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第七章 吸 收7-1 总压101.3 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，通过实验测定其亨利系数E 为4.13 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。
（溶液密度近似取为1000kg/m 3）解：溶质在液相中的摩尔分数：50640.01391000501864x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*34.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==⨯⨯相平衡常数：634.1310Pa40.77101.310PaE m P ⨯===⨯7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。
已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105 Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。
解：相平衡常数为：6548.910321.711.5210E m P ⨯===⨯ 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：15340.04305953429y ==+若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：41max 0.0430 1.3410321.71y x m -===⨯7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。
（1）含NO 2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102 kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。
解：（1）相平衡常数为：51311.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ⨯===⨯ *1 1.6580.0030.00498y m x ==⨯=由于 *y y >，所以该过程是吸收过程。
第七章 干 燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为.1013kP a ，(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60ϕ=时的湿度与焓；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ，求该空气在50℃时的相对湿度ϕ与湿度H 。
解 湿空气总压.1013p k P a =(1).06ϕ=，40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p k P a = 湿度..../ (0673750622)0622002841013067375ssp H kg kgp p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．水干气焓 ()..1011882492I H t H =++ (...)../= 10118800284402492002841133k J k g +⨯⨯+⨯= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p k P a = 相对湿度 ..9307541234V s p p ϕ===．湿度. (93)0622=062200629101393V Vp H kg kgp p =⨯=--．水／干气【7-2】空气的总压为101.33kPa ，干球温度为303K ，相对湿度%70ϕ=，试用计算式求空气的下列各参数：(1)湿度H ；(2)饱和湿度s H ；(3)露点d t ；(4)焓I ；(5)空气中的水汽分压V p 。
解 总压.,.101333033007p k P a t K ϕ====℃， (1) 30℃时，水的饱和蒸气压.4241s p k P a = 湿度... (0742410622)06220018810133074241ssp H kg kgp p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．．水／干气 (2) 饱和湿度 (4241)0622062200272101334241s s sp H kg kgp p ==⨯=--．水／干气(3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水／干气.0622s s sp H p p =- (10133001882970622062200188)s s spH p kPaH ⨯===++从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点.233℃d t =(4) .3000188t H kg kg ==℃，水／干气时，空气的焓为()..1011882492H H t H=++(...)../= 1011880018830249200188782kJ kg +⨯⨯+⨯=干气 (5) t=30℃时的.4241s p k P a =水汽分压 ...074241297V s p p kPa ϕ==⨯=【7-3】在总压为101.3kPa 下测得湿空气的干球温度为50℃，湿球温度为30℃，试计算湿空气的湿度与水汽分压。
陈敏恒《化工原理》（第3版）（上册）配套题库【章节题库（7-9章）】（圣才出品）第7章蒸发一、选择题1．真空蒸发时，冷凝操作压强最低极限取决于（）。
A．冷凝水的温度B．真空泵的能力C．当地大气压力D．蒸发器的蒸发水量【答案】A2．在蒸发操作中，平流加料流程主要适用于（）的场合。
A．粘度随温度和浓度变化较大的场合；B．粘度不大的溶液；C．蒸发过程中容易析出结晶的场合。
【答案】C3．为了提高蒸发器的生产强度，主要应设法（）。
A．采用多效蒸发B．采用额外蒸汽引出C．加大蒸发器的有效温度差D．增加传热面积【答案】C二、填空题1．采用多效蒸发流程所得到的蒸汽经济性的提高是以______为代价的。
【答案】降低生产能力2．在双效蒸发系统中，将1000kg/h，质量分率为10%的稀溶液浓缩到50%，其理论蒸汽用量约为______kg/h，若第一效的蒸发水量为400kg/h，溶液离开第一效蒸发器的浓度为______。
【答案】800；16.67%3．有一台单效蒸发器，原来的加热介质为压力为0.5MPa的饱和蒸汽，沸点加料，若改用压力为0.4MPa的饱和蒸汽加热，其生产强度将______，原因是______；单位蒸汽消耗量将______，原因是______。
【答案】下降；传热温差减小；基本不变；两种压力蒸汽的冷凝潜热基本相同4．蒸发过程中沸点升高的主要原因有______；多效蒸发的典型流程有______。
【答案】溶液沸点较纯溶剂沸点高、液柱静压头导致沸点升高、二次蒸汽流动阻力损失等；并流加料、逆流加料、平流加料和错流加料等5．单效蒸发器将F＝2000kg/h，W0＝10％（质量分数）的原料液浓缩到35％（质量分数），料液沸点进料，忽略热损失。
蒸发器的传热面积A＝20m2，K＝1000W/（m2·℃），蒸发室压强下水的饱和汽化潜热r＝2330kJ/kg，则蒸发水量为______kg/h，有效温差为______℃。
第七章 干 燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为.1013kPa ，(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60ϕ=时的湿度与焓；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ，求该空气在50℃时的相对湿度ϕ与湿度H 。
解 湿空气总压.1013p kPa =(1).06ϕ=，40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p kPa = 湿度 ..../ (067375)06220622002841013067375s s p H kg kg p p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．水干气焓 ()..1011882492I H t H =++(...)../= 10118800284402492002841133kJ kg +⨯⨯+⨯= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p kPa = 相对湿度 ..9307541234V s p p ϕ===． 湿度 . (93)0622=062200629101393V V p H kg kg p p =⨯=--．水／干气 【7-2】空气的总压为101.33kPa ，干球温度为303K ，相对湿度%70ϕ=，试用计算式求空气的下列各参数：(1)湿度H ；(2)饱和湿度s H ；(3)露点d t ；(4)焓I ；(5)空气中的水汽分压V p 。
解 总压.,.101333033007p kPa t K ϕ====℃， (1) 30℃时，水的饱和蒸气压.4241s p kPa = 湿度 ...? (074241)062206220018810133074241s s p H kg kg p p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．．水／干气(2) 饱和湿度 (4241)0622062200272101334241s s s p H kg kg p p ==⨯=--．水／干气 (3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水／干气 .0622ss sp H p p =- (1013300188)2970622062200188s s s pH p kPa H ⨯===++从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点.233℃d t =(4) .3000188t H kg kg ==℃，水／干气时，空气的焓为()..1011882492H H t H =++(...)../= 1011880018830249200188782kJ kg +⨯⨯+⨯=干气 (5) t=30℃时的.4241s p kPa =水汽分压 ...074241297V s p p kPa ϕ==⨯=【7-3】在总压为101.3kPa 下测得湿空气的干球温度为50℃，湿球温度为30℃，试计算湿空气的湿度与水汽分压。
第7 章 习题解答1.含量为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时氨平衡的分压为1.66kPa ，氨水上方的总压强为常压，在此含量下相平衡关系服从亨利定律，氨水的密度可近似取1000kg/m 3，试求算亨利系数E 、H 和m 的数值各是多少？解: (1)由 A A Ex p =*可得k P ax p E A A 3.8302.0666.1*=== (2) 取1kmol 氨水为基准，其中含0.98kmol 水与0.02kmol 氨，总摩尔体积为 kmol m M M V NH O H /02.098.0332ρ+=氨水的总摩尔浓度为3/6.551702.01898.0100002.098.0132m kmol M M V c NH O H =⨯+⨯=+==ρ 氨的摩尔浓度 A A cx c = 由 Hc pAA=*,可得 )./(667.03.836.55**m kN kmol E c p cx p c H AA A A =====(3)由 822.03.1013.83===P E m 2. 在01.33kPa 、20℃时，氧气在水中的溶解度可用P o2=4.06×106x 表示，式中P O2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与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率为0.21,故666101.330.2121.2821.285.24104.0610 4.0610p py kPap x -==⨯====⨯⨯⨯ 在本题浓度范围内亨利定律适用，由p EM Hp c EM H ssρρ==⇒=*查附录表1可知，20℃时氧在水中的亨利系数E=4.06×106kPa ,因x 值甚小,所以溶液密度可按纯水计算,即取ρ=1000kg/m 3,所以单位体积溶液中的溶质的摩尔浓度为*436100021.28 2.9110/4.061018sc p kmol m EM ρ-==⨯=⨯⨯⨯ 则每立方米溶解氧气质量为*3329.31/c g m ⨯=氧气3.一直径为25mm 的萘球悬挂于静止空气中，进行分子扩散。
化工原理习题答案(第七章)第7章 吸收7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。
试求溶解度系数H （单位为13kPa m kmol --⋅⋅）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。
（答：13kPa m 0.59kmol --⋅⋅=H , 0.943m =）解：3m kmol 582.01000101171-⋅==c ， 31m Pa mol 59.09866.0582.0--⋅⋅===Pe c H ，0099.03.1011007604.7==e y ，0105.018100171171=+=x ，943.00105.00099.0===x y m e 。
7-2．C 100时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3⨯=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。
空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧？（答：3m g 4.11-⋅ ，或3m 0.35mol -⋅ ）解：kPa 3.213.10121.0=⨯=Pe ，6661042.610313.33.2110313.3-⨯=⨯=⨯=Pe x ，36m g 4.11100018321042.6--⋅=⨯⨯⨯=c 。
7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6，吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为13kmol kmol 012.0-⋅NH 水。
此物系的平衡关系为X Y 52.2=*。
气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各气相2SO 平衡分压kPa /91.7 60.3 28.8 16.7 10.5 4.8 1.570.63( 答：00206.0,h kg 3012011=⋅=-x L )解：099.009.0109.01111=-=-=y y Y ， 00495.0099.0)95.01()1(12=⨯-=-=Y Y η，1h kmol 6.36)09.01(3032734.221000-⋅=-⨯=V ，进吸收塔2SO 的分压kPa 12.909.03.1013.1011=⨯==y P ，由平衡关系内插得溶液平衡浓度为()O H 100kg kgSO2877.02-1⋅，换算为摩尔比3,11047.218/10064/877.0-⨯==ex ， 1.3800247.000495.0099.0,121min=-=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛e x Y Y V L ，69.451.382.12.1min=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=V L V L ，11minmin h kg 25100h mol 5.13941.386.36--⋅=⋅=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=V L V L ，1min h kg 30120251002.12.1-⋅=⨯==L L ，121x Y Y V L -=⇒32111006.269.4500495.0099.0-⨯=-=-=VL Y Y x 。
