答案相界面两侧的液膜和气膜处.docx
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答案相界面两侧的液膜和气膜处
第七章
吸收
一、填空题
1、根据双膜理论,两相间的传质阻力主要集中在
______,增加气液两相主体的湍动程度,
传质速率将
______
。
答案:
相界面两侧的液膜和气膜处;增大
2、吸收是分离
的单元操作。
答案:
气体混合物
3、吸收是根据气体混合物中各组分
的不同而进行分离的。
答案:
在某种溶剂中溶解度
4、压力
,温度
将有利于吸收的进行。
答案:
增大,降低
5、难溶气体属于
控制,主要传质阻力集中于
侧。
答案:
液膜,液膜
6、按吸收过程有无温度变化,吸收可分为
和
。
答案:
非等温吸收,等温吸收
7、吸收的逆过程称为
。
答案:
解吸
8、在101.3kPa、293K
下,空气中CCl4的分压为21mmHg,则CCl4的摩尔分数为
,摩尔比
为
。
答案:
0.0276,0.0284
9、在100kg水中含有
0.015kg的CO2,则CO2的质量分数为
质量比
为
。
答案:
1.50×10-4,1.50×10-4
10、在101.3kPa、20℃下,100kg下,100kg水中含氨1kg时,液面上方氨的平衡分压为
0.80kPa,则
氨在气相中的组成(摩尔分数)为
,在液相中的摩尔分数
为
。
答案:
7.90×103,0.0105
11、对于低浓度气体吸收,其气、液相平衡关系服从
。
答案:
亨利定律
12、根据气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的不同,从而使气体混合物得以分离的操作称
为
。
答案:
吸收
13、物质在静止流体中的传递主要是依靠流体是依靠流体
的无规则运动;物
质在湍流流体中的传递主要是靠流体
的无规则运动。
答案:
分子,质点
14、吸收过程相内传质过程的推动力为
。
答案:
浓度差
15、湍流主体与相界面之间的涡流扩散与分子扩散的总称称为
。
答案:
对流扩散
16、一般情况下取吸收剂用量为最小用量的
倍是比较适宜的。
答案:
1.1~2.0
17、总的来说,由于化学反应消耗了进入液相中的溶质,使溶质的有效溶解度
而平衡分
压
,使吸收过程的推动力
。
答案:
增大,降低,增大
18、当物系一定时,亨利系数
E随系统的温度而变化,通常温度升高,
E值
。
答案:
增大
19、吸收塔的操作线斜率为
,斜率越大,操作线
平
衡线,则各截面上吸收推动力
。
答案:
液气比
LS/VB,远离,增大
20、由双膜理论可知,溶质分子仅以
的方式连续通过两虚拟膜层。
答案:
分子扩散
二、选择题
1、某吸收过程中溶质与吸收剂之间有明显的化学反应,称之为(
)
A:
物理吸收
B
:
单组分吸收
C:
化学吸收
D:
非等温吸收
答案:
C
2、由于分子的无规则热运动而造成物质分子传递的现象称为(
)
A:
涡流扩散
B
:
对流扩散C
:
分子扩散
D:
湍流扩散
答案:
C
3、为使脱吸操作易于进行,通常可采用(
)
A:
升温,减压
B:
升温,加压
C:
降温,减压
D:
降温,加压
答案:
A
4、在下列吸收操作中,属于气膜控制的是
(
)
A:
用水吸收CO2
B
:
用水吸收H2
C:
用水吸收氨气D
:
用水吸收O2
答案:
C
5、吸收是分离(
)的单元操作。
A:
液体混合物
B:
气体混合物
C:
悬浮液
D:
含尘气体
答案:
B
6、吸收的逆过程称为(
)
A:
蒸馏
B:
解吸
C:
萃取
D:
过滤
答案:
B
7、气体在同一种溶质中的溶解度随温度的升高而(
)
A:
增大
B:
减小
C:
不变
D:
无关
答案:
B
8、吸收操作过程气、液相平衡关系符合(
)
A:
拉乌尔定律
B:
费克定律
C:
亨利定律
D:
傅立叶定律
答案:
C
9、下述说法中正确的是(
)
答案:
D
A:
用水吸收氨属于难溶气体的吸收,为液膜阻力控制
B:
常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收,为气膜阻力控制C:
用水吸收氧属于难溶吸收,为气膜阻力控制
D:
用水吸收二氧化硫为具有中等溶解度的气体吸收,气膜阻力和液膜阻力都不可忽略
y=0.06,要求
10、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
1
出塔气体浓度
y2=0.008,则最小液气比为()
A:
1.733
B
:
2.733
C
:
1
D
:
无法确定
答案:
A
11、填料吸收塔空塔速度(
)液泛速度。
A:
大于
B
:
等于
C
:
小于
D
:
无关
答案:
C
12、在吸收传质过程中,它的方向和限度取决于吸收质在气液两相的平衡关系,若要进行吸收操作,
则应控制(
)
A:
p>p
*
B:
p=p
*
C:
p
*
D:
p≤
p
*
A
A
A
A
A
A
A
A
答案:
A
13、对接近常压的低浓度溶质气液平衡系统,当温度和压力不变,而液相总浓度增加时其溶解度系数
H将()
A:
增大B:
减少C:
不变D:
不能确定答案:
C
14、吸收速率方程中,吸收系数为
K
)
Y时,其对应的传质推动力为(
A:
Y-Y*
B:
y-y*
C:
p-p*
D:
C-C*
答案:
A
15、常压下用水逆流吸收空气中的
CO2,若增加水的用量,则出口气体中
CO2的浓度将(
)
A:
增大
B:
减小
C:
不变
D:
不能确定
答案:
B
16、吸收过程相际传质的极限是(
)
A:
相互接触的两相之间浓度相等。
B:
相互接触的两相之间压强相等。
C:
相互接触的两相之间温度相等。
D:
相互接触的两相之间达到相平衡的状态。
答案:
D
17、难溶气体的传质阻力主要集中在(
)
A:
气膜一侧
B:
液膜一侧C
:
相界面上D
:
液相主体中
答案:
B
18、在吸收操作中,吸收的推动力是(
)
A:
温度差
B:
浓度差
C:
气液相平衡关系
D:
压力差
答案:
B
19、用于描述等分子反向扩散传质速率的公式是(
)
A:
JA
C:
NA
答案:
B
D
dCA
B
:
N
D(pA1-pA2)
ABdZ
A
RTZ
DP(p-p)
D
:
NA
K(Gp-pi)
RTZP
A1A2
Bm
20、低浓度逆流吸收操作中,若其他操作条件不变,仅增加入塔气量,则溶质回收率将()
A:
增加B:
减小C:
不变D:
不能确定答案:
B
三、判断题
1、吸收操作线方程的斜率是L/V。
()
答案:
√
2、脱吸因数S的表达式为L/mV。
()
答案:
×
3、用水吸收H2属于液膜吸收。
()
答案:
√
4、吸收过程中,当吸收操作线与平衡线相切或相交时,吸收剂用量最少,吸收推动力最大。
()
答案:
×
5、高温有利于吸收操作。
(
)
答案:
×
6、高压有利于解吸操作。
(
)
答案:
×
7、亨利定律中亨利系数
E与m间的关系是E
mP。
(
)
答案:
√
8、费克定律描述的是分子扩散速率基本规律。
()
答案:
√
9、等分子反扣扩散适合于描述吸收过程中的传质速率关系。
()
答案:
×
10、当填料层高度等级于传质单元高度HOG时,则该段填料层的传质单元数NOG=1。
()
答案:
√
11、在液相中,若温度提高
1倍,粘度不变,则扩散系数
D增大1倍。
(
)
答案:
√
分析:
由DD(0T)(
0)可知
T0
12、吸收过程的传质理论只有双膜理论。
(
)
答案:
×
13、当气体处理量及初、终浓度已被确定,若减少吸收剂用量,操作线斜率不变。
(
)
答案:
×
14、漂流因数反映分子扩散对传质速率的影响。
(
)
答案:
×
15、对流扩散就是涡流扩散。
(
)
答案:
×
16、计算填料吸收塔时
N
)
其OG的含意是传质单元高度.(
答案:
×
17、工业上的吸收是在吸收塔中进行的
逆流操作有利于吸收完全并可获得较大的传质推动力。
(
)
答案:
√
18、吸收操作时,在
Y-X图上吸收操作线的位置总是位于平衡线的上方。
(
)
答案:
√
19、对于逆流操作的填料吸收塔,当气速一定时,增大吸收剂的用量,则出塔溶液浓度降低,吸收推
动力增大。
(
)
答案:
√
20、溶解度系数H值很大,为易溶气体。
(
)
答案:
√
四、简答题
1、吸收传质中双膜理论的基本论点有哪些?
答:
双膜理论的基本论点为:
①吸收时,在气、液相间有一一固定的界面,界面两侧分别存在着气膜和液膜,两膜内均呈滞流流动。
吸收过程中溶质以稳定的分子扩散的方式从气相主体连续通过此两层停滞膜而进入液相主体。
②在相界面上两相互成平衡状态,不存在吸收阻力。
③吸收阻力集中在两层膜内,两膜以外为气相主体和液相主体,处于充分湍动,各点浓度均一,不存在浓度差。
2、吸收速率方程有哪些表达方式?
(以总吸收系数表示)
答:
吸收速率方程的表达式有:
NA=KY(Y-Y*)=Ky(y-y*)=KX(X*-X)=Kχ(χ*-χ)=KG(p-p*)
=KL(C*-C)
3、请写出亨利定律的几种表达形式,并说明它们的适用场合。
答:
亨利定律的表达式为
:
pAEx
c、ymx
H
它们适用于低浓度气体吸收,稀溶液的情况。
4、提高吸收速率应采取哪些措施?
答:
(1)增大湍动程度
(2)增大气液接触,从而增大传质系数(3)增大液气比,使传质推动力增大。
5、填料吸收塔由哪几部分构成?
答:
填料吸收塔由塔体、填料、液体喷淋装置、液体再分布器、气、液进出口装置构成。
6、列出你所知道的填料种类。
答:
拉西环、鲍尔环、阶梯环、θ网环、弧鞍形、矩鞍形、波纹填料、θ环、鞍形网等
7、什么叫液泛现象?
答:
当气速增大,使气、液间的摩擦阻力增大至足以阻止液体下流,塔内液体迅速积累而达到泛滥,液体被气流带出塔顶,吸收操作完全被破坏,此现象即为液泛现象。
8、请说明填料吸收塔中设置液体再分布器的作用。
答:
填料吸收塔中每隔一定距离设置液再分布器是为了避免在填料层中液体发生偏流现象而使液体分
布不均匀,从而影响吸收效果的一种措施。
9、求取最小液气比有何意义?
适宜液气比如何选择?
增大液气比对操作线有何影响?
答:
溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时,欲达到分离要求需填料层高度(或理论塔
板数)无穷大,所以在最小液气比时,吸收操作只在理论上才能进行。
当液气比比最小液气比还小时,
有一部分操作线会在平衡线之下,吸收在理论上都行不通了,而为脱吸了。
与解吸的分界线。
适宜液气比常在最小液气比的1.1-1.5倍范围内。
增大液气比,操作线更远离平衡线,越加有利于吸收。
10、物理吸收与化学吸收的主要区别在哪里?
答:
物理吸收,主要是物理溶解过程,是可逆过程,热效应较小,吸收效率也低。
化学吸收,是化学反应过程,混合气中某组分与溶剂或溶液中其他物质发生反应,一般为不可逆过程,热效应也大,吸
收效率高。
11、吸收与解吸在什么情况下发生
?
从平衡线与操作线的位置加以说明。
答:
当混合气中溶质
A的分压大于与溶液中溶质
A浓度成平衡的气体分压时
(p>
程,反之,当p<
衡线下方,为解吸。
12、何谓气膜控制吸收
?
如何提高吸收总系数?
答:
当溶质气体A为易溶气体时,m值较小,
1/K
1/k
m/k
1/K
1/k
控制吸收。
因为K
k
面积,可提高k
13、何谓液膜控制吸收
?
如何提高吸收总系数?
答:
当气体为难溶气体时,m值较大,1/K
1/k
1/k
1/K
1/k
因为K
k
k
k
14、试说明填料吸收塔由哪几个主要部分组成?
并指出气、液的流向。
答:
组成:
由塔体、填料、液体喷淋装置、填料的支承栅板和气液进出口装置
流向:
混合气由塔底进入与塔顶喷淋而下的吸收剂逆流接触,后分别排出塔外。
15、欲提高填料吸收塔的回收率,你认为应从哪些方面着手?
答:
1、降低操作温度或增大压力,可使吸收速率提高,使回收率提高;
2、在保证不发生“液泛”在前提下,适当增大气速;
3、适当增大吸收剂的用量(增大喷淋密度),可使回收率提高(但会导致操作费增大,溶液浓度X下降);
4、喷淋液体应均匀,并保证填料被充分润湿;
5、可适当增加填料层高度。
五、计算题
kmol./(m2.·s·kPa),k
1、总压100kPa,30℃时用水吸收氨,已知
k
=3.84×10
=1.83
×10
kmol./(m2.·s·kmol.m
且知x=0.05时与之平衡的p
=6.7kPa.求:
ky、K
Ky。
(液相总浓度
C按纯水计为55.6kmol./m
3)
***
答案***
2
k
=Pk
=100×3.84×10
=3.84×10
kmol./
(m.s)
k
=Ck
=55.6×1.83×10
=1.02×10
kmol./
2
(m.s)
1/K
=1/k+m/k
=1/(3.84
×10
)+m/(1.02×10
)
m=E/P,E=p
/x
m=p
/P
=6.7/(100
×0.05)=1.34
1/K
=2604+131.4=2735.4
2
K
=3.656×10
kmol./
)(
y)。
(m.s
2、用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液(服从亨利定律)
操作压力为850[mmHg],相平衡
常数m=0.25,已知其气膜吸收分系数
kg=1.25kmol./
2
0.85[m/h],
(m·h·atm),液膜吸收分系数k
试分析该气体被水吸收时
是属于气膜控制过程还是液膜控制过程
?
***
答案***
m=E/P
∴E=mP=0.25×850/760=0.28(
大气压)
∵是稀溶液
×18)=198.4kmol/(m3.atm)
∴H=
ρ
/Ms.E=1000/(0.28
根据
1
1
1
=
1
1
KG
kg
1.25
198.4
0.85
Hkl
∴KG
kg=1.25[kmol./(m
2
.h.atm)]
因此,是气膜控制过程。
3、直径为
0.8m的填料塔中,用
1200kg/h
的清水吸收空气和
SO
SO
1000m
/.h,混合气含SO
1.3
%(体积),要求回收率99.5
%,操作条件为
20℃、1atm,
平衡关系为y*=0.75x,总体积传质系数
K
a=0.055kmol/(.m3.s.atm
),求液体出口浓度和填料
高度。
答案***
3/h
已知:
D=0.8m,
Ls=1200kg/h,
G=1000m
y
=0.013
φ=0.995
x
=0
ye=0.75x
Ky
a=0.055kmol/
3
(m.s.atm)
Ls=1200/(3600×18)=0.0185kmol/s
VB=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s
∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49
x
=(VB/L)(y
-y
)+x
=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868
y
=y
(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065
∵Z=H
N
而N
=(y
-y
)/
Ym
y
=y
-y
=0.013-0.75×0.00868=0.006490
y
=y
-y
=0.000065-0=0.000065
ym=(
y
-
y
)/ln(
y/
y
)
=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)
=0.001396
∴N
=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266
H=VB/(KyaΩ)
=0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.055)=0.449(m)
∴Z=9.266×0.449=4.2m
4、某一逆流操作的填料塔中,用水吸收空气中的氨气。
已知塔底气体进气浓度为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0.5atm,操作压力0.95atm,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
0.1m.h100m.h
积传质系数。
答案***
方法1.
Y=0.026,Y=0.0026,m=E/P=0.5/0.95=0.526
Ls/G=0.1×1000/18/(100/22.4)=1.244
G=(100/22.4)/(π/4×0.2)=142.1kmol.m.h
X=(Y-Y)/(Ls/G)=(0.026-0.0026)/1.244
=0.0188
Y=Y-Y=0.026-0.526×0.0188=0.0161
Y=Y-Y=0.0026
Ym=(Y-Y)/ln(Y/Y)=0.00741
N=(Y-Y)/Ym=3.16
∴KYa=G/h×N=142.1/1.2×3.16
=37.42kmol.m.h
方法2.A=Ls/G/m=1.244/0.526=2.365
N=A/(A-1)×ln[(1-1/A)(Y-mX)/(Y-mX)
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