化工热力学下册第二版夏清第2章吸收答案.docx

其次章汲取1.从手册中得101.33KPa、25T时，若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa.已知在此组成范围内溶液听从亨利定律，试求溶解度系数，(k三o1.("kPa)及相平衡常解：(1)求，由八%=詈.求算已知，=098相应的溶液浓度C、M可用如下方法算出，以0水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度及水相同.并取其值为100o依/M.则t)vw.=,m,vww.PT«迪=0.00974(2).求",.由P101.33=0.01051/17+1()0/18.0.00974八gQm-h/,m=0.928呵0.01052.101.33kpa、10C时，氧气在水中的溶解度可用PIa=3.31X10'表示.式中：P(B为氧在气相中的分压，kPa、X为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下及空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧.解：氧在空气中的摩尔分数为021.故:因均值甚小，故可以认为X=X即，×O2¾=6.43x10所以】溶解度二丝fU2=1.1.40'依(。)/奴(H,0)=1.1.4-Ix1.ont(。)-3.某混合气体中含有2%(体积)0,其余为空气。混合气体的温度为30C,总压强为506.6kPa,从手册中查得30C时坳在水中的亨利系数B=1.88x1.OKPa,试求溶解度系数目(kno1.(3kPa、)及相平衡常数m,并计算每100克及该气体相平衡的水中溶有多少克COiQ解：(1).求”由H=J求算.EMHe(2).求，(1)当V=Os吐100g水溶解的Ca因X很小，故可近似认为X=X故1no克水中溶有cao.oi3Ssco24.在101.33kPa、0C下的2及卬混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知相距0.2cm的两截面上2的分压分别为13.33kPa和6.67kPa,又知扩散系数为0.185c®7s,试计算下列两种状况下Qr的传递速率，kmo1.(mas)：(1)劣及卬两种气体作等分子反向扩散.(2)卬气体为停滞组分。解：(1)等分子反向扩散时。的传递速率：(2) Q通过停滞Co的扩散速率5 .一浅盘内存有2三厚的水层，在20C的恒定温度下渐渐蒸发并扩散到大气中.假定扩散始终是通过一层厚度为5皿的静止空气膜层，此空气膜层以外的水蒸气分压为零.扩散系数为2.6OX1(m7s,大气压强为101.33KPae求蒸干水层所需的时间。解：这是属于组分5)通过停滞组分的扩散。已知扩散距离(静止空气膜厚度)为Z=51.0%.水层表面的水蒸气分压(20O的饱和水蒸气压力为2.3346牝.静止空气膜层以外;水蒸气分压为Pq=0单位面积上单位时间的水分蒸发量为故液面下降速度：水层蒸干的时间I6 .试依据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算0C、101.33kPa时氢和氯化氢在空气中的扩散系数D(m7s),并将计算结果及表2-2中的数据相比较。解：(1).氮在空气中的扩散系数.查表2.4知道，空气的分子体积：氨的分子体积：又知Mb=29g/"MM'=17,g/"io1.则OcIOI.33他时,氨在空气中的扩散系数可由MaGVeaGi1.1.i1.and式计算.(2)同理求得7 .在IO1.33kPa、27P下用水汲取混于空气中的甲醇蒸气。甲呼在气、液两相中的组成都很低，平衡关系听从亨利定律。已知溶解度系数居1.955k11>o1.(m5kPa),气膜汲取系数j=1.55×Wek三o1.(n,skPa),液膜汲取系数幻2.08X1.orkmo1.(三2k11o1.mj).试求总汲取系数后并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数.解：总汲取系数气膜P助在点。助中所占百分数.8 .在汲取塔内用水汲取棍子空气中的甲静，操作温度27C,压强101.33KPa.稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲静分压为5kPa,液相中甲静组成为2.11kmo1.11,.试依据上题中的有关数据算出该截面上的汲取速率。解：汲取速率M=KG(£-&)由上题已求出Ac=1.I22×IO-kmoU(mzskP,)又知：H=i.955hno1./(m3-AP1)则该截面上气相甲醇的平衡分压为,=1.I22×IOs×(5-I.O8)=4.4×10shno1.(m'-S)=0.1583初口/(/-ft)9 .在逆流操作的汲取塔中，于101.33kpa、25C下用清水汲取混合气中的峪将其组成由2%降至0.196(体积)该系统符合亨利定律.亨利系数后5.52X16kPa.若取汲取剂用量为理论最小用£量的12倍，试计算操作液气比式及出口液相组成'若压强改为10131.kPa,其他条件不变，再求V手及解，(1)求O33他下，操作液气比及出口液相组成。UO.O2(¼-O.(X)1最小液气比(r)e11=箕j=24545=5电操作液气比为"=1.2X($,g=1.2x518=622.出口液相浓度(2)求1。13位下的操作液气比及出口液组成则:出口液相组成：11.在101.33kPa下用水汲取据于空气中的气.已知氨的摩尔分数为0.1,混合气体于40C下进入塔底，体积流:为0.556117s,空塔气速为1.2ms.汲取剂用量为理论最小用量的1.1倍，氨的汲取率为95%,且已估算出塔内气相体积汲取总系数分的平均值为0.1112km1.<m3-s)在操作条件下的气液平衡关系为y=26X,试求塔径及填料层高度。解:-.=0.1111=(1.-)=().1.111x(1-0.95)=0.(X)5555.,=0.=2.47.X-1.0.1111-0.005555Y.v0.1111,m'2.6-=1.1.×2.47=2.72.VV1X1.=-(K-X)+X1.×(0.H-O.5555)+O=0.0388.=0.956.1.2.721.2.72NG=-n(1.-S)立送7+5=一!一1.n(1.-0.956)-°卫”-+0,956J=13.861-5Y,-Y：1-0.9560.005555塔截面积:塔径，又知XV='”西XX0.9=0.0195hno1.Is.22.4273+40则I塔上馍料层高度，12.在汲取塔中用清水汲取混合气中的S气体流量为5000m'(标准)h,其中S4占10%,要求Sa回收率为95%.气、液逆流接触，在塔的操作条件下S&在两相间的平衡关系近似为y=267X.试求：(1)若取用水量为最小用量的15倍，用水量应为多少？(2)在上述条件下，用图解法求所需理论塔板数；(3)如仍用(2)中求出的理论板数，而要求回收率从95%»高到98%,用水量应增加到多少？解，(1)求用水量：(2)求理论板数梯级图解法在F-X直角坐标图中给出平衡线“EC，=26,7x7及操作线BT由图中8点起先在操作线及平衡线之间面梯级得理论板层数斗=5.5用克列姆塞尔算图则相对回收率0=富4V1-nX20.1111-0.()0556().1111=0.95在理论最小用水量下，N,=8,J据此查图2-21得:儿“=095而媪=0.95mV查图2-21(或由式2-77C计算)可知当：A=A3,=0.95时mV两种方法解得的结果相同。(3)求°=98/时所需增加的水量用克列姆塞尔法估算，已知：=0.98.Vr=5.5据此查图2-21得4=1.75则：1.=1.75,W=1.75x26.7x201=9390k，*"故须要增加的用水量13.在一个接触效能相当于8层理论塔板的缔板塔内，用一种摩尔质量为250、密度为则900kgm'的不挥发油汲取捏于空气中的丁烧。塔内操作压强为101.33kPa,温度为15C,进塔气体含丁烷5%(体积)，要求回收率为95%.丁烷在15匕时的蒸气压强为194.5kPa,液相密度为580kg/3假定拉乌尔定律及道尔顿定律适用，求:(1)回收每丁烷需用溶剂油多少血)？(2)若操作压强改为304.0kPa,而其他条件不变，则上述溶剂油耗量将是多少(3)?解：(1).由拉乌尔定律.由于为低组成汲取，可以认为y=1.92X由克列姆塞尔方程得到：解得：由此可知，每回收出“，/丁烷所需纯溶剂油数量为丁烷的摩尔质量为58.08.则回收每届液体丁烷所需溶剂油的体积为(2).若P=3O4.OW,则：因为X;=O故'=。=O.O42.(条件未变，仍用上法求得)14 .在一逆流汲取塔中用三乙薛胶水溶液汲取混于气态屋中的峪进塔气相含32.91%(体积)，要求汲取率不低于99%,操作温度300K,压强为101.33kPa,平衡关系为广=2X,进塔液体为震新溶剂，出塔液体中府组成为。.。扇乂的后乂溶剂).已知单位塔截面上单位时间流过的情性气体量为0.015kmo1.(11,s),气相体积汲取总系数为0.000395kmo1.(m,skPa),求所需填料层高度.解:Z=%NgV(Y1.-Y2)KKId匕已知:=0.(X)143._(0.03-0.026)-0.0003则，-7o.O3-O.()26-In0.0003KYi)=KGaP=0.000395XIO1.33=0.Wbno1.f(miS)15 .有一汲取塔，填料层高度为3叫操作压强为101.33KPa,温度为20C,用清水汲取棍于空气中的氢。混合气质量流速俏580kg(三2h),含氨6%(体积)，汲取率为99%;水的质量流速4770kg(m'h).该塔在等温下逆流操作，平衡关系为1-。9XE1.及气相质量流速的0.8次方成正比而及液相质量流速大体无关.试计算当操作条件分别作下列变更时，填料层高度应如何变更才能保持原来的汲取率(塔径不变)：(1)操作压强增大一倍；(2)液体流量增大一倍；(3)气体流量增大一倍.解I已知混合气体的平均摩尔质量(1) p=2pm=mp/p=0.9×-=0.45c.mV0.45×19.283=U.ZU2o1.42.78由于巴=之故A=I111P.=1.n1-0.2028=5.4960.0638-00.000638-0X(1-0.2028)+0.2028故：填料层高度比原来削减了3-1.198=1.802】(2)(计算过程同(D).液体流速的增加对KM无显著影响.则:Z=Nw-Hwi=5.496x0.4358=2.395?.即所需填料层高度较原来削减了3-2.395=0.605】(3)气体质量流速增大时，总汲取系数儿相应增大.即所需康料层高度较原来增加7.92-3=4.92/,16.要在一个板式塔中用清水汲取混于空气中的丙薛蒸气.混合气体流置为30kmo1.h,其中含丙醇1%（体积）.要求汲取率达到90%,用水量为90kno1.h.该塔在101.33KPa、27t下等温操作,丙醉在气、液两相中的平衡关系为y=253X,求所需理论板数。解：由题意知J=253则：又因为人=0,则：第三章2.解：（1）塔径两