《第九章传吸收例题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章传吸收例题.doc（15页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、例 7-2 有一个 10cm 高的烧杯内装满 乙醇，问在101.3kPa及25 C的室温下全部 蒸发完约需多少天？若温度升高至35 C,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 C和35 C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T,液面离 杯口的距离（扩散距离）为 z,取d t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:NaRTzPb1(1)式中：D=1.19 X1
2、0-5m2/s ;T=273+25=298K;Pb2=101 .3-0=101 3kPaPbi=101 3-80=93 3kPaz-扩散距离，m。代入（1 ）中，得:KI 1.19 10 5 101.3101.3NaLn 8.314 298z93.34.00 10 82kmol /(m .s)时间内，液面高度降低dz，对乙醇作衡算:(2)Na d dz /Ma式中：p =780kg/m3， M A=46kg/kmol代入上式，得:78046 4 10 8/zdz4.24 108zdz积分可得:0.1d 4.24 108 zdz24.5d424 108 2(0dz N am a 0)22 106
3、 S当温度升高至35时C：Pb1=101 .3-13.3=88.0kPa;D=1.19 X 10-5 X (308/298) 1.5=1.25 X10-5m2/s;其余参数不变5Na1.25 10101.3101.3Ln8.314 308z886.96 102kmol /(m .s)78046 6.96 10 8/zdz2.44 108zdz积分可得:0.1d 2.44 108 zdz008 12.44 108 (0.120)1.22 106s 14.1d2例7-3 总压为101.3 kPa、温度为20 C 时，1000 kg水中溶解15 kg NH 3，此时溶 液上方汽相中 NH3的平衡分压
4、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，A NH 3, S H2O。首先将汽、液相组成换算为 y与xM a=17 ， M s=18Xa“anA nB15/1715/17 1000/180.01563由亨利定律得:E=P A*/x a=2266/0.01563=1450kPam=E/P=145/101.3=1.431s/Ms1000/181450.3831kmol/(mIkPa)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。m1(E / P)1E1 P2m2m
5、i 旦 1.431 -0.716P22Ca=HP a*=0.3831 X2 X2.266=1 736kmol/m29.5 30.4kgNH 3/1000kgH2O例7-5 含氨极少的空气于101.33kPa , 20 C被水吸收。已知气膜传质系数 kG=3.15 X10-6 kmol/(m 2 kPa)，液膜传质 系数kL=1.81 X10-4(m/s )，溶解度系数仍取溶液的密度为1000kg/m 3,则1m3溶液质量为1000kg 。A=1.736 X17=2951kg10001000 29.5NH 3的溶解度为：H=1.5 kmol / (m 3 Pa)。汽液平衡关系服 从亨利定律求：汽
6、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/m 3，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1 1 1 1 1KgkGHkL 3.15 10 6 1.5 1.81 10 4Kg 3.11 10 6kmol/(m2.s.kPa)Ky =PtKg=101 .33 X3.11 X10-6=3.15 X10-4 kmol/(m 2.s)Kl=Kg/H=3 .11 X 10-6/1.5=2.07 X10-6 m/sKx=C tKl=(1000/18)X2.07 X10
7、-6=1.15 X10-4 kmol/(m 2.s)(2)气膜阻力占总阻力的%1/kGKg1/KgkG30 6 100% 98.7%3.15 10 6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=k G(P-Pi)=k L(Ci-C)P=P Ty=101.3 XO.03=3.04 kPa3.13 X 10-6(3.04-P i)=1.81 X 10-4(Ci-0.5)(a)在界面处汽液相接触处于平衡状态，则Ci =HPi=1.5P i(b) (a),(b)联立，解得:Pi=0.364 kPa, C i=0.547 kmol/m例7-6 用清水吸收某有机物 A
8、，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:900 273/29322.4(10.026)36.46koml / h进塔气中A的组成丫1:Y1=0.026心-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 n=12 X0.9=108由(L/V
9、)=1 5(L/V) min，得:L=15(L/V)minXV=1.5 X1.08 X36.46=59.07 kmol/h吸收液出塔组成:由L(X1-X2)=V(Y 1-Y2) 得:V 丫2) X VYX!X2入2LL36.46 0.0267 0.959.070.01483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 ,经过吸收后混 合气中有99.5 %的氨被吸收下来。操作温度 为20 C,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）
10、 用量为52 kmol/h 。已知氨的汽相体积吸收 总系数Kya = 314 kmol / （m 3 h）。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 y 1=1.33/101.325=0.013 2丫11y1y1.1320.01341 0.0132丫2=0.0134(1-0.995)=6.7X10-5X2=0V=1390/29=47.93 kmol/hXiV(Yi Y2)LX2VY1X247.93 0.0134 0.995520.0123Yi*=mX i=0.75 X0.0123=9.225 X10-3Y2*=mX 2=0.75 X0=0X= Y 1-丫1*=0.013
11、 4-0.009 225=0.004 175Y2= 丫2-丫2*=6.7 X10-5-0=6.7 X10-5NogY1主丫1Ln 丫249.941 10 4Y1Y2Ym50.004175 6.7 10,0.004175Ln670.01346.7 10513.4149.941 1047.93H OG0.3037m314 0.824二 z=H ogNog=0.3037 X13.41=4.07m(2)用吸收因数法求填料层高度1 mV 0.75 47.930.6913AL52丫，mX2Y2 mX20.0134 06.7 10 50200NogLn (11) Y； mX2A)Y2 mX211 0.6913Ln (1 0.6913) 2000.691313.40二 z=H og N og =0.3037 X13.40=4.07m