化工基础第5章习题答案.doc

第5章 传质过程及塔设备5.2气体的吸收1.空气和CO2的混合气体中，CO2的体积分数为20%，求其摩尔分数y和摩尔比Y各为多少？解 因摩尔分数=体积分数，摩尔分数摩尔比 2. 20的l00g水中溶解lgNH3, NH3在溶液中的组成用摩尔分数x、浓度c及摩尔比X表示时，各为多少？解 摩尔分数浓度c的计算20，溶液的密度用水的密度代替。溶液中NH3的量为 溶液的体积 溶液中NH3的浓度或 NH3与水的摩尔比的计算或 3.进入吸收器的混合气体中，NH3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH3的组成，以摩尔比Y和摩尔分数y表示。吸收率的定义为解 原料气中NH3的摩尔分数摩尔比 吸收器出口混合气中NH3的摩尔比为摩尔分数 4.l00g水中溶解，查得20时溶液上方的平衡分压为798Pa。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为)、溶解度系数H单位为和相平衡常数m。总压为。解 液相中的摩尔分数气相中的平衡分压 亨利系数 液相中的浓度 溶解度系数 液相中的摩尔分数 气相的平衡摩尔分数 相平衡常数 或 5. 10时氧在水中的溶解度表达式为，式中为氧在气相中的平衡分压，单位为为溶液中氧的摩尔分数。试求总压为，温度为10时，水中最大可能溶解多少克氧？空气中氧的体积分数为21%.解 总压空气中的压力分数 空气中的分压 亨利系数 (1) 利用亨利定律计算与气相分压相平衡的液相组成为溶液此为水溶液中最大可能溶解因为溶液很稀，其中溶质很少水溶液水=18 kg水10，水的密度 故 水溶液水即 水中最大可能溶解氧故 水中最大可能溶解的氧量为(2) 利用亨利定律计算水中最大可能溶解的氧量为 溶液7. 用清水吸收混合气中的NH3，进入吸收塔的混合气中，含NH3体积分数为6%，吸收后混合气中含NH3的体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为水。此物系的平衡关系为。气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少？解 已知，则已知，则已知，则已知，则塔顶气相推动力 塔底气相推动力 8.CO2分压力为50kPa的混合气体，分别与CO2浓度为的水溶液和CO2浓度为的水溶液接触。物系温度均为25，气液相平衡关系。试求上述两种情况下两相的推动力（分别以气相分压力差和液相浓度差表示），并说明CO2在两种情况下属于吸收还是解吸。解 温度，水的密度为混合气中CO2的分压为水溶液的总浓度水溶液(1) 以气相分压差表示的吸收推动力液相中CO2的浓度水溶液液相中CO2的摩尔分数与液相平衡的气相平衡分压为气相分压差表示的推动力 （吸收） 液相中CO2的浓度水溶液液相中CO2的摩尔分数与液相平衡的气相平衡分压为气相分压差表示的推动力 （解吸）(2) 以液相浓度差表示的吸收推动力与气相平衡的液相组成为平衡的液相浓度 液相中CO2的浓度水溶液液相浓度差表示的推动力为 （吸收）液相中CO2的浓度水溶液液相浓度差表示的推动力为 （解吸）10. 混合气含CO2体积分数为10%，其余为空气。在30、2MPa下用水吸收，使CO2的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成（摩尔比）。混合气体处理量为（按标准状态，），塔径为1.5m。亨利系数，液相体积总传质系数。试求每小时用水量及填料塔的填料层高度。解 (1)用水量计算，混合气流量 惰性气体流量 用水量 (2) 填料层高度Z计算水溶液的总浓度 体积传质系数 液相总传质单元高度 对数平均推动力法计算气液相平衡常数 液相总传质单元数吸收因数法计算 填料层高度 12.用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中含苯2%（摩尔分数）；入塔的煤油中含苯0.02%（摩尔分数）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温度为50，压力为100kPa，相平衡关系为，气相总传质系数。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为。试求填料塔的填料层高度.解 (1)气相总传质单元高度计算入塔混合气的流量 惰性气体流量 (2) 气相总传质单元数计算，回收率吸收因数法计算 对数平均推动力法计算 (3)填料层高度Z计算