化工原理(第三版)习题解(谭天恩)第九章习题解.doc

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1、第九章吸收9-1总压为、含（体积分数）的混合气体，在下与浓度为的氨水接触，试判别此过程的进行方向，并在图上示意求取传质推动力的方法。解氨—水平衡关系列在本章附录二中，需将题中组成化为其中的单位，以便比较。气相氨分压液相组成换算要用到密度，暂取（参考例9-2，温度较高较小）。对氨水，每立方米含氨，含水；故水中含氨。与附录二比较，氨水组成为氨.，下的平衡氨分压为，比题给氨分压低，故知过程方向应为吸收。（注：虽然氨水密度的估计稍有误差，但不影响过程方向。作图从略）9-2含（体积分数）的—空气混合气，在填料塔中用水进行逆流吸收，操作压力为（绝）为、温度为，试

2、求出塔的水中最多可溶解多少克？其浓度又为多少？解出塔水的最大浓度系与逆流进塔的气体平衡，此时的分压，查本章附录一，下溶于水的亨利系数。按式（9-5），液相平衡组成为而即浓度9-3总压、含（体积分数）的空气，在下与浓度为的水溶液接触，试判别其传质方向。解空气中的分压，水溶液的摩尔分数，式中，为溶液的总浓度，。溶液的平衡分压按式（9-5）即计算，而下的从本章附录一查得为。故可知＞，过程为脱吸。9-4焦炉煤气（标准状态）含粗苯，流量，经洗油吸收后（见图9-1），降为，求粗苯的吸收率和吸收量。设粗苯的平均摩尔质量可取为。解现煤气中粗苯含量很低，可用给出的浓度

3、之比代替摩尔比。按式（9-1），吸收率为吸收量校核：按摩尔比再次计算如下。标准状态下粗苯的物质量煤气的物质量粗苯摩尔比吸收后煤气中惰性气量不变，仍为其摩尔比故与以上按浓度计算的结果相同（取三位有效数字时）。9-5求温度为及时与（绝）空气接触的水中，氧（标准状态下）的最大浓度（分别以、、摩尔分数表示）及溶解度系数（以表示）。氧在空气中的体积分数为。解氧在水中的最大浓度即为接触状态下的平衡浓度，可由本章附录一查出亨利系数后。由式（9-5）计算其摩尔分数：式中氧的分压氧在水中的摩尔浓度其中总浓度其质量浓度需对乘以氧的摩尔质量；再换算到，需乘以。溶解度系数按

4、式（9-3）计算，。现将查得及算出的结果列于下表中。1033106.343.5211.271.6763048104.372.427.721.1549-6二氧化硫与水在下的平衡关系为：0.10.20.20.50.711.50.6261.572.634.806.9310.516.7试换算成总压（绝）下的关系，并在图中作出平衡曲线。解根据例9-5中所得的算式及计算，取三位有效数字，可得下表（作图从略）：2.815.628.4314.019.728.142.06.2615.726.348.069.31051679-7及（绝）下，有、空气（体积分数，下同）的气

5、体，与的清水在容积的密闭容器中接触，进行传质。问在水中的最终浓度及剩余气体的总压各为多少？若上述过程在初始总压为（绝）下进行，求其结果。解现气相体积不变，随着的溶解，分压将下降。最终达平衡时与水中摩尔分数的关系，可用亨利定律表示。查附录一，知，故有（a）两未知量与的另一关系是物料衡算：气相失去的为（b）水中得到的为最终有，并将给定的及、代入式（b），得（c）联立方程（a）、（c）求解，得到，而容器内剩余气体总压为。以上忽略水的蒸汽压。若总压为，式（a）必备，代入式（b），得物料衡算式与式（a）联立求解得，容器内剩余气体总压为9-8求习题9-7在刚开始

6、接触时的总传质推动力，分别以分压差、液相摩尔分数差及浓度差表示。解以分压差表示的总推动力为。刚开始时，，，故。以液相摩尔分数差表示时，以液相摩尔浓度差表示时，9-9在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸汽，操作温度、压力（绝）。若已知给质系数，，平衡关系服从亨利定律，亨利系数，求传质系数、、、和气相阻力在总阻力中所占的比例。解从两相给质系数、按以下公式求总传质系数式中溶解度系数根据传质系数间的换算式，有气相阻力在总阻力中所占的比例为或9-10根据以下双塔吸收的四个流程图，分别作出其平衡线和操作线的示意图（设吸收液最初不含溶质）并说明各自适用于哪些情况

7、。解流程（Ⅰ）相当于一个气液逆流的单塔。当吸收所需的填料层甚高，单塔有困难时，用此流程。在图解中平衡线用代表，1、2两塔的操作线分别用（1）、（2）表示（下同）。流程（Ⅱ）中每塔都送入新鲜溶剂，使全流程的推动力较流程（Ⅰ）为大。适用于吸收要求高、所需溶剂量大的情况。流程（Ⅲ）中气体并流、液体逆流，可用于气体中溶质易吸收（如伴有快速反应），要求出塔液体近于饱和（或相对较高）的情况。流程（Ⅳ）中第二塔气液并流，适用于伴有化学反应，或液量超过吸收所需甚多，故推动力与流向关系不大的情况。通常后两种流程在实用中少见，尤其是（Ⅲ）。注：本题可在学生先做习题后进行

8、课堂讨论。9-11拟设计一常压填料吸收塔，用清水处理、含（体积分数）的空气，要求的去除率为，实际用水量为最小