化工原理下册计算答案.docx

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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＝m?

，式中?

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A1%（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0.6m，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760mmHg，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0.051mmHg。

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NOG。

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HOG为多少m？

j06a10108

总压100kN/m2，30℃时用水吸收氨，已知kG=3.84?

10-6kmol/[m2·s（kN/m2）]，

kL=1.83?

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

求：

ky、Kx、Ky。

（液相总浓度C按纯水计为55.6kmol/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Kya=0.10kmol/（m3·s），问该塔填料层高度为多少？

（提示：

NOG=1/（1-S）ln[（1-S）（y1-mx1）/（y2-mx2）+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kG=1.25[kmol/（m2·h·atm）]，液膜吸收分系数kL＝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

参见附图：

j06b037.t

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yAδ，试导出稳态扩散条件下，组分A的传质通量NA的计算式。

j06b10038

在总压p＝500kN/m2、温度t＝27℃下使含CO23.0%（体积%）的气体与含CO2370g/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?

105kN/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ye=0.75x，总体积传质系数KGa＝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?

104atm。

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Kxa＝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Kya＝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Kya＝0.035kmol/（m3·s），纯煤油的平均分子量Ms＝170，塔径DT＝0.6m。

试求：

⑴吸收剂的耗用量为多少[kg/h]？

⑵溶液出塔浓度Xb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Kya＝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yb＝0.03，要求其收率?

A＝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xb*=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xb；

⑶完成上述分离任务所需的气相总传质单元数NOG。

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Kya=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yb＝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，KYa=0.0611kmol/（m3·s）（按摩尔比计算值）。

试求：

1出塔的液相浓度Xb；

2气相总传质单元高度HOG；

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H2S2.8%（体积%），要求回收率为95%，塔在1atm、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，KY=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Kya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Kya=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?

ym；

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24kmol/（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hL为0.44m，气相体积分传质系数kya=0.06kmol/（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Kya为100kmol/（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A6%（体积%），要求吸收率为98%，清水流率为40kmol/（m2·h）。

操作条件下的平衡关系为y=0.8x。

气相总传质系数Kya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18.89g/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1atm，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Kya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Kya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HL=0.24m，气相传质单元高度HG=O.26m。

试求所需填料层的有效高度。

（注：

气相总传质单元高度HOG=HG+（mG/L）·HL，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）；

⑵如kG不变，则吸收速率增减百分率是多少？

（提示：

SHG=ReG0.7ScG（1/3））

j06c15001

用纯溶剂S吸收混合气体中溶质A。

操作条件为p=1atm，t=27℃。

已知：

惰性气体的质流量速为5800kg/（m2·h），惰性气体的分子量为29，气相总传质单元高度HOG＝0.5m，塔内各截面上溶液上方溶质A的分压均为零（即相平衡常数m=0）。

试计算：

1.下列三种情况所需填料层高度各为若干m；

⑴A的入塔浓度yb=0.02，吸收率90%；

⑵A的入塔浓度yb=0.02，吸收率99%；

⑶A的入塔浓度yb=0.04，吸收率90%；

2.填料层的气相体积吸收总系数KGakmol/（m3·s·atm），指出气膜阻力占总阻力的百分数；

3.在操作中发现，由于液体用量偏小，填料没有完全润湿而达不到预期收率，且由于溶剂回收塔能力所限，不能再加大溶剂供给量，你有什么简单有效措施可保证设计吸收率？

j06c15003

在填料高度为5m的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下平衡关系Y=1.2X，溶质的回收率为90%，若保持气液两相流量不变，欲将回收率提高到95%，问填料层高应增加多少ｍ？

（假设其气相的体积吸收总系数KYa为定值）

j06c15008

在一逆流操作的填料塔中，用含A组分0.2%的矿物油吸收混合气中的A组分。

已知进口混合气中A组分的含量为yb=1.5%（以上均为mol%），操作压力为1atm。

系统平衡关系服从拉乌尔定律。

操作温度下A组分的饱和蒸汽压为380mmHg。

试求：

⑴出口矿物油中A组分的最大浓度。

⑵若A组分的回收率为85%，求最小液气比。

⑶当吸收剂用量为最小用量的3倍时，气相总传质单元高度HOG=1.2m，求填料层高度。

（此时回收率不变）

j06c15014

在吸收过程中，一般按图1设计，有人建议按图2流程设计吸收塔，试写出两种情况下的操作线方程，并画出其操作线并用图示符号说明操作线斜率和塔顶底的操作状态点。

j06c15015

下图（a）、（b）为吸收、解吸联合操作的操作线及流程。

操作中，若增加解吸气用量，而其它操作条件均不变，试在原（a）图中绘出新工况下的吸收和解吸操作线。

j06c15025

在逆流操作的吸收塔内，用清水吸收氨－空气混合气中的氨，混合气进塔时氨的浓度yb=0.01（摩尔分率），吸收率90%，操作压力为760mmHg，溶液为稀溶液，系统平衡关系服从拉乌尔定律，操作温度下，氨在水溶液中的饱和蒸汽压力为684mmHg。

试求：

⑴溶液最大出口浓度；

⑵最小单位吸收剂用量；

⑶当吸收剂用量为最小用量的2倍时，传质单元数为多少？

⑷传质单元高度为0.5m时，填料层高为多少米？

j06c15028

气体混合物中含丙酮3%（体积百分率）。

要在逆流填料吸收塔内用水吸收丙酮的98%，若平衡关系为y*=1.05x，试求：

⑴用含0.01%（摩尔百分率）丙酮的水作吸收剂，且液气比为2，则所需的传质单元数应为多少？

⑵若气液两相进料组成不变，液气比变为1.04，当填料层无限高时，丙酮的极限回收率为多少？

j06c15029

设计一填料塔，在常温常压下用清水吸收空气－丙酮混合气体中的丙酮，混合气入塔流率为80kmol/h，含丙酮5%（体积%），要求吸收率达到95%。

已知塔径0.8m，操作条件下的平衡关系可以y=2.0x表示，气相体积总传质系数Kya＝150kmol/（m3·h）。

而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的70%，试求：

⑴所需水量为多少m3/h；

⑵所需填料层高度，m；

⑶用水量是最小用水量的多少倍。

j06c15033

某厂吸收塔的填料层高8m，用水洗去尾气中的公害组分，在此情况下气液相各组成的摩尔分率如图（Ｉ）所示。

已知在操作范围平衡关系为y=1.5x。

现由于法定的排放气浓度规定出塔气体组成必须低于0.002（摩尔分率），为此，试计算：

⑴若再加一个塔径和填料与原塔相同的第二塔（Ⅱ），构成气相串联的二塔操作。

塔（Ⅱ）的用水量与塔（Ｉ）相同，则塔（Ⅱ）的填料层高度至少应多高？

⑵若将原塔加高，则其填料层总高度至少应多高？

才能使出口气体达到排放要求？

j06c15034

在一逆流操作的填料塔中，用纯矿物油吸收混合气体中的溶质，进口混合气中溶质含量为1.5%（体积%），吸收率为85%，操作条件下的平衡关系y=0.5x。

试求：

⑴出口矿物油中溶质的最大浓度；

⑵最小液气比；

⑶取吸收剂用量为最小用量的3倍时，传质单元数；

⑷气相总传质单元高度为1m时，填料层高。

j06c15040

在逆流操作的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气体中的可溶组分A，已知：

吸收剂用量为最小用量的1.5倍，气相总传质单元高度HOG＝1.11m，操作条件下的气液平衡关系为y*=mx（气液组成均以摩尔比表示），要求A组分的回收率为90%，试求所需填料层高度。

在上面填料塔内若将混合气的流率增加10%，而其它条件不变（气相入塔组成、吸收剂用量、操作温度和压强均不变），试定性判断尾气中A的含量及吸收液的组成将如何变化？

已知Kya∝（V/Ω）0.7

j06c15096

已知某填料吸收塔直径为1m，填料层高度4m。

用清水逆流吸收空气混合物中某可溶组分，该组分进口浓度为8%，出口为1%（均为mol%），混合气流率为30kmol/h，操作液气比为2，相平衡关系y=2x。

试求：

1操作液气比为最小液气比的多少倍？

2气相总传质系数Kya。

3塔高为2米处气相浓度。

4若塔高不受限制，最大吸收率为多少？

j06c15097

在常压逆流操作吸收塔中，用纯溶剂回收混合气中A组分。

入塔气体流量为1120m3/h（标准状况），入塔yb=5%（体积），吸收率为90%，吸收因数L/mG=2，亨利系数E=1.5atm。

该塔塔径为0.8米，体积传质系数Kya=100kmol/（h·m3）。

试求：

1出塔液体组成xb；

2填