化工原理（下册）课后习题

第六章 习题

1、 在101.33KPa、293K下，空气中CCl4的分压为21mmHg, 求CCl4的摩尔分数、摩尔浓

度和摩尔比。

解：y?PAP?21760?0.0276

CA?yPRTA?0.0276?101.338.314?293?1.15?10?3kmol/m

3Y?1?y?0.02761?0.0276?0.0284kmolA/kmolB

2、 在100Kg水中含有0.015Kg的CO2，试求CO2，的质量分数、质量比和质量浓度。

解：w?W?0.015100w1?w?0.00015 ?1.5?10?4kgA/kgB

?A?mcov水2?0.15kg/m

33、 在101.3 kPa、20℃下，100kg水中含氨1kg时，液面上方氨的平衡分压为0.80 kPa，求

气、液相组成。

1解：液相：x?11717?99?0.0106 X?18x1?x?0.0107

cAl1317??0.558kmol/m 0.1气相：y?pPA?7.90?10?3 Y?y1?y?7.96?10?3

cAg?pRTA?3.28?10?4kmol/m

34、 在101.3 kPa、10℃，氧与二氧化碳混合气体发生定常扩散过程，已知相距0.3cm的两截

面上氧的分压分别为13.3kpa和6.66 kPa，又知扩散系数为0.148cm2/s，试计算下列两种情形下氧的传质速率NA,kmol/﹝m2．s﹞:①氧与二氧化碳两种气体做等摩尔反向扩散；②二氧化碳的停滞组分。 解：

NPP

?A1B1B2DRT?(PA1?PA2)?0.0139mol/(m?s)2?101.3?13.3?88kPa?101.3?6.66?94.64kPa?94.64?88ln?94.6488?1.1D2PBm?91.28kPa

P103.391.28DRT??PNBmA2?P(PA1?PA2)?0.0154mol/(m?s)Bm7、假设6－3中情况服从亨利定律，求E、m、H. 解：

8、101.3 kPa下，求与空气接触的水中氧的最大浓度及相平衡常数。氧在空气中的体积分数

为21％. ①温度为20℃。②温度为50℃。 9、 常压250C下，气相中的溶质A的分压为5.4 kPa的混合气体，分别于下面三种水溶液

接触，已知E=15.2 ×104 kPa，求下列三种情况下的传质方向和传质推动力。①cA1=0.001kmol/m3;②cA2=0.002kmol/ m3③cA3=0.003kmol/m3。

*解：①PA?②PA?*cA1H?2.77kPa?P ?吸收

0.0023.65?10?4?5.47kPa?P ?平衡状态

?8.20kPa?P ?解吸

*③PA?0.0033.65?10?412、在吸收塔的某截面上含CO23％的空气于含CO20.0005kmol/m3的水溶液接触。在

101.3kpa、25℃下，已知kg=3.15×10?6kmol/（m2·s·kPa）（m2·s；k1=1.81×10?4 kmol/（m2·s·kmol/m

3）。求：气相总传质系数Kg、Ky、KY；②液相总传

质系数K1、Kx、KX；③气液两传质阻力所占比例；④传质速率NA。 解：①查25C、常压下CO2的E=165MPa, 由于液相二氧化碳浓度很小

0

C总??M水总3?55.6kmol/m H?cE?3.37?10?4kmol/(m3?kPa)

1K?g1k?g1k1H?1.67?107?K2g?5.98?10?8kmol/(m?s?kPa)

2

Ky?KygP?6.06?10?6kmol/(m?s??y)

Y?1?y?0.031 PA?**CHA?1.48kPa

y*?1.48101.33?0.015?Y?0.0151?0.015?6?0.015

KY?KHy*(1?Y)(1?Y)?g?5.79?10kmol(m?s??y)22×

②

1K?11Kk?5631.8?1K1?1.78kmol(m?s?kmolm)

3Kx?C?K1?9.87?10CAC?9.0?10?6?3kmol/(m?s??x)

2X?kmolA/kmolS

CA?X**PAH?1.0?10CA*?3kmol/m

3

?C?1.84?10?5KX?KX(1?X)(1?X)*?9.87?10?3kmol/(m?s??x)

2111kg?3.15?10?6③气象阻力占比列

kg15.98?10?8 或气膜

?1.9%Hkg1kl?3.37?103.15?10?4?6?1.78?10?4?1.9% 液膜阻力占98.1%

④NA?KY(Y?Y*)?9.2?10?8mol/(m2?s)

13、用填料塔进行逆流吸收操作。在操作条件下，kx=ky=0.026kmol/（m2·s），试分别计

算m=0.1及m=50时两种情况下吸收率操作的阻力分配情况。

16、在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的CO2。惰性气体处理量为300Nm/h，

3进塔气体中含CO28%（体积分数），要求吸收率95%，操作条件下Y?=1600X，操作液气比最小液气比的1.5倍，求: ①水用量和出塔液体组成；②写出操作线方程式 解：y1?0.08 VB?LSVB(LSVB30022.4?13.39kmol/h ??0.95 x2?0 M?1600

0.081?0.08?3?1.5(LSVB)min

Y1??0.087

Y2?Y1(1??)?4.35?10

)min?Y1?Y2Y1m?1520 ?LSVB=2280

LS=3.053?10kmolh

4X1?VBLS(Y1?Y2)?3.625?10?5

Y?LSVBX?(Y2?LSVBX2)?2280X?4.35?10?3

17、按题6-16中给定的任务，若改用某种碱液吸收，已知操作条件下相平衡关系为Y?=20X，求碱用量和出塔液体组成。 解

：

(LSVB)0.087?4.35?10m=in0.08720?0128.5?3?19

LSVB=1.5?19=28.5

22LS=28.5?13.39=381.615kmolh X1=

?(0.087?0.00435)?2.9?10?3

18、某混合气体中溶质含量为5％，要求吸收率为80％.用纯吸收剂吸收,在20℃、101.3 Kpa

下相平衡关系为Y?=35X。试问：逆流操作和并流操作的最小液气比各是多少？由此可得出什么结论？

Y1?0.051?0.05?0.053 X2?0 ??80% Y2?0.053?(1??)?0.0106

并：(LSVBLSVB)min=

Y1?Y2X1?X2Y1?Y2X1?X2?Y1?Y2Y2m?0?0.053?0.01060.0106350.053?0.01060.053/35?140

逆：()min= ?Y1?Y2Y1m??28

20、流率为1.26kg/m3的空气中含氮0.02，拟用塔径1m的吸收塔回收其中90％的氨。塔顶

淋入摩尔比为4×10-4的稀氨水。已知操作液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内

?KYa=0.052kmol/(m?s).求①所需的填料层高度；若将吸收率提高至95％，Y=1.2X，

3②求所需的填料高度。