?L??5????5?0.75?3.75G?G?minL?3.75?35.4?132.75kmol/hL (3分)
1
A?mGL?10.7553.751A?0.20NOG?1???1?y?mx21?ln??1??1??A?y2?mx2A??? (5分)
?0.0131?0??ln??1?0.20??0.20??6.3 ?51?0.20?6.71?10?0?1 (2分)
10、常压下,用煤油从苯蒸汽与空气的混合物中吸收苯,要求吸收率为99%。混合气量为53Kmol/h。入塔气中含苯2%(体积),入塔煤油中含苯0.02%(摩尔分率)。溶剂用量为最小用
量的1.5倍。在操作温度50℃下,相平衡关系为y=0.36x,总传质系数Kya=0.015Kmol/m3.s。塔径为1.1米。试求所需填料层高度。 (15分) 解：x*1e?y1m?0.020.36?0.0556 y2?y1?1????0.02??1?99%??0.0002
y1?y20.02?0.0002?L??*??0.3577??G0.0556?0.0002x?x??min1e2
?L??1.5????1.5?0.3577?0.5366 (5分) G?G?minL x1?x2?y1?y2L/G?0.0002?(0.02?0.0002 (2分) )?0.03710.5366 ?y1?y1?mx1?0.02?0.36?0.0371?0.00664 ?y2?y2?mx2?0.0002?0.36?0.0002?0.00012 8 ?Ym?Y1?Y2?YmGKya??Y1??Y2ln(?Y1/?Y2)??0.00664?0.000128ln(0.00664/0.00012)8?0.00165 (3分)
NOG?0.02?0.00020.0016553/3600?12
HOG??0.015??/4?1.12?1.033m
H?NOG?HOG?1.033?12?12.4m (5分)
11、拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收混合气中的溶质A。已知入塔混合气体中
33
含有A1%(体积 %)，要求溶质A的回收效率为80%，若水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下相平衡方程为y=x，气相总传质单元高度为1m，试求所需填料层高度。(15分) 解：
属于低浓气体吸收。
y2?y1?1????0.01??1?80%??0.002y?y2y?y20.01?0.002?L??1?1??0.8??y0.01Gx?x??min11ea?0?x21m?L??1.5???1.5?0.8?1.2G?G?min1A?mGL?111.2?0.833L (5分)
??1?y?mx21?ln??1??1??1A?y2?mx2A???1?A (5分)
NOG?
H?H?0.01?0??ln??1?0.833??0.833?1?0.833?0.002?0?1
?3.06OG?NOG?1?3.06?3.06m (5分)
12、某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底进气浓度为 0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2ｍ，塔内径为0.2ｍ，吸收过程中亨利系数为50.65kPa，操作压力96.2kPa，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1ｍ3/h，混合气中空气量为100ｍ3/h（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积吸收系数。 (15分) 解：
Y1?0.026,Y2?0.0026,m?LV?0.1?1000/18100/22.4EP?50.6596.2mL/V??0.5260.5261.244
?0.423?1.244,S? (5分) NOG??Y?mXln??1?S?11?S?Y2?mX122??S??
?0.026??ln??1?0.423??0.423?1?0.423?0.0026? (5分)
1?3.16
34
Kya?V?NOGH?A?100/22.4?3.161.2??/4?0.223?374.2kmol/(m.h) (5分)
13、总压为101.325kPa、温度为20℃时，1000kg水中溶解15kg NH3，此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为2.266kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。 (10分)
解：首先将此气液相组成换算为y与x。
NH3的摩尔质量为17kg/kmol，溶液的量为15kg NH3与1000kg水之和。故
x?nAn?nAnA?nB?15/1715/17?1000/18?0.0156
y?*
pAP*
?2.266101.325?0.0224 (3分)
溶剂水的密度ρs=1000kg/m3，摩尔质量Ms=18kg/kmol，
H?m?y*x?0.02240.0156?1.436,E?P*Ax?2.2660.0156?145.3kPa
?sEMs?1000145.3?18?0.382 kmol/（m3·kPa） (3分)
溶液中NH3的浓度为
cA?nAV?mA/MA
H??mA?ms?/?s?15/17?15?/1000?1000?0.869kmol/m3
cApA*?0.8692.266?0.383所以 kmol/（m3·kPa） (4分)
14、在20℃及101.325kPa下CO2与空气的混合物缓慢地沿Na2CO3溶液液面流过，空气不溶于Na2CO3溶液。CO2透过厚1mm的静止空气层扩散到Na2CO3溶液中。气体中CO2的摩尔分数为0.2。在Na2CO3溶液面上，CO2被迅速吸收，故相界面上CO2的浓度极小，可忽略不计。CO2在空气中20℃时的扩散系数D为0.18cm2/s。问CO2的扩散速率是多少？ (10分)
解：此题属单方向扩散，
2?52扩散系数 D?0.18cm/s?1.8?10m/s
扩散距离 Z?0.001m，气相总压力P?101.325kPa
气相主体中CO2的分压力pA1?P?yA1?101.325?0.2?20.27kPa 气液界面上CO2的分压力pA2?0
35
气相主体中空气（惰性气体）的分压力pB1为 pB1?P?pA1?101.325?20.27?81.06kPa
气液界面上空气的分压力 pB2?101.325kPa (4分)
空气在气相主体和界面上分压力的对数平均值为
pBm?pB2?pB1lnpB2pB1ppBm?101.325?81.06ln101.32581.06?90.8
NA?DRTZkPa
???pA1?pA2?
? (4分)
?51.8?10
8.314?293?0.001?101.32590.8??20.27?0?
?42 ?1.67?10kmol/m.s (2分)
15、某生产车间使用一填料塔，用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下，气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气中组分A的摩尔分率为0.04，出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0125，操作条件下的平衡关系为Y?2.5X。试求：液汽比为最小液汽比的多少倍？，所需的填料层的高度？ (15分)
X2?0Y1?0.041?0.04?0.0417解：
，
，Y2?0.00533，X1?0.01297。(3分)
L
V?Y1?Y20.0417?0.00533??2.804X1?X20.01297。 (3分)
?L??V
Y1?Y20.0417?0.00533????2.18?minY0.0417?12.5m。
2.8042.18?LV?n??LV?minN?OG1??1.286 (4分)
22
??mV?Y1?mXln??1??mVL?Y2?mX?1?L?G?mV???5.11L?。 (3分)
Z?NOG?HO?5.11?1.5?7.67m36
(2分)