《化工原理》第八章-吸收章练习
化工原理第八章习题答案
气体吸收单元自测题答案一、填空题1．组分在溶剂中溶解度的差异 2．难溶 3．大于、上方 4．易溶、0.09975．液相、气相；降低、升高6．存在气液相界面、在相界面上气液达到平衡、传质阻力集中在液膜和气膜内；气膜、液膜 7．几乎不变、增大 8．增大、增加 9．无限高 10．90%11．mG /L 、L /mG12．减小、减小、减小、不变、减小、不变 13．不变、减小、减小 14．减小、增大 二、选择题1．A 2．D 3．A 4．C 5．C 6．B 7．A 8．B 9．C 10．C三、问答题1、答：气体出塔含量y 2增大，达不到设计要求，液体出塔含量x 1也增大。
2、答：(1)在L /G ＞m 情况下，y 2受相平衡约束等于mx 2，增大L 不会降低y 2，只会无谓降低x 1，增大操作负荷。
(2)在L /G ＜m 情况下，增L 大对降低y 2效果显著。
3、答：判断过程方向；指明过程极限；计算过程推动力。
四、推导题推导：出塔气相组成12)1(Y Y η-=由最小液气比的定义式得21212*121min /X m Y Y Y X X Y Y G L --=--=⎪⎭⎫⎝⎛ 因为以纯溶剂为吸收剂，所以X 2＝0，则ηηηm m m Y Y Y G L =--=--=⎪⎭⎫⎝⎛)]1(1[/)1(111min五、计算题1、解：出塔气气相组成001053.095.005.0)98.01()1(12=⨯-=-=Y Y η最小液气比176.12.1/05263.0001053.005263.0/2121min=-=--=⎪⎭⎫⎝⎛X m Y Y Y G L 气体处理量为16.126273314.82826325.101=⨯⨯==RT pV G kmol/h(1)出塔液相组成03133.0)001053.005263.0(176.14.11)(211=-⨯=-=Y Y LG X(2)清水的耗用量71.20716.126176.14.1=⨯⨯=L kmol/h(3)填料层高度 塔横截面积为785.013600/2826==Ωm 2气相总传质单元高度893.0785.018016.126=⨯=Ω=a K G H Y OG m平均对数推动力为005259.0 001053.003133.02.105263.0ln001053.003133.02.105263.0ln)()(22112211=⨯--⨯-=-----=∆mXY mX Y mX Y mX Y Y m气相总传质单元数81.9005259.0001053.005263.021=-=∆-=mOG Y Y Y N填料层高度76.881.9893.0=⨯==OG OG N H H m2、解：(1)出塔液相组成0162.075.08.0015.01015.08.075.0/11=⨯-=⨯=Y X(2)清水用量出塔气体中溶质的浓度为000305.0015.01015.0)98.01()1(12=-⨯-=-=Y Y η入塔气相组成015228.01=Y入塔气体的量9665.19293314.848033.101=⨯⨯==RTpV G kmol/hkg/h24.325kmol/h 069.18 0162.0)000305.0015228.0()015.01(9665.19)(2121==-⨯-⨯=--=X X Y Y G L3、解：(1) 0045.009.0)95.01(009.0221=⨯-===y x y368.1)2.1/09.0/()0045.009.0(2.1)/(2.1/min =-==G L G L00872.0)0045.0/015.0(/)0045.0015.0(0045.0015.02.10625.009.00625.0368.1/)0045.009.0(/)(21211=-=∆=∆=⨯-=∆=-=-=Ln y y y L y y G x mmH N OG 84.78.08.98.900872.0/)0045.009.0(=⨯==-=(2)0005.00625.009.0211===x x y`22212124.94)09.0/0052.0(1/1 0052.0 368.1)/()( / =-=-===--∴y y y x x y y G L η解得：不变5、解：解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口含量013.0001.05.1002.002.0)(2211=+-=+-=x y y LG x此时吸收过程的平均推动力与传质单元数分别为：00211.0 001.02.1002.0013.02.102.0ln)001.02.1002.0()013.02.102.0(ln)()(22112211=⨯-⨯-⨯--⨯-=-----=∆mx y mx y mx y mx y y m53.800211.0002.002.021=-=∆-=mOG y y y N当解吸塔操作不正常时，N OG 不变。
化工原理-5-第八章-气体吸收
课后习题
P70页 5、6、7 下周上课前交
8.4.4填料塔的设计型计算和操作型分析 无论是设计型问题还是操作型问题，其求解的方法都是通过联立 求解全塔物料衡算和填料层高度计算式以及相平衡关系式。下面 分别讨论： 一、填料塔的设计型计算 设计型计算的特点：给定进口气体的溶质浓度yb、进塔混合气的 流率G、相平衡关系及分离要求，计算达到指定的分离要求所需 要的塔高度。 要完成设计型计算还要解决以下问题： ①确定传质系数； ②气液两相流向的选择，通常采取逆流操作； ③吸收剂进口浓度的确定； ④吸收剂用量的确定。
* 故： yb yb yb 0.05 0.14 0.224 0.01864
m 2 .s
* y a y a y a 4 10 4 0.14 0.002 0.00372
0.01864 0.00372 y m 9.258 10 3 0.01864 ln 0.00372
H 1.1508 4.96 5.65m
二、填料塔的操作型计算
特点：塔设备已给定（对填料塔高度h已知），基本类型有：
①校核现有的塔设备对指定的生产任务是否适用，如已知T、 P、H、G、L、xa、yb，校核ya是否满足要求； ②考察某一操作条件改变时，吸收结果的变化情况或为达到 指定的生产任务应采取的措施。如对给定的吸收塔，若气体处 理量增加（其余条件不变），分析ya、yb的变化趋势或此时应 采取什么措施才有可能使ya保持不变。
G y ya L
mG m 2G mG 1 y b mx a L y a L xa L 1 ln mG y a mx a 1 L
最后整理得：
mG y b mx a mG 1 ln 1 mG L y a mx a L 1 L L A ，A称为吸收因数 引入概念：令 mG 其几何意义为：操作线斜率L/G与平衡线斜率m之比；而 N OG
化工原理第8章气体吸收典型例题题解2高等教学
AN Ad
L Adz
MA
NA
L
MA
dz
d
P D ln pB2 L dz RT z pB1 M A d
z
液 体
A
z 2zdz 2M A DP ln pB2 d
z0
L RT pB1 0
z2 z02
严选课件
2MA
L
DP RT
ln
pB2 pB1
6
z2
z02
2MA
L
DP RT
ln
pB2 pB1
C CO2
1.0 44
m
ol
1l
1 kmol 44 m 3
CM
Cs
996 18.02 1
km ol 55.3 m 3
xCO2
CCO2 CM
1 44 4.11 104
55.3
pCO2,e ExCO2 1.88105 4.11104 77.3kPa
pCO2 1200 5.0% 60kPa
膨胀之后水中的CO2含量 m 0.0049 0.0017 0.0032kg / kg
71.1 105 44
m2
1 18
0.0017 严选课件
4
例3： 扩散传质速率方程式的应用----气相扩散系数的测定
在如图所示的垂直细管中盛以待测组分的液体，该组分通过静止 气层 z 扩散至管口被另一股气流 B 带走。紧贴液面上方组分A的分 压为液体A在一定温度下的饱和蒸气压，管口处A的分压可视为零。 组分A的汽化使扩散距离 z 不断增加，记录时间τ与 z的关系。
严选课件
16
例2：
水
y3
A
B
y2 y1
xA
《化工原理》吸收单元习题检测题及答案
《化工原理》吸收单元习题检测题及答案一、简答题。
（5*5=25分）1.气体吸收过程的推动力是什么。
2.写出亨利定律的三种表达式，并写出系数的物理意义。
3.气液两相吸收过程的三个步骤。
4.简述双膜模型的基本论点（假设）。
5.填料层高度计算公式及三种求解方法。
二、选择题。
（5*3=15分）1.已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则（）A t1<t2B t3>t2C t1>t2D t3<t12.根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数( )。
A.大于液相传质分系数B.近似等于液相传质分系数C. 小于气相传质分系数D.近似等于气相传质分系数3.低浓度液膜控制系统的逆流吸收，在塔操作中，若其他操作条件不变，而入口气量有所增加，则气相总传质单元高度（），液相总传质单元高度（）。
A、增加B、减少C、基本不变D、不定三、是非题。
（5*4=20分）1.根据膜理论模型，有效膜以外主体充分湍动，浓度分布均匀，浓度梯度为零，溶质主要以涡流扩散的形式传质。
（）2.分子扩散主要有等摩尔逆向扩散。
（）3.综合效率、效果、成本等多方面考虑，一般最适宜的液气比为：L/G = (1.1~2.0)×(L/G)min。
（）4.A为吸收因数，表达式为A=mG/L。
（）四、计算题。
（7+8+10+15=40分）1.含溶质A且摩尔分率为x=0.2的溶液与压力为2atm, y=0.15的气体等温接触，平衡关系为：p A*=1.2x(atm)，则此时将发生什么过程。
用气相组成和液相组成表示的总传质推动力分别为多少。
如系统温度略有增高，则Δy 将如何变化。
如系统总压略有增高，则Δx将如何变化。
2.已知101.3kPa（绝压）下，100g水中含有氨1g溶液上方的平衡氨分压为987Pa，试求：（1）溶解度系数H；（2）亨利系数E；（3）相平衡常数m；（4）总压提高到200kPa（表压）时，H、E、m值？3.吸收塔中，清水处理SO2混合气体，逆流操作，进塔气体含有摩尔分数0.08的SO2，其余为惰性气体。
化工原理答案版
8-1吸收的目的和基本依据是什么?吸收的主要操作费用花费在哪？目的：1.吸收和捕获混合气体中的有用物质，以制取产品；2.除去工艺气体中的有害成分，使气体净化依据：混合物中某种物理和化学性质的差异进行的操作费用：1气液两相流经吸收设备的能耗2溶剂的挥发损失和变质损失3溶剂的再生8-2选择吸收溶剂的主要依据是什么?什么是溶剂的选择性?1溶剂应对溶质有较大的溶解度 2溶剂应对混合气体中其他组分有较小的溶解度（选择性）3溶质应对溶剂的溶解度的温度变化较为敏感 4溶剂的蒸气压要低 5溶剂的黏度要低，并且吸收过程中不产生气泡 6溶剂的化学稳定性好 7溶剂的应易得、价廉、无毒、不燃烧等经济和安全条件8-3E,m，H三者各自与温度、总压有何关系?m=E/P=HCM/P，m、E、H均随温度上升而增大，E、H基本上与总压无关，m反比于总压。
8-4工业吸收过程气液接触的方式有哪两种?级式接触和微分接触8-7气体分子扩散系数与温度、压力有何关系?液体分子扩散系数与温度、黏度有何关系?温度升高，分子动能增大，压力降低，分子间距扩大，使气体分子扩散系数增加。
温度升高，黏度降低，使液体分子扩散系数增加。
8-9传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?有效膜理论预示的传质系数与扩散系数的1次方成正比；表面更新理论预示的kl与扩散系数的0.5次方成正比。
8-10传质过程中，什么时候气相阻力控制?什么时候液相阻力控制?传质阻力主要集中在气相，叫气相阻力控制；传质阻力主要集中在液相，叫液相阻力控制。
8-18 HOG 的物理含义是什么?常用吸收设备的HOG约为多少?长度量纲，单位m，称传质单元高度，约0.15~1.5m8-15何谓最小液气比?操作型计算中有无此类问题?完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。
无9-1蒸馏的目的是什么?蒸馏操作的基本依据是什么?提纯和回收组分的目的。
依据在一定温度下，液体具有挥发而成为蒸汽的能力，但各种液体的挥发性不同。
化工原理--第八章 气体吸收
第八章气体吸收1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。
试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。
解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+由*p Ex=亨利系数为*15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p ===由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。
40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ⋅=⋅⨯==EM H ρ2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c ==对于稀水溶液，总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa <*p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3.在总压为110.5kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
化工原理吸收课后习题及答案
相组成的换算【5-1】 空气和CQ 的混合气体中，CQ 的体积分数为20%求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多解 因摩尔分数=体积分数，y 0.2摩尔分数x 0.0105或 X 021061 x 1 0.0105【5-3】进入吸收器的混合气体中， NH 的体积分数为10%吸收率为 90%求离开吸收器时 NH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 的摩尔分数y 0.1 W 0.1 Y 1 1 0.1111 y 1 0.1吸收器出口混合气中 NH 的摩尔比为少？时, 摩尔比 丫 —1 y 【5-2 】20 C 的 l00g 0251 0.2水中溶解IgNH s NH 在溶液中的组成用摩尔分数 x 、浓度c 及摩尔比X 表示各为多少?解摩尔分数x 1/17 1/17 100/18=0'0105浓度c 的计算20C, 溶液的密度用水的密度998.2 kg / m 3 代替。
溶液中NH 的量为 31 10 /17kmol 溶液的体积 101 10 3 / 998.2 m 33 1 10 /1733 ----------------- =0 281kmol/ mV 101 10 3/ 998.2［、. s998 23或 c -x .02105 0.582kmoJ/m 3M s18NH 与水的摩尔比的计算溶液中NH 的浓度c 摩尔比 摩尔分数y 2 ~^= 0.01110.010981 Y2 1 0.0111【5-4】l00g 水中溶解lg NH 3，查得 气液相平衡20C 时溶液上方 NH 3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kmol/(m 3 kPa)]和相平衡常数总压为100kPa 。
1/17解液相中NH 3的摩尔分数x 1/17 100/18-溶解多少克氧？已知 10C 时氧在水中的溶解度表达式为 衡分压，单位为kPa ; x 为溶液中氧的摩尔分数。
化工原理练习题-吸收
吸收一、填空题：1.20℃时,CO2气体溶解于水的溶解度为0.878(标)m3m-3(H2O),此时液相浓度C=________kmol.m-3液相摩尔分率x A=_________.比摩尔分率X A=__________.答案：1.0.0392 0.000705 0.0007062.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69.6mmHg,与之平衡的氨水浓度为10(kgNH3/100kgH2O).此时m=______.答案：y=mx 0.9573 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：N A=k G(p-p i) N A=K G(p-p e)4. 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__________________________________.答案：N A=k Y(Y-Y i) N A=K Y(Y-Y e)5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50mmHg, 与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O).此时亨利系数E=________,相平衡常数m=______.答案：P e=Ex 680mmHg 0.8946. 在常压下,20℃时氨在空气中的分压为166mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率y A=________,比摩尔分率Y A=_______.答案：0.218 0.2797.用△y, △x为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时传质总系数K y与分系数k x,k y的关系式为_________________,K x与k x, k y的关系式为__________________.答案：1/K y=1/k y+m/k x1/K x=1/(m.k y)+1/k x8.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y1=0.06,要求出塔气体浓度y2=0.008,则最小液气比为________.答案：1.7339.吸收过程主要用于三个方面:__________,___________,____________答案：制备产品分离气体混合物除去气体中的有害组分10.质量传递包括有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿______＿＿＿等过程。
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mG L
) 1
1
mG ] L
L
1
1 0.926
ln[(1
0.926) 1
1 0.9
0.926]
6.9
H OG
H OL
mG L
1.2 0.926
1.11m
H=HOGNOG=1.11×6.9=7.66m
(2) 当NOG→∞时，由于
mG 1 , x2=0
L
y2min=mx2=0, ηmax=100%
mG ] L
L
↑；不变
二、作图题
以下各小题y~x图中所示为原工况下的平衡线与操 作线，试画出按下列改变操作条件后的新平衡线 与操作线：
1．吸收剂用量增大
2．操作温度升高
1．吸收剂用量增大
2．操作温度升高
3．吸收剂入口浓度降低
3．吸收剂入口浓度降低
三、用清水逆流吸收除去混合物中的有害气体， 已知入塔气体组成，y1=0.1，η=90%，平衡关系： y=0.4x，液相传质单元高度HOL=1.2m，操作液气 比为最小液气比的1.2倍。试求：
8．GL m , y2min=mx2=0；
L m,
G
x1
y1 m
y2
y1
L ( y1 Gm
x2 )
0.1 0.1 1.5 2
0.025
9． L m
G
，NOG
y1 y2 ym
y1 y2 y2 mx2
1
9
10．N OG
1 1 mG
ln[(1
mG ) L
y1 y2
mx 2 mx 2
8．设计时，用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系 为y=2x，入塔y1=0.1，液气比(L/G)=3，则出塔气 体浓度最低可降至 ，若采用(L/G)=1.5，则出 塔气体浓度最低可降至 。
9．用纯溶剂逆流吸收，已知L/G=m，回收率
为0.9，则传质单元数NOG=
。
10．操作中的逆流吸收塔，x2=0，今入塔y1上升， 而其它入塔条件均不变，则出塔y2 ，回收率 η 。（变大，变小，不变，不确定）
四、解：(1) y1 mx1 y1 0.5 0.08 0.036 0.004
x2
x1
G L
(
y1
y2 )
0.08
350 0.036 200
0.017
y2 mx2 y2 0.5 0.017 0.0085
ym
y1 y2 y1
0.0085 0.004 0.0085
0.0060
当液膜控制时，Ky≈
。
6．NOG=(y1-y2)/Δym的适用条件是
；
用数值积分法求NOG时的平衡关系是
。
7．最小液气比(L/G)min 对
(设计型,操作型)
是有意义的。如实际操作时(L/G)<(L/G)min , 则
产生的结果是
。
4．低浓度气体扩散或等分子反向扩散 JA=NA>N=Nm=0； Nm=N=NA>JA>0 5．ky；kx/m 6．平衡线为直线；曲线 7．设计型；y2达不到要求
① 塔高；
② 若塔高不受限制，L/G仍为原值，则ηmax为多 少？
三、解：(1) x2=0，
(L G
)min
y1 y2 y1 / m 0
m
0.4 0.9
0.36
L G
1.2( L G
)min
1.2 0.36
0.432
mG 0.4 0.926 L 0.432
N OG
1 1 mG
ln[(1
溶剂再生费用 2．吸收；解吸；吸收；解吸 3．三；
↓；不变；不变； ↓；↓；↓
4．漂流因子的数值=1，表示
。
已知分子扩散时，通过某一考察面PQ有四股物流：
NA、JA、N和Nm。试用>，=，< 表示；
等分子反向扩散时： JA NA N Nm 0；
A组分单向扩散时： Nm N NA JA 0。
5．若1/Ky=1/ky+m/kx, 当气膜控制时, Ky≈ ；
H=HOGNOG=0.9×8.83=7.94m
mG
(2) NOG不变， L
不变，则
y1 mx2 y2 mx2
y1 mx'2 y'2 mx'2
0.01 2 0.0002 0.01 2 0.0005
0.001 2 0.0002 y'2 2 0.0005
y2
0.004
N OG
y1 y2 ym
0.036 0.006
6
H OG
H N OG
6 6
1.0m
(2)
mG L
0.5 400 200
1 ，Δy1=Δy2=Δym，
由NOG不变，得
6
y1 y2 mx1 y1
由x1=0.08, y2=0代入，得
y1
0.5 x1 1 1
0.0343
6
x2
x1
G L
吸收章练习
一、填空
1．吸收操作的基本依据是
，
吸收过程的经济性主要决定于
。
2．吸收、解吸操作时，低温对 有利；高温
对பைடு நூலகம்有利；高压对 有利；低压对 有利。
3．亨利定律有
种表达方式，在总压P<5atm
下，若P增大，则m , E , H ；
若温度t下降，则m , E , H 。
（增大，减少，不变，不确定）
练习解答 一、 1．气体各组分在溶剂中溶解度不同；
1.2(
L G
)min
1.2 1.875
2.25
mG 2 0.889 L 2.25
N OG
1 1 mG
ln[(1
mG ) L
y1 y2
mx2 mx2
mG ] L
1
L ln[(1 0.889)
0.01 2 0.0002
0.889] 8.83
1 0.889
0.001 2 0.0002
② 若该塔操作时，因解吸
不良导致入塔x2’=0.0005，其它 入塔条件不变，则回收率η’=？
解：(1) x2=0.0002, y1=0.01,
y2=0.01×(1-0.9)=0.001
(L G
)min
y1 y1
m
y2 x2
0.01 0.001 0.01/ 2 0.0002
1.875
L G
(
y1
y2 )
0.08
400 0.0343 200
0.0114
(3)
五、某逆流吸收塔，用含溶质为x2=0.0002的溶 剂吸收。已知混合气体入塔浓度y1=0.01（摩尔分 率，下同），要求回收率η=0.9，平衡关系为： y=2x，且知L/G＝1.2(L/G)min，HOG=0.9m。 试求：① 塔的填料层高度；
四、解吸塔高6m，L=200kmol/h，x1=0.08 (摩尔 分率，下同)，用y2=0，G=350kmol/h的惰性气体 解吸时，得y1=0.036，且知平衡关系：y=0.5x，
试求：
① 该塔的气相传质单元高度HOG； ②当操作中G增加到400kmol/h时,
则x2为多少？ （设L，y2，x1不变，G增加时 HOG基本不变） ③ 在y~x图上画出G变化前后 的操作线。