发布时间 : 2024/4/25 12:51:26 星期四 文章化工原理 题库4 吸收题更新完毕开始阅读ee227508844769eae009edf3

N=1/(1-S)L[(1-S)Y/Y+S]=8.87 H=G/K

=41.52/(0.5×190×(π/4)×0.841)=0.7 87 m h=H×N=6.98 m。

23.(15分) 题号:3162 第3章 知识点:430 难度:较难 今拟在某一直径为 0.5m的填料塔中，在20℃、760mmHg下用清水对空气—氨混合气进行逆流吸收操作，每小时向塔送入含NH1.5mol%的混合气480m（操作态），要求NH的回收率为98%。已知20℃的平衡关系为y=0.75x（x、 y均为摩尔分率），出塔溶液中NH的浓度为平衡浓度的80%。试求：(1)出塔溶液中氨的浓度（分别用摩尔分率与kmol.m表示）； (2)水用量（kg.h);(3)已知气相体积总传质系数K为0.09kmol.m.s.Δy，计算所需填料层高 度（m）。 *****答案***** ①x=0.8x=0.8y/m=0.8×0.015/0.75=0.016 C≈0.016/(18/1000)=0.889 kmol.m L/G=(y-y)/x=(y-y)/(0.8y/m)=mη/0.8 =0.75×0.98/0.8=0.919 ②G=(480×273/293)/22.4=20 kmol.h L=0.919G=18.38 kmol.h=331 kg.h ③H=G/K=20/(0.785×0.5)3600/0.09=0.3145 m S=m/(L/G)=0.75/0.919=0.816 y/y=1/(1-η)=1/0.02=50 N=1/(1-S)L[(1-S)y/y+S]=12.52 h=H×N=0.3145×12.52=3.94 m

24.(12分) 题号:3163 第3章 知识点:340 难度:中等 流率为 0.04kmol.m.s的空气混合气中含氨 2%（体积%），拟用逆流吸收以回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为 0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，采用液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为y=1.2x，所用填料的气相总传质系数 Ka=0.052kmol.m.s.Δy。试求：(1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）；(2)全塔平均推动力Δy； (3)填料层高度。 *****答案***** ①y=0.02 y=y(1-η)=0.02(1-0.95)=0.001 (L/G)=(y-y)/(x-x)

=(0.02-0.001)/(0.02/1.2-0.0004)=1.168 L/G=1.5×1.168=1.752

L/G=(0.02-0.001)/(x-0.0004)=1.752 , x=0.01124 ② Δy=y-y=0.02-1.2×0.01124=0.00651 Δy=y-y=0.001-1.2×0.0004=0.00052 Δy=(Δy-Δy)/L(Δy/Δy)=0.00237 ③H=G/K=0.04/0.052=0.769 m N=(y-y)/Δy=(0.02-0.001)/0.00237=8.02 h=H×N=0.769×8.02=6.17 m。

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25.(15分) 题号:3164 第3章 知识点:340 难度:较难

某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中的有害物质，若进塔气中含有害物质 5%（体积%） ，要求吸收率为90%，气体流率为32kmol.m.h，液体流率为24kmol.m.h，此液体流率为最小流率的1.5倍。如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度 H为0.44m，气相体积分传质系数ka=0.06kmol.m.s. Δy，该塔在常压下逆流等温操作。 试求：(1)塔底排出液的组成； (2)所需填料层高度。 注：可用摩尔分率代替摩尔比进行计算。 *****答案***** ①y=0.05 y=(1-η)y=(1-0.90)×0.05=0.005 x=G(y-y)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06 ②L=L/1.5=24/1.5=16 kmol.m.h x=G(y-y)/L=32(0.05-0.005)/16=0.09 m=y/x=0.05/0.09=0.556 Δy=((y-y)-(y-y))/L((y-y)/(y-y)) = ((0.05-0.556×0.06) -0.005) /L((0.05-0.556×0.06) /0.005) =0.01164/1.202=0.00968 N=(y-y)/Δy=4.65 H=G/k=32/3600/0.06=0.148 m H=H+SH=H+(mG/L)×H=0.148+0.556×32/24×0.44=0.474 m h=H×N=0.474×4.65=2.20 m。

26.(12分) 题号:3165 第3章 知识点:430 难度:中等

在填料高度为5m的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下平衡关系Y＝1.2X，溶质的回收率为90%, 若保持气液两相流量不变，欲将回收率提高到95%，问填料层高应增加多少m?（假设其气相的体积吸收总系数K为定值） *****答案***** Z＝H×N Z' ＝H×N' N=1/(1-mV/L)×ln[(1-mV/L)(Y-mX)/(Y-mX)+mV/L] =1/(1-1.2/1.5) ×ln[(1-0.8) Y/((1-0.9) Y) +0.8] =5.148 N' =1/(1-0.8) ×ln[0.2×Y/(Y(1-0.95) )+0.8] =7.843 ∵ H≈const. ∴Z' ＝N ' /N×Z＝ (7.843/5.148)× 5 ＝7.618≈7.62m ΔZ＝2.62m

27.(15分) 题号:3166 第3章 知识点:345 难度:较难

在一逆流操作的填料塔中，用含A组分0.2%的矿物油吸收混合气中的A组分。已知进口混合气中A组分的含量为y=1.5%（以上均为mol%） ，操作压力为1atm。系统平衡关系服从拉乌尔定律。操作温度下A组分的饱和蒸汽压为380mmHg。试求:（1）出口矿物油中A组分的最大浓度。（2）若A组分的回收率为85%，求最小液气比。（3）当吸收剂用量为最小用量的3倍时，气相总传质单元高度H=1.2m,求填料层高度。（此时回收率不变） *****答案*****

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（1） P=yP=XP° y=P°/P ×X=380/760×X=0.5X X=y/0.5=0.015/0.5=0.03 （2）φ=G(y-y)/(Gy) (低浓度) y=(1-φ)y=(1-0.85)×0.015=0.00225 (L/G)min =(y-y)/(x-x)

=(0.015-0.00225)/(0.03-0.002)=0.4554 （3） ｈ＝H×N N=1/(1-1/A)×ln[(1-1/A)(y-mx)/(y-mx)+1/A] L=3Lmin

1/A =m/(L/G)=0.5/(3×0.4554)=0.3660 N=1/(1-0.3660)ln[(1-0.3660)(0.015-0.5×0.002)/(0.00225-0.5×0.002）+0.366]=3.171 ｈ＝1.2×3.171=3.805m

28.(12分) 题号:3167 第3章 知识点:345 难度:较难

在逆流操作的吸收塔内，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%，操作压力为760[mmHg] ，溶液为稀溶液，系统平衡关系服从拉乌尔定律，操作温度下,氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为684[mmHg], 试求:（1）溶液最大出口浓度；（2）最小吸收剂用量；（3）当吸收剂用量为最小用量的2倍时，气相总传质单元数为多少. （4）传质单元高度为0.5m时，填料层高为多少米? *****答案*****

系统服从拉乌尔定律 (1)Y=(P°/P)X=685/760X=0.9X X=Y/m=0.01/0.9=0.011 (2)(L /G )min =(Y-Y)/X=(y-y)/(y/m) =mη=0.9×0.9=0.81 (3)(L /G )=2(Ls /G )min =2×0.81 =1.62 S=mG/L =0.9/1.62=0.556 Y/Y=1/(1-η)=10 N=1/(1-S)×ln[(1-S)y/y+S] =1/(1-0.556)×ln[(1-0.556)×10+0.556]=3.62 (4)h＝H×N＝0.5 ×3.62=1.81 m

29.(15分) 题号:3168 第3章 知识点:340 难度:中等 设计一填料塔，在常温常压下用清水吸收空气－丙酮混合气体中的丙酮，混合气入塔流率为80kmol.h，含丙酮5%（体积%），要求吸收率达到95%。已知塔径0.8m，操作条件下的平衡关系可以y=2.0x表示，气相体积总传质系数Ka＝150 kmol.m.h。而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的70%，试求：1．所需水量为多少[m.h]； 2．所需填料层高度m , 3．用水量是最小用水量的多少倍。 *****答案***** y=y(1-φ)=0.05(1-0.95)=0.0025 1． x=y/2.0=0.025 x=x×70%=0.0175 L=G(y-y)/(x-x)=80(0.05-0.0025)/(0.0175-0)

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=217 kmol.h =3.91 m.h 2． Δym =（(y-y)-(y-y)）/ln((y-y) /(y-y)) =（(0.05-2.0×0.0175)-(0.0025-2.0×0)） /ln((0.05-0.0350)/ 0.0025)=0.00698 G' =80/(π/4×0．8)=159 kmol.m.h h=(G/Kyａ)(y-y)/Δym

=(159/150)(0.05-0.0025)/0.006698 =7.21 m 3．

L/Lmin =（G(y-y)/(x-x)）/（G(y-y) /(x-x)） =x/x=0.025/0.0175=1.43

30.(15分) 题号:3169 第3章 知识点:340 难度:中等 在一逆流操作的填料塔中，用纯矿物油吸收混合气体中的溶质，进口混合气中溶质含量为1.5%（体积%），吸收率为85%，操作条件下的平衡关系y=0.5x。试求：1．出口矿物油中溶质的最大浓度； 2．最小液气比； 3．取吸收剂用量为最小用量的3倍时，气相总传质单元数； 4．气相总传质单元高度为1m时，填料层高。 *****答案***** 1．η=(y-y)/y (y≤10%) ∴ y=y(1-η)=0.015(1-0.85)=0.225%

由平衡关系知: 出口的矿物油中最大溶质浓度为 x=y/0.5 =3% 2．(L/G)min =(y-y)/(x-x)

=(0.015-0.00225)/0.03=0.425 3．(L/G)=3(L/G)min →(y-y)/x=3(y-y)/x x=x/3=1% 而 N =(y-y)/Δym Δym =(Δy-Δy)/ln(Δy/Δy) y-y=1.275% Δy=y-mx=1.5%-0.5×1%=1% Δy=y ∴Δym =(1%-0.225%)/ln(1%/0.225%)=0.52% ∴N =(1.5%-0.225%)/0.52%=2.45 4．h＝H ×N=1×2.45=2.45 (m)

31.(12分) 题号:3170 第3章 知识点:430 难度:较难

已知某填料吸收塔直径为1m，填料层高度4m。用清水逆流吸收空气混合物中某可溶组分，该组分进口浓度为8%，出口为1%（均为 mol%），混合气流率为30kmol.h，操作液气比为2，相平衡关系y=2x。试求：(1)操作液气比为最小液气比的多少倍? (2)气相总传质系数K。 (3)塔高为2 米处气相浓度。 *****答案***** ①因为x=0，所以（L/G）=（y-y）/（y/m） =2×（0.08-0.01）/0.08=1.75； （L/G）/（L/G）=2/1.75=1.14倍； ②因为 L/G=m=2，操作线与平衡线平行，且x=0，Δy=y; 所以N=（y-y）/Δy=（0.08-0.01）/0.01=7,

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