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