第九章传质吸收例题.doc

1、例 7-2 有一个 10cm 高的烧杯内装满乙醇，问在 101.3kPa 及 25的室温下全部蒸 发完约需多少天？若温度升高至 35，问全部蒸发完约需多少天？假设烧杯口上方空气中乙醇蒸汽分压为零；25和 35下乙醇的饱和蒸汽压分别为 8.0kPa 和 13.3kPa。解：乙醇通过静止空气层的扩散为单向扩散，且为非稳定过程，但因 扩散距离 z 的变化缓慢，故可作为拟稳态处 理。基本方法：设在扩散的任意时刻 ，液面离杯口的距离（扩散距离）为 z，取 d时间间隔对物料作衡算，并结合扩散的规律解决之。单向扩散，有：（1）12BAPLnRTzDN式中：D=1.1910 -5m2/s；T=273+25=2

2、98K；PB2=101.3-0=101.3kPa；PB1=101.3-8.0=93.3kPa；z-扩散距离，m。代入（1）中，得： )./(10.4 3.91029834.83.10925smkolzLnzNA在 d时间内，液面高度降低 dz，对乙醇作衡算： AAMdzN/或 （2）dA式中：=780kg/m 3，MA=46kg/kmol；代入上式，得： zddzd 88 1024./10467积分可得：dszdd 5.24102.)01.(21024.24. 6281.000 8 当温度升高至 35 时：PB1=101.3-13.3=88.0kPa;D=1.1910-5(308/298)1.

3、5=1.2510-5m2/s;其余参数不变。 )./(1096. 83.10384.8.102525smkolzLnzNAzddzd 88 104.2/1096.47积分可得： dszdd 1.4102.)01.(2104.24.2 6281.000 8 例 7-3 总压为 101.3 kPa、温度为 20时，1000 kg 水中溶解 15 kg NH3，此时溶液上方汽相中 NH3 的平衡分压为 2.266 kPa。试求溶解度系数 H、亨利系数 E、相平衡常数 m。若总压增倍，维 持溶液上方汽相摩尔分率不变，则问此时 NH3 的溶解度及各系数的值。解：本题中，ANH 3，SH2O。首先将汽、液

4、相组成换算为 y 与 x。MA=17，MS=18 01563.18/017/5/BAnx由亨利定律得：E=PA*/xA=2.266/0.01563=145.0kPa m=E/P=145/101.3=1.431 )./(381.0145/0/ 3kPamkolEMHss 若总压增倍，维 持溶液上方汽相摩尔分率不变，则 E 不变， H 也不变。716.02431.)/(2112 21212 PmPEPCA=HPA*=0.383122.266=1.736kmol/m3仍取溶液的密度为 1000kg/m3,则 1m3 溶液质量为 1000kg。A=1.73617=29.51kgNH3 的溶解度为:Ok

5、gHkgNH2310/4.305.29.10例 7-5 含氨极少的空气于 101.33 kPa，20被水吸收。已知气膜 传质系数kG=3.1510-6 kmol/(m2skPa)，液膜 传质系数 kL=1.8110-4 （m/s），溶解度系数 H=1.5 kmol(m 3kPa)。汽液平衡关系服从亨利定律。求：汽相总传质 系数 KG，KY；液相总传质系数 KL，KX；气膜与液膜阻力的相 对大小；若汽相主体氨 浓度的摩尔 分率为 0.03，液相主体浓度为 0.5 kmol/m3，求界面浓度。解：(1)因为物系的汽液平衡关系服从亨利定律，故)./(10.3 108.5.105.311 26 46k

6、PasmkolKHkGL KY=PTKG=101.333.1110-6=3.1510-4 kmol/(m2.s) KL=KG/H=3.1110-6/1.5=2.0710-6 m/sKX=CTKL=(1000/18) 2.0710-6=1.1510-4 kmol/(m2.s)(2)气膜阻力占 总阻力的%7.981015.3/1 6GkK计算结果表明,该吸收过程属气膜控制。(3)对稳定吸收 过程，由 传质速率方程得：NA=kG(P-Pi)=kL(Ci-C)P=PTy=101.30.03=3.04 kPa3.1310-6(3.04-Pi)=1.8110-4(Ci-0.5) (a)在界面处汽液相接触处

7、于平衡状态，则Ci= HPi=1.5Pi (b)(a),(b)联立,解得:Pi=0.364 kPa, Ci=0.547 kmol/m3。例 7-6用清水吸收某有机物 A，吸收塔的操作压强为 101.3 kPa，温度为 293 K，进吸收塔的气体流量为 900 m3/h，其中 A 含量为 0.026(摩尔 分数) ，要求吸收率为 90，在操作条件下，A 在两相间的平衡关系为Y*=1.2 X，若取水的用量 为理论最小用量的1.5 倍，求每小 时送入吸收塔顶的水量及塔底流出的吸收液组成。解：进入吸收塔的惰性气体摩尔流量 V： hkomlV /46.3)026.1(4.293/790 进塔气中 A 的

8、组成 Y1： Y1=0.026/(1-0.026)=0.026 7进塔溶剂中 A 组成 X2：X2=0平衡线符合亨利定律 (L/V)min=m=1.20.9=1.08 由 (L/V)=1.5(L/V)min，得： L=1.5(L/V)minV=1.51.0836.46=59.07 kmol/h吸收液出塔组成： 由 L(X1-X2)=V(Y1-Y2) 得：01483.07.599.264.36)( 212211 XLVYXLYVX例 7-7 空气和氨的混合气体，在直径为0.8m 的填料吸收塔中用清水吸收其中的氨。已知送入的空气量为 1390 kg/h，混合气体中氨的分压为 1.33 kPa，经过

9、吸收后混合气中有 99.5的氨被吸收下来。操作温度为20，压强为 101.325 kPa。在操作条件下，平衡关系为 Y*0.75X。若吸收剂(水)用量为 52 kmol/h。已知氨的汽相体积吸收总系数 KYa314 kmol(m 3h)。求所需填料 层高度。解：(1)用对数平均推 动力求填料 层高度依题意 y1=1.33/101.325=0.013 20134.0132.11 yYY2=0.0134(1-0.995)=6.710-5X2=0V=1390/29=47.93 kmol/h0123.5295.0134.09.47)( 212211 XLVYXLYVXY1*=mX1=0.750.012

10、3=9.22510-3Y2*=mX2=0.750=0Y1=Y1-Y1*=0.013 4-0.009 225=0.004 175Y2=Y2-Y2*=6.710-5-0=6.710-54 552109. 107.64.0. LnYLnYm 41.31094.34521 mOGYN maKVHYOG 7.8.0431.72 z=HOGNOG=0.303713.41=4.07m(2)用吸收因数法求填料 层高度 6913.05293.47.01 LmVA20107.6345221 mXY 40.13 6913.02)6913.0(69 1)(1221 LnAmXYALnANOG z=HOGNOG=0.303713.40=4.07m