第三章吸收练习题及答案教材

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0.28 5.25 作业题P107 1题 解:⑴已知C02在水中溶解度0.878m3 (标米)/ m3即0.0392kmol/ m3。 CO2在水中溶解符合亨利定律:PA*=EXA

* 0 0392 对 CO2: PA =0.1013MPa; XA 0.0392/55.6=0.00071 * 0.0392+1000/18

代入上式:亨利系数 E= pA*/xA=0.1013/0.00071=142.68MPa 溶解度系数H 1000

0.389kmol m‘卩aJ Ms.E 18灯42.68 相平衡常数 m=E/p=142.68/0.1013=1408.5 ⑵因为PA*=EXA

故此条件下 CO2 平衡浓度 XA = PA*/ E=(0.1013x30%)/142.68=0.0002 而体系

浓度为:0.66kg/m3 即 XA=(0.66/44)/( 0.66/44+1000/18)=0.00027 体系不能进行吸收过程。 2题 * 解:已知环氧乙烷一水体系 E=453.82kPa PA*=101.3X0.738%=0.748 kPa 平衡浓度 XA

= pA*/ E=0.748/453.82=0.00165

解得 m=0.0092mol;(或)=0.404g m 100/18

3题 解:氨一水体系 已知可依据双膜理论得:NA=kyA(y-yi) (1) NA=kxA(Xi-x) (2) * y =mx (3)

由 H=640.7kmol • m-3 • MPa 得 E 1000 0.0867MPa Ms.H 18汇640.7 m=E/p=0.0867/0.1=0.867 令 NA=kxA(y i/m-y/m) (4) (1)与(4)联立得

ky

1

1 m ------ -J- ----------

2 -4 0.268mol m s

3.57 0.165

液膜阻力 /总阻力=0.165/(0.165+3.57)=4.42%;

NA=( )A (y-y*)

ky k

x

kx

=Ky

则Ky= 1 1 0.867 气膜阻力 /总阻力=3.57/(0.165+3.57)=95.58% 解依题意:Y, 里 012 0.1364

1 -y, 1-0.12

丫2 =Yi(1 ―) =0.1364 (1 —0.96)=5.45 10”

混合气体流量=360m3(标准)/h=360/(3600x22.4)=0.00446kmol/s 惰性气体流量=0.00446x(1-12%)kmol/s=0.00393kmol/s

X2 =0 由 H=11.45kmol • m-3 • MP3 1000 得 E 4.852MPa Ms.H 18x11.45 m=E/p=4.852/0.1013=47.9

由此解得塔底水溶液浓度X1=0.0019 实际水用量 L=69x0.00393kmol/s=0.271kmol/s

5题 解丙酮-空气体系

依题意:£ 也 006 0.064

1 -y1 1-0.06

丫2 二丫1(1 - J = 0.064 (1 -0.98)=1.28 10”

X1 =0.0234 混合气体流量=1400m3(标准)/h=1400/(3600x22.4)=0.0174kmol/s 惰性气体流量=0.0174x(1-6%)kmol/s=0.01632kmol/s

最小液气比 ¥ -丫2 0.1364 -0.00545

— 鸣 m 47.9

适宜液气比「46「“壮 0.1364 -0.00545 X1 —0 0.064 -0.00128 0.0234 —0 2.68 0.003 L=2.68x0.01632kmol/s=0.0437kmol/s

气液平衡关系 Y*=mX 即Y*=1.68X 则

Yf ^mX^1.68 0.0234 =0.0393

丫2 = mX 2=0

平均推动力 丫1 十 一 丫2 一丫? 0.064-0.0393 - 0.00128-0

U. 0079 lnd

丫2 _Y/

in0.064".0393 0.00128

Y1 -丫2 0.064 - 0.00128 气相传质单兀数NOG 1 2 7.94

AYm 0.00795

6题 解:三乙醇胺水溶液一H2S体系

丫1 =0.03

丫2 二第(1 一 J =0.03 (1—0.9) =3

10”

气液平衡关系 Y*=mX 即Y*=2X X2 = 0

X1 =0.013 则 Y^ ^mX^2 0.013=0.026

丫2 =mX2 =0

惰性气体流量=40kmol/h=0.011kmol/s 空塔气速 v=0.34m/s; KYa=0.036 kmol • m-3 混合气体可按标气处理 V混=(0.011 x 22.4)

4V 4 0.2538 (1)塔径:D -

-1 ・s

3 /( 1-0.03/(1+0.03))=0.2538m3/s

0.975m 3.14 0.34 (2)平均推动力

二 丫一丫1 一丫2 一丫2 二 0.°3 一 °.°26 一 0.003一0 = 0.00347 ln^ 丫2 一丫2

,0.03-0.026 ln V Yi -丫2 0.03 -0.003 = =7.78 ."■:Ym 0.00347

7题 解:混合气--水体系

依题意:£ 里 004 0.0417

1-% 1-0.04

丫2 二丫£ 一 )= 0.0417 (1 —0.98)=8.34 10*

X2 = 0 混合气体流量=0.04 kmol • m-2 • s-1 惰性气体流量=0.04(1-4%)s=0.0384 kmol • m-2 • s-1 气液平衡关系y*=0.8x也即Y*=mX; Y*=0.8X

X2 = 0

Y2 =mX2 =0

解得 X1 =0.034

Y/ 二 mX1 =0.8 0.034 =0.0272 平均推动力

亠 8.51 二遊 8.51= 4.6m

KYaS 0.071

对比11m预设填料层高度,该塔可以满足要求

填料层高等H

0.011

KYaS 7.78 2 7.78 =0.41 7.78=3.19m

0.036 x 0.785x0.975

z (丫 -Yf)-(丫2 -丫2”)(0.0417-0.0272)-(0.000834-

0)

■;Ym 二 - lnl

丫2 -丫2

0.0417-0.0272 In 0.000834

-0.0048

气相传质单元数 N

OG

丫1 -

丫2

%

0.0417 -0.000834 0.0048 =

8.51

气相传质单元数 N

OG

0.0417 -0.000834 X1 —0 0.0384

填料层高等H 0.064 —0.0064 =2

例题1 某常压吸收系统的气液平衡关系为 丫*=2X,入塔混合气中吸收质含量为6%, 吸收剂为清水,要求吸收率达到 90%,水的用量为1800kg h-1,逆流操作。

(1)计算最小液气比;(2)如果操作线与平衡曲线平行,传质单元高度hG=0.5m, 试计算吸收塔底所得溶液浓度X1、惰气流率和填料层高度H。

解:依题意:丫1 也 006 0.064

1 -y1 1-0.06

丫2 二丫(1 一 )=0.064 (1 —0.9) =6.4 10"

X2 =0

1 1 水的用量为 L=1800kg?h-,即 100kmol?h-,

(1)最小液气比 V Y__X —X2 m

LM Y1 -Y2 0.064-0.0064 “ 8

0.064