不断移走热量以使吸收在等温下进行。进气量为1000 m3 ，出口气体中含氨0.01(摩尔分数)。试求被吸收的氨量(kg)和出口气体的体积(m3)。

解 惰性气体量V?1000?0.88?880m3，进口中 NH3 之量为120m3,出口中NH3 之量为120?0.12?0.010.99?9m3,于是总出气量= 880 + 9 =889m3,被吸收的NH3量为

0.120.881000?101325889?101325-0.01??4544mol,为 77.3kg。

8.314?2988.314?298分析 (1) 进行物料衡算时应以摩尔数或者质量为基准,一般不以体积为基准。此

处由于温度和压力均不变,故摩尔数的变化正比于体积的变化,所以以体积作为衡算的基准。

(2) 本题是并流还是逆流?有区别吗 ?

(3) 如何才能不断移走热量? 该用填料塔还是板式塔 ? (4) 不移走热量对吸收有什么影响 ?

6-5 一浅盘内存有2mm厚的水层，在20℃的恒定温度下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气膜层，此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为2.6×10-5m2/s，大气压强为1.013×105Pa。求蒸干水层所需时间。

解：本题中水层Z的变化是时间?的函数，且与扩散速率有关。

NA?DPpA1?pA2pB2 lnRTZpB1?pB2pB1查教材附录水的物理性质得，20℃时水的蒸汽压为2.3346kPa。已知条件为：

pA1?101.3kPa,pA2?0kPa,pB2?101.3kPa,pB1?101.3?2.3346?98.97kPa,P?pA2?pB2?101.3kPa,代入上式得：

DPpA1?pA2pB22.60?10-5?101.3101.3?0101.3NA?ln??lnRTZpB1?pB2pB18.314?293?0.005101.3?98.9798.97 ?5.03?10-6kmol/m2?s??水的摩尔质量M?18kg/kmol，设垂直管截面积为A，在d?时间内汽化的水量应等于水扩散出管口的量，即

dZNAM5.03?10?6?18NAAd??AdZ 则???9.054?10?8m/s

Md??1000?在??0，Z?0到??0，Z?2?10?3m之间积分，得

2?10-3???2.21?104s -89.054?106-6 含组分A为0.1的混合气，用含A为0.01（均为摩尔分数）的液体吸收其中的A。已知A在气、液两相中的平衡关系为y?x，液气比为0.8，求： (1)

L?1.5G逆流操作时，吸收液出口最高组成是多少？此时的吸收率是多少？若，

各量又是多少？分别在y-x图上表示；

(2) 若改为并流操作，液体出口最高组成是多少？此时的吸收率又是多少？ 解 (1) 逆流操作(题6-6 图(a))时，已知

题6-6 图

X2?0.010.1?0.01，Y1??0.11

1?0.011?0.1① 当LV?0.8?m?1，以及塔高无穷高时,在塔底达到两相平衡(题8-9图(b)),

X1max?X1*?Y1m?0.11。根据物料衡算可知

Y2?Y1?L*X1?X2?0.11?0.8??0.11?0.01??0.03 V??此时 , 吸收率为

E?0.11?0.03?72.7%

0.11② 当LV?1.5?m?1,以及塔高无穷高时,在塔顶达到吸收平衡(题 8-9图(b))，

Y2min?Y2*?mX2?0.01。仍可以根据物料衡算L?X1?X2??V?Y1?Y2min?，求出

X1?0.077

E?0.11?0.01?90.9%

0.11(2) 并流操作且LV?0.8时(题8-9 图(c))，因为H??，所以有

Y1?mX1

根据操作线关系,有

Y2?Y1L??

X2?X1V式①，②联立，求得:

X1?Y1?0.0655

于是

E?0.11?0.0655?40.5%

0.11分析逆流吸收操作中，操作线斜率比平衡线斜率大时，气液可能在塔顶呈平衡；此时吸收率最大，但吸收液浓度不是最高。

操作线斜率小于平衡线斜率时，气液在塔底呈平衡；吸收液浓度是最高的，但吸收率不是最高。

6-7 用水吸收气体中的SO2 ，气体中SO2 的平均组成为0.02(摩尔分数)，水中SO2 的平均浓度为1g/1000g。塔中操作压力为10.13kPa(表压)，现已知气相传质分系数kG=0.3×10-2kmol/（m2·h·kPa），液相传质分系数kL= 0.4 m/h。操作条件下平衡关系y?50x。求总传质系数KY（kmol/（m2·h））。 解 根据

?yy*?y?y*KYpy?y*KYpA?p*ANA?KYY?Y?KY??1?y?1?y*???KY?1?y?1?y*?p?1?y?1?y*?p?1?y?1?y*???*?????????和

NA?KGpA?p*A

得

??KY?pKG?1?y?1?y*

164?2.81?10?4，因此

164?100018??现已知p?111.4kPa，y?0.02，y*?mxA?50?要先根据下式求出KG才能求出KY:

111 ??KGkGHkL因此还要求出 H：

cAxAc1000183???0.01kmol/m?kPa *pApmxA111.4?50H???于是便可求出

KG?0.0017kmol/m2?h?kPa

和

??KY?0.187kmol/m2?h

分析 此题主要练习各种传质系数之间的转换关系，第二目的是了解各系数的量级。

6-8在1.013×105Pa、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的浓度很低，平衡关系服从亨利定律。已知H=0.511 kPa ·m3/kmol，气膜吸收分系数kG=1.55×105kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收分系数kL=2.08×105 (m/s)。试求吸

??