化工原理下册计算答案

j06a10013

用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A，在操作条件下，相平衡关系为Y=mX。试证明：(L/V)min ＝mη，式中η为溶质A的吸收率。

j06a10103

一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，入塔气体中含A 1%(摩尔比)，经吸收后溶质A 被回收了80%，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m，试求填料层所需高度。

j06a10104

在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%（体积%），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求：

①水溶液的出塔浓度；

②若气相总传质单元高度为0.6 m，现有一填料层高为6m的塔，问该塔是否合用？

注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。

j06a10105

在20℃和760 mmHg，用清水逆流吸收空气混合气中的氨。混合气中氨的分压为10mmHg，经吸收后氨的分压下降到0.051 mmHg。混合气体的处理量为1020kg/h，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y=0.755x。

若吸收剂用量是最小用量的5 倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。

j06a10106

在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。试计算：

①操作液气比为最小液气比的倍数；

②出塔液体的浓度；

③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。

j06a10107

某厂有一填料层高为3m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。测

得浓度数据如图，相平衡关系为y=1.15x。

试求：该操作条件下，气相总传质单元高度H OG为多少m ？

参见附图：j06a107.t

j06a10108

总压100kN/m2，30℃时用水吸收氨，已知k G=3.84?10-6kmol/[m2·s(kN/m2)]，

k L=1.83?10-4kmol/[m2·s(kmol/m3)]，且知x=0.05时与之平衡的p*=6.7kN/m2。

求：k y、K x、K y。（液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol/m3）

j06a10109

有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔(惰性/混合？？)气体量为100kmol/h，，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5，平衡关系y=x。试求：

①液体出塔浓度；

②测得气相总体积传质系数K y a=0.10kmol/（m3·s），问该塔填料层高度为多少？

(提示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-m x1)/(y2-m x2)+S])

j06b10011

当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）(A) y 增大一倍；(B) p增大一倍；(C) y减小一倍；(D) p减小一倍。

j06b10019

按图示流程画出平衡线与操作线示意图：

1. ⑴低浓度气体吸收

2. ⑴低浓度气体吸收

⑵部分吸收剂循环⑵气相串联

⑶L＝V液相并联L＝V

j06b10022

用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为850mmHg，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收分系数k G=1.25[kmol/(m2·h·atm)]，液膜吸收分系数k L＝0.85[m/h]，试分析该气体被水吸收时，是属于气膜控制过程还是液膜控制过程？

j06b10037

组分A通过厚度为δ的气膜扩散到

催化剂表面时，立即发生化学反应

A→2B，生成物B离开表面向气相扩散

（如图所示），设A在膜厚δ处的摩尔分

率为y Aδ，试导出稳态扩散条件下，组分

A的传质通量N A的计算式。

参见附图：j06b037.t

j06b10038

在总压p＝500 kN/m2、温度t＝27℃下使含CO2 3.0%（体积%）的气体与含CO2 370g/m3的水相接触，试判断是发生吸收还是解吸？并计算以CO2的分压差表示的传质总推动力。

已知：在操作条件下，亨利系数E=1.73?105 kN/m2。水溶液的密度可取1000kg/m3，CO2的分子量44。

j06b15004

含甲醇15%（质量）的水溶液，其密度为970kg/m3，试计算该溶液中甲醇的：⑴摩尔分率；⑵摩尔比；⑶质量比；⑷质量浓度；⑸摩尔浓度。

j06b15006

在直径为0.8m的填料塔中，用1200kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2，混合气量为1000m3/h（标准状态），混合气含SO21.3%（体积），要求回收率99.5%，操作条件为20℃、1atm，平衡关系为y e=0.75x，总体积传质系数K G a＝0.055kmol/[m3·s·?atm]，求液体出口浓度和填料高度。

j06b15007

常压25℃下，气相溶质A的分压为0.054atm的混合气体分别与

⑴溶质A浓度为0.002mol/l的水溶液；

⑵溶质A浓度为0.001mol/l的水溶液；

⑶溶质A浓度为0.003mol/l的水溶液；

接触，求以上三种情况下，溶质A在二相间的转移方向。

⑷若将总压增至5atm，气相溶质的分压仍保持原来数值。与溶质A的浓度为0.003mol/l的水溶液接触，A的传质方向又如何？

注：工作条件下，体系符合亨利定律。亨利常数E＝0.15?104 atm。

j06b15010

在塔径为1.33m的逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收某混合气体中的CO2，温度为20℃，压力为1atm。混合气体处理量为1000m3/h，CO2含量为13%（体积），其余为惰性气体，要求CO2的吸收率为90%，塔底的出口溶液浓度为0.2gCO2/1000gH2O，操作条件下的气液平衡关系为Y=1420X（式中Y、X均为摩尔比），液相体积吸收总系数K x a＝10695kmol/[m3·h]。试求：

⑴吸收剂用量（kg/h）；

⑵所需填料层高度（m）。

j06b15020

在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气。废气流量为2500m3/h（标准状态），废气中氨的浓度为15g/m3，要求回收率不低于98%。若吸收剂用量为3.6m3/h，操作条件下的平衡关系为Y=1.2X，气相总传质单元高度为0.7m。试求：

A：塔底、塔顶及全塔的吸收推动力（气相）；

B：气相总传质单元数；

C：总填料层高。

j06b15027

在逆流操作的填料塔内用清水吸收空气－氨混合气体中的氨。操作压力p为1atm（绝对），温度为20℃；混合气的处理量为0.04kmol/(m2·s)，氨含量 4.2%（体

积%）。当用水量为3000kg/(m2·h)时，若出塔水溶液的氨浓度为平衡浓度的70%，求吸收率和填料层高度。操作条件下氨在水中的溶解度曲线如附图；总体积传质系数K y a ＝0.03kmol/(m3·s·?y)。

参见附图：j06b027.t

j06b15031

用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。混合气体中含苯5%（体积%），其余为空气，要求苯的回收率为90%（以摩尔比表示），吸收塔为常压操作，温度为25℃，入塔混合气体为每小时940m3(标准状态)，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的平衡关系Y=0.14X（其中Y、X为摩尔比），已知气相体积传质系数K y a＝0.035kmol/(m3·s)，纯煤油的平均分子量Ms＝170，塔径D T＝0.6m。试求：

⑴吸收剂的耗用量为多少[kg/h]？

⑵溶液出塔浓度X b为多少？

⑶填料层高度Z为多少[m]？

j06b15035

用一逆流操作的解吸塔，处理含CO2的水溶液，处理量为40t/h，使水中的CO2含量由8?10-5降至2?10-6（均为摩尔比），塔内水的喷淋密度为8000kg/(m2·h)，进塔空气中含CO2量为0.1%（体积百分率），空气用量为最小空气用量的20倍，塔内操作温度为25℃，压力为100kN/m2，该操作条件下的亨利系数E＝1.6?105kN/m2，体积吸收系数K y a＝800kmol/(m3·h)。试求：

⑴空气用量为若干m3/h（以25℃计）；

⑵填料层高度。

j06b15041

在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率y b＝0.03，要求其收率φA＝95%。已知操作条件下mV/L＝0.8（m可取作常数），平衡关系为Y=mX，与入塔气体成平衡的液相浓度x b*=0.03。试计算：

⑴操作液气比为最小液气比的倍数；

⑵吸收液的浓度x b；

⑶完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。

j06b15043

常压下，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯，吸收率为99%。混合气量为53kmol/h。入塔气中含苯2%（体积），入塔煤油中含苯0.02%（摩尔分率）。溶剂用量为最小用量的1.5倍。在操作温度50℃下，相平衡关系为y*=0.36x，总传质系数K y a=0.015kmol/(m3·s)。塔径为1.1米。试求所需填料层高度。

j06b15046

某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为0.5atm，操作压力0.95atm，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m3/h，混合气中空气量为100m3/h（标准状态）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积吸收系数。

j06b15048

用清水吸收氨－空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度y b＝0.01（摩尔比），吸收率90%，气－液平衡关

系y=0.9x。试求：

⑴溶液最大出口浓度；

⑵最小液气比；

⑶取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，传质单元数为多少？

⑷传质单元高度为0.5m时，填料层高为几米？

j06b15110

在一填料塔中用清水逆流吸收混合于空气中的氨气。混合气体的流量为111kmol/(m2·h) 氨浓度为0.01（体积分率），要求回收率为99%，水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下的平衡关系为Y=2.02X，K Y a=0.0611kmol/(m3·s)（按摩尔比计算值）。试求：

①出塔的液相浓度X b；

②气相总传质单元高度H OG；

③所需填料层高度h。

注：（可均按摩尔比浓度计算）

j06b15111

在填料层高为8m的填料塔中，用纯溶剂逆流吸收空气—H2S混合气中的H2S以净化空气。已知入塔气中含H2S 2.8% （体积%），要求回收率为95% ，塔在1 atm、15℃下操作，此时平衡关系为y=2x，出塔溶液中含H2S为

0.0126（摩尔分率），混合气体通过塔截面的摩尔流率为100kmol/(m2·h)。试求：

①单位塔截面上吸收剂用量和出塔溶液的饱和度；

②气相总传质单元数；

③气相体积总传质系数。

注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比。

j06b15119

今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为1000m3/h（标准状态），原料气中含甲醇100g/m3，吸收后的水溶液中含甲醇量等于与进料气体相平衡时的浓度的67%。设在标准状态下操作，要求甲醇的回收率为98%，吸收平衡线可取为Y=1.15X，K Y=0.5kmol/(m2?h)（以上均为摩尔比关系），塔内单位体积填料的有效气体传质面积为190m2/m3，取塔内的气体空塔流速为0.5m/s。试求：

①水用量；

②塔径；

③填料层高度。（甲醇分子量为32）

j06b15126

某厂使用填料塔，以清水逆流吸收某混合气体中的有害组分A 。已知填料层高度为8m。操作中测得进塔混合气组成为0.06（组分A 的摩尔分率，以下同），出塔尾气中组成为0.008，出塔水溶液组成为0.02。操作条件下的平衡关系为y=2.5x。试求：

①该塔的气相总传质单元高度；

②该厂为降低最终的尾气排放浓度，准备另加一个塔径与原塔相同的填料塔。若两塔串联操作，气液流量和初始组成均不变，要求最终的尾气排放浓度降至0.005，求新加塔的填料层高度。

注：计算中可近似用摩尔分率代替摩尔比。

j06b20112

今拟在某一直径为0.5m的填料塔中，在20℃、760mmHg下用清水对空气—氨混合气进行逆流吸收操作，每小时向塔送入含NH31.5mol %的混合气480m3（操作态），要求NH3的回收率为98%。已知20℃的平衡关系为y=0.75x （x、y均为摩尔分率），出塔溶液中NH3的浓度为平衡浓度的80%。试求：

①出塔溶液中氨的浓度（分别用摩尔分率与kmol/m3表示）；

②水用量，[kg/h]；

③已知气相体积总传质系数K y a为0.09kmol/(m3·s·?y)，计算所需填料层高度，[m]。

j06b20113

流率为0.04kmol/(m2·s)的空气混合气中含氨2%（体积%），拟用逆流吸收以回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，采用液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为y=1.2x，所

用填料的气相总传质系数K y a=0.052kmol/(m3·s·?y)。试求：

①液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）；

②全塔平均推动力?y m；

③填料层高度。

j06b20122

某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中的有害物质，若进塔气中含有害物质5%（体积%），要求吸收率为90%，气体流率为32kmol/(m2·h)，流体流率为24 kmol/(m2·h)，此液体流率为最小流率的1.5倍。如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度h L为0.44m，气相体积分传质系数k y a=0.06 kmol/(m3·s·?y)，该塔在常压下逆流等温操作。试求：

⑴塔底排出液的组成；

⑵所需填料层高度。

注：可用摩尔分率代替摩尔比进行计算。

j06b20123

在逆流操作的吸收塔中，用纯溶剂等温吸收某气体混合物中的溶质。在常压、27℃下操作时混合气流量为1200m3/h。气体混合物的初始浓度为0.05（摩尔分率），塔截面积为0.8m2，填料层高为4m，气相体积总传质系数K y a为100 kmol/(m3·h)，气液平衡关系符合亨利定率，且已知吸收因数为1.2。试求：混合气离开吸收塔的浓度和回收率。

j06c10114

一逆流操作的吸收塔，填料层高度为3m。用清水吸收空气—A混合气中的A组分，混合气体的流率为20kmol/(m2·h)，其中含A 6%（体积%），要求吸收率为98%，清水流率为40 kmol/(m2·h)。操作条件下的平衡关系为y=0.8x。气相总传质系数K y a与气相摩尔流率的0.7次方成正比。试估算在塔径、吸收率及其它操作条件均不变时，操作压力增加一倍，此时所需填料层高度将如何变化？

j06c10115

在填料层高度为3m的常压逆流吸收塔内，用清水吸收混于空气中的氨。进入塔底的混合氨5%(体积%)，塔顶尾气含氨0.5%(体积%)吸收因数为1 。已知在该塔操作条件下氨水系统的平衡关系可用y=mx表示(m为常数)，且测得与含氨1.77%(体积%)的混合气体充分接触后的水中氨浓度为18.89 g/1000gH2O。试求：

①该填料塔的气相总传质单元高度，m；

②等板高度，m。

j06c10116

有一填料层高度为3m的逆流操作的吸收塔，操作压强为1 atm，温度为23℃，用清水吸收空气中的氨气，混合气体流率为18kmol/(m2·h) ，其中含氨6%（体积%），吸收率为99%，清水的流率为43kmol/(m2·h)，平衡关系为y=0.9x，气相体积总传质系数K y a与气相质量流率的0.8次方成正比，而受液体质量流率的影响甚小。试估算在塔径、回收率及其他操作条件不变，而气体流率增加一倍时，所需填料层高度有何变化？

j06c10117

有一填料层为3m的逆流吸收塔，操作压强为1atm，温度为20℃，用清水吸收空气中的氨，混合气体流率为36kmol/(m2·h)，其中含氨6%（体积%），吸收率为99%，清水流率为86kmol/(m2·h)，平衡关系为y=0.75x，气相总传质系数K y a与气相质量流率的0.8次方成正比，而受液相质量流率的影响甚小。试估算在塔径、回收率及其他操作条件不变，液体流率增加一倍时，所需填料层高度有何变化？

j06c10124

在逆流操作的填料塔内，用纯水吸收气体中的溶质A，操作条件下的平衡关系为y=mx。已知：入塔气体中含A 为0.01（体积分率），要求吸收率为90%，与入塔气相成平衡的液相含溶质为0.0833kmolA/kmol溶剂，实际操作液气比为1.2，液相传质单元高度H L=0.24m，气相传质单元高度H G=O.26m。

试求所需填料层的有效高度。

（注：气相总传质单元高度H OG=H G+(mG/L）·H L，其中G，L为气液摩尔流率）

j06c10125

用大量清水从含氨约10%的气体中等温吸收氨，若体系压力从100kN/m2增加到200kN/m2时：

⑴如温度及质量流量不变，则吸收速率增减多少（用百分率表示）；