《化工原理》复习提要(下。未打印)

第七章 1、相组成

?1?质量浓度与物质的量浓度mA?A?VncA?AVcA??AMA?pART?2?质量分数与摩尔分数?A?mAmnAxA?n?A?xAMAxAMA?xBMB?AxA?MA?AMA??BMB?3?质量比与摩尔比nAXA?n?nAmAXA?m?mAxAXA?1?xAXAxA?1?XAXA?A?1?XA?AXA?1??A例题：含丙

酮12.5%（质量分数）的水溶液，其密度为966.7kg/m3，试计算丙酮的摩尔分数、摩尔比及物质的量浓度。xA=0.0425、XA=0.0444、cA=2.086 2、质量传递

（1）等分子反方向传递（摩尔汽化潜热相等的蒸馏）

NANADAB?cA1?cA2???zDAB?pA1?pA2??RT?z

（2）一组分通过另一停滞组分（吸收操作）

NA?DABP总RT?zPBMDABc总RT?zxBM?pA1?pA2?pBM?pB2?pB1plnB2pB1NA??xA1?xA2?????xBMxB2?xB1?xB2lnxB1液相中c总?21??1????2?M1M2例题：在直径为0.015、长度为0.52m的圆管中CO2气体通过N2的温度为383K，总压为158.6kPa，管两端CO2的分压分别为95.0kpa和12.0kpa。试计算CO2的扩散通量。已知该条件下CO2在N2中的扩散系数为0.165×10-4m2/s。NA=1.32×10-6kmol/(m2·s) 3、对流传质

NA?kL?cAi?cAb?

例题：在常压下，30℃的空气从厚6mm、长度为500mm的萘板的上下表面沿水平方向吹过。在30℃下，萘的饱和蒸汽压为51.7 pa，固体萘的密度为1152kg/m3，空气与萘板间的对流传质系数为0.0159m/s。试计算萘板厚度减薄6%所需要的时间。时间=1.38h 习题

气体吸收属于_____，液体精馏属于_____，液体萃取属于_____，固体干燥属于______。（气液传质过程、液液传质过程、液固传质过程、气固传质过程）

在平衡分离过程中，i和j两组分的分离因子aij越大，则该两组分（ ）分离 A、越容易 B、越不容易 C、不能够 D、无法判断

3、在分子传质过程中，若漂流因素P总/PBM＞1，则组分A的传质通量NA与组分A的扩散通量JA的关系为（ ）。

A、NA=JA B、NA＜JA C、NA＞JA D、不好判断 4、气体中的扩散系数DAB与温度T的关系（ ），与压强P的关系（ ） A、DAB∝T1.0 B、DAB∝T0.5 C、DAB∝T2.0 D、DAB∝T1。75 A、DAB∝P1.5 B、DAB∝P0.5 C、DAB∝P1.0 D、DAB∝P-1.0 第八章

1、亨利定律 （1）表达式

p??Ex（2）换算关系

p??cHy??mxY??mX

?H?EMSEm?P总?H?P总MSm

2、相平衡 传质方向

Y＞Y*或X＜X*，则为吸收 Y=Y*或X=X*，则为平衡 Y＜Y*或X＞X*，则为解吸 推动力

气液组成为Y、X，则推动力表示为（Y-Y*）或者（X*-X） 传质极限

X1,maxY2,min?X1?Y2???Y1m2?mX

例题：

1、在常压及25℃下测得氨在水中平衡数据为：组成为1gNH3/100gH2O的氨水上方的平衡分压为520Pa。在该组成范围内相平衡关系符合亨利定律。试求亨利系数、溶解度系数及相平衡常数。稀氨水密度近似取为1000kg/m3。E=4.952×104pa、m=0.489、H=1.12×10-3kmol/(m3·pa)

2、若（1）氨水的温度与组成不变，而氨水上方的总压力升高到202.6kPa；（2）氨水的组成与总压力不变，而氨水的温度升高到40℃，此时氨水上方的平衡分压为750Pa。试求以上两种情况的亨利系数、溶解度系数及相平衡常数。（1）E=4.952×104pa、m=0.244、H=1.12×10-3kmol/(m3·pa)；（2）E=7.413×104pa、m=0.705、H=7.76×10-4kmol/(m3·pa)

3、在总压为101.3kpa、温度为30℃的条件下，某含SO2为0.098（摩尔分数，下同）的混合空气与含SO2为0.0025的水溶液接触，试判断SO2的传递方向。已知操作条件下气液相平衡关系为Y*=45.8X。解吸

4、在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的CO2，空气中CO2的体积分数为8.5%。操作条件为15℃、405.3kpa，15℃时CO2在水中的亨利系数为1.24×105kpa，吸收液中CO2的组成为x1=1.65×10-4.试求塔底处吸收总推动力 △y、△x、△P、△c、△X、△Y。 3.416×10-2、1.129×10-4、13.99kpa、6.263×10-3kmol/m3、1.129×10-4、0.0397 3、速率关系 （1）膜吸收速率

NA?kG?p?pi?NA?ky?y?yi?NA?kL?ci?c?NA?kx?xi?x?（2）总吸收速率 NA?KG?p?p??NA?Kyy?y?NA?KYY?Y?NA?KLc??cky?p总kGkx?c总kL

???KY?p总KG111??KGkGHkL11H??KLkLkG11m??Kykykx?????KX?c总KLNA?Kxx??x?111??KxkxmkyNA?KXX??X?

例题：

1、用填料塔在101.3kpa及20℃下，以清水吸收混于空气中的甲醇蒸气。若在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的亨利系数为27.8kpa。测得塔内某截面处甲醇的气相分

压为6.5kpa，液相组成为2.615kmol/m3，液膜吸收系数kL=2.12×10-5m/s，气相总吸收系数KG=1.125×10-5kmol/(m2·s·kpa)。求该截面处

（1）膜吸收系数kG、ky及kx；1.533×10-5kmol/(m2·s·kpa)、1.533×10-3kmol/(m2·s)、1.176×10-3kmol/(m2·s)

（2）总吸收系数KL、Kx、Ky、KX、KY；5.64×10-6m/s、3.124×10-4kmol/(m2·s)、1.14×10-3kmol/(m2·s)、3.128×10-4kmol/(m2·s)、1.14×10-3kmol/(m2·s) （3）吸收速率6.327×10-5kmol/(m2·s)

2、已知某低组成气体溶质被吸收时，平衡关系服从亨利定律，气膜吸收系数为3.15×10-7 kmol/(m2·s·kpa)，液膜吸收系数为5.86×10-5m/s，溶解度系数为1.45 kmol/(m3·kpa)。试求气膜阻力、液膜阻力和气相总阻力，并分析该吸收过程的控制因素。3.175×106(m2·s·kpa)/kmol、1.706×104s/m、3.187×106(m2·s·kpa)/kmol、气膜控制 4、计算

（1）物料衡算

VY1?LX2?VY2?LX1?A?Y?Y1?Y2?100%Y1或Y?LL??X??Y2?X2?VV??

LL??X??Y1?X1?VV??Y2a X2b Y2b C Y 2bX2a D Y1b=Y1a a b Y2a Y1a X1a X1b Y

1b

（2）吸收剂用量

B

A X2b X1b=X2a X1a

?Lmin?Y1?Y2?VY1?X2m

Y1?Y2Y1?Y2?L???????V?minX1?X2Y1?X2m例题：在101.3kpa、20℃下用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的硫化氢。已知混合气进塔的组成0.055（摩尔分数，下同），尾气出塔的组成为0.001。操作条件下系统的平衡关系为p*=4.89×104x kpa，操作时吸收剂用量为最小用量的1.65倍。 计算吸收率和吸收液的组成；98.3%、7.3×10-5

若维持气体进出填料塔的组成不变，操作压力提高到1013kpa，求吸收液组成。7.3×10-4

5、塔径塔高

D?（1）塔径（2）塔高

4V'??

Z?HOGNOGHOG?NOGNOGVKYa????Y1?Y21mV1?ln??1?S??S?S???1?S?LAY2?Y2?Y1?Y2?Y1??Y2??Ym??Y1?Ymln?Y2

Z?NT?HETPA??ln1??NT??1lnA???A?A，max?Y1?Y2Y1?Y2?

1、在101.3kpa、20℃下用清水在填料塔内逆流吸收空气中所含的二氧化硫气体。已知混合气摩尔流速为0.025kmol/(m2·s)，二氧化硫的组成为0.032（体积分数）。操作条件下气液平衡关系为Y=34.6X，气相总体积吸收系数为1.98kmol/(m3·h·kpa)，操作时吸收剂用量为最小用量的1.55倍，要求二氧化硫的回收率为98.2%。试求 （1）吸收剂的摩尔流速（kmol/(m2·s)）1.275 kmol/(m2·s) （2）填料层高度。3.782m

2、某工厂现有一直径为1.2m、填料层高度为8m的吸收塔，用清水逆流吸收空气中所含的有害气体。已知操作压力为125kpa、温度为25℃。现场测得入塔和出塔混合气体中溶质的含量分别为5.25%和0.055%（体积分数），出塔吸收液的组成为0.0155（摩尔分数）。操作条件下的气液平衡关系为Y=2.12X，气相总体积吸收系数为65.5kmol/(m3·s)。试核算：（1）吸收剂用量是最小用量的多少倍；1.664

（2）该吸收塔的生产能力（单位：m3混合气/年，每年7200h）9.477×106m3/年

3、在一逆流操作的填料塔中，用循环溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。已知进塔气体组成为0.025（摩尔比，下同），操作液气比为1.62，操作条件下气液平衡关系为Y=1.23X，循环溶剂组成为0.0012。出塔气体组成为0.0023。现因解吸不良，循环溶剂组成变为0.0086，试求此时出塔气体组成。0.0111 习题

1、吸收操作的依据是_____，以达到分离____混合物的目的。

?1??1?Y1?Y21?NT?ln??1?????lnA??A?Y2?Y2A?

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