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第八章气体吸收1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。
试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。
解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+由*p Ex=亨利系数为*15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p ===由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。
40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ⋅=⋅⨯==EM H ρ2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa <*p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3.在总压为110.5kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
第八章 传质过程导论第一节 概述8-1 化工生产中的传质过程均相物系的分离（提纯，回收）1.吸收2.气体的减湿3.液－液萃取4.固－液萃取（浸沥，浸取）5.结晶6.吸附（脱附）7.干燥 8精馏 目的：湿分离或混合8-2 相组成的表示法1. 质量分率和摩尔分率m m a A A =m ma B B = mm a C C = ………. ......+++=C B A m m m mA,B 两组分 a a -1 n n x A A =n nx B B = nn x C C = ……. ......+++=C B A n n n n .......1+++=C B A x x x互换 A A A A A m m a m m x ==BB B m ma x = ……. ∑=++=i i i B B A A m a m m m a m m a n ...... ()....,,C B A i = 故 ∑==i iiAAA A m a m a n n x iiiA A A m x m a a ∑=2.质量比和摩尔比质量比 B A m m a /=摩尔比 B A n n X =()a a a -=1 ()x x X -=1()X X x -=13．浓度质量浓度 V m C A A = 3/m kg摩尔浓度 V n C A A = 3/m k m o l均相混合物的密度ρ即为各组分质量浓度的总和（体积与混合物相等）∑=++=i B A C C C ........ρρA V ma V m C A A A ===C x V n x V n C A A A A ===混合气体 RTp V n C A A A ==RTp M V n M V m C AA A A A A ===气体总摩尔浓度 RTpV n C ==摩尔分率与分压分率相等 pp n n y AA A ==气体混合物摩尔比可用分压比表示 BB AA B B A A B A M p M p M n M n n n Y ===第二节 扩散原理8-3 基本概念和费克定律分子扩散： 扩散速率与浓度梯度成正比 费克定律： 对双组分物系下表达为： dzdl D J AABA -= A J —分子A 的扩散通量 s m kmol ⋅2/ 方向与浓度样应相反 AB D —比例系数 组分A 在介质B 中的扩散系数 s m /2A c —组分A 浓度，3/m kmoldz dc A —组分A 的浓度梯度 4/m kmol RT p c A A =得 dzdp RT D J AAB A -= 定义A J 通过得截面是“分子对称”得，即有一个A 分子通过某一截面，就有一个B 分子反方向通过这一截面，填补原A 分子得空部位，这种分子对称面为固定时，较为简便。
第八章固体干燥第一节概述§8.1.1、固体去湿方法和干燥过程在化学工业,制药工业,轻工,食品工业等有关工业中,常常需要从湿固体物料中除去湿分(水或其他液体),这种操作称为”去湿”.例如:药物,食品中去湿,以防失效变质,中药冲剂,片剂,糖,咖啡等去湿(干燥) 塑料颗粒若含水超过规定,则在以后的注塑加工中会产生气泡,影响产品的品质. 其他如木材的干燥,纸的干燥.一、物料的去湿方法1、机械去湿：压榨，过滤或离心分离的方法去除湿分，能耗底，但湿分的除去不完全。
2、吸附去湿：用某种平衡水汽分压很低的干燥剂（如CaCl2，硅胶，沸石吸附剂等）与湿物料并存，使物料中水分相续经气相转入到干燥剂内。
如实验室中干燥剂中保有干物料；能耗几乎为零，且能达到较为完全的去湿程度，但干燥剂的成本高，干燥速率慢。
3、供热干燥：向物料供热以汽化其中的水分，并将产生的蒸汽排走。
干燥过程的实质是被除去的湿分从固相转移到气相中，固相为被干燥的物料，气相为干燥介质。
工业干燥操作多半是用热空气或其他高温气体作干燥介质（如过热蒸汽，烟道气）能量消耗大，所以工业生产中湿物料若含水较多则可先采用机械去湿，然后在进行供热干燥来制得合格的干品。
二、干燥操作的分类1、按操作压强来分：1）、常压干燥：多数物料的干燥采用常压干燥2）、真空干燥：适用于处理热敏性，易氯化或要求产品含湿量很低的物料2、按操作方式来分：1）、连续式：湿物料从干燥设备中连续投入，干品连续排出特点：生产能力大，产品质量均匀，热效率高和劳动条件好。
2）、间歇式：湿物料分批加入干燥设备中，干燥完毕后卸下干品再加料如烘房，适用于小批量，多品种或要求干燥时间较长的物料的干燥。
3、按供热方式来分：1）、对流干燥：使干燥介质直接与湿物料接触，介质在掠过物料表面时向物料供热，传热方式属于对流，产生的蒸汽由干燥介质带走。
如气流干燥器，流化床，喷雾干燥器。
2）、传导干燥：热能通过传热壁面以传导方式加热物料，产生的蒸汽被干燥介质带走，或是用真空泵排走（真空干燥），如烘房，滚筒干燥器。
第八章传质过程导论第一节概述8-1 物质传递过程(传质过程)传质过程• 相内传质过程• 相际传质过程相内传质过程：物质在一个物相内部从浓度(化学位)高的地方向浓度(化学位)高的地方转移的过程。
实例：煤气、氨气在空气中的扩散，食盐在水中的溶解等等。
相际传质过程：物质由一个相向另一个相转移的过程。
相际传质过程是分离均相混合物必须经历的过程，其作为化工单元操作在工业生产中广泛应用，如蒸馏、吸收、萃取等等。
几种典型的相际传质过程●吸收：物质由气相向液相转移，如图8-1所示A图8-1 吸收传质过程●蒸馏：不同物质在汽液两相间的相互转移，如图8-2所示。
相界面AB图8-2 蒸馏传质过程●萃取，包括液-液萃取和液-固萃取液-液萃取：物质从一个相向另一个相转移。
例如用四氯化碳从水溶液中萃取碘。
液-固萃取：物质从固相向液相转移。
●干燥：液体(通常为水)由固相向气相转移其它相际传质过程：如结晶、吸附、气体的增湿、减湿等等。
传质过程与动量传递、热量传递过程比较有相似之处，但比后二者复杂。
例如与传热过程比较，主要差别为： (1)平衡差别传热过程的推动力为两物体(或流体)的温度差，平衡时两物体的温度相等；传质过程的推动力为两相的浓度差，平衡时两相的浓度不相等。
例如1atm,20ºC 下用水吸收空气中的氨，平衡时液相的浓度为0.582 kmol/m3 ，气相的浓度为3.28×10 - 4kmol/m3 ，两者相差5个数量级。
(2)推动力差别传热推动力为温度差，单位为ºC ，推动力的数值和单位单一；而传质过程推动力浓度有多种表示方法无(例如可用气相分压、摩尔浓度、摩尔分数等等表示)，不同的表示方法推动力的数值和单位均不相同。
8-2浓度及相组成的表示方法1. 质量分数和摩尔分数● 质量分数：用w 表示。
以A 、B 二组分混合物为例，有w A = (8-1)● 质量分数：用x 或y 表示。
以A 、B 二组分混合物为例，有x A = (8-2)2. 质量比与摩尔比 ● 质量比：混合物中一个组分的质量对另一个组分的质量之比，用w 表示。
化工原理下册试题八
1．多项选择题：
（1）选择题：（在正确答案下方划一横线）
①对解吸因数S＝0.5的系统进行逆流吸收，y*＝mx，当塔高为无穷大时，y b将（A 大
于、B小于、C等于）y b*，塔顶气相出口浓度y a将（A大于、B小于、C等于）y a*。
（1）若系统压力减小一倍，二气液摩尔流量与进口组成均不变，则此时气体入口组成y b将（A大于、B小于、C等于）y b*。
②采用化学吸收可使原来的物理吸收系统的液膜阻力（A增加、B减小、C不变），气
膜阻力（A增加、B减小、C不变）。
（2）原料的数量和浓度相同，用简单蒸馏得汽相总组成为X D1，用平衡蒸馏得汽相总组成为X D2。
若两种蒸馏方法所得得汽相量相同，则：（）
（A）X D1> X D2；（B）X D1＝X D2；（C）X D1<X D2；（D）不能判断
（3）指出下列哪些属于筛板精馏塔得设计参数：（A）h o（底隙高）（B）Ws（安定区宽）（C）Wc（边缘区宽）（D）d0（孔径）E）h L（板上清液层高）
（4）①在等速干燥阶段中，在给定得空气条件下，对干燥速率正确得判断是：（）（A）干燥速率随物料种类不同而有极大的差异；
（B）干燥速率随物料种类不同而有极大的差异；
（C）各种不同物料的干燥速率实质上是相同的；
（D）不一定。
②湿空气在温度308K和总压1.52MPa下，已知其湿度H为0.0023Kg水/Kg绝干空气，
则其比容v H应为（单位均为m3/Kg绝干空气）（）。
（A）0.0583；（B）1.673；（C）2.382；（D）0.0224。
2．填空题：
（1）某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔Y1＝8％（体积），平衡关系Y＝2X。
试问：（1）若液气比（摩尔比，下同）为2.5时，吸收率＝％
（2）若液气比为1.5时，吸收率＝％
（2某精馏塔塔顶上升蒸汽组成y1，温度T，经全凝器恰好冷凝到泡点，部分回流入塔，组成x o，温度t，则y1x o，T t。
（>，=，<）
参见附图：t07a070.t
（3）填料塔设计时，空塔气速一般取气速的50％－
80％，理由是。
若填料层高度较高，为了有效润湿填料，塔内应设置
装置。
一般而言，塔料塔的压降板式塔压降。
（>，=，<）
（4）已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关
系为：相对湿度φ＝100％时，平衡含水量X*＝0.02Kg/Kg绝干料；相对湿度φ＝40％时，平衡含水量X*＝0.007。
现该物料含水量为0.23 Kg/Kg绝干料，令其与25℃，φ＝40％的空气接触，则该物料的自由含水量为Kg/Kg绝干料，结合水含量为Kg/Kg绝干料，非结合水的含量为Kg/Kg绝干料。
[二]设计一台常压操作的填料塔，用清水吸收焦炉气中的氨，操作条件下的平衡关系为y＝
1.2x，气体流率为4480m3/㎡·h，入塔气体浓度为10g/N m3，要求回收率为95％，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相体积总传质系数为Kya＝200kmol/ m3h。
试求：
①水用量（m3/㎡·h）（取ρ水1000kg/ m3）；②出塔溶液中氨的浓度（mol％）；
③填料层高度（m）；④Kya正比于G0.8（G为摩尔流率），若回收率不变，塔内温度、压力、
均不变，在流量不变情况下，气体流率增加一倍，则填料层高度应变为多少？
[三] 某一正在操作的连续精馏塔，有塔板15块，塔顶设为全凝器，用于分离苯－甲苯混合液，液中含苯35％，泡点进料，馏出液含苯97％，残液含苯5％（以上皆为摩尔分率）（1）求最小回流比Rmin。
（2）如采用回流比R＝4.3，求理论塔板数Nt及总板效率Et。
（3）如果单板效率等于总板效率，试求提馏段最下一块板上升蒸汽的组成。
参见附图：j07a003.t
[四]在一干燥器中干燥某湿物料，每小时处
理湿物料1000Kg，经干燥后物料的含量由
40％减至5％（均为湿基），干燥介质为373K
的热空气，其中所含水汽的分压为
1.0KN/m2，空气在313K及相对湿度70％下
离开干燥器，试求所需要的空气量。
水在313K时的饱和蒸汽压可取为
7.4KN/m2，湿空气的总压为101.3KN/m2。
[五] j10b10040
某A、B混合液用纯溶剂S单级萃取。
已知：F＝10Kg/h，X f＝0.4（质量分率，下
同）。
K A＝1，萃取相的组成X A/XB＝1/3。
试求：（1）萃余液量；（2）溶剂量。
参见附图：j10b040.t。
