化工原理-吸收课后答案
化工原理吸收课后习题及答案
化工原理吸收课后习题及答案The latest revision on November 22, 2020第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2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，.02y =摩尔分数摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3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//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。
溶液中NH 3的量为 /311017n kmol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算或 ..00105001061100105x X x ===--．【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3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NH 3的摩尔分数0.1y =摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 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kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
化工原理答案-吸收习题参考答案-153
吸收习题参考答案（注：红色字体标注部分对教材所给答案进行了修正，请核查）【6-1】 含有8%（体积分数）22C H 的某种混合气体与水充分接触，系统温度为20℃，总压为101.3kPa 。
试求达平衡时液相中22C H 的物质的量浓度。
解：混合气体按理想气体处理，则22C H 在气相中的分压为101.30.088.104p p y kPa kPa ==⨯=总22C H 为难溶于水的气体，故气液平衡关系符合亨利定律，并且溶液的密度可按纯水的密度计算。
查得20℃水的密度为ρ=998.23/kg m 。
由 *A c Hp =， SH EM ρ=故 *A Spc EM ρ=查表8-1可知，20℃时22C H 在水中的亨利系数E=1.23⨯510kPa ， 故 *333A 5998.28.104/ 3.65410/1.231018c kmol m kmol m -⨯==⨯⨯⨯ 【6-2】 总压为101.3 kPa ，温度为20 ℃的条件下，使含二氧化硫为3.0％（体积分数）的混合空气与含二氧化硫为3503/g m 的水溶液接触。
试判断二氧化硫的传递方向，并计算以二氧化硫的分压和液相摩尔分数表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数E=3.55310⨯kPa ，水溶液的密度为998.2kg/3m 。
解：由道尔顿分压定律101.30.03 3.039p p y kPa kPa ==⨯=总 液相摩尔分数为（溶液近似按纯水计算）：0.35640.0000986998.218x ==稀溶液符合亨利定律，所以：*33.55100.00009860.35p Ex kPa ==⨯⨯=p ＞p *，二氧化硫由气相向液相传递，进行吸收过程。
用气相分压表示的总推动力为：3.0390.35 2.689p p kPa *-=-=与气相浓度相平衡的液相平衡浓度：33.0390.0008563.5510p x E *===⨯ 用液相摩尔分数表示的总推动力为：0.0008560.00009860.0007574x x *-=-=【6-3】 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气的2CO ，空气中2CO 的体积分数为8.5%，操作条件为15℃、405.3kPa ，15℃时2CO 在水中的亨利系数为1.24510⨯kPa ，吸收液中2CO 的组成为41 1.6510x -=⨯。
化工原理下册 第六章吸收习题答案
6-1 已知在101.3 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨1 g 的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa 。
试求：(1) 溶解度系数H (kmol ·m -3·Pa -1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m ；(4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H ，E ，m 值。
（假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为10003/m kg ）解：（1）根据已知条件Pa p NH 987*3=3/5824.01000/10117/13m kmol c NH ==定义333*NH NH NH H c p =()Pa m kmol p c H NH NH NH •⨯==-34/109.5333（2）根据已知条件可知0105.018/10017/117/13=+=NH x根据定义式333*NH NH NH x E p =可得Pa E NH 41042.93⨯=（3）根据已知条件可知00974.0101325/987/**33===p p y NH NH于是得到928.0333*==NH NH NH x y m（4）由于H 和E 仅是温度的函数，故3NH H 和3NH E 不变；而p E px Ex px p x y m ====**，与T 和p 相关，故309.0928.031'3=⨯=NH m 。
分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。
（2）注意E ，H 和m 的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。
6-2 在25℃下，CO 2分压为50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触：(1) 含CO 2为0.01 mol/L 的水溶液； (2) 含CO 2为0.05 mol/L 的水溶液。
试求这两种情况下CO 2的传质方向与推动力。
解： 由亨利定律得到*2250CO CO Ex kPa p == 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出()kPa E CO 51066.1252⨯=℃ 所以可以得到4*1001.32-⨯=CO x 又因为()()34525/10347.3181066.11000222m kPa kmol EM H OH OH CO •⨯=⨯⨯=≈-ρ℃ 所以得34*/0167.05010347.3222m kmol p H c CO CO CO =⨯⨯==- 于是：（1）为吸收过程，3/0067.0m kmol c =∆。
化工原理吸收部分答案(2020年7月整理).pdf
14.在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的H 2S,进塔气相含H 2S2.91%（体积），要求吸收率不低于99%，操作温度300K ，压强101.33kPa ，平衡关系为Y ﹡=2X ，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中H 2S 组成为0.013kmol(H 2S)/kmol(溶剂)。
已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015kmol/(m 2·s)，气相体积吸收总系数为0.000395kmol/(m 3·s ·kPa)，求所需填料层的高度。
【解】由题意可知10.02910.0299710.0291Y ==−21(1)0.02997(10.99)0.0003A Y Y ϕ=−=⨯−=22100.0130.015kmol /(m s)VX X ===•Ω，，m=2,3a 0.000395101.330.04003/()Y K kmol m s =⨯=•则气相总传质单元高度a 0.0150.3747m 0.04003OG Y V H K ===Ω 下面用对数平均推动力法求气相总传质单元数11221122()()0.0299720.0130.00030.0014210.0299720.013ln ln 0.0003m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ****−−−−⨯−∆===−⨯−− 120.029970.000320.880.001421OG m Y Y N Y −−==∆ 填料层高度为0.374720.887.82m OG OG Z H N ==⨯=15.有一吸收塔，填料层高度为3m ，操作压强为101.33kPa ，温度为200C ，用清水吸收混于空气中的氨。
混合气质量流速G=580kg/(m 2·h),含氨6%（体积），吸收率为99%；水的质量流速W=770 kg/(m 2·h)。
该塔在等温下逆流操作，平衡关系为Y ﹡=0.9X 。
化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答
第七章 吸 收7-1 总压101.3 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，通过实验测定其亨利系数E 为4.13 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。
（溶液密度近似取为1000kg/m 3）解：溶质在液相中的摩尔分数：50640.01391000501864x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*34.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==⨯⨯相平衡常数：634.1310Pa40.77101.310PaE m P ⨯===⨯7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。
已知塔内温度为20℃，压强为1.52×105 Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。
解：相平衡常数为：6548.910321.711.5210E m P ⨯===⨯ 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：15340.04305953429y ==+若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：41max 0.0430 1.3410321.71y x m -===⨯7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。
（1）含NO 2 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102 kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。
解：（1）相平衡常数为：51311.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ⨯===⨯ *1 1.6580.0030.00498y m x ==⨯=由于 *y y >，所以该过程是吸收过程。
化工原理 第五章 吸收课后习题及答案
第五章 吸收相组成的换算【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2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，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102y Y y ===--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3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//117=0．010*******／18x =+浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。
溶液中NH 3的量为 /311017n kmol -=⨯ 溶液的体积 /.33101109982 V m -=⨯溶液中NH 3的浓度//.33311017==0．581／101109982n c kmol m V --⨯=⨯ 或 . 3998200105058218s sc x kmol m M ρ==⨯=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 //1170010610018X ==．或 ..00105001061100105x X x ===--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为122111Y Y Y Y Y η-===-被吸收的溶质量原料气中溶质量解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101)01111101y Y y ===-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 ()...211109011100111Y Y η=-=-⨯=（）摩尔分数 (22200111)=0010981100111Y y Y ==++ 气液相平衡【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 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kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ⋅]和相平衡常数m 。
化工原理吸收课后答案解析
第二章 吸收习题解答1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。
已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。
解: (1)求H 由33NH NH C P H*=.求算.已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出:以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则:333331170.582/100110000.5820.590/()0.987NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P *==+∴===⋅ (2).求m .由333333330.9870.00974101.331170.0105110017180.009740.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y Px y m x ****======+===2: 101.33kpa 、1O℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。
式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧.解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故222266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==⨯====⨯⨯⨯ 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=⨯所以:溶解度6522322()()6.4310321.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --⎡⎤⨯⨯==⨯=⎢⎥⨯⎣⎦3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。
化工原理--吸收习题及答案
化工原理--吸收习题及答案吸收一章习题及答案一、填空题1、用气相浓度△y 为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为____________________，以传质总系数表达的速率方程为___________________________。
N A = ky (y-yi ) N A = Ky (y-ye )2、吸收速度取决于_______________，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以_______________来增大吸收速率。
双膜的扩散速率减少气膜、液膜厚度3、由于吸收过程气相中的溶质分压总 _________ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。
增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y －y e ）_________。
大于上方增大远离增大4、用清水吸收空气与A 的混合气中的溶质A ，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y 2 = 0.006，则最小液气比为_________。
1.805、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_________，操作线将_________平衡线。
减少靠近6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_________常数表示，而操作线的斜率可用_________表示。
相平衡液气比7、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG 将_________，N OG 将_________ (增加，减少，不变) 。
不变增加8、吸收剂用量增加，操作线斜率_________，吸收推动力_________。
（增大，减小，不变）增大增大9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：_________、_________、_________。
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NA
DP RTZPBm
( PA1
PA2 )
DP RTZ
ln
PB 2 PB1
2.6105 101.33 8.314 293 5103
ln 101.33 101.33 2.3346
5.03106 kmol /(m2 s)
4
故液面下降速度:
d N A M A 5.03106 18 9.07 108 m / s
0.556 /1.2 0.463m2 塔径：
D 4 0.463 0.77m
又知：V 0.556 273 0.9 0.0195kmol / s 22.4 273 40
则：
HG
V KYa
0.0195 0.1112 0.463
0.38m
塔上填料层高度：
Z HG NG 0.3813.8 5.23m 12．在吸收塔中用清水吸收混合气中的 SO2,气体流量为 5000m3(标准)/h,其中 SO2 占 10%,要求 SO2 回收率为 95%。气、液逆流接触,在塔的操作条件下 SO2 在 两相间的平衡关系近似为Y * 26.7 X 。试求:
(1)若取用水量为最小用量的 15 倍,用水量应为多少? (2)在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数; (3)如仍用(2)中求出的理论板数,而要求回收率从 95%提高到 98%,用水量应
8
增加到多少?
解：
（1）求用水量：
Y1
0.10 1 0.10
0.1111
Y2 0.1111 (1 0.95) 0.00556
DNH3
17 29 101.33 (25.8)1/3 (29.9)1/3
10614 105 m2 / s
(2)同理求得
DHCl 1.323105 m2 / s
7.在 101.33kPa、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中 的组成都很低,平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数 H=1.955kmol/(m3·kPa), 气 膜 吸 收 系 数 kG=1.55×10-5kmol/(m2·s·kPa), 液 膜 吸 收 系 数 kL=2.08×10-5kmol/(m2·kmol/m3)。试求总吸收系数 KG,并算出气膜阻力在总阻力 中所占百分数。
已知扩散距离（静止空气膜厚度）为 Z 5103 m .水层表面的水蒸气分压 (20C)
的饱和水蒸气压力为 PA1 2.3346kPa
静止空气膜层以外;水蒸气分压为 PA2 0
D 2.6105 m2 / s.P 101.33kPa.T 273 20 293K
单位面积上单位时间的水分蒸发量为
操 作 状 况 下 塔 内 某 截 面 上 的 气 相 甲 醇 分 压 为 5 kPa, 液 相 中 甲 醇 组 成 为
2.11kmol/m3。试根据上题中的有关数据算出该截面上的吸收速率。
解:吸收速率 N A KG (PA PA )
由上题已求出 kG 1.122105 kmol /(m2 s kPa )
试求塔径及填料层高度。
解：
7
Y1Βιβλιοθήκη 0.1 1 0.10.1111
Y2 Y1(1) 0.1111 (1 0.95) 0.005555
X 2 0.
L
( V
)min
Y1 Y2
Y1 m
X
2
0.1111 0.005555 0.1111 2.6
2.47
L 1.1 2.47 2.72 V
X1
V L
(Y1
5．一浅盘内存有 2mm 厚的水层,在 20℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。
假定扩散始终是通过一层厚度为 5mm 的静止空气膜层,此空气膜层以外的水蒸
气分压为零。扩散系数为 2.60×10-5m2/s,大气压强为 101.33KPa。求蒸干水层所需
的时间。
解:这是属于组分 ( A) 通过停滞组分的扩散。
5.39 105
E 1.88105
因 x 很小,故可近似认为 X x
X
5.39 105
kmol(CO2 ) kmol ( H 2O)
5.39 105
(
44 18
)
kg(CO2 ) kg ( H 2O)
1.318
104
kg(CO2 ) kg ( H 2O)
故100 克水中溶有 CO2 0.01318gCO2
又知： H 1.955kmol /(m3 kPa ) 则该截面上气相甲醇的平衡分压为
PA C / H 2.11/1.955 1.08kPa.PA 5kPa.
则 NA 1.122105 (5 1.08) 4.4105 kmol /(m2 s) 0.1583kmol /(m2 h)
2
PO2 PyO2 101.33 0.21 21.28kPa
xO2
PO2 3.31106
21.28 3.31106
6.43106
因 xO2 值甚小,故可以认为 X x
即: X O2 xO2 6.43106
所以:溶解度
6.43106 118
32
1.14 105
kg(O2 ) kg ( H 2O)
(13.33
6.67)
2.71105 (kmol
/
m2
s)
（2） O2 通过停滞 CO 的扩散速率
NA
DP RTZPBm
( PA1
PA2 )
DP RTZ
ln
PB 2 PB1
1.85105 101.33 8.314 273 2103
ln 101.33 6.67 101.33 13.33
3.01105 kmol / m2 s
解：（1）等分子反向扩散时 O2 的传递速率
NA
D RTZ
( PA1
PA2 )
D 0.185cm2 / s 1.85105 m2 / s.
T 273K
P 101.325kPa.Z 0.2cm 2103 m
PA1 13.33kPa.PA2 6.67kPa
NA
1.85 105 8.314 273 2103
化工原理-吸收课后答案
第二章 吸收习题解答
1 从手册中查得 101.33KPa、25℃时,若 100g 水中含氨 1g,则此溶液上方的氨气平 衡分压为 0.987KPa。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数 H(kmol/ (m3·kPa))及相平衡常数 m。 解: (1) 求 H
由P NH3
Y2 )
X2
1 2.72
(0.1111 0.005555)
0
0.0388
S mV 2.6 0.956 L 2.72
NG
1 1 S
ln[(1
S ) Y1 Y2
Y2 Y2
S]
1 1 0.956
ln[(1 0.956)
0.1111 0.005555
0.956] 13.8
塔截面积：
11.4
g(O2 ) m3 ( H 2O)
3. 某混合气体中含有 2%(体积)CO2,其余为空气。混合气体的温度为 30℃,总压 强为 506.6kPa。从手册中查得 30℃时 C02 在水中的亨利系数 E=1.88x105KPa,试 求溶解度系数 H(kmol/（m3·kPa、）)及相平衡常数 m,并计算每 100 克与该气体 相平衡的水中溶有多少克 CO2。 解:(1).求 H 由 H 求算
X1
若压强改为
1013kPa,其他条件不变,再求
L V
手及
X1
。
解：（1）求101.33kPa 下，操作液气比及出口液相组成。
m E 5.52104 545 P 101.33
Y1
y1 1 y1
0.02 1 0.02
0.0204
Y2
y2 1 y2
0.001 1 0.001
0.001
X2 0
最小液气比
L ( V
)min
Y1 Y2
Y1 m
X
2
0.0204 0.001 0.0204 / 545
518
操作液气比为 L V
1.2
(L V
)min
1.2 518
622
6
出口液相浓度
X1
X2
V L
(Y1
Y2 )
0 1 (0.0204 0.001) 3.12105 622
（2）：求1013kPa 下的操作液气比及出口液组成
m E 5.52104 545 P 1013
则：
L'
( V
)min
Y1 Y2
Y1 m
X
2
0.0204 0.0001 0.0204 / 545
51.8
L 1.2 51.8 62.2 V
出口液相组成：
X
' 1
X2
V' L'
(Y1
Y2 )
0
1 62.2
(0.0204
0.001)
3.12 104
4．.在 101.33kPa、0℃下的 O2 与 CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已
3
知相距 0.2cm 的两截面上 O2 的分压分别为 13.33kPa 和 6.67kPa,又知扩散系数 为 0.185cm2/s,试计算下列两种情况下 O2 的传递速率,kmol/(m2·s):
(1) O2 与 CO 两种气体作等分子反向扩散; (2) CO 气体为停滞组分。
.解:总吸收系数
KG
1 1 1 kG HkC
1
1 1.55 105
1.955
1 2.08 105
1.122 105 kmol /(m2 s kPa )