发布时间 : 星期六 文章化工原理 题库4 吸收题更新完毕开始阅读ee227508844769eae009edf3
y=y-L(x-x)/G=0.042-0.0463(0.035-0)/0.04 =0.00149 吸收率 φ≈(y-y)/y=(0.042-0.00149)/0.042=96.5% y=0 ; 由题图 y=0.027
Δym =（(0.042-0.027)-0.00149）/ln(0.042-0.027)/0.00149 =0.00585 h=G(y-y)/(KyａΔym ) =0.04(0.042-0.00149)/(0.03×0.00585) =9.23m 本题目有题图titu094
15.(15分) 题号:3154 第3章 知识点:430 难度:较难 用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。混合气体中含苯5%（体积%），其余为空气, 要求苯的回收率为90%（以摩尔比表示），吸收塔为常压操作，温度为25℃，入塔混合气体为每小时940[标准m]，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的平衡关系Y=0.14X（其中Y、X为摩尔比），已知气相体积传 质系数Ka＝0.03 5[kmol.m.s]，纯煤油的平均分子量Ms ＝170，塔径D＝0.6[m]。试求：（1）吸收剂的耗用量为多少[kg.h]? （2）溶液出塔浓度X为多少?（3）填料层高度Z为多少[m]? *****答案*****
η=90%, y=0.05, Y=y/(1-y)=0.05/(1-0.05)=0.05263 Y=Y(1-η)=0.005266 G=940/22.4=41.96 kmol.h GB =G(1-y)=41.96(1-0.05)=39.87 kmol.h (Ls /GB )min =(Y-Y)/(Y/m)
=(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14)=0.126 Ls =1.5Ls min =1.5×0.126×39.87=7.536 kmol.h =7.536×170 kg.h=1281kg.h Xb =(Y-Y)/（1.5(Ls /GB )min ） =(0.05263-0.00526)/(1.5×0.126)=0.251 x=X/(1+X)=0.2006 H =GB /(KyａΩ)
=(39.87/3600)/(0.035×0.785×0．6)=1.12 m N =(Y-Y)/ΔYm ΔY=Y-Y=0.05263-0.14×0.251=0.01749 ΔY =Y-Y=0.00526
ΔYm =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526)=0.01018 N =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65 Z＝H×N =1.12×4.65=5.2 m
16.(15分) 题号:3155 第3章 知识点:345 难度:较难 在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率y＝0.03（以上均为摩尔分率），要求其收率为5％。已知操作条件下 mV/L＝0.8（m可取作常数）,平衡关系为Y=mX，与入塔气体成平衡的液相浓度x=0.03。试计算:（1）操作液气比为最小液气比的倍数；（2）吸收液的浓度x；（3）完成上述分离任务所需
25
的气相总传质单元数N。 *****答案***** （1）Y=3/97=0.03093 X=0 Y=Y(1-φ)=0.03093×(1-0.95)=0.00155 由最小溶剂用量公式 (Lmin /V)=(Y-Y)/(Y/m-X)=(Y-Y)/(Y/m) =m(Y-Y)/Y
已知 mV/L=0.8 则 L/V=(1/0.8)m=1.25m ∴(L/V)/(L/V)min =1.25/0.95=1.316 （2）由物料衡算式得: X=(Y-Y) /(L/V) =(0.03093-0.00155) /(1.25×1.0 13) =0.0228 （3）N=1/(1-mV/L)×ln[(1-mV/L)(Y-mX)/(Y-mX)+mV/L] =1/(1-0.8)×ln[(1-0.8)Y/(0.05Y1 )+0.8]=7.84
17.(12分) 题号:3156 第3章 知识点:430 难度:中等
常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯，吸收率为99%。混合气量为53kmol.h。入塔气中含苯2%（体积），入塔煤油中含苯0.02％（摩尔分率） 。溶剂用量为最小用量的1.5倍。在操作温度50℃下，相平衡关系为y＝0.36x，总传质系数Ka＝0.015kmol.m.s。塔径为1.1m。试求所需填料层高度。 *****答案***** y=0.02 y=0.02×1%=0.0002 X=y/m=0.02/0.36=0.0556 xa =0.0002 (L/G)min =(y-y)/(x-x)=(0.02-0.0002)/(0.0556-0.0002) =0.3577
L/G=1.5(L/G)min =1.5×0.3577=0.5366 x=x+(y-y)/(L/G)=0.0002+(0.02-0.0002)/0.5366=0.0371 Δy=y-mx=0.02-0.36×0.0002=0.00664 Δy=y-mx=0.0002-0.36×0.0002=0.000128
Δym =(0.00664-0.000128)/ln(0.00664/0.000128)=0.00165 N=(y-y)/Δym =(0.02-0.0002)/0.00165=12 H =G/(Kyａ)=53/3600/(π/4×1．12 )/0.015=1.033 m h=H×N =1.033×12=12.4 m
18.(15分) 题号:3157 第3章 知识点:250 难度:较难 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.h，混合气中空气量为100m.h（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。 *****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)=142.1 kmol.m.h
26
X=(Y-Y)/(Ls /G)=(0.026-0.0026)/1.244 =0.0188 ΔY=Y-Y=0.026-0.526×0.0188=0.0161 ΔY=Y-Y=0.0026 ΔYm =(ΔY-ΔY)/ln(ΔY/ΔY)=0.00741 N =(Y-Y)/ΔYm =3.16 ∴ KYａ＝G/h×N=142.1/1.2×3.16=37.4 kmol.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)+1/A] =2.365/1.365×ln[(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365]=3.16 ∴ Kyａ＝37.4 kmol.m.h
19.(14分) 题号:3158 第3章 知识点:430 难度:中等 用清水吸收氨－空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度y＝ 0.01（摩尔分率）,吸收率90%，气－液平衡关系y=0.9x。试求：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小液气比；（3）取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，气相总传质单元数为多少? （4）气相总传质单元高度为0.5m时，填料层高为几m? *****答案***** 已知 y=0.01 η=90% y=y(1-η)=0.01(1-0.9)=0.001 x=0 x =y/0.9=0.01/0.9=0.0111 (L/V)m =(y-y)/(x -x) =(0.01-0.001)/0.01 11=0.811 L/V=2(L/V)m =2×0.811=1.62 x=(y-y)/(L/V)+x=(0.01-0.001)/1.62=0.005 56 y=0 y=0.9×0.00556=0.005
Δym =（(0.01-0.005)-(0.001-0)）/ln(0.01-0.005)/0.001 =0.0025 N=(y-y)/Δym =(0.01-0.001)/0.0025 =3.6 Z＝0.5×3.6=1.8 [m]。
20.(12分) 题号:3159 第3章 知识点:340 难度:中等 在一填料塔中用清水逆流吸收混合于空气中的氨气。混合气体的流量为111kmol.m.h,氨浓度为0.01（体积分率），要求回收率为99%，水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下的平衡关系为Y=2.02X，Ka=0.0611kmol.m.s(按摩尔比计算), 试求：(1)出塔的液相浓度X; (2)气相总传质单元高度H.(3)所需填料层高度 h ： *****答案***** ①Y=y/(1-y)=0.01/(1-0.01)=0.0101 Y=Y(1-η)=0.0101(1-0.99)=0.000101 L/G=1.5(L/G)=1.5(Y-Y)/(Y/m) =1.5mη=1.5×2.02×0.99=3.0 X=(Y-Y)/(L/G)=(0.0101-0.000101)/3=0.00333 ②H=G/K=111(1-0.01)/3600/0.0611=0.50 m ③S=m/(L/G)=2.02/3.0=0.673
27
N=1/(1-S)L[(1-S)Y/Y+S]=10.73 h =N×H=10.73×0.5=5.37 m
21.(12分) 题号:3160 第3章 知识点:430 难度:中等 在填料层高为8m的填料塔中，用纯溶剂逆流吸收空气—HS混合气中的HS以净化空气。已知入塔气中含 HS 2.8%（体积%） ，要求回收率为95% ，塔在 1 atm、15℃下操作, 此时平衡关系为y=2x，出塔溶液中含HS为0.0126（摩尔分率），混合气体通过塔截面的摩尔流率为100kmol.m.h。试求：(1)单位塔截面上吸收剂用量和出塔溶液的饱和度； (2)气相总传质单元数；(3)气相体积总传质系数。 注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比。
*****答案***** ① y=0.028 y=y(1-η)=0.028(1-0.95)=0.0014 L=(y-y)/x×G=(0.028-0.0014)/0.0126×100 =211 kmol.m.h x,=x=y/m=0.028/2=0.014 x/x=0.0126/0.014=90% ②Δy=y-mx=0.028-2×0.0126=0.0028 Δy=y=0.0014 Δy=(0.0028-0.0014)/(L0.0028/0.0014)=0.00202 N=(y-y)/Δy=13.2 ③h=G/K×N K=G.h×N=100/8×13.2=165 kmol.m.h。
22.(15分) 题号:3161 第3章 知识点:345 难度:较难
今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为 1000 m.h（标准状态），原料气中含甲醇100g.m，吸收后的水溶液中含甲醇量等于与进料气体相平衡时的浓度的67%。设在标准状态下操作，要求甲醇的回收率为98%，吸收平衡线可取为 Y=1.15X,K=0.5kmol.m.h（以上均为摩尔比关系），塔内单位体积填料的有效气体传质面积为190 m.m，取塔内的气体空塔流速为0.5m.s试求：(1)水用量；(2)塔径；(3)填料层高度。（甲醇分子量为32） *****答案***** ①y=(100×10/32)/(1/22.4)=0.07 Y=y/(1-y)=0.07/(1-0.07)=0.0753 Y=Y(1-η)=0.0753(1-0.98)=0.001505 X=Y/m=0.0753/1.15=0.0655 X=0.67X=0.0439
G=1000/22.4=44.64kmol.h G=44.64(1-0.07)=41.52 kmol.h L=G(Y-Y)/X=41.52(0.0753-0.001505)/0.0439 =69.8 kmol.h ②V=(π/4)Du=1000/3600=0.278 m/s D=√(4V/(πu))=√(4×0.278/(π×0.5))=0.841 m ③L/G=(Y-Y)/X=(0.0753-0.001505)/0.0439=1.681 S=m/(L/G)=1.15/1.681=0.684
28