化工原理习题答案.docx
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化工原理习题答案
7-1.100g水中溶解1gNH3，从手册查得20°C时NH3的平衡分压为986.6Pa，在
此浓度以内服从亨利定律。
试求溶解度系数H（单位为kmolm3kPa1）和相平衡常
数m，总压力为100kPa。
（答：
H0.59kmolm3kPa1,m0.943）
0.582kmol
匸亟o.。
105,
1718
于牆0.943。
7-2.100C时氧在水中的溶解度的表达式p*3.313106x,式中p为氧在气相中
的平衡分压，kPa；x为溶液中氧的摩尔分数。
空气中氧的体积分数为21%，试求
总压为101kPa时，每m3水中可溶解多少g氧？
（答：
11.4gm3，或0.35molm3）
6
11.4gm3o
6.421032
c
181000
7-3.用清水吸收混合气中的NH3，进入常压吸收塔的气体含NH3体积分数为
6%，吸收后气体含NH3体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为0.012kmolNH3kmol1水。
此物系的平衡关系为Y2.52Xo气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？
（答：
顶0.00402，底卓0.034）
解：
y1」0.064，Y2主0.0402，
1y110.061y210.004
塔底：
Y2.52X2.520.0120.03024，
塔顶：
Y2.52X2.5200，
塔顶气相推动力丫20.00402，
塔底气相推动力丫1丫1Ye,10.0640.030240.034。
7-4.用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K下的溶解度系
H2kmolm3kPa1,传质系数kG0.056kmolm2h1kPa1，
kL0.075kmolm2h1kmol-1m3o求总传质系数Kg以及气相阻力在总阻力中所占
的分数。
（答：
Kg0.0408kmolm-2h1kPa1,0.73）
解：
Kg
I211
0.0408kmolmhkPa,
11'
0.05620.075
气相阻力所占分率:
1
00560.73。
11
0.05620.075
7-5.从矿石焙烧送出的气体，含体积分数9%SQ，其余视为空气。
冷却后送
入吸收塔，用水吸收其中所含SO2的95%。
吸收塔的操作温度为300C，压力为100kPa每小时处理的炉气量为1000m3（300C、100kPa时的体积流量），所用液气比为最小值的1.2倍。
求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。
平衡关系数据为
液相SO2溶解
度/
1
kgSQ100kgH2O
7.55.02.51.51.00.5
0.20.1
气相SO2平衡
分压/kPa
91.760.328.816.710.54.8
1.570.63
（答：
L30120kgh1,x10.00206）
丫2
（1）Y,（10.95）0.0990.00495,
V1000273（10.09）36.6kmolh1,
22.4303
进吸收塔SO2的分压R
101.3y101.30.099.12kRa,
由平衡关系内插得溶液平衡浓度为0.877kgSO2100kg“H?
。
换算为摩尔比孤嚅穿2-103，
L丫1丫20.0990.00495
VminX1,e0.00247
min
L11
LminV36.638.11394.5molh125100kgh1，
Vmin
L1.2Lmin1.22510030120kgh1，
99%o入塔的混合气
7-6.用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收中，含苯2%（摩尔分数）。
入塔的煤油中，含苯0.02%。
溶剂用量为最小用量的1.5倍,操作温度为500C,压力为100kRao平衡关系为丫0.36X，总传质系数
KYa0.015kmolm3s1。
入塔气体的摩尔流量为0.015kmolm2s1。
求填料层高
度。
（答：
Z12m）
0.0002，x2
0.0002，
0.020.0002
0.357，
0.02
0.0002
0.36
解：
yi0.02,y0.02（10.99）
LY1Y2y1y
VminXe,1X2xe,1x2
L1.5-1.50.3570.536,
VVmin
V1
x1V（y1y2）x21（0.020.0002）0.00020.0371,
L0.536
1mV0.36
AL0.536
HHogNog12112m
7-7.在填料塔内用稀硫酸吸收空气中所含的NH3。
溶液上方NH3的分压为零（相
平衡常数m0）。
下列情况所用的气、液流速及其他操作条件都大致相同，总传质单元高度Hog都可取为0.5m。
试比较所需填料层高度有何不同。
混合气中含摩尔分数1%NH3，要求回收90%。
混合气中含1%NH3，要求回收99%。
混合气中含5%NH3，要求回收99%。
作了上述比较之后，你对塔高与回收率的
mV
也0.01100，
y20.0001
查图得：
Nog4.5，
ZHogNg0.54.52.25m；
⑶y10.05，
0.050.01
0.000505,
y2
0.990.050.01
y10.0599
y20.000505'
查图得：
Nog4.5,
ZHogNg0.54.52.25m。
7-8.今有连续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1000mh（操作状态），原料中含甲醇100gm3，吸收后水中含甲醇量等于与进料气体中相平衡时浓度的67%。
设在常压、250C下操作，吸收的平衡关系取为
丫1.15X，甲醇回收率要求为98%，kY0.5kmolm2h1，塔内填料的比表面积为a200m2m3塔内气体的空塔气速为0.5ms1。
试求：
（1）水的用量为多少kgh1？
（2）塔径；（3）传质单元高度Hog；（4）传质单元数Nog；（5）填料层高度。
（答：
L1150kgh1;D0.84m;Hog0.686m;Nog8.89;Z6.1m）
3
解：
⑴y110010/320.07，
1/22.4
Y10.070.0753，
10.07
X2
115
磁]889；
⑷用解析法:
1.15
1-
1.68
ln[（1空）（哼0）
1.681.151030
⑸ZHogNog0.6868.896.1m。
7-9.直径为0.88m的填料吸收塔内，装有拉西环填料，填料层高为6m。
每小时
处理2000m3含5%丙酮与空气的原料气，操作条件为1个大气，250C。
用清水作吸
收剂，塔顶出口废气含丙酮0.263%（以上均为摩尔分数），出塔溶液中每千克含丙酮
61.2g，操作条件下的平衡关系为Y2X。
试计算：
（1）气相总体积传质系数KYa；
（2）每小时可回收丙酮多少千克？
（3）若将填料层加高3m，又可以多回收多少千克丙酮？
（答:
KYa176.8kmol
h1,225kgh1,6.56kgh1）
解：
塔截面积S
4d2
40882o.61m2，
惰性气体量
V^000竺（10.05）77.7kmolh1，
22.4298
Yi
0.05
10.05
0.526，Y20.002630.00263，
10.00263
X2
0，x1
61.2/58
0.0198，
61.2/58938.8/18
ye,1
丫1
0.05260.04120.0114，
0.002630
0.00263,
Ym
¥丫2
丫1
°.°114°.002630.006，
In
0.00263
NaV（Yi丫2）
ZYmZYm
77.7（0.05260.00263）!
76.8kmoim3h1；
0.6160.006
丙酮回收量:
2000竺（0.050.00263）58.08225kgh
22.4298
Z
HogNog
V
77.7
HOG
0.72,
KYa
176.80.61
Z
6ccc
Nog
8.33,
HOG
0.72
V
X1
X2
0.0198
0.418
L
y1
y2
0.050.00263
20.4180.836,
L
增加填料层高度后，
传质单元数变为Nog
Z
9
912.5
HOG
0.72'
当Nog12.5,
0.836时，从图上读得：
y1
40，
L
y2
回收率：
y1y21y210.0250.975，
y1y1
原回收率:
y1y20.050.0026309474
y1
0.05
可多回收丙酮量:
1
6.56kgh。
m2000竺0.050.9750.947458.08
22.4298
2°.0198°.0396，Ye,1怎°.°412，
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