柴诚进主编化工原理第二版下册答案.docx
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柴诚进主编化工原理第二版下册答案
1第8章
2.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/m3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510
66.1EkPa水溶液的密度为997.8kg/m3。
解水溶液中CO2的浓度为33350/1000
kmol/m0.008kmol/m
44
c
对于稀水溶液总浓度为
3
t997.8
kmol/m55.43
18
ckmol/m3
水溶液中CO2的摩尔分数为4
t0.008
1.44310
55.43
c
x
c
由54*1.66101.44310kPa23.954
pExkPa
气相中CO2的分压为
t101.30.03kPa3.039
ppykPa<*p
故CO2必由液相传递到气相进行解吸。
以CO2的分压表示的总传质推动力为
*(23.9543.039)kPa20.915
pppkPa
3.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。
测得在塔的某一截面上氨的气、液相组成分别为0.032
y、31.06koml/mc。
气膜吸收系数kG=5.2×10-6kmol/(m2·s·kPa)液膜吸收系数kL=1.55×10-4m/s。
假设操作条件下平衡关系服从亨利定律溶解度系数
H0.725kmol/(m3·kPa)。
1试计算以p
、c表示的总推动力和相应的总吸收系数2试分析该过程的控制因素。
解
(1)以气相分压差表示的总推动力为
t1.06
*(110.50.032)kPa2.074
0.725
c
ppppy
H
kPa
其对应的总吸收系数为
2
46
GLG11111
()(mskPa)/kmol
0.7251.55105.210KHkk
35252(8.899101.92310)(msPa)/kmol2.01210(msPa)/kmol
6
G
1097.4Kkmol/(m2·s·kPa)
以液相组成差表示的总推动力为
33*(110.50.0320.7251.06)kmol/m1.504kmol/m
cccpHc
其对应的总吸收系数为
m/s
10855.6m/s
102.5
725.0
1055.1
1
1
1
16
64
GL
L
k
H
k
K
2吸收过程的控制因素
气膜阻力占总阻力的百分数为%
58.95%100
102.5
1097.4
/1
/16
6
G
G
G
G
k
K
K
k
气膜阻力占总阻力的绝大部分故该吸收过程为气膜控制。
4.在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。
操作压力为105.0kPa操作温度为25℃。
在操作条件下平衡关系符合亨利定律甲醇在
水中的溶解度系数为2.126
kmol/(m3·kPa)。
测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5kPa液相组成为2.85kmol/m3液膜吸收系数kL=2.12×10-5m/s气相总吸收系数KG1.206×10-5kmol/(m2·s·kPa)。
求该截面处1膜吸收系数kG、kx及ky2总吸收系数KL、KX及KY3吸收速率。
2解
(1)以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度25℃时水的密度为
0
.997kg/m3
溶液的总浓度为3
t997.0
kmol/m55.39
18
ckmol/m3
5232
xtL55.392.1210kmol/(ms)1.17410kmol/(ms)
kck2
55
GGL11111
()(mskPa)/kmol
1.206102.1262.1210kKHk
42
6.07310(mskPa)/kmol
52
G1.64710kmol(mskPa)
k
5232
ytG105.01.64710kmol/(ms)1.72910kmol/(ms)
kpk
2由6
5
G
L10
673.5m/s
126.2
10206.1
H
K
Km/s
248
.0
180.105126.2
0.997S
MHp
m总
222
33
yyx1110.248
()(ms)/kmol7.89610(ms)/kmol
1.729101.17410
m
Kkk
32
y1.26610kmol(ms)
K3242
xy0.2481.26610kmol/(ms)3.14010kmol/(ms)
KmK
因溶质组成很低故有6242
XtL
55.395.67310kmol/(ms)3.14210kmol/(ms)KcK
5232
YtG105.01.20610kmol/(ms)1.26610kmol/(ms)
KpK
3吸收速率为62
AL*5.673102.1267.52.85kmol/(ms)
NKcc521.31010kmol/(ms)
5.在101.3kPa及25℃的条件下用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。
已知混合气进塔和出塔的组成分别为y1=0.04、y2=0.002。
假设操作条
件下平衡关系服从亨利定律亨利系数为4.13×103kPa吸收剂用量为最小用量的1.45倍。
1试计算吸收液的组成
2若操作压力提高到1013kPa而其他条件不变再求吸收液的组成。
解11
1
10.04
0.0417
110.04
y
Y
y
2
2
20.002
0.002
110.002
y
Y
y
3
t
4.1310
40.77
101.3
E
m
p
吸收剂为清水所以
02X
n,L
12
n,V12
min0.04170.002
38.81
/0.0417/40.770
q
YY
qYmX
所以操作时的液气比为
n,Ln,L
n,Vn,V
min1.451.4538.8156.27
吸收液的组成为3
n,V
4
1122
n,L1
0.04170.00207.05410
56.27
q
XYYX
q
23
t
4.1310
4.077
1013
E
m
p
n,L
12
n,V12
min
0.04170.002
3.881
0.0417
/
0
4.077
q
YY
qYmX
n,Ln,L
n,Vn,V
min1.451.453.8815.627
n,V
3
1122
n,L1
0.04170.00207.05510
5.627
q
XYYX
q
6.在一直径为0.8m的填料塔内用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。
已知混合气的流量为45kmol/h二氧化硫的体积分数为0.032。
操作条件下气液
平衡关系为34.5
YX气相总体积吸收系数为0.0562kmol/(m3·s)。
若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%要求回收率为98%。
求
水的用量kg/h及所需的填料层高度。
解1
1
10.032
0.0331
110.032
y
Y
y
21A10.033110.980.000662
YY
4
1
10.0331
*9.59410
34.5
Y
X
m
44
110.76*0.769.594107.29110
XX
惰性气体的流量为n,V45(10.032)kmol/h43.56kmol/h
q
水的用量为
n,V12
3
n,L
4
12()
43.560.03310.000662
kmol/h1.93810kmol/h
7.291100
qYY
q
XX
34
m,L1.9381018kg/h3.48810kg/h
q
求填料层高度
m
429.0m
8.0785.00562.0
3600/56.432
Y
Vn,
OG
aK
q
H
4
111
*0.033134.57.291100.00795YYY
222
*0.00066234.500.000662YYY
0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
11
5
d
b
x
W
xD
c
a
e
x
F
y
X
07
.11
00293.0
000662.00331.0
m
21
OG
Y
YY
N
m
749.4m429.007.11OGOGHNZ
7.某填料吸收塔内装有5m高比表面积为221m2/m3的金属阶梯环填料在该填料塔中用清水逆流吸收某混合气体中的溶质组分。
已知混合气的流量为50kmol/h
溶质的含量为5体积分数进塔清水流量为200kmol/h其用量为最小用量的1.6倍操作条件下的气液平衡关系为2.75
YX气相总吸收系数为42
310kmol/(ms)填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90。
试计算1填料塔的吸收率2填料塔的直径。
解1惰性气体的流量为4n,V50(10.05)kmol/h47.5kmol/hq
对于纯溶剂吸收
n,L
12
A
n,V12
min/
q
YY
m
qYmX
依题意n,L
n,V
min200
2.632
47.51.6
q
q
n,Ln,Vmin
A(/)
2.632
95.71%
2.75
m
21
1
10.05
0.0526
110.05
y
Y
y
21A
10.052610.95710.00226YY
0120.0000226.00526.0
200
5.472
21
Ln,
Vn,
1XYY
q
q
X
111
*0.05262.750.01200.0196YYY
00226
.0075.200226.0*222YY
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- 柴诚进 主编 化工 原理 第二 下册 答案
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