1、傳質過程及塔設備5.2氣體的吸收1空氣和CO的混合氣體中，CO的體積分數為20%求其摩爾分數y和摩爾比Y各為多少？解因摩爾分數二體積分數，y 0.2摩爾分數摩爾比丫020251 y 1 0.22. 20C的100g水中溶解IgNfNf在溶液中的組成用摩爾分數X、濃度c及摩爾比X表示時，各為多少？解摩爾分數小7=0.01051/17 100A8濃度C的計算20C,溶液的密度用水的密度s998.2kg/m3代替。溶液中NH的量為n 1 103/17kmol溶液的體積V 101 10 W998.2計3溶液中 NH 的濃度 c n="1/47 =q281 kmo/m3V 101 10/998

2、.2卡s 998 23或 cx02105 0.582kmoj/m3Ms18NH與水的摩爾比的計算0.01051 0.0105021063進入吸收器的混合氣體中，NH的體積分數為10%吸收率為90%求離幵吸收 器時NH的 組成，以摩爾比Y和摩爾分數y表示吸收率的定義為 解原料氣中NH的摩爾分數y 0.1摩爾比丫弋罟切吸收器岀口混合氣中NH的摩爾比為摩爾分數y2 1 Yir0：0111110.010984J 00g水中溶解ig NHs,查得20C時溶液上方的平衡分壓為798Pao此稀溶液的氣液相平衡關系服從亨利定律，試求亨利系數E(單位為kPa)、溶解度系數H 單位為kmol/(m34 kPa)和

3、相平衡常數m總壓為100kPao解 液相中NH3的摩爾分數x凹0.0105 1/17 100/18氣相中NH3的平衡分壓P二0.798 kPa亨利系數E p*/x 0.798/0.0105 76液相中NHs的濃度1 103/170.581 kmo/m溶解度系數 H c/ p* 0.581 /0.798 0.728kmol /(m3 kPa)液相中NH3的摩爾分數0.01051/17 100/18氣相的平衡摩爾分數y* p*/ p 0.798/00相平衡常數0.798幾”0.76100 0.0105或 m E/p 76/100 0.765. 10° C時氧在水中的溶解度表達式為p* 3

4、.313 106x,式中“為氧在氣相中 的平衡分壓，單位為kPa; x為溶液中氧的摩爾分數。試求總壓為101.325kPa,溫度 為10C時，1計水中最大可能溶解多少克氧？空氣中氧的體積分數為21%.解總壓 p 101.325 kPa空氣中02的壓力分數Pa/p體積分數0.21空氣中。2的分壓F0.21 101.325 kPa亨利系數 E 3.313 106kPa利用亨利定律Pa Ex計算101 10/998.2與氣相分壓Pa 0.21 101.325kPa相平衡的液相組成為Pa021 101.325T 3.313 1066.42 106kmol O2/kmol 溶液此為1 kmol水溶液中最

5、大可能溶解 6.42 10 6kmol O因為溶液很稀，其中溶質很少1kmol水溶液1 kmol水二18 kg水10° C,水的密度999.7kg/m3故1 kmol水溶液18/999.7m3水即Lm?水中最大可能溶解6.42 10 6kmol氧999.7故1計水中最大可能溶解的氧量為(2)利用亨利定律pa H計算H1計水中最大可能溶解的氧量為Ca pah (0.21 101.325) (1.676 10 5) 3.57 10 4kmol O/m3溶液7.用清水吸收混合氣中的NH,進入吸收塔的混合氣中，含 NH體積分數為6%,吸收后混合氣中含NH的體積分數為0. 4%,出口溶液的摩爾

6、比為0.012kmolNH3/kmol 水。此物系的平衡關系為Y* 0.76Xo氣液逆流流動，試求塔頂、塔底的氣相傳質推動 力各為多少？解已知 0.06,貝 y 丫 1%/1 %0.06/0.940.0638已矢口 y2 0.004, 貝 V Y2 0.004/1 0.004=4.02 103已知 X! 0.012, 貝 yY 0.76 0.0120.00912已知X2O,則丫蘭0塔頂氣相推動力塔底氣相推動力丫 2 Y 2 丫 2=4.02 103丫 丫 Y; 0.0638 0.00912 0.0547cc： Ca 0.01666 0.01 0.00666kmol /m3（吸收）& C

7、02分壓力為50kPa的混合氣體，分別與CO濃度為o.oikmoi/rrP的水溶液和CO濃度為0.05kmol/m3的水溶液接觸。物系溫度均為25C,氣液相平衡關系P* 1.662 105xkPao試求上述兩種情況下兩相的推動力（分別以氣相分壓力差和液相濃度差表示），并說明CO在兩種情況下屬于吸收還是解吸。解溫度t25C,水的密度為s997kg/m3混合氣中CO的分壓為p 50kPa水溶液的總濃度c 97 kmol "水溶液Ms18（1）以氣相分壓差表示的吸收推動力 液相中CO的濃度CA 0.01 kmol CO2/ m水溶液液相中C0的摩爾分數xCa/c0竺=1.805 10499

8、7/18與液相平衡的氣相平衡分壓為氣相分壓差表示的推動力p p p* 50 30 20kPa （吸收） 液相中C0的濃度Ca 0.05kmol /m3水溶液液相中CO的摩爾分數XCa/C逍9.027 10 4997/18與液相平衡的氣相平衡分壓為氣相分壓差表示的推動力p p* p 150 50 100kPa （解吸）（2）以液相濃度差表示的吸收推動力與氣相CQ分壓p 50kPa平衡的液相組成為平衡的液相濃度液相中C0的濃度Ca 0.01 kmol CO2/ m水溶液液相濃度羌表不的推動力為液相中CO的濃度CA 0.05 kmol CO2/R13水溶液液相濃度差表示的推動力為c Ca caO.0

9、5 0.01666 0.0333kmol / m3（角牟吸）10混合氣含CO體積分數為10%其余為空氣。在30C、2MPa下用水吸收，使C0的體積分數降到0. 5%,水溶液出口組成Xi6 104 （摩爾比）。混合氣體處 理量為2240m3/ h（按標準狀態，273.15K, 101325Pa），塔徑為15m。亨利系數E 188MPa,液相體積總 傳質系數KLa50kmol, （m3hkmol/m3）。試求每小時用水量 及填料塔的填料層高度。解（1）用水量計算y0.1, Y 0.90 0050.111, 丫2 0.005,丫2 -0.99535.03 10 3,4X6 104, X?混合氣流量1

10、00kmol/ h22.4惰性氣體流量用水量 L G34441.59 10 4kmol/hGGT y100 1 0.190 kmol / hXi X2Xi x26 106 10（2）填料層高度Z計算水溶液的總濃度/Ms 995.7/18 55.3kmol/m體積傳質系數cKi_a 55.3502765 kmol / (m3 h)液相總傳質單元高度1.59 104OLKxaQ2765 (1.5)2對數平均推動力法計算Nol氣液相平衡常數mEl88 94P2液相總傳質單元數吸收因數法計算Nol填料層高度z HolNol 3.26 2.73 8.9m12.用煤油從苯蒸氣與空氣的混合物中回收苯，要求回收99%入塔的混合氣中含苯2% (摩爾分數)；入塔的煤油中含苯0. 02% (摩爾分數)。溶劑用量為最小用量的 15倍，操作溫度為50C,壓力為lOOkPa,相平衡關系為y* 0.36X,氣相總傳質系數©a 0.015kmol/(m3 s)。入塔混合氣單位塔截面上的摩爾流量為0.015kmol/(m2 S)。試求填料塔的填料層高度.解(1)氣