2)一無2)L=2.475女機(jī)o/(m2?s)

Ajj=y]-mxA=0.05-35x0.001=0.015

Ay2=0.005

=(0.015-0.005)/Ln3=0.0091

7V0G=(0.05-0.005)/0.0091=4.94

"=N°G?〃OG=G?N°G/KV,“

...Kvm=0.068%。//(相2?s)HOC=0.81機(jī)

2)為=0.05(1-0.95)=0.0025

由G(y1-y2)=L(x}-x2)??.X]=0.001056

A%=%一=0.05-35x0.001056=0.01304

=

Ay2=y20.0025

A)%=(0.01304-0.0025)/Ln(\30.4/25)=0.00638

N°G=(005-0.0025)/0.00638=7.45

H=0.81x7.45=6.04m

23)接上題，若液體流量增大15%,其它操作條件不變。已知

知I=L57C產(chǎn)產(chǎn)＞=工62個(gè)式中：G.1的單

位是*""/?川)。問回收率為多少？

2

解：Lo=G(y-y)/x=0.0546(0.05-0.005)x1000=2.451kmol/(m-s)

2

L=1.15L0=2.83W//(/?-5)

3

kya=1.57x0.0546°7x2.83°25=0.266kmol/(m-s)

0823

kxa=1.62x2.83=3.797^/7(5.m)

1/Kya=mlkxa+l/kv(,=3573.797+1/0.266=12.98

Kya=0.077hwo//(「〃J)

Hoc=G/Kva=0.0546/0.077=0.7l/?t

由N0G=H/"OG=4/0.71=5.65

=(0.05-35^-y2)/Ln