吸收过程练习题(5)

(2) FB (Y1 -Y2 )=FC (X1 -X2 ), X1 =+X2=+0=4.92×10-2

(3)由GA= FB (Y1 -Y2 ) 与 GA=KY AYm 联立可得 A= ,Y1* =mX1=1.24×4.92×10-2=6.10×10-2 Y2 =Y2-Y2*=4.4×10-3

Y2* =mX2=0, Y1 =Y1-Y1*=8.7×10-2-6.10×10-2=2.60×10-2,

Ym ===1.22×10-2

S====508 m2

又由S=d2Ha得d===0.75 m

[29]在逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收气体混合物中的某种气体A,进入吸收塔的气体中含A的体积分数为0.10,吸收后离塔气体中含A的体积分数为0.010, 出口溶液中A的浓度摩尔分数为0.020。该物系的相平衡关系式为Y*=3.50 X（Y,X均为摩尔比）,试问: (1) 气体进出口处以摩尔比（比摩尔分数）表示的推动力为多少? (2) 塔底所得A组分的水溶液浓度最大只能达到多少? (3) 吸收后由塔顶排出的气体中,A组分的浓度最低只能达到多少?

答:已知: y1 =0.10 y2 =0.010 x1 =0.020. Y1 =

X1 =

=

==0.111,Y2 ===0.0101

≈0.0204。又知:Y =3.50X， Y1* =3.50X1=3.50×0.0204=0.0714

Y2* =3.50X2=0，X1 *===0.0317，X2 *===2.89×10-3

(1)在气体进口处:以气相为基准的推动力 以液相为基准的推动力

Y1 =Y1-Y1*=0.111-0.0714=0.0396

X1 =X1*-X1=0.0317-0.020=0.0117

Y2 =Y2-Y2*=0.0101-0=0.0101

在气体出口处:以气相为基准的推动力 以液相为基准的推动力

X2 =X2*-X2=2.89×10-3

(2) (X1 )max=X1*=0.0317 (3) (Y2 )min=0 [30]在173.3×103 Pa 20 ℃时用水吸收某一低浓度气体,其气膜传质系数kg =2.74×10-7 mol·m-2·s-1·Pa-1 ,液膜传质系数kl =6.95×10-5 m·s-1 ,溶解度常数H=9.80×10-1 mol·m-3·Pa-1。试通过计算论证该气体易溶于水还是难溶于水。 答:吸收过程总阻力:

=

+

=

=3.66×106 mol·m-2·s-1·Pa-1

其中气膜阻力占: ==99.6%，液膜阻力占: =≈0.4%

因为气膜阻力>>液膜阻力，所以该气体属于易溶气体。

[31]在吸收操作中,若气侧体积传质膜系数kY a为0.026 kmol·m-3·s-1液侧体积传质膜系数kX a为0.020 kmol·m-3·s-1,相平衡常数m为0.10,且kY a正比于qV 0.7 (qV 为气体体积流量),若传质推动力用气相浓度差表示,试求气体体积流量增加一倍时,传质总阻力减少的百分数。 答:

=

+

=

=43.5，

=

+

=

=28.7，

==34% 。

[32]拟用逆流操作的吸收塔,在101.33 kPa,20 ℃时用水吸收空气中的CO2。若塔底进入的气体混合物中含CO2的体积分数为0.06和塔底出口溶液中CO2的摩尔分数x1=0.4×10-4，且要求两者均保持不变,问操作压强增加1倍时,塔底传质推动力(y1-y1*)将会增加多少倍?(已知:20 ℃时,该体系的亨利常数E=1.44×105 kPa)

答:(1) 当操作压强为101.3 kPa时, 相平衡常数m1==1.42×103 y1*=m1x1=1.42×103×0.4×10-4=0.0568， (y1-y1*)=0.06-0.0568=0.0032