第八章 气体吸收 课后xiti 答案

第6章气体吸收1）总压100 ，温度25C 的空气与水长时间接触，水中的’的浓度为多少?分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。

空气中的体积百分率为0.79。

解：将空气看作理想气体：y=0.79 p*=yp=79kPa 查表得 E=8.76X i05kPa6x p*/E 10H= /(EMS) 1000/(8.76 105 18)6.342 10 6kmoL/(kN.m)C=p*H=79 0.342 X0-5=5.01 X0-4kmol/m 32）已知常压、25T 下某体系的平衡关系符合亨利定律， 亨利系数E 为」… 大气压，溶质A 的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触： ①溶 质A 浓度为'：，f的水溶液；②溶质A 浓度为门八的水溶液； ③溶质A 浓度为的水溶液。

试求上述三种情况下溶质 A 在二相 间的转移方向。

0.001 x2 ------------ 31 10180.003x 3---- 31 10 "8解: E=0.15X 104atm ，p=0.054atm ， E015 P0.021 103/18X 1 104 3.6 10 • y 1 mx 1 0.054 P=1atm, y=p/P=0.054y 1 •••平衡 18 10 0.027y 2•••气相转移至液相54 10• y 3 mx30.08 1 y3P=3atm y=0.054 … yE=0.15X 104atm•••液相转移至气相4m=E/P=0.05X 10X4=X3=5.4X 10-5• y 4 mx4 0.027 • y y y4 0 •••气相转移至液相3）某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气〜硫化氢混合气中的硫化氢。

总压为1大气压。

已知塔底气相中含 "一「- 1.5% （摩尔分率），水中含 "八的浓度为-- !.■（摩尔分率）。

试求塔底温度分别为5C及30E时的吸收过程推动力。

气体吸收（化工原理）习题及答案气液平衡1．在常压、室温条件下，含溶质的混合气的中，溶质的体积分率为10％，求混合气体中溶质的摩尔分率和摩尔比各为多少？解：当压力不太高，温度不太低时，体积分率等于分摩尔分率，即y=0.10根据 y-1y Y ＝，所以0.110.1-1 0.1Y =＝ 2．向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m 3，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3。

试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。

解：查得30℃，水的kPa 2.4=s pkPa 1.972.43.101*=-=-=s A p p p稀溶液：3kmol/m 56.55181000==≈S M c ρ421017.556.5510875.2--⨯=⨯==c c x A kPa 10876.11017.51.9754*⨯=⨯==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21.9710875.2342*⋅⨯=⨯==--A Ap c H 18543.10110876.15=⨯==p E m 3．在压力为101.3kPa ，温度30℃下，含CO 2 20％（体积分率）空气－CO 2混合气与水充分接触，试求液相中CO 2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。

解：查得30℃下CO 2在水中的亨利系数E 为1.88×105kPaCO 2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 kPa)kmol/(m 1096.2181088.11000345⋅⨯=⨯⨯==-S SEM H ρ kPa 3.2033.10120.0*A =⨯==yp p334*km ol/m 1001.63.201096.2--⨯=⨯⨯==A A Hp c 18523.1011088.15=⨯==p E m 4-101.0818520.20m y x ⨯=== 4-4--4101.08101.081101.08x -1x X ⨯=⨯⨯=－＝ 4．在压力为505kPa ，温度25℃下，含CO 220％（体积分率）空气－CO 2混合气，通入盛有1m 3水的2 m 3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m 3时停止进气。

4.2 某平壁材料的导热系数)1(0aT +=λλ W/(m·K)， T 的单位为℃。

若已知通过平壁的热通量为q W/m 2，平壁内表面的温度为1T 。

试求平壁内的温度分布。

解：由题意，根据傅立叶定律有q ＝－λ·dT/dy即q ＝－λ0（1＋αT ）dT/dy分离变量并积分 整理得此即温度分布方程4.3 某燃烧炉的炉壁由500mm 厚的耐火砖、380mm 厚的绝热砖及250mm 厚的普通砖砌成。

其λ值依次为1.40 W/(m·K)，0.10 W/(m·K)及0.92 W/(m·K)。

传热面积A 为1m 2。

已知耐火砖内壁温度为1000℃，普通砖外壁温度为50℃。

（1）单位面积热通量及层与层之间温度；（2）若耐火砖与绝热砖之间有一2cm 的空气层，其热传导系数为0.0459 W/(m·℃)。

内外壁温度仍不变，问此时单位面积热损失为多少？ 解：设耐火砖、绝热砖、普通砖的热阻分别为r 1、r 2、r 3。

（1）由题易得r 1＝b λ＝110.51.4mWm K--＝0.357 m 2·K/W r 2＝3.8 m 2·K/W r 3＝0.272·m 2 K /W所以有q ＝123Tr r r ∆++＝214.5W/m 2由题T 1＝1000℃ T 2＝T 1－QR 1 ＝923.4℃T 3＝T 1－Q （R 1＋R 2）＝108.3℃ T 4＝50℃（2）由题，增加的热阻为r’＝0.436 m 2·K/W q ＝ΔT/（r 1＋r 2＋r 3＋r’） ＝195.3W/m 24.4某一Φ60 mm×3mm 的铝复合管，其导热系数为45 W/(m·K)，外包一层厚30mm 的石棉后，又包一层厚为30mm 的软木。

石棉和软木的导热系数分别为0.15W/(m·K)和0.04 W/(m·K)。

气体吸收单元自测题答案一、填空题1．组分在溶剂中溶解度的差异2．难溶3．大于、上方4．易溶、0.09975．液相、气相；降低、升高6．存在气液相界面、在相界面上气液达到平衡、传质阻力集中在液膜和气膜内；气膜、液膜7．几乎不变、增大8．增大、增加9．无限高10．90%11．mG /L 、L /mG12．减小、减小、减小、不变、减小、不变13．不变、减小、减小14．减小、增大二、选择题1．A 2．D 3．A 4．C 5．C6．B 7．A 8．B 9．C 10．C三、问答题1、答：气体出塔含量y 2增大，达不到设计要求，液体出塔含量x 1也增大。

2、答：(1)在L /G ＞m 情况下，y 2受相平衡约束等于mx 2，增大L 不会降低y 2，只会无谓降低x 1，增大操作负荷。

(2)在L /G ＜m 情况下，增L 大对降低y 2效果显著。

3、答：判断过程方向；指明过程极限；计算过程推动力。

四、推导题推导：出塔气相组成12)1(Y Y η-=由最小液气比的定义式得21212*121min /X m Y Y Y X X Y Y G L --=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛因为以纯溶剂为吸收剂，所以X 2＝0，则ηηηm m m Y Y Y G L =--=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛)]1(1[/)1(111min 五、计算题1、解：出塔气气相组成001053.095.005.0)98.01()1(12=⨯-=-=Y Y η最小液气比176.12.1/05263.0001053.005263.0/2121min =-=--=⎪⎭⎫ ⎝⎛X m Y Y Y G L 气体处理量为kmol/h 16.126273314.82826325.101=⨯⨯==RT pV G (1)出塔液相组成03133.0)001053.005263.0(176.14.11)(211=-⨯=-=Y Y L G X (2)清水的耗用量kmol/h 71.20716.126176.14.1=⨯⨯=L (3)填料层高度塔横截面积为m 2785.013600/2826==Ω气相总传质单元高度m 893.0785.018016.126=⨯=Ω=a K G H Y OG 平均对数推动力为005259.0 001053.003133.02.105263.0ln 001053.003133.02.105263.0ln )()(22112211=⨯--⨯-=-----=∆mX Y mX Y mX Y mX Y Y m 气相总传质单元数81.9005259.0001053.005263.021=-=∆-=m OG Y Y Y N 填料层高度m 76.881.9893.0=⨯==OG OG N H H 2、解：(1)出塔液相组成0162.075.08.0015.01015.08.075.0/11=⨯-=⨯=Y X (2)清水用量出塔气体中溶质的浓度为000305.0015.01015.0)98.01()1(12=-⨯-=-=Y Y η入塔气相组成015228.01=Y 入塔气体的量kmol/h 9665.19293314.848033.101=⨯⨯==RT pV G kg/h 24.325kmol/h 069.18 0162.0)000305.0015228.0()015.01(9665.19)(2121==-⨯-⨯=--=X X Y Y G L 3、解：(1) 0045.009.0)95.01(009.0221=⨯-===y x y 368.1)2.1/09.0/()0045.009.0(2.1)/(2.1/min =-==G L G L 00872.0)0045.0/015.0(/)0045.0015.0(0045.0015.02.10625.009.00625.0368.1/)0045.009.0(/)(21211=-=∆=∆=⨯-=∆=-=-=Ln y y y L y y G x m m H N OG 84.78.08.98.900872.0/)0045.009.0(=⨯==-=(2)0005.00625.009.0211===x x y 00`22212124.94)09.0/0052.0(1/1 0052.0 368.1)/()( / =-=-===--∴y y y x x y y G L η解得：不变 5、解：解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口含量013.0001.05.1002.002.0)(2211=+-=+-=x y y L G x 此时吸收过程的平均推动力与传质单元数分别为：00211.0 001.02.1002.0013.02.102.0ln )001.02.1002.0()013.02.102.0(ln )()(22112211=⨯-⨯-⨯--⨯-=-----=∆mx y mx y mx y mx y y m 53.800211.0002.002.021=-=∆-=m OG y y y N 当解吸塔操作不正常时，N OG 不变。

气体吸收（化工原理）习题及答案气液平衡1．在常压、室温条件下，含溶质的混合气的中，溶质的体积分率为10％，求混合气体中溶质的摩尔分率和摩尔比各为多少？解：当压力不太高，温度不太低时，体积分率等于分摩尔分率，即y=0.10根据 y-1y Y ＝，所以0.110.1-1 0.1Y =＝ 2．向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m 3，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3。

试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。

解：查得30℃，水的kPa 2.4=s pkPa 1.972.43.101*=-=-=s A p p p稀溶液：3kmol/m 56.55181000==≈S M c ρ421017.556.5510875.2--⨯=⨯==c c x A kPa 10876.11017.51.9754*⨯=⨯==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21.9710875.2342*⋅⨯=⨯==--A Ap c H 18543.10110876.15=⨯==p E m 3．在压力为101.3kPa ，温度30℃下，含CO 2 20％（体积分率）空气－CO 2混合气与水充分接触，试求液相中CO 2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。

解：查得30℃下CO 2在水中的亨利系数E 为1.88×105kPaCO 2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 kPa)kmol/(m 1096.2181088.11000345⋅⨯=⨯⨯==-S SEM H ρ kPa 3.2033.10120.0*A =⨯==yp p334*km ol/m 1001.63.201096.2--⨯=⨯⨯==A A Hp c 18523.1011088.15=⨯==p E m 4-101.0818520.20m y x ⨯=== 4-4--4101.08101.081101.08x -1x X ⨯=⨯⨯=－＝ 4．在压力为505kPa ，温度25℃下，含CO 220％（体积分率）空气－CO 2混合气，通入盛有1m 3水的2 m 3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m 3时停止进气。

第八章 气体吸收1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(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101.3 kPa 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350 g/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997.8 kg/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110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。

第八章气体吸收问题1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪?答1．吸收的目的是分离气体混合物。

基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。

操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。

问题2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性?答2．溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。

溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。

问题3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系?答3．m=E/P=HC M/P，m、E、H均随温度上升而增大，E、H基本上与总压无关，m反比于总压。

问题4. 工业吸收过程气液接触的方式有哪两种?答4．级式接触和微分接触。

问题5. 扩散流J A , 净物流N, 主体流动N M , 传递速率N A 相互之间有什么联系和区别?答5．N=N M+J A+J B, N A=J A+N M C A/C M。

J A、J B浓度梯度引起；N M微压力差引起；N A溶质传递，考察所需。

问题6. 漂流因子有什么含义? 等分子反向扩散时有无漂流因子? 为什么？答6．P/P Bm 表示了主体流动对传质的贡献。

无漂流因子。

因为没有主体流动。

问题7. 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系? 液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系?答7．D气∝T1.81/P，D液∝T/μ。

问题8. 修伍德数、施密特数的物理含义是什么?答8．Sh=kd/D表征对流传质速率与扩散传质速率之比。

Sc=μ/ρD表征动量扩散系数与分子扩散系数之比。

问题9. 传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?答9．表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，从k∝D推进到k∝ D0.5。

问题10. 传质过程中，什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制?答10．mky<<kx时，气相阻力控制；mky>>kx时，液相阻力控制。

问题11. 低浓度气体吸收有哪些特点? 数学描述中为什么没有总物料的衡算式?答11．①G、L为常量，②等温过程，③传质系数沿塔高不变。

气体吸收1.向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO 2气体，经充分接触后，测得水中的CO 2平衡浓度为2.875×10－2kmol/m 3，鼓泡器内总压为101.3kPa ，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m 3。

试求亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数m 。

解：查得u30℃，水的kPa 2.4=s p kPa 1.972.43.101*=-=-=s Ap p p稀溶液：3kmol/m 56.55181000==≈SM c ρ421017.556.5510875.2--⨯=⨯==c c x A kP a 10876.11017.51.9754*⨯=⨯==-x p E A )m kmol/(kPa 1096.21.9710875.2342*⋅⨯=⨯==--AA p c H18543.10110876.15=⨯==p E m 2．在总压101.3kPa ，温度30℃的条件下, SO 2摩尔分率为0.3的混合气体与SO 2摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试问：（1） 从液相分析SO 2的传质方向；（2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO 2的传质方向；（3） 其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa 时SO 2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。

解：(1)查得在总压101.3kPa ，温度30℃条件下SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa 所以 ==p E m =3.101485047.88 从液相分析00627.088.473.0*===m y x < x =0.01 故SO 2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。

（2）查得在总压101.3kPa ，温度0℃的条件下，SO 2在水中的亨利系数E =1670kPa==p E m 3.1011670 =16.49 从气相分析y *=mx=16.49×0.01=0.16<y=0.3故SO 2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。

气体吸收-选择题（题目）层次：A(1) x08a02023只要组分在气相中的分压__________液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到一个新的平衡为止。

(A)大于(B)小于(C)等于(D)不等于(2) x08a02024对极易溶的气体，气相一侧的界面浓度y i__________y e。

（A）大于（B）等于（C）接近于（D）小于(3) x08a02025在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时，____________________。

(A)回收率趋向最高；(B)吸收推动力趋向最大(C)操作最为经济；(D)填料层高度趋向无穷大(4) x08a02065逆流操作的填料吸收塔，当吸收因数A ＜1 且填料为无穷高时，气液两相将在————达到平衡。

（A 塔顶、B 塔底、 C 塔中部）(5) x08a02086选择题：（按 a.增加、b.减少、c.不变、d.不定, 填入括号内）随温度增加，气体的溶解度（），亨利系数E（）。

(6) x08a02090选择题：（请按a.增加、b.减少、c.不变，填入括号内）对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（），亨利系数Ｅ将（）。

(7) x08a02099通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时,_______。

(A)回收率趋向最高(B)吸收推动力趋向最大(C)操作最为经济(D)填料层高度趋向无穷大。

(8) x08a03091选择题：（请按a.增加、b.减少、c.不变，填入括号内）在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加，则出口气体中的CO2含量将（）气相总传质系数Ky 将（），出塔液体中CO2浓度将（）。

(9) x08a03111选择题：（按 a.增加、b.减少、c.不变、d.不定, 填入括号内）双组分理想气体进行定常单向扩散，如维持气相各部分p不变，则在下述情况下，气相中的传质通量N A将如何变化？⑴总压增加，N A（）；⑵温度增加，N A（）；⑶气相中惰性组分的摩尔分率减少，则N A（）。

第八章 气体吸收1. 在温度为40 ℃、压力为 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(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 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/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997.8 kg/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 kPa 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8章气体吸收（一）习题气液相平衡8-1 在盛水的鼓泡吸收器中通入纯C02气，如图8-2-1所示，经长期接触后测得水中C02的平衡溶解度为2.857×10－2mol/L溶液。

鼓泡器中的总压为l01.3kPa，水温30℃，溶液的密度ρm＝996kg/m3。

求亨利系数，并将此实验值与文献值E＝188.5MPa作比较。

图8-2-1解：已知：溶液。

求：实验值。

将此实验值与文献值E＝188.5MPa作比较。

查30℃水的饱和蒸汽压，。

长期通入后，有对于稀溶液，则故对文献值相对误差为%21.05.1885.1881.188＝－－8-2 惰性气与C02的混合气中含CO 230%（体积分数），在1MPa （表压）下用水吸收，如图8-2-2所示。

设吸收塔底水中溶解的CO 2达到饱和，此吸收液在膨胀槽中减压至20kPa （表压）,放出大部分CO 2，然后再在解吸塔中吹气解吸。

设全部操作范围内水与CO 2的平衡关系服从亨利定律，操作温度为25℃。

求1kg 水在膨胀槽中最多能放出多少千克CO 2气。

图8-2-2解：已知：，吸收塔底部达饱和。

求：水在膨胀槽中放出的量G 。

查系统，，令当地大气压为，则对稀溶液，其比质量分率，故8-3 20℃的水与N2气逆流接触以脱除水中溶解的O2气。

塔底入口的N2气中含氧0.1%（体积分数），设气液两相在塔底达到平衡，平衡关系服从亨利定律。

求下列两种情况下水离开塔底时的最低含氧量，以mg/m3水表示。

（1）操作压强为101.3kPa（绝压）。

（2）操作压强为40kPa（绝压）。

解：已知：用N2逆流吸收溶解于水中的塔底达平衡。

求：（1）p＝101.3kPa（绝对压力）时，c min（mg/m3水）；（2）p＝40kPa（绝对压力）时，c min （mg/m3水）。

（1）查20℃，O2-H2O系统，，则故（2）同理，故8-4 气液逆流接触的吸收塔，在总压为101.3kPa下用水吸收Cl2气，进入塔底的气体混合物中含氯1%（体积分数），塔底出口的水中含氯浓度为x＝0.8×10－5（摩尔分数）。

第八章《吸收》答案f g d g d d h8.1 在30℃，常压条件下，用吸收塔清水逆流吸收空气—SO 2混合气体中的SO 2，已知气一液相平衡关系式为y*=47.87x ，人塔混合气中SO 2摩尔分数为0.05，出塔混合气SO 2摩尔分数为0.002，出塔吸收液中每100 g 含有SO 2 0.356 g 。

试分别计算塔顶和塔底处的传质推动力，用y ∆、x ∆、p ∆、c ∆表示。

8.2 在吸收塔中，用清水自上而下并流吸收混合气中的氨气。

已知气体流量为l000 m 3/h(标准状态)，氨气的摩尔分数为0.01，塔内为常温常压，此条件下氨的相平衡关系为Y*= 0.93X ，求：(1)用5 m 3/h 的清水吸收，氨气的最高吸收率；(2)用10 m 3/h 的清水吸收，氨气的最高吸收率；(3)用5 m 3/h 的含氨0.5％(质量分数)的水吸收，氨气的最高吸收率。

解：（1）气体的流量为 10003⨯10/22.43600mol/s=12.4 mol/s 流体的流量为 335⨯10⨯10/22.43600mol/s =77.2mol/s 假设吸收在塔底达到平衡，则y*77.2⨯(/0.93)=12.4⨯（0.01-y*），所以y*=0.0013所以最大吸收率为 0.010.00130.870.01-ϕ== （2）气体的流量为 10003⨯10/22.43600mol/s=12.4 mol/s 流体的流量为 /154.4/mol s mol s 3310⨯10⨯10/22.4=3600假设吸收在塔低达到平衡，则154．4⨯（y*/0.93）=12.4⨯(0.01-y*),所以y*=0.0007所以最大吸收轮率为 0.010.00070.930.01-ϕ==（3）吸收剂中氨的摩尔分数为3333510100.005351010⨯⨯⨯0.005/17=⨯⨯/18假设吸收在塔低达到平衡，则77.2y*/0.93-0.0053)=12.4y*⨯(⨯(0.01-)，所以y*=0.0056所以最大吸收率为 0.010.00560.440.01-ϕ== 8.3 吸收塔内某截面处气相组成为y=0.05，液相组成为x=0.01，两相的平衡关系为y*=2x ，如果两相的传质系数分别为y k =1.25×10-5 kmol/(m 2·s)，x k =1.25×10-5kmol ／(m 2·s)，试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力和传质速率。

第八章 气体吸收1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(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 E x =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101.3 kPa 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350 g/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997.8 kg/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 997.8k m o l /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110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。

第八章课后习题解答一、选择题8-1如图8-1所示，一定量的理想气体，由平衡态A 变到平衡态B ，且它们的压强相等，即=A B p p 。

则在状态A 和状态B 之间，气体无论经过的是什么过程，气体必然[ ](A) 对外作正功 (B) 内能增加 (C) 从外界吸热 (D) 向外界放热分析：由p V -图可知，A A B B p V p V =，即知A B T T <，则对一定量理想气体必有B A E E >，即气体由状态A 变化到状态B ，内能必增加。

而作功、热传递均是过程量，与具体的热力学过程相关，所以（A ）、（C ）、（D ）不是必然结果，只有（B ）正确。

8-2 两个相同的刚性容器，一个盛有氢气，一个盛有氦气（均视为刚性分子理想气体）。

开始时它们的压强和温度都相同。

现将3 J 热量传给氦气，使之升高到一定的温度。

若使氢气也升高同样的温度，则应向氢气传递热量为[ ](A) 6 J (B) 3 J (C) 5 J (D) 10 J分析：由热力学第一定律Q E W =∆+知在等体过程中Q E =∆。

故可知欲使氢气和氦气升高相同的温度，由理想气体的内能公式2m i E R T M '∆=∆，知需传递的热量之比22222:():():5:3HHe H He H He H He H Hem m Q Q i i i i M M ''===。

故正确的是（C ）。

8-3 一定量理想气体分别经过等压、等温和绝热过程从体积1V 膨胀到体积2V ，如图8-3所示，则下述正确的是[ ]习题8-1图(A) A C →吸热最多，内能增加(B) A D →内能增加，作功最少(C) A B →吸热最多，内能不变(D) A C →对外作功，内能不变分析：根据p V -图可知图中A B →为等压过程，A C →为等温过程，A D →为绝热过程。

又由理想气体的物态方程pV vRT =可知，p V -图上的pV 积越大，则该点温度越高，因此图中D A B C T T T T <==，又因对于一定量的气体而言其内能公式2i E vRT =，由此知0AB E ∆>，0AC E ∆=，0AD E ∆<。