第二章吸收习题解答。
1从手册中查得101.33kpa、25℃时，若100**中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987kpa。
已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数h(kmol/ (m3·kpa))及相平衡常数m。
解：1) 求。
由。求算。已知：.相应的溶液浓度可用如下方法算出：
以水为基准，因为溶液很稀。故可近似认为其密度与水相同。并取其值为。则：
2).求。由。
2: 101.33kpa、1o℃时，氧气在水中的溶解度可用po2=3.
31×106x表示。式中：po2为氧在气相中的分压，kpa、x为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。
解：氧在空气中的摩尔分数为。故。
因值甚小，故可以认为。
即： 所以：溶解度。
3. 某混合气体中含有2%(体积)co2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.
6kpa。从手册中查得30℃时c02在水中的亨利系数e=1.88x105kpa,试求溶解度系数h(kmol/（m3·kpa、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克co2。
解：(1).求由求算。
2)求。2) 当时。水溶解的。
因很小，故可近似认为。
故克水中溶有。
4．.在101.33kpa、0℃下的o2与co混合气体中发生稳定的分子扩散过程。
已知相距0.2cm的两截面上o2的分压分别为13.33kpa和6.
67kpa,又知扩散系数为0.185cm2/s,试计算下列两种情况下o2的传递速率，kmol/(m2·s):
1) o2与co两种气体作等分子反向扩散；
2) co气体为停滞组分。
解：（1）等分子反向扩散时的传递速率。
2）通过停滞的扩散速率。
5．一浅盘内存有2mm厚的水层，在20℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。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.
60×10-5m2/s,大气压强为101.33kpa。求蒸干水层所需的时间。
解：这是属于组分通过停滞组分的扩散。
已知扩散距离（静止空气膜厚度）为。水层表面的水蒸气分压的饱和水蒸气压力为。
静止空气膜层以外；水蒸气分压为。
单位面积上单位时间的水分蒸发量为。
故液面下降速度：
水层蒸干的时间：
6. 试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算.33kpa时氨和***在空气中的扩散系数d(m2/s),并将计算结果与表2-2中的数据相比较。
解：(1):氨在空气中的扩散系数。
查表知道，空气的分子体积：
氨的分子体积：
又知。则时，氨在空气中的扩散系数可由式计算。
2)同理求得。
7.在101.33kpa、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。
甲醇在气、液两相中的组成都很低，平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数h=1.955kmol/(m3·kpa),气膜吸收系数kg=1.
55×10-5kmol/(m2·s·kpa),液膜吸收系数kl=2.08×10-5kmol/(m2·kmol/m3)。试求总吸收系数kg,并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数。
解：总吸收系数。
气膜助在点助中所占百分数。
8. 在吸收塔内用水吸收棍子空气中的甲醇，操作温度27℃,压强101.33kpa。
稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5 kpa,液相中甲醇组成为2.11kmol/m3。试根据上题中的有关数据算出该截面上的吸收速率。
解：吸收速率。
由上题已求出。
又知： 则该截面上气相甲醇的平衡分压为。
则。9：在逆流操作的吸收塔中，于101.
33kpa、25℃下用清水吸收混合气中的h2s,将其组成由2%降至0.196 (体积)。该系统符合亨利定律。
亨利系数e=5.52×16kpa。若取吸收剂用量为理论最小用量的12倍，试计算操作液气比及出口液相组成若压强改为1013kpa,其他条件不变，再求手及。
解：（1）求下，操作液气比及出口液相组成。
最小液气比。
操作液气比为。
出口液相浓度。
2）：求下的操作液气比及出口液组成。
则：出口液相组成：
11，在101.33kpa下用水吸收据于空气中的氨。已知氨的摩尔分数为0.
1,混合气体于40℃下进入塔底，体积流量为0.556m3/s,空塔气速为1.2m/s。
吸收剂用量为理论最小用量的1.1倍，氨的吸收率为95%,且已估算出塔内气相体积吸收总系数的平均值为0.1112。
在操作条件下的气液平衡关系为，试求塔径及填料层高度。
解： 塔截面积：
塔径：又知：
则：塔上填料层高度：
12．在吸收塔中用清水吸收混合气中的so2,气体流量为5000m3(标准)/h,其中so2占10%,要求so2**率为95%。气、液逆流接触，在塔的操作条件下so2在两相间的平衡关系近似为。试求：
1)若取用水量为最小用量的15倍，用水量应为多少？
2)在上述条件下，用**法求所需理论塔板数；
3)如仍用(2)中求出的理论板数，而要求**率从95%提高到98%,用水量应增加到多少？
解：1）求用水量：
2）：求理论板数。
梯级**法。
在直角坐标图中给出平衡线及操作线。
由图中点开始在操作线与平衡线之间画梯级。
得理论板层数。
用克列姆塞尔算图。
则相对**率。
在理论最小用水量下，，j据此查图得：
而。查图（或由式计算）可知当：
时。两种方法解得的结果相同。
3）求时所需增加的水量。
用克列姆塞尔法估算，已知：
据此查图得。
则： 故需要增加的用水量。
13. 在一个接触效能相当于8层理论塔板的筛板塔内，用一种摩尔质量为250、密度为则900kg/m3的不挥发油吸收捏于空气中的丁烧。塔内操作压强为101.
33kpa,温度为15℃,进塔气体含丁烷5%(体积),要求**率为95%。丁烷在15℃时的蒸气压强为194.5kpa,液相密度为58okg/m3假定拉乌尔定律及道尔顿定律适用，求：
1)**每1m3丁烷需用溶剂油多少(m3)?
2)若操作压强改为而其他条件不变，则上述溶剂油耗量将是多少(m3)?
解：1).由拉乌尔定律。
由于为低组成吸收，可以认为。
由克列姆塞尔方程得到：
解得：由此可知，每**丁烷所需纯溶剂油数量为。
丁烷的摩尔质量为。则**每液体丁烷所需溶剂油的体积为。
2).若则：
因为故。条件未变，仍用上法求得)
14. 在一逆流吸收塔中用三乙醇胶水溶液吸收混于气态烃中的h2s,进塔气相含h2s 2.91%(体积),要求吸收率不低于99%,操作温度300k,压强为101.
33kpa,平衡关系为，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中h2s组成为0.013kmol(h2s)/kmol(溶剂)。已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.
015 kmol/(m2·s),气相体积吸收总系数为0.000395kmol/(m3·s·kpa),求所需填料层高度。
解： 已知：
则： 又知：
15．有一吸收塔，填料层高度为3m,操作压强为101.33kpa,温度为20℃,用清水吸收棍于空气中的氨。混合气质量流速g=58okg/(m2·h),含氨6%(体积),吸收率为99%;水的质量流速w=770kg/(m2·h)。
该塔在等温下逆流操作，平衡关系为。kga与气相质量流速的0.8次方成正比而与液相质量流速大体无关。
试计算当操作条件分别作下列改变时，填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率(塔径不变):(1)操作压强增大一倍；(2)液体流量增大一倍；(3)气体流量增大一倍。
解：已知。混合气体的平均摩尔质量。
由于故。故：
填料层高度比原来减少了。
计算过程同（1））.
液体流速的增加对无显著影响。
则： 即所需填料层高度较原来减少了。
气体质量流速增大时，总吸收系数相应增大。
即所需填料层高度较原来增加。
16. 要在一个板式塔中用清水吸收混于空气中的丙醇蒸气。混合气体流量为30kmol/h,其中含丙醇1%(体积)。
要求吸收率达到90%,用水量为9okmol/h。该塔在101.33kpa、27℃下等温操作，丙醇在气、液两相中的平衡关系为，求所需理论板数。
解：由题意知则：
又因为。则：
第三章。2. 聚氯乙烯生产过程中，需要将乙炔发生器送出来的粗乙炔气体净化，办法是在填料塔中用次氯酸钠稀溶液除去其中的硫、磷等杂质。
粗乙炔气体通入填料塔的体积流量为7∞旷/h,密度为1.16kg/m3;次氯酸钠水洛液的用量为4000kg/h,密度为105okg/m3,黏度为1.06mpa·s。
所用填料为陶瓷拉西环，其尺寸有50mm×5omnx4.5皿n及25mnx25mm×2.5mn两种。
大填料在下层，小填料在上层，各高5m,乱堆。若取空塔气速为液泛气速的80%,试求此填料吸收塔的直径及流动阻力。
解：(1)塔径。
两种填料的值如下：
陶瓷拉西环(乱堆):
陶瓷拉西环(乱堆):
比较两种填料的值可知，小填料的泛点气速应比大填料的低，故应接小填料计算塔径。
由图中的乱堆填料泛点线查得。故：塔径：
2).压强降。
因两段填料层具有不同的值，故塔内流动阻力应分两段计算。
上层：乱堆瓷环。
由图查得。则全塔压降。
3在直径为0.8m的填料塔中，装填25mx25m×2.5m的瓷拉西环，用于常压及20℃下气体吸收操作。
若液、气性质分别与水和空气相同，按质量计的液、气流量比为5。核算上升气量达3000m3/h时，是否会发生液泛现象？
若改用25m×25mx0.6m的金属鲍尔环，上升气量提高到多少才会液泛？
解：查附录知。
可查得两种填料的值为。
瓷拉西环。金属鲍尔环：
由图查得。对应于此横坐标数值的纵坐标值(乱堆填料泛点线)
即：液泛的气体体积流量。
上升气量，故会发生液泛。
改用鲍尔环，若鲍尔环的液泛速度为，填料因子为。
因横坐标值不变，则纵坐标仍为。
故改用鲍尔环后，发生液泛的上升气量为。
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