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第8章 气体吸收
—. 填空题
1. 亨利定律表达式pe=Ex, 若某气体在水中的亨利系数E很小, 说明气体为_______ 气体.
2. 在吸收过程中, Ky、ky是以___________和____________为推动力的吸收系数. 3. 若总吸收系数和吸收分系数间的关系可表示为: 1/KG=1/kG+H/kL, 其中1/kg表示_______________, 当__________项忽略的, 表示该吸收过程为气膜控制. 4. 双膜理论的要点是____________________, ____________________________, _________________________, _______________________________________. 5. 吸收塔的操作线方程和操作线是通过___________________________得到的, 它们与______________, ___________________等无关.
6. 在气体流量及气相进出口组成和液相进口组成不变时, 减少吸收剂用量, 则传质推动力____________, 操作线将_______________.
7. 压力_________, 温度_________, 将有利于解吸的进行. 吸收因数A表示___与_______之比.
8. 当代表体系组成的点A中落在气液平衡曲线____________________时, 说明溶质组份在气相的分压___________平衡分压, 溶质组分由______________________相转入_____________相, 这种过程称为吸收.
二. 选择题
1. 在双组分理想气体混合物中, 组分A的扩散系数是( ).A.组分A的物性参数 B.组分B的物性参数C.系统的物性参数D.仅取决于系统的状态
2. 在吸收操作中, 吸收塔某一截面上的总推动力(以气相组成表示)为( ).A.Y-Ye B.Ye-YC.Yi-YD.Y-Yi
3. 含低浓度溶质的气液平衡系统中, 溶质在气相中的摩尔组成与其在液相中的摩尔组成的差值为( ).
A.负值 B.正值 C.零 D.不确定
4. 某吸收过程, 己知气膜吸收系数ky=2kmol/m2h, 液膜传质系数为kx=4kmol/m2h, 由此可判断该过程为( ).
A.气膜控制 B.液膜控制 C.不能确定 D.双膜控制
5. 在逆流操作的填料塔中, 当吸收因数A小于1时, 且填料层为无限高时, 则气液相平衡出现在( ).
A.塔顶 B.塔上部 C.塔底D.塔下部
6. 在逆流吸收塔中, 用纯溶剂吸收混合气中的溶质组分, 其液气比为2.85, 平衡关系为y=1.5x, 回收率为95%, 则液气比与最小液气比之比为( ).A.3B.2 C.1.8 D.1.5
7. 在逆流吸收塔中, 用纯溶剂吸收混合气中的溶质, 平衡关系符合亨利定律, 当进塔气体组成增大时, 其它条件假设不变, 则出塔气体组成( ).A. 增大B.变小C.不变D.不确定
三. 计算题
1. 在盛水的鼓泡吸收器中通入纯CO2, 经长期接触后测得水中CO2的平衡浓度为2.857×10-2mol/L. 鼓泡器中的总压为101.3kPa, 水温30℃, 溶液密度为1000kg/m3, 求亨利系数, 并将此实验值与文献值1.414×106mmHg作比较.
2. 某逆流收塔, 塔底排出液中含溶质摩尔分数为2×10-4, 进口气体中含溶质体积分数为2.5%, 操作压力为101.3kPa, 气液平衡关系为y=50x. 问塔底推动力(y-ye)及(xe-x)各为多少？
3. 某填料塔用水吸收混合气中的丙酮蒸气. 混合气流率为16kmol/hm2, 操作压力为101.3kPa, 己知容积传质系数kya为64.6kmol/hm3, kla为16.6kmol/(hm3) (kmol/m3), 相平衡关系为pA=0.0456CA, 式中气相分压pA的单位为atm, 平衡浓度单位为kmol/m3. 试求:
(1) 容积总传质系数及传质单元高度HOG. (2) 液相阻力占总传质阻力的百分数.
4. 在设计某降膜吸收器时, 规定塔底气相中溶质的摩尔分数为0.05, 液相中溶质的摩尔分数为0.01. 两相的传质系数分别为kx=8×10-4kmol/sm2, ky=5×10-4kmol/sm2. 操作压力为101.3kPa时的相平衡关系为y=2x, 试求: 该处的传质速率N, 单位为kmol/sm2.
5. 对低含量气体逆流吸收, 试证;
NOG=[1/(1-mG/L)]lnΔy1/Δy2
6. 含硫化氢摩尔分数为2.5×10-5的水与空气逆流接触以使水中的硫化氢脱除, 操作在101.3kPa, 25℃下进行, 物系的平衡关系为y=545x, 水的流率为5000kg/m2h.试求:
(1)为使水中硫化氢的摩尔分数降至0.1×10-5所需的最少的空气用量. (2) 当空气用量G=0.40kmol/hm2, 设计时塔高不受限制, 可以规定离开解吸
塔的水中硫化氢最低摩尔分数是多少？
7. 某吸收塔用25×25的瓷环作填料, 充填高度5m, 塔径1m, 用清水逆流吸收流量为2250m3/h的混合气.混合气中含丙酮的体积分数为5%, 塔顶逸出废气中含丙酮的体积分数为0.26%, 塔底液体中每千克水带有60克丙酮, 操作在101.3kPa、25℃下进行, 物系的平衡关系为y=2x. 试求: (1)该塔的传质单元高度HOG及容积传质系数Kya. (2) 每小时回收的丙酮量.
8. 某填料吸收塔高2.7m, 在常压下用清水逆流吸收混合气体中的氨. 混合气入塔的摩尔流率为0.03kmol/m2s, 清水喷淋密度为0.018kmol/m2s. 进口气体中含氨体积分数为2%, 己知气相总传质系数为Kya=0.1kmol/m3s,操作条件下的亨利系数为60kPa, 试求排出气体中氨的浓度.
9.在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨一空气混合气中的氨，混合气体流量为0.025kmol/s，混合气入塔含氨摩尔分率为0.02，出塔含氨摩尔分率为0.001，气液平衡关系y=1.2x，总传质系数为Kya=0.0522kmol/sm3，若塔径为1m，实际液气比为最小液气比的1.2倍，求所需塔高为多少米.
10.在填料塔内用硫酸吸收废气中的氨，操作条件下的气液平衡关系为y=0，在下 列情况下传质单元高度HOG皆为0.5m，试比较所需要的填料层高度：(1)废气 中含氨1%，要求吸收率为90%；(2)废气中含氨1%(mol)，要求吸收率为99%.
11.用清水逆流吸收有机合成残气中的甲醇，处理量为1m3/s，入塔气体中含甲 醇1.78%(mol),要求吸收率为90%，操作液气比为最小液气比的130%,当时条件下气液平衡关系为y=1.15x，试求吸收所需的气相传质单元数.
12.在直径为1m的填料吸收塔中，用清水作吸收剂逆流吸收，入塔混合气体的流量为100kmol/h，其中溶质含量6%(mol)，要求出塔气体中溶质含量为0.3%(mol)，操作液气比为最小液气比的1.5倍，y=2.0x, 塔高为4m，试求出塔液的组成、吸收率及气相传质单元高度.
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