《化工原理学习指导》答案丁忠伟主编吸收蒸馏干燥计算题.docx
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1、化工原理学习指导丁忠伟主编吸取-蒸偏-枯燥答案气体吸取5-26.在25下,用Co浓度为0.Olkmol/m3和0.05kmolnv的Co水溶液分22别与CO分压为50.65kPa的混合气接触,操作条件下相平衡关系为P*=1.66X102A5X(kPa),试说明上述两种状况下的传质方向,并用气相分压差和液相摩尔浓度差分别表示两种状况下的传质推动力。M解:X=C0.01x18/1000=1.8x10-4APSP*=1.66XlOsX1.8X10-4=29.9(kPa)AP=50.65kPaP*所以传质方向为溶质由气相到液相(吸取过程)AA以气相分压差表示的传质推动力为bp=P-P*=50.65-2
2、9.9=20.8kPaAAA与Co分压为50.65kPa的气相呈相平衡的液相摩尔浓度2c=PCPA=1000x50.65:0.017kmolm3AME18x1.66x105S以液相摩尔浓度差表示的传质推动力为c-c*-C-0.017-0.01=0.007kmolm3AAAMx=c-2-=0.0518/1000=9.0XlO-4PSP,=1.66X105X9.0X10-4=149.4(kPa)P=50.65kPa66 k a= 一k a = 266 x 0.026 = 0.0411 kmol(m3 s) 1 l 1=11= 32.02(m3 s)kmolk“ mk a 0.0411 5 0.02
3、6 y所以,阻力削减:KXa K a _ 46.15-32.02ITaX46.1530.6%5- 2 9.用清水在填料吸取塔中逆流吸取含有溶质A的气体混合物。进塔气体浓度为0.05(摩尔分率),在操作条件下相平衡关系为Y-5 X,试分别计算液气比为6、5和4时,出塔气体的极限浓度和液体出口浓度。解(1)p = 6 77?,当填料层高度为无穷时,操作线ab与平衡线交于塔顶。:.Y2.min=mX = 02由物料衡算:+Uy )L 1 2,miny其中y =_!_ =I -y10.0526X =160.05= 0.05261-0.05习题5-29附图=0.00881 = 5 = mf操作线ab与平
4、衡线重叠1 ; V.r=mX=0,2,min2.X=吧=Ooo51.maxm51.a(3)歹=4血,操作线。(与平衡线交于塔底。X=F1=00526=QtO1Q5l,maxm5由物料衡算:=Y-匕(X-X)=0.0526-40.0105=0.01062,minyl,max2.05-30.在填料塔中用清水吸取混合气体中的溶质,混合气中溶质的初始组成为05(摩尔分率),操作液气比为3,在操作条件下,相平衡关系为Y-5X,通过计算比较逆流和并流吸取操作时溶质的最大吸取率。解:(1)逆流时V=-2j-=JH)吐=0.052611-y1-0.051在塔底达平衡Y0.0526X=I=0.01051m5-(
5、XV 10.05260.01050.0211max4 Y 4 0.0211 =1-2- = 1-= 60%Y 0.0526(2)并流时在塔底达平衡,y =5x1 1L(X -X )=V(Y -Y)LA =V(Y -Y)max5二18 2Y21,X 0.0526 = 0.032981- 1 =T0.03291-=37.5%0.0526逆流时溶质吸取率高531.在10L3kPa、35的操作条件下,在吸取塔中用清水逆流吸取混合气中的溶化工原理学习指导答案丁忠伟主编吸取蒸僧枯燥计算题质A,欲将溶质A的浓度由0.02(摩尔分率,下同)降至0.001,该系统符合亨利定律,操作条件下的亨利系数为5.52x1
6、0kPa。假设操作时吸取剂用量为最小用量的1.2倍,(1)试计算操作液气比L/V及出塔液相组成X。1(2)其它条件不变,操作温度降为15,此时亨利系数为1.21OkPa,定量计算L/V及X如何变化。1解:(1)10L3kPa、35下E5.52X104m=-=545P101.30001 =0,0011-0.001Y=y1=002=0.02041Y=y211-y1-0.022i-y1(LY-Y0.0204-0.001.=12=518IyKTT00204-minIl-Am25451.1JLy_=1.2_=1.2518=622Vmin,x=xv(y.vk0三4-0.00112L12622(2)温度降为
7、15时E1.2x104m=一=118.5P101.3(LY-Y0.0204-0.001=12=112.7IF.uzu41.-Xm2118.51.1JL_=l.2_=l.2ll2.7=135.2V.min=1.4 10-4.x=X_y)_0.0204-0.00l12L12135.25-32.以下图为低浓度气体吸取的几种流程,气液平衡关系听从亨利定律,试在Y-X图上定性地画出与各个流程相对应的平衡线和操作线的位置,并用图中表示浓度的符号标明各操作线端点的坐标。25-33.用纯溶剂逆流吸取低浓度气体中的溶质,溶质的回收率用n表示,操作液气比为最小液气比的P倍。相平衡关系为YqlnX,试以n、P两个参
8、数表达传质单元数N。OC解:(LY-YY-YI_I=12=_j2.=研vJ.x*-xVP1L = PWV J .7mmm,n12ymS=巴Ji/阳1.Y-mXYI1 )LY-HlXY1-n2 22,I+jHUW2=3-三L1-_Lx0.785X0.3?。混合气体平均分子量:M=0.0517+0.9529=28.4kgkmol混合气体质量流速:。m=118.6228.4=3368.8kg(m2h)惰性组分摩尔流率:/=118.62x(1-0.05)=112.69kmol(m2h)又L(X-X)=【/(y-Y)1212-Y0.0526-4x10-4L=I71-=112.69=201.45kmol(
9、m2h)X-X0.029212。液体质量流速:=20I.4518=3626.1kg/(m2h)2Ka=0.0027加O35)36=0.0027X3368.8353626.1036=0.886kmol(m3hkPa)G/.Ka=Ka-P=89.75kmol(m3h)YGV112.6989.75=1.26zvY=HOGNOG=L26678=2L14m。所以,该塔不适宜。5-37.混合气中含0.1(摩尔分率,下同)COz,其余为空气,于20及2026kPa下在填料塔中用清水逆流吸取,使CO2的浓度降到0.5%。混合气的处理量为2240m3/h(标准状态下),溶液出口浓度为0.0006,亨利系数E为2
10、00MPa,液相总体积传质系数Ka为50mah,塔径为1.5m。试求每小时的用水量(kgh)及所需填料层的高度。解:y01X0.(MX)6-V=0.111,X=_|_=0.(XX)61 1-71-0.11I-Xl-0.0(X)60.5%.y=0.5%,Y=0.503%=5.03x10-321-0.5%1.Y-Y0.111-5.03x10-3_=I2=176.6KX1-X20.0006z224(l-.l)WK=0.785l.5222.4=50.96kmol(r112h)。L=176.650.96=8999.54kmol(m2h)液体流量1.=8999.54X0.7851.52=15895.4km
11、olh=15895.418=286117.2kgh=286.117th相平衡常数W=E200x13.987p2026Y0.111X=X一X=Il-X=-0.0006=5.247x10-4IlwI98.7,X=X*-X=LL-X=222m25.03x10-3=5.097X10-598.7Xm_()0006-()_295J24715,097xl01-三232nf5.24710-4/1I/5.097x10-5/OLAX2.032x10-4mP1000。又Ka=CKa=_s_Ka=50=2778kmol(msh)XLMLI8SQH_L_8999.54=3.24molKa2778.=HN=3.242.9
12、5=9.56mOLOL5-38.有一常压吸取塔,塔截面为0.5m2,填料层高为3m,用清水逆流吸取混合气中的丙酮(丙酮的分子量为58kgkmol丙酮含量为0.05(摩尔比,下同),混合气中惰性气体的流量为1120m3h(标准状态)。在液气比为3的条件下,出塔气体中丙酮含量为0.005,操作条件下的平衡关系为y*=2X0试求:(1) 出塔液中丙酮的质量分率;(2) 气相总体积传质系数Ka(kmolm3s)(3)假设填料塔填料层增高3m,其它操作条件不变,问此吸取塔的吸取率为多大?解:(1)LY-YY-Y=12=_|1VX-XX121X=K-K0.05-0,0051LIV MW=I IX M +C
13、-x)M 11I0.01558=0.0468580.015 + 0.98518(2) 7=1120/(22.4X3600X0.5)=0.0278cmo/mKS=nV(L/V)=23=0.667(Y-mX2)(Y2-mX2)=Y(Y2=O.05/0.005=10N=_J_ln(l-S)彳叫+S=Jln()33310+0.667=4.16ogY-mX().33322H=zN=3/4.16=0.72ImOGOGKa=VH=0.0278/0.72=0.0386kmol(m3s)YOG(3) z-33=6mS、Hg不变,FG=户=%.721=&32OG1YN”=ln(l-S)-L+SlOGi-sY2解得
14、:r,=o.oo1092/=0*(09 =。.8,n0.055-39.在逆流操作的填料吸取塔中,用清水吸取含氨0.05(摩尔比)的空气一氮混合气中的氨。混合气中空气的流量为2000m3h(标准状态),气体空塔气速为lms(标准状态),操作条件下,平衡关系为V*=12X,气相总体积传质系数KQ=180kmom3,承受吸取剂Y用量为最小用量的1.5倍,要求吸取率为98%。试求:溶液出口浓度X;1(2)气相总传质单元高度H和气相总传质单元数NOGOG(3)假设吸取剂改为含氨0.0015(摩尔比)的水溶液,问能否到达吸取率98%的要求,为什么?解:Y =0.05V =0.05(1-0.98) = 0.
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