长江大学董盛富-8.4 吸收过程的设计型计算 (190)
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化工原理考试题及答案
姓名 班级 学号 班序 成绩
一、填空题（25分）
1.（2分） 用气相浓度p ∆为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的传质速率方程为
，以总传质系数表达的传质速率方程为 。
***答案*** )(i G A p p k N -= )(*-=p p K N G A
2.（4分） 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%8=Y （体积），平衡关系X Y 2=。
试问：
⑴ 若液气比（摩尔比，下同）为2.5时，吸收率=η ％。
⑵ 若液气比为1.5时，吸收率=η ％。
***答案*** 100％ 75％
3.（3分） 吸收质是指 ；而吸收剂则是指 ；惰性组分是指 。
***答案*** 被液体吸收的组分，用于吸收的液体，不被吸收剂吸收的组分。
4.（2分） 当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将 ，在液相中的分子扩散系数将 。
***答案*** 增加； 增加
5.（4分） 用相平衡常数m 表达的亨利定律表达式为 ，在常压下，20℃时，氨在空气中的分压为114mmHg ，与之平衡的氨水浓度为15（kgNH 3/100kgH 2O)，此时=m 。
***答案*** mx y = 1.094
6.（5分） 用亨利系数E 表达的亨利定律表达式为 。
在常压下，20℃时，氨在空气中的分压为69.6mmHg ，与之平衡的氨水浓度为10（kgNH 3/100kgH 2O)，此时亨利系数=E ，相平衡常数
=m 。
***答案*** Ex p = 727.3mmHg 或0.957atm 0.957
7. （5分） 用水吸收空气中少量的氨（可视为气膜控制），总气量G 、气温t 及气体进出口组成Y 1、Y 2均不变，而进塔水温升高，总传质单元数OG N ；理论塔板数T N ；总传质单元高度
OG H ；最小液气比()min /G L ；相平衡常数m 。
***答案*** 增大 增大 不变 增大 增大 二、选择题（6分）
1.（2分） 在吸收塔某处，气相主体浓度025.0=y ，液相主体浓度01.0=x ，气相传质分系数kmol/2=y k )h (m 2⋅，气相总传质系数h)kmol/(m 5.12⋅=y K ，则该处气液界面上气相浓度i y 应为（ ），平衡关系x y 5.0=。
A. 0.02
B. 0.01
C. 0.015
D. 0.005
***答案*** B. ()
()01.0=⇒-=-=*i i y y A y y y k y y K N
2.（2分）对于脱吸操作，其溶质在液体中的实际浓度（ ）与气相平衡的浓度。
A. 小于； B. 大于； C. 等于； ***答案*** B
3.（2分） 双膜理论认为吸收过程的阻力集中在（ ）。
A. 两膜层中； B. 界面上； C. 液膜之中； D. 气膜之中； ***答案*** A
三、判断题（对者画“ ”，错者画“ ”）（8分）
1.（2分） 鼓泡吸收是气体分散成气泡通过液体，因此，气体为分散相，液体为连续相（ ）。
***答案*** √
2.（2分） 对于溶解度甚大的气体吸收，为强化吸收过程，则应从减小液膜阻力入手，其效果才显著。
（ ） ***答案***
3.（2分） 对于溶解度甚小的气体吸收，为强化吸收过程，则应从减小气膜阻力入手，其效果才明显。
（ ） ***答案***
4.（2分） 对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律。
亨利系数（x p E /=）随温度的升高而增大，而溶解度系数（E C H t /=）随温度的升高而减小。
( ) ***答案*** √
四、问答题（3分）
有一填料吸收塔，逆流操作，气体由塔底进入，吸收剂从塔顶淋下，该过程的平衡线与操作线如下图，试将下列有关参数表示在图上。
（1）塔顶、塔底气液组成；（2）作出最小液气比时的操作线；（3）理论上塔底可获得的最大浓度。
***答案***
五、计算题（58分）
1.（13分） 有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m ，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。
入塔气体量为100kmol/h ，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90%，液气比为1.5，平衡关系x y =。
试求：（1）液体出塔浓度；（2）测得气相总体积传质系数s)kmol/(m 1
2.03⋅=a K y ，问该塔填料层高度为多少? ***答案***
①01.01=y ，()001.0112=-=ηy y ，()()()()006.0////2112121=-=⇒--=G L y y x x x y y G L ②()
m 176.112
.03600
5.0785.0/100/2=⨯⨯==a K G H y OG
()667.0//==G L m S ，16.4ln 11
2
211=---=
mx y mx y S N OG ，91m .4==OG OG N H H 2.（10分） 某厂有一填料层高为5m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A 。
测得浓度数据如图，相平衡关系为x y 15.1=。
试求：该操作条件下，气相总传质单元高度OG H 为多少m ?
***答案***
()()2//2121=--=x x y y G L ，
0108.0008.015.102.0111=⨯-=-=*
y y y ∆，004.02=y ∆
()00685.0/ln 2121=-=
y y y y y m ∆∆∆∆∆，336.22
1=-=m
OG y y y N ∆
01=y 0
008
.0.02=
y
.14m 2/==OG OG N H H
3.（10分） 在总压kPa 500=t p 和温度27=t ℃下使含CO 23.0％（体积％）的气体与含CO 2370g/m 3的水相接触，试判断是发生吸收还是解吸? 并计算以CO 2的分压差表示的传质总推动力。
已知：在操作条件下，亨利系数25kN/m 1073.1⨯=E ，水溶液的密度可取1000kg/m 3，CO 2的分子量为44。
***答案***
气相主体中CO 2的分压为：2kN/m 1503.0500=⨯=p 与溶液成平衡的CO 2分压为：Ex p =* 对于稀溶液：3kmol/m 6.5518/1000==t C
水相中CO 2的摩尔浓度：()3kmol/m 00841.0441000/370=⨯=c
410513.16.55/00841.0/-⨯===t C c x
所以：p p >=⨯⨯⨯=-*245kN/m 16.2610513.11073.1 于是发生脱吸作用。
以分压差表示的总传质推动力为：26kN/m 1.11=-=*p p p ∆ 4.（10分） 如下图所示。
试求：（1）塔底气相推动力为多少？（2）塔顶液相推动力为多少？并图示之。
***答案***
（1）1Y ∆：由相平衡关系X Y 05.1=或由图查得，当08.01=X 时：084.01=*Y
∴006.0084.009.0111=-=-=*Y Y Y ∆
（2）2X ∆：同理得，当01.02=Y 时，0095.02=*
X ∴0095.000095.022
2=-=-=*
X X X ∆ 5.（15分）总压2kNm 100-，30℃时用水吸收氨，已知()
2
26kNm s m kmol/1084.3--⋅⋅⨯=G k ，
m /s 1083.14-⨯=L k ，且知05.0=x 时与之平衡的2kN/m 7.6=p 。
求：y y x K k k 、、。
（液相总浓度t C 按纯
水计为55.6 kmol/m 3） ***答案***
()
()
()()
s
m k m o l /10656.34.27354.1312604//1/134
.105.0100/7.6//s m kmol/1002.11083.16.55s
m kmol/1084.31084.3100242
2
4246⋅⨯==+=+==⨯===⋅⨯=⨯⨯==⋅⨯=⨯⨯==-----y x y y t t L t x G t y K k m k K x p p p E m k C k k p k。
