化工热力学下册第二版夏清第章吸收答案.docx
- 文档编号:29486764
- 上传时间:2023-07-23
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:76KB
化工热力学下册第二版夏清第章吸收答案.docx
《化工热力学下册第二版夏清第章吸收答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工热力学下册第二版夏清第章吸收答案.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
化工热力学下册第二版夏清第章吸收答案
第二章吸收
1.从手册中查得101.33KPa、25C时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa。
已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H
(kmol/(m3kPa))及相平衡常数m。
解:
(1)求H
已知:
PNh30.987kP,.相应的溶液浓度Cnh3可用如下方法算出:
以100g水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为1000kg/m3.
yNH
yNH
(2).求m.由
XNH
则:
mNH3XNH3
Pnh30.987cccc"0.00974
P101.331/17cc…
0.01051/17100/18
0.00974cccc
yNH3/XNH30.928
NH330.0105
2.101.33kpa、10C时,氧气在水中的溶解度可用p02=3.31X06x表示。
式中:
PO2
为氧在气相中的分压,kPa、X为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧。
解:
氧在空气中的摩尔分数为0.21.故:
因Xo2值甚小,故可以认为XX
g(02)
即:
XoXO6.4310所以:
溶解度6.4310__321.14105kg(O2)/kg(H2O)11.43
118m(H2O)
3.某混合气体中含有2%(体积)C02,其余为空气。
混合气体的温度为30C,总压强为506.6kPa。
从手册中查得30C时CO2在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/(m3kPa、))及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO2。
解:
(1).求H由H求算.
EMh2o
(2).求m
(1)当y0.02时.100g水溶解的CO2
因x很小,故可近似认为Xx故100克水中溶有C020.01318gC02
4.在101.33kPa、0C下的O2与CO混合气体中发生稳定的分子扩散过程。
已知相距0.2cm的两截面上O2的分压分别为13.33kPa和6.67kPa,又知扩散系数为0.185cmF/s,试计算下列两种情况下O2的传递速率,kmol/(m2s):
(1)O2与CO两种气体作等分子反向扩散。
(2)CO气体为停滞组分。
解:
(1)等分子反向扩散时O2的传递速率:
(2)O2通过停滞CO的扩散速率
5.—浅盘内存有2mm厚的水层,在20°C的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。
假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气膜层,此空气膜层以外的水蒸气分压为零。
扩散系数为2.60X0-5m2/s,大气压强为101.33KPa。
求蒸干水层所需的时间。
解:
这是属于组分(A)通过停滞组分的扩散。
已知扩散距离(静止空气膜厚度)为Z5103m.水层表面的水蒸气分压(20oC)的饱和水蒸气压力为Pai2.3346kFa.
静止空气膜层以外;水蒸气分压为Pa20单位面积上单位时间的水分蒸发量为
故液面下降速度:
水层蒸干的时间:
6.试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算0C、101.33kPa时氨和氯化氢在空气中的扩散系数D(m2/s),并将计算结果与表2-2中的数据相比较。
解:
(1).氨在空气中的扩散系数.
查表2.4知道,空气的分子体积:
氨的分子体积:
又知MB29g/mol.Ma17g/mol则0oC.101.33kFa时,氨在空气中的扩散系数可由Maxwea:
Gilliland式计算.
(2)同理求得
7.在101.33kPa、27C下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。
甲醇在气、液两相中的组成都很低,平衡关系服从亨利定律。
已知溶解度系数H=1.955kmol/(m3kPa),气膜吸
收系数kG=1.55X0-5kmol/(m2skPa),液膜吸收系数kL=2.08X0-5kmol/(m2kmol/m3)。
试求总吸收系数Kg,并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数。
解:
总吸收系数
气膜P助在点P助中所占百分数.
8.在吸收塔内用水吸收棍子空气中的甲醇,操作温度27r,压强101.33KPa。
稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa,液相中甲醇组成为2.11kmol/m3。
试根据上题中的有关数据算出该截面上的吸收速率。
解:
吸收速率NaKg(PaPa)
由上题已求出kG1.122105kmol/(m2skPa)又知:
H1.955kmol/(m3kPa)则该截面上气相甲醇的平衡分压为
则Na1.122105(51.08)4.4105kmol/(m2s)
、0.1583kmol/(m2h)
9.在逆流操作的吸收塔中,于101.33kpa、25C下用清水吸收混合气中的H2S,将其组成由2%降至0.196(体积)。
该系统符合亨利定律。
亨利系数E=5.52>16kPa。
若取吸收剂用量为理论最小用量的12倍,试计算操作液气比
及出口液相组成
若压强改为1013kPa,其他条件不变,再求
手及
解:
(1)求101.33kPa下,操作液气比及出口液相组成。
(2)求1013kPa下的操作液气比及出口液组成则:
出口液相组成:
11.在101.33kPa下用水吸收据于空气中的氨。
已知氨的摩尔分数为0.1,混合气体于40C下进入塔底,体积流量为0.556m3/s,空塔气速为1.2m/s。
吸收剂用量为理论最小用量的1.1倍,氨的吸收率为95%,且已估算出塔内气相体积吸收总系数
0.1112
的平均值为
。
在操作条件下的气液平衡关系为
,试求塔径及填料层高度。
Yi
丫2Y(1
X20.
(L)min
V
0.1111
10.1
)0.1111(10.95)0.005555.
YY2
Y_
m
X2
0.11110.005555
0.1111
2.6
2.47.
解:
L
V
1.1
2.47
2.72.
X1
Nog
V
-Y丫2)
mV2.6
L2.72
1
Sln[(1
X2
1
硕(O.1111
0.956.
S)H
S]
0.005555)00.0388.
ln[(10.956)0.11110.956]13.8
10.9560.005555
塔截面积:
塔径:
则:
塔上填料层高度:
12.在吸收塔中用清水吸收混合气中的SO2,气体流量为5000m3(标准)/h,其中SO2占10%,要求SO2回收率为95%。
气、液逆流接触,在塔的操作条件下SO2在两相间的
。
试求:
平衡关系近似为
(1)若取用水量为最小用量的15倍,用水量应为多少
(2)在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数;
⑶如仍用
(2)中求出的理论板数,而要求回收率从95%提高到98%,用水量应增加到多少
解:
(1)求用水量:
(2)求理论板数
(a)梯级图解法在丫X直角坐标图中给出平衡线oECY26.77及操作线BT由图中B点开始在操作线与平衡线之间画梯级
得理论板层数Nt5.5(b)用克列姆塞尔算图
O.1111O.。
05560.95
A—1.43.0.95时
mV
两种方法解得的结果相同。
(3)求98%时所需增加的水量
0.1111
据此查图221得A1.75.
则:
l'1.75mV1.7526.72019390kmol/h.
故需要增加的用水量
13.在一个接触效能相当于8层理论塔板的筛板塔内,用一种摩尔质量为250、密度为则900kg/m3的不挥发油吸收捏于空气中的丁烧。
塔内操作压强为101.33kPa,温度为15C,进塔气体含丁烷5%(体积),要求回收率为95%。
丁烷在15C时的蒸气压强为194.5kPa,液相密度为58Okg/m3假定拉乌尔定律及道尔顿定律适用,求:
(1)回收每1m3丁烷需用溶剂油多少(m3)
⑵若操作压强改为304.OkPa,而其他条件不变,则上述溶剂油耗量将是多少(m3)
解:
(1).由拉乌尔定律.
由于为低组成吸收,可以认为Y1.92X由克列姆塞尔方程得到:
解得:
由此可知,每回收1kmol丁烷所需纯溶剂油数量为丁烷的摩尔质量为58.08.则回收每1m3液体丁烷所需溶剂油的体积为
(2).若p304.0kPa.贝U:
因为X20故0
Y10.042.(条件未变,仍用上法求得)
14.在一逆流吸收塔中用三乙醇胶水溶液吸收混于气态烃中的H2S,进塔气相含H2S
2.91%(体积),要求吸收率不低于99%,操作温度300K,压强为101.33kPa,平衡关系
,进塔液体为新鲜溶剂,出塔液体中H2S组成为0.013kmol(H2S)/kmol(溶剂)。
已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015kmol/(m2S),气相体积吸收总系数为0.000395kmol/(m3skPa),求所需填料层高度。
解:
VUMV(Y丫2)oG"KYaVYm
已知:
VYm
则:
(0.030.026)0.0003c“…
ccccccc—0.00143.
0.030.026
ln
0.0003
2
aap0.000395101.330.04kmol/(mS)
又知:
15.有一吸收塔,填料层高度为3m,操作压强为101.33KPa,温度为20C,用清水吸收棍于空气中的氨。
混合气质量流速G=58Okg/(m2h),含氨6%(体积),吸收率为99%;水的质量流速W=770kg/(m2h)。
该塔在等温下逆流操作,平衡关系为
。
KGa与气相质量流速的0.8次方成正比而与液
不变):
(1)操作压强增大一倍;
(2)液体流量增大一倍;(3)气
相质量流速大体无关。
试计算当操作条件分别作下列改变时,填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率(塔径
体流量增大一倍。
解:
已知
混合气体的平均摩尔质量
故:
填料层高度比原来减少了31.1981.802m
(2)
(计算过程同
(1)).
液体流速的增加对Kca无显着影响.
则:
Z'Nog'Hog'5.4960.43582.395m.
即所需填料层高度较原来减少了32.3950.605m
⑶
气体质量流速增大时,总吸收系数aa相应增大.
即所需填料层高度较原来增加7.9234.92m
16.要在一个板式塔中用清水吸收混于空气中的丙醇蒸气。
混合气体流量为30
kmol/h,其中含丙醇1%(体积)。
要求吸收率达到90%,用水量为90kmol/h。
该塔在101.33KPa、27r下等温操作,丙醇在气、液两相中的平衡关系为
,求所需理论板数。
解:
由题意知m2.53贝
又因为X20.贝第三章
2.解:
(1)塔径
两种填料的值如下.
2051/m
4501/m
50mm50mm4.5mm陶瓷拉西环(乱堆):
25mm25mm2.5mm陶瓷拉西环(乱堆):
比较两种填料的值可知,小填料的泛点气速应比大填料的低,故应接小填料计算塔径由图(318)中的乱堆填料泛点线查得故:
塔径:
(2).压强降
因两段填料层具有不同的值,故塔内流动阻力应分两段计算.
上层:
25mm25mm2.5mm.乱堆瓷环由图(318)查得
3.解:
查附录知.V1.205kg/m3,l998.2kg/m3,l1.005mFaS可查得两种填料的值为瓷拉西环:
25mm25mm2.5mm
4501/m
人—..25mm25mm0.6mm
金属鲍尔环:
1601/m
由图(318)查得对应于此横坐标数值的纵坐标值(乱堆填料泛点线)
即:
液泛的气体体积流量上升气量3000m3/hVmax,故会发生液泛。
改用鲍尔环,若鲍尔环的液泛速度为F,填料因子为因横坐标值不变,则纵坐标仍为0.1故改用鲍尔环后,发生液泛的上升气量为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工 热力学 下册 第二 版夏清第章 吸收 答案