化工原理下册 第六章吸收习题答案

6-1已知在101.3 kPa(绝对压力下)，100 g水中含氨1 g的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa。试求：

(1) 溶解度系数H (kmol·m-3·Pa-1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m；

(4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H，E，m值。

（假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为1000kg/m3）

解：（1）根据已知条件

p*NH3?987Pa

cNH3?1/17?0.5824kmol/m3

101/1000定义

p*NH3?cNH3HNH3

HNH3?cNH3pNH3?5.9?10?4kmol/m3?Pa

（2）根据已知条件可知

xNH3?1/17?0.0105

1/17?100/18??根据定义式

p*NH3?ENH3xNH3

可得

ENH3?9.42?104Pa

（3）根据已知条件可知

*y*?0.00974 NH3?pNH3/p?987/101325于是得到

mNH3?y*NH3xNH3?0.928

（4）由于H和E仅是温度的函数，故HNH3和ENH3不变；而

1p*ExE'??0.928?0.309。 m?yx???，与T和p相关，故mNH33pxpxp*分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。

（2）注意E，H和m的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。 6-2 在25℃下，CO2分压为50 kPa的混合气分别与下述溶液接触：

(1) 含CO2为0.01 mol/L的水溶液； (2) 含CO2为0.05 mol/L的水溶液。 试求这两种情况下CO2的传质方向与推动力。

解： 由亨利定律得到

* pCO2?50kPa?ExCO2根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出

ECO2?25℃??1.66?105kPa 所以可以得到

*?4 xCO?3.01?102又因为

HCO2?25℃??所以得

?HO2EMH2O?1000?43 ?3.347?10kmol/kPa?m51.66?10?18??*?43 cCO?Hp?3.347?10?50?0.0167kmol/mCOCO222kmol/m3。 于是：（1）为吸收过程，?c?0.0067kmol/m3。 （2）为解吸过程，?c?0.0333分析 （1）推动力的表示方法可以有很多种，比如，用压力差表示时： ①p*CO2?cCO2HCO2?0.01?29.9kPa

3.347?10?4推动力?p?20.1kPa（吸收）

*②pCO?2cCO2HCO2?0.05?149.4kPa ?43.347?10推动力?p?99.4kPa（解吸） 或者 , 用摩尔分数差表示时 ① 由xCO2?0.01?1.8?10?4，判断出将发生吸收过程，推动力100018?x?1.201?10?4；

②由xCO2?9?10?4，判断出将发生解吸过程，推动力?x?5.99?10?4 （2）推动力均用正值表示。

6-3 指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少，并在x-y图上表示。 (1) 含SO2为0.001(摩尔分数)的水溶液与含SO2为0.03(摩尔分数)的混合气接触，总压为101.3 kPa，t=35℃；

(2) 气液组成及总压同(1) ，t=15℃；

(3) 气液组成及温度同(1) ，总压为300 kPa(绝对压力)。

解 (1) 根据《化工原理》教材中表 8-1 知T = 35℃时，SO2 的

E?0.567?104kPa, 故

E0.567?104m???56

P101.3根据相平衡关系 , 得

y*A?mxA?56?0.001?0.056

由于y*A?yA，所以将发生解吸过程。传质推动力为

?y?0.056?0.03?0.026

(2 )T = 15℃时 , SO2的 E?0.294?104kPa，故

E0.294?104m???29

P101.3根据相平衡关系 , 得

y*A?mxA?29?0.001?0.029

由于y*A?yA，所以将发生吸收过程。 传质推动力为

?y?0.03?0.029?0.001

E?18.9 P(3)同理可知 , 当T = 35℃，p = 300 kPa时 ,E?0.567?104kPa，故m?y*A?mxA?18.9?0.001?0.0189

由于y*A?yA，所以将发生吸收过程。推动力为

?y?0.03?0.0189?0.0111

示意图见题6-3 图。

题6-3 图

分析 体会通过改变温度和总压来实现气液之间传质方向的改变 ,即吸收和解吸。

6-4氨-空气混合气中含氨0.12(摩尔分数)，在常压和25℃下用水吸收，过程中