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化工原理考试题及答案 姓 名 _ 班 级 _ 学 号 _ 成 绩_五、计算题：1.（15 分）题号 7213 第 7 章 知识点 430 难度 中等 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 2500m.h （标准状态），废气中氨的浓度为 15g.m，要求回收率不低于 98。若吸收剂用量为 3.6 m.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：1.塔底、塔顶及全塔的吸收推动力（气相）；2.气相总传质单元数；3.总填料层高。*答案*y=15/17/（1000/22.4）=0.01977kmolNH/kmolB+NH Y=y/(1y)=0.01977/(10.01977)=0.02017kmolNH/kmolB Y=0.02017(10.98)=4.03410 V=2500/22.4(10.01977)=109.4kmolB.h L=3.61000/18=200kmolB.h 全塔物料衡算 L(X X)=V(Y Y)200(X 0)=109.4(0.020174.03410)得 X=0.01081 Y=Y Y=0.020171.20.01081=0.0072 Y=Y Y=0.0004034 Ym=(0.00720.0004034)/ln(0.0072/0.0004034)=0.00235 N=(Y Y)/Ym =(0.02010.0004304)/0.00235=8.34 HN N=8.340.7=5.84m2.（15 分）题号 7214 第 7 章 知识点 410 难度 较难 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 1m（绝对），温度为 20；混合气的处理量为 0.04kmol.m.s，氨含量 4.2（体积）。当用水量为 3000kg.m.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 K a0.03kmol.m.s.y。本题目有题图：titu094.bmp *答案*L=3000(1/18)(1/3600)=0.0463 kmol/m.s 氨分压 p=Py 由题图 x=0.050 则 x=0.05070%=0.035 y=y L(x x)/G=0.0420.0463(0.0350)/0.04 =0.00149吸收率 (y y)/y=(0.0420.00149)/0.042=96.5%y=0;由题图 y=0.027ym=（(0.0420.027)0.00149）/ln(0.0420.027)/0.00149 =0.00585 h=G(y y)/(y ym)=0.04(0.0420.00149)/(0.030.00585)=9.23m3.（15 分）题号 7215 第 7 章 知识点 430 难度 较难 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 940标准 m，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=0.14X（其中 Y、X 为摩尔比），已知气相体积传 质系数 K a0.035kmol.m.s，纯煤油的平均分子量 Ms 170，塔径 D0.6m。试求：（1）吸收剂的耗用量为多少kg.h?（2）溶液出塔浓度 X1 为多少?（3）填料层高度 Z 为多少m?*答案*=90%,y=0.05,Y=y/(1y)=0.05/(10.05)=0.05263 Y=Y(1)=0.005263 G=940/22.4=41.96kmol.h GB=G(1y)=41.96(10.05)=39.87kmol.h (Ls/GB)min=(Y Y)/(Y/m)=(0.052630.00526)/(0.05263/0.14)=0.126 Ls=1.5Lsmin=1.50.12639.87=7.536kmol.h =7.536170kg.h=1281kg.h Xb=(Y Y)/（1.5(Ls/GB)min）=(0.052630.005263)/(1.50.126)=0.251 x=X/(1+X)=0.2006 H =GB/(Y)=(39.87/3600)/(0.0350.78506)=1.12m N =(Y Y)/Ym Y=Y Y=0.052630.140.251=0.01749 Y =Y Y=0.005263 Ym=(0.017490.00526)/ln(0.01749/0.00526)=0.01018 N =(0.052630.00526)/0.01018=4.65 ZHN =1.124.65=5.2m4.（15 分）题号 7216 第 7 章 知识点 345 难度 较难 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 y 0.03（摩尔分率），要求其收率为 95。已知操作条件下 mV/L0.8（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 x=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）吸收液的浓度 x（摩尔分率）；（3）完成上述分离任务所需的气相总传质单元数 N。*答案*（1）Y=3/97=0.03093 X=0 Y=Y(1)=0.03093(10.95)=0.00155 由最小溶剂用量公式 (Lmin/V)=(Y Y)/(Y/mX)=(Y Y)/(Y/m)=m(Y Y)/Y 已知 mV/L=0.8 则 L/V=(1/0.8)m=1.25m (L/V)/(L/V)min=1.25/0.95=1.316 （2）由物料衡算式得:相平衡常数 m=Y/X，Y=0.03093,X=0.03/（10.03）=0.03093 m=1X=(Y Y)/(L/V)=(0.030930.00155)/(1.251)=0.0235(摩尔比），X=0.0235/（1+0.0235）=0.0229 （3）N =1/(1mV/L)ln(1mV/L)(Y mX)/(Y mX)+mV/L =1/(10.8)ln(10.8)Y/(0.05Y1)+0.8 =7.845.（12 分）题号 7217 第 7 章 知识点 430 难度 中等 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 K a0.015kmol.m.s。塔径为 1.1米。试求所需填料层高度。*答案*y=0.02 y=0.021%=0.0002 X=y/m=0.02/0.36=0.0556 xa=0.0002 (L/G)min=(y y)/(x x)=(0.020.0002)/(0.05560.0002)=0.3574 L/G=1.5(L/G)min=1.50.3574=0.536 x=x+(y y)/(L/G)=0.0002+(0.020.0002)/0.536=0.0371 y=y mx=0.020.360.0371=0.00664 y=y mx=0.00020.360.0002=0.000128 ym=(0.006640.000128)/ln(0.00664/0.000128)=0.00165 N=(y y)/ym=(0.020.0002)/0.00165=12 H =G/(y)=53/3600/(/4112)/0.015=1.033m =HN =1.03312=12.4m6.（15 分）题号 7218 第 7 章 知识点 250 难度 较难 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 0.1m.h，混合气中空气量为 100m.h（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。*答案*方法 1 Y=0.026,Y=0.0026,m=E/P=0.5/0.95=0.526 Ls/G=0.11000/18/(100/22.4)=1.244 G=(100/22.4)/(/40.2)=142.1kmol.m.h X=(Y Y)/(Ls/G)=(0.0260.0026)/1.244 =0.0188 Y=Y Y=0.0260.5260.0188=0.0161 Y=Y Y=0.0026 Ym=(Y Y)/ln(Y/Y)=0.00741 N =(Y Y)/Ym=3.16 YG/N =142.1/1.23.16 =37.42kmol.m.h 方法 2 A=Ls/G/m=1.244/0.526=2.365 N =A/(A1)ln(11/A)(Y mX)/(Y mX)+1/A =2.365/1.365ln(11/2.365)(0.026/0.0026)+1/2.365=3.16 Y37.42kmol.m.h 7.（14 分）题号 7219 第 7 章 知识点 430 难度 中等 用清水吸收氨空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度 y 0.01（摩尔分率）,吸收率 90，气液平衡关系 y=0.9x。试求：1）溶液最大出口浓度；2）最小液气比；3）取吸收剂用量为最小吸收剂用量的 2 倍时，气相总传质单元数为多少?4）气相总传质单元高度为 0.5m 时，填料层高为几米?*答案*已知 y=0.01 =90%y=y(1)=0.01(10.9)=0.001 x=0,x =y/0.9=0.01/0.9=0.0111 (L/V)m=(y y)/(x x)=(0.010.001)/0.0111=0.811 L/V=2(L/V)m=20.811=1.62 x=(y y)/(L/V)+x=(0.010.001)/1.62=0.00556 y=0 ，y=0.90.00556=0.005 ym=（(0.010.005)(0.0010)）/ln(0.010.005)/0.001 =0.0025 N=(y y)/ym=(0.010.001)/0.0025=3.6 Z0.53.6=1.8 m。8.（12 分）题号 7220 第 7 章 知识点 340 难度 中等 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.m.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，K a=0.0611kmol.m.s(按摩尔比计算值)试求：(1)出塔的液相浓度 X；(2)气相总传质单元高度 H(3)所需填料层高度 h。*答案*Y=y/(1y)=0.01/(10.01)=0.0101 Y=Y(1)=0.0101(10.99)=0.000101 L/G=1.5(L/G)=1.5(Y Y)/(Y/m)=1.5m=1.52.020.99=3.0 X=(Y Y)/(L/G)=(0.01010.000101)/3=0.00333 H=G/K=111(10.01)/3600/0.0611=0.50m S=m/(L/G)=2.02/3.0=0.673 N=1/(1S)L(1S)Y/Y+S=10.73 h=NH=10.730.5=5.37m9.（12 分）题号 7221 第 7 章 知识点 430 难度 中等 在填料层高为 8m 的填料塔中，用纯溶剂逆流吸收空气H S 混合气中的 H S 以净化空气。已知入塔气中含 H S2.8%（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 H S 为 0.0126（摩尔分率），混合气体通过塔截面的摩尔流率为100kmol.m.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。*答案*y=0.028 y=y(1)=0.028(10.95)=0.0014 L=(y y)/xG=(0.0280.0014)/0.0126100 =211kmol.m.h x,=x=y/m=0.028/2=0.014 x/x=0.0126/0.014=90%y=y mx=0.02820.0126=0.0028 y=y=0.0014 y=(0.00280.0014)/(L 0.0028/0.0014)=0.00202 N=(y y)/y=13.2 h=G/KN K=G.hN=100/813.2=165kmol.m.h。10.（15 分）题号 7222 第 7 章 知识点 345 难度 较难 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 1000m.h（标准状态），原料气中含甲醇 100g.m），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,K=0.5kmol.m.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 190 m.m，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 *答案*y=(10010/32)/(1/22.4)=0.07 Y=y/(1y)=0.07/(10.07)=0.0753 Y=Y(1)=0.0753(10.98)=0.001505 X=Y/m=0.0753/1.15=0.0655 X=0.67X=0.0439 G=1000/22.4=44.64kmol.h G=44.64(10.07)=41.52kmol.h L=G(Y Y)/X=41.52(0.07530.001505)/0.0439 =69.8kmol.h V=(/4)D u=1000/3600=0.278m/s D=(4V/(u)=(40.278/(0.5)=0.841mL/G=(Y Y)/X=(0.07530.001505)/0.0439=1.681 S=m/(L/G)=1.15/1.681=0.684 N=1/(1S)L(1S)Y/Y+S=8.87 H=G/K =41.52/(0.5190(/4)0.841)=0.787m h=HN=6.98m。11.（15 分）题号 7223 第 7 章 知识点 430 难度 较难 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 NH 1.5(mol%)的混合气 480m（操作态），要求 NH 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 NH 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.m 表示）；(2)水用量（kg.h);(3)已知气相体积总传质系数 K 为0.09kmol.m.s.y，计算所需填料层高度（m）。*答案*x=0.8x=0.8y/m=0.80.015/0.75=0.016 C0.016/(18/1000)=0.889kmol.m L/G=(y y)/x=(y y)/(0.8y/m)=m/0.8 =0.750.98/0.8=0.919 G=(480273/293)/22.4=20kmol.h L=0.919G=18.38kmol.h=331kg.h H=G/K=20/(0.7850.5)3600/0.09=0.3145m S=m/(L/G)=0.75/0.919=0.816 y/y=1/(1)=1/0.02=50 N=1/(1S)L(1S)y/y+S=12.52 h=HN=0.314512.52=3.94m12.（12 分）题号 7224 第 7 章 知识点 340 难度 中等 流率为 0.04kmol.m.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 K a=0.052kmol.m.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y；(3)填料层高度。*答案*y=0.02 y=y(1)=0.02(10.95)=0.001 (L/G)=(y y)/(xx)=(0.020.001)/(0.02/1.20.0004)=1.168 L/G=1.51.168=1.752 L/G=(0.020.001)/(x 0.0004)=1.752 ,x=0.01124 y=y y=0.021.20.01124=0.00651 y=y y=0.0011.20.0004=0.00052 y=(y y)/L(y/y)=0.00237 H=G/K=0.04/0.052=0.769m N=(y y)/y=(0.020.001)/0.00237=8.02 h=HN=0.7698.02=6.17m。13.（15 分）题号 7225 第 7 章 知识点 340 难度 较难 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.m.h，液体流率为 24kmol.m.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 H 为 0.44m，气相体积分传质系数ka=0.06kmol.m.s.y，该塔在常压下逆流等温操作。试求：(1)塔底排出液的组成；(2)所需填料层高度。注：可用摩尔分率代替摩尔比进行计算。*答案*y=0.05 y=(1)y=(10.90)0.05=0.005 x=G(y y)/L=32(0.050.005)/24=0.06 L=L/1.5=24/1.5=16kmol.m.h x=G(y y)/L=32(0.050.005)/16=0.09 m=y/x=0.05/0.09=0.556 y=(y y)(y y)/L(y y)/(y y)=(0.050.5560.06)0.005)/L(0.050.5560.06)/0.005)=0.01164/1.202=0.00968 N=(y y)/y=4.65 H=G/k=32/3600/0.06=0.148m H=H+SH=H+(mG/L)H =0.148+0.55632/240.44=0.474m h=HN=0.4744.65=2.20m。14.（12 分）题号 7226 第 7 章 知识点 430 难度 中等 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 Y1.2X，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 K 为定值）*答案*ZHN Z HN N=1/(1mV/L)ln(1mV/L)(Y mX)/(Y mX)+mV/L =1/(11.2/1.5)ln(10.8)Y/(10.9)Y)+0.8 =5.148 N=1/(10.8)ln0.2Y/(Y(10.95)+0.8 =7.843 Hconst.Z N /NZ(7.843/5.148)5 7.6187.62m Z2.62m15.（15 分）题号 7227 第 7 章 知识点 345 难度 较难 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 y=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（1）出口矿物油中 A 组分的最大浓度。（2）若 A 组分的回收率为 85，求最小液气比。（3）当吸收剂用量为最小用量的 3 倍时，气相总传质单元高度 H=1.2m,求填料层高度。（此时回收率不变）*答案*（1）P=y P=X P y=P/P X=380/760X=0.5X X=y/0.5=0.015/0.5=0.03 （2）=G(y y)/(Gy)(低浓度)y=(1)y=(10.85)0.015=0.00225 (L/G)min=(y y)/(xx)=(0.0150.00225)/(0.030.002)=0.4554 （3）HN N=1/(11/A)ln(11/A)(y mx)/(y mx)+1/A L=3Lmin 1/A=m/(L/G)=0.5/(30.4554)=0.3660 N=1/(10.3660)ln(10.3660)(0.0150.50.002)/(0.002250.50.002）+0.366=3.171 h1.23.171=3.805m16.（12 分）题号 7228 第 7 章 知识点 345 难度 较难 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 y=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：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小单位吸收剂用量；（3）当吸收剂用量为最小用量的 2 倍时，气相总传质单元数为多少?（4）气相总传质单元高度为 0.5m 时，填料层高为多少米?*答案*系统服从拉乌尔定律 (1)Y=(P/P)X=685/760X=0.9X X=Y/m=0.01/0.9=0.011 (2)(L/G)min=(Y Y)/X=(y y)/(y/m)=m=0.90.9=0.81 (3)(L/G)=2(Ls/G)min=20.81=1.62 S=mG/L=0.9/1.62=0.556 Y/Y=1/(1)=10 N=1/(1S)ln(1S)Y/Y+S =1/(10.556)ln(10.556)10+0.556=3.62 (4)HN 0.5 3.62=1.81m17.（15 分）题号 7229 第 7 章 知识点 340 难度 中等 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=2.0 x 表示，气相体积总传质系数 K a150kmol.m.h。而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的 70，试求：1所需水量为多少m.h；2所需填料层高度 m,3用水量是最小用水量的多少倍。*答案*y=y(1)=0.05(10.95)=0.0025 1 x=y/2.0=0.025 x=x70%=0.0175 L=G(y y)/(x x=80(0.050.0025)/(0.01750)=217kmol.h =3.91m.h 2ym=（(y y)(y y)）/ln(y y)/(y y)=（(0.052.00.0175)(0.00252.00)）/ln(0.050.0350)/0.0025)=0.00698 G=80/(/408)=159kmol.m.h h=(G/y)(y y)/ym=(159/150)(0.050.0025)/0.00698=7.21m3、L/Lmin=（G(y y)/(x x)）/（G(y y)/(X x)）=X/x=0.025/0.0175=1.4318.（15 分）题号 7230 第 7 章 知识点 340 难度 中等 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气，进口混合气中溶质气含量为 1.5（体积），吸收率为 85，操作条件下的平衡关系 y=0.5x。试求：1出口矿物油中溶质的最大浓度；2最小液气比；3取吸收剂用量为最小用量的 3 倍时，气相总传质单元数；4气相总传质单元高度为 1m 时，填料层高。*答案*1=(y y)/y (y10%)y=y(1)=0.015(10.85)=0.225%由平衡关系知:出口的矿物油中最大溶质浓度为 x=y/0.5=3%2(L/G)min=(y y)/(xx)=(0.0150.00225)/0.03=0.425 3(L/G)=3(L/G)min(y y)/x=3(y y)/x x=x/3=1%而 N =(y y)/ym ym=(y y)/ln(y/y)y y=1.275%y=y mx=1.5%0.51%=1%y=y ym=(1%0.225%)/ln(1%/0.225%)=0.52%N =0.01275/0.0052=2.45 4H N=12.45=2.45(m)19.（12 分）题号 7231 第 7 章 知识点 430 难度 较难 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Ka。(3)塔高为2m处气相浓度。*答案*因为 x=0，所以（L/G）=（y y）/（y/m）=2（0.080.01）/0.08=1.75；（L/G）/（L/G）=2/1.75=1.14 倍；因为 L/G=m=2，操作线与平衡线平行，且 x=0，y=y;所以 N=（y y）/y=（0.080.01）/0.01=7,H=H/N=4/7m,Ky=G/（H）=30/（4/70.7851）=66.9kmol.m.h N=H/H=2/（4/7）=3.5 3.5=（yy）/y=（y0.01）/0.01y=0.045,或 3.5=(y y)/y=(0.08y)/0.01,y=0.045.20.（15 分）题号 7232 第 7 章 知识点 430 难度 较难 一常压逆流吸收塔，塔截面积为 0.5m,填料层高为 3m。用清水吸收混合气中的丙酮（分子量为 58），丙酮含量为 5%（体积），混合气流量为1120Nm.h。已知在液气比为3 的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.005（摩尔分率）。操作条件下的平衡关系为 y=2x。试求：(1)出口液体中的丙酮含量（质量分率）；(2)气体体积总传质系数 K a（kmol.m.s）；(3)若填料增高 3 米，其他操作条件不变，气体出口的丙酮含量为多少?*答案*L/G=(y y)/x,x=y y)/(L/G)=(0.050.005)/3=0.015 a=(0.01558)/18=0.0483 S=m/(L/G)=2/3=0.667 N=1/(1S)L(1S)y/y+S=4.16 H=h/N=3/4.16=0.721m H=G/K G=1120/(22.436000.5)=0.0278kmol.m.s K=G/H=0.0385 kmol.m S h=3+3=6m,H 不变,S 不变 N=h/H=6/0.721=8.32 N=1/(1S)L(1S)y/y+S y=0.0011。21.（12 分）题号 7233 第 7 章 知识点 430 难度 较难 某厂吸收塔填料层高 4m，用水吸收尾气中的公害组分 A。在此情况下，测得的浓度如图所示。已知平衡关系为 y=1.5x，求：（1）气相总传质单元高度；（2）操作液气比为最小液气比的多少倍；（3）由于法定排放浓度 y必须0.002 所以拟将填料层加高；若液气比不变，问填料层应加高多少；本题目有题图：titu095.bmp *答案*低浓度 y、x，近似以 Y、X 代替，则 （1）Y=1.5X1=1.50.008=0.012 Y=0.020.012=0.008,Y=0.004 Ym=(0.0080.004)ln(0.008/0.004)=0.00577 N =(0.020.004)/0.00577=2.77 H=4/2.77=1.44m （2）L/V=(0.020.004)/0.008=2,(L/V)min=(0.020.004)/(0.02/1.5)=1.2 L/V/(L/V)min=2/1.2=1.67 （3）X1=(Y Y)/(L/V)=(0.020.002)/2=0.009 Y=1.5X=0.0135 Y=0.0065,Y=0.002 Ym=0.00382 N=4.71 ZHN=1.444.71=6.80m 加高 6.804=2.8m22.（12 分）题号 7234 第 7 章 知识点 340 难度 较难 某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层总高度为 9m，平衡关系：y=1.4X，现场测得气体进、出口浓度为 y=0.03，y=0.002，液体出口浓度为 x=0.015(均为摩尔分率)。试求：（1）操作液气比 L/G 及出塔溶液的饱和度（实际浓度比饱和浓度）；（2）气相总传质单元高度 H；（3）如果限定气体出口浓度 y=0.0015，为此拟增加填料层高度，在保持液气比不变的条件下应增加多少?*答案*（1）L/G=(y y)/(x x)=(0.030.002)/(0.0150)=1.866 =x/x=0.015/(0.03/1.4)=0.7 （2）mG/L=1.4/1.866=0.75 N =1/(10.75)ln(10.75)(0.030)/(0.0020)+0.75=6 H=/N 9/6=1.5m （3）N =1/(10.75)n(10.75)(0.03/0.0015)+0.75=7 h=1.57=10.5m h=10.59=1.5m23.（16 分）题号 7235 第 7 章 知识点 340 难度 较难 用填料塔从一混合气体中吸收所含苯。进塔混合气体含苯 5（体积百分数），其余为惰性气体。回收率为 95。吸收塔操作压强为 780mmHg，温度为 25，进入填料塔的混合气体为 1000 m.h。吸收剂为不含苯的煤油。煤油的耗用量为最小用量的 1.5 倍。气液逆流流动。已知该系统的平衡关系为 Y=0.14X（式中 Y、X 均为摩尔比）。已知气相体积总传质系数 K a125kmol.m.h,煤油的平均分子量为 170kg.kmol,苯的分子量为 78kg.kmol，塔径为 0.6m。试求:（1）煤油的耗用量为多少 kg.h?（2）煤油出塔浓度 X1 为多少?（3）填料层高度为多少 m?（4）吸收塔每小时回收多少 kg 苯?本题目有题图：titu096.bmp *答案*（1）由已知条件可知：m=0.14 X=0 进入塔内隋性组分摩尔流量为：V=1000/22.4273/(273+25)(780/760)(10.05)=39.88(kmol.h)进塔气体苯的浓度：Y=0.05/(10.05)=0.05263 则出塔气体中苯浓度为：Y=Y(1)=0.05263(10.95)=0.00263 由吸收剂最少用量公式 Lmin=V(Y Y)/(Y/mX)则 L=1.5Lmin=1.5V(Y Y)/(Y/mX)=1.539.88(0.052630.00263)/(0.05263/0.14)=7.956(kmol.h)（2）由全塔物料衡算式,X=X+V/L(Y Y)=0+39.88/7.956(0.052630.00263)=0.25 （3）mV/L=0.1439.88/7.956=0.7 ZH N H =(V/)/(Ky)=39.88/(/40.6)/125=1.13(m)N=1/(1mV/L)ln(1mV/L)(Y mX)/(Y mX)+mV/L=1/(10.7)ln(10.7)(0.05263/0.00263)+0.7=6.34 Z6.341.13=7.16(m)（4）吸收苯的质量为：m=MV(Y Y)=39.8878(0.052630.00263)=155.5(kg.h)24.（15 分）题号 7236 第 7 章 知识点 340 难度 困难 在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨 5%（体积）的空气氨混合气中的氨，已知混合气量为 2826Nm.h，气体空塔速度为 1m.s（标准状），平衡关系为 Y=1.2X（摩尔比）气相体积总传质系数 K a 为 180kmol.m.h.Y,吸收剂用量为最小用量的 1.4 倍，要求吸收率为 98%,试求：(1)溶液的出口浓度 X（摩尔比）；(2)气相总传质单元高度 H 和气相总传质单元数 N；(3)若吸收剂改为含 NH 为 0.0015（摩尔比）的水溶液，问能否达到吸收率 98%的要求?为什么?*答案*Y=y/(1y)=0.05/0.95=0.05263 Y=Y(1)=0.05263(10.98)=0.001053 X=0 X=Y/1.2=0.05263/1.2=0.04386 X=X/1.4=0.03133 Y=Y Y=0.052361.20.03133=0.01503 Y=Y=0.001053 Y=(Y Y)/L(Y/Y)=0.005258 N=(Y Y)/Y=9.81G=2826(10.05)/(22.4(2826/3600/1)=152.7 kmol.m h H=G/K=152.7/180=0.848m L/G=(Y Y)/X=1.646,所以 S=1.2/1.6461 操作线将在塔顶位置与平衡线相交（当塔高为无穷高时）,今:X=0.0015,Y=1.20.0015=0.0018故最大可能回收率 =(Y Y)/Y=(0.052630.0018)/0.05263 =96.5%6m,所以不合用。32.（12 分）题号 7244 第 7 章 知识点 413 难度 中等 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 95%，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。*答案*(L/G)=(y y)/x=(y y)/(y/m)=m L/G=1.2(L/G)=(y y)/x x=y/（1.2m）=0.08/(1.22.5)=0.0267 S=m/(L/G)=m/(1.2m)=1/(1.2)=1/(1.20.95)=0.877 y/y=y/(y(1)=1/(1)=1/0.05=20 N=1/(1S)L(1S)y/y+S=9.8 h=HN=0.69.8=5.80m6m,所以合用。33.（12 分）题号 7245 第 7 章 知识点 450 难度 中等 在 20 和 760 mmHg，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 3 倍,求吸收剂的用量和气相总传质单元数。*答案*y=p/P=10/760=0.01316 y=p/P=0.051/760=6.7110 L/G=3(L/G)=3(y y)/(y/m)=3(0.013166.7110)/(0.01316/0.755)=2.254 G=1020/28.8=35.42kmol.h L=2.254G=79.8kmol.h S=m/(L/G)=0.755/2.254=0.335 N=1/(1S)L(1S)Y/Y+S=7.33。34.（12 分）题号 7246 第 7 章 知识点 450 难度 中等 在 20 和 760 mmHg，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.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=0.8x。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。*答案*y=p/P=1