化学工程基础课后习题答案(武汉大学第二版).pdf

化学工程基础课后习题答案第一章第一章流体力学习题流体力学习题.2第二章第二章 流体流动与输送流体流动与输送.14第三章第三章 传热过程传热过程.19第三章第三章习题和答案习题和答案.26第五章第五章 吸收吸收.38第六章第六章 精馏精馏.47第六章第六章 精馏习题和答案精馏习题和答案.49第八章第八章 化学反应工程基本原理化学反应工程基本原理.56第九章第九章 均相反应器均相反应器.58-1-第一章第一章流体力学习题流体力学习题11试将下列物理量换算成指定的单位质量：1.5kgfs2/m _kg；密度：13.6g/cm3_kg/m3；压强：35kgf/cm2 _Pa；4.7atm _Pa；670mmHg _Pa；功率：10马力_kW；比热容：2Btu/(Ib)_J/(kgK)；3kcal/(kg)_J/(kgK)；流量：2.5L/s _m3/h；表面张力：70dyn/cm _N/m；5kgf/m _N/m。12在气体状态方程中求用以kJ/(kmol.K)表示时，R 等于多少？13燃烧重油得到的燃烧气，经分析测知其中含8.5%CO2，7.5%O2，76N2，8H2O（体积百分数）。试求温度为500，压强为1atm时，该混合气体的密度。14某设备上真空表的读数为100mmHg，试计算设备内的绝对压强与表压强各为多少。（已知该地区大气压强为740mmHg）15在右图所示的储油罐中盛有密度为960kg/m3的油，油面距罐底9.6m，油面上方为常压，在 罐侧壁的下部有一直径为760mm 的圆孔，其中心距罐底800mm，孔盖用M14钢制的螺钉材料的作应力取为3.93107N/m2。问至少需要几个螺钉？16右图所示的测压管分别与3个设备A，B，C 相连通。连通管的下部是水银，上部是水，3个设备内水面在同一水平面上。问：（1）1，2，3，3处压强是否相等？（2）4，5，6，3处压强是否相等？（3）若h1=100mm，h2=200mm，且知设备A 直接通大气（大气压强为760mmHg），求B，C 两设备内水面上方的压强。17用右图中串联的U 型管压差计测量蒸汽锅炉上面上方的蒸汽压。U 形管压差计的指示液为水银。两U-2-形管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h1=2.3m，h21.2m，h3=2.5m，h4=1.4m，锅中水面与基准面间的垂直距离h5=3m，大气压强Pa=745mmHg。试求锅炉上方水蒸汽的压强p0。18根据右图所示的微差压差计的读数计算管路中气体的表压强p0压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920kg/m3及998kg/m3，U 形管中油水交界面高差R=300mm。两扩大室的内径D 为60mm，U 形管内径d 为6mm，当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐。19平均压强为0.101Mpa 的某气体在76mm3mm 的管道内流动。当气体的平均压强变为0.505Mpa 时，若要求气体以同样的温度、流速、质量流量在管道内流动，问此时管道的内径应为多少？112如右图所示，密度为850kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽内液面维持恒定，塔内表压强为9.807103Pa，进料量为5m3/h。连接管为38mm2.5mm的钢管，料液在连接管内流动时的能量损失为30J/kg（不包括出口的能量损失）。问高位槽内的液面应比塔的进料口高出多少米。113见右图，高位槽内水面高于地面8m，水从108mm4mm 的管道中流出，管路出口高于地面2m。在本题特定条件下，水流经系统的能量损失（不包括出口的能量损失）可按 计算，其中u 为水在管内的流速m/s。试计算：（1）A-A截面处水的流速；（2）水的流量（以 m3/h计）。11420的水以2.5m/s的流速流经38mm2.5mm的水平管。此管以锥形管与另 一53mm3mm 的水平管相连，如右图所示。在锥形管两侧A,B 处各插入一垂直玻璃管以 观察两截面的压强，若水流经A,B 两截面间的能量损失为1.5J/kg，求两玻璃管的水面差（以mm计）。115用离心泵把20的水从储槽送至水洗塔顶部，槽内水位维持恒定。各部分相对位置如右图所示，管路的直径均为76mm2.5mm，在操作条件下，泵入口处真空表读数为185mmHg，水流经吸入管（包括管入口）与排出管（不包括喷头）的能量损失可分别按与计算，由于管径不变，故式中u 为吸入或排出管的流速m/s，排水管与喷头连接处的压强为9.81104Pa（表压）。试求泵的有效功率。-3-117内截面为1000mm1200mm 的矩形烟囱的高度为30m，平均分子量为30kg/kmol，平均温度为400的烟气自下而上流动，烟囱下端维持49Pa的真空度。在烟囱高度范围内大气的密度可视为定值，大气温度为20，地面处的大气压强为0.101MPa。烟囱内壁的摩擦系数可取为0.05。试求烟道气的流量为若干kg/h。120一转子流量计，转子材料为铝，出厂时用20，0.1MPa 压强下的空气标定，得转子高度为100mm 时，流量为10m3/h。今将该流量计用于测量T=50，P=0.15MPa 下的氯气，问在同一高度下流量为多少？若将该转子材料换为黄铜，问在同一高度下氯气和空气的流量各为多少？121从设备送出的废气中含有少量可溶物质，在放空之前令其通过一个洗涤塔，以回收这些物质进行综合利用，并避免环境污染。气体流量为3600m3/h(操作条件下)，其物理性质与50的空气基本相同，如右图所示，气体进入鼓风机前的管路上安装有指示液为水的U 形管压差计，其读数为30mm。输气管与放空管内径均为250mm，管长、管件与阀门的当量长度之和为50m（不包括进、出塔及管出口阻力）放空口与鼓风机进口的垂直距离为20m，已估计气体通过塔内填料层的压降为1961Pa。管壁的绝对粗糙度可取为0.15mm，大气压强为0.101Mpa，求鼓风机的有效功率。122用离心泵从井中抽水（如右图），吸水量为20m3/h，吸水管直径为108mm4mm，吸水管路阻力损失为4904Pa，求泵入口处的真空度为多少？123如右图所示，储槽内水位维持不变。槽的底部与内径为100mm 钢质放水管相连，管路上装有一个闸阀。距管路入口端15m 处安有以水银为指示液的U 形管压差计，压差计连接管内充满了水，测压点与管路出口端之间的直管长度为20m。(1)当闸阀关闭时，测得R=600mm，h=1500mm；当闸阀部分开启时，测得R=400mm，h=1400mm。摩擦系数可取为0.025，管路入口处的局部阻力系数取为 0.5，问每小时从管中流出多少m3的水；(2)当闸阀全开时，le/d=15，摩擦系数仍可取0.025。问U 形管压差计测点处的静压强为多少Pa(表压)？128在用水测定离心泵性能的实验中，当流量为26m3/h时，泵出口压强表读数为0.152Mpa，泵入口处真空表读数为24.66kPa，轴功率为0.24kW，转速为2900r/min，真空表与压强表两测压口间的垂直距离为0.4m，泵的进出口管径相等，两测压口间管路的流动阻力可忽略不计。试计算该泵的效率，并列出该效率下泵的性能。129用离心泵由真空度为48kPa 的容器中输送液体，所选用泵的需要气蚀余量为49kPa。该液体在输送温度下的饱和蒸汽压为26.66kPa，密度为900kg/m3，吸入管道因阻力损失的压头为0.20米液柱，试决定泵的安装位置。若泵入口端容器改为敞口，该泵又应如何安装？-4-第一章第一章流体力学习题解答流体力学习题解答11解：质量：14.71kg；密度：1.36104kg/m3；压强：3.43106Pa；4.76105Pa；8.93104Pa；功率：7.46kW；比热容：8.37103J/(kgK)；1.256104J/(kgK)；流量：9m3/h；表面张力：0.07N/m；49.05N/m。12解：答：R 等于8.31kJ/(kmol.K)1解：对于一般气体来说，可以认为体积百分数摩尔分数，所以 可由式（15）求得混合气体的平均摩尔质量为：答：该混合气体的密度0.455kg/m3。讨论：误用（14）式计算，其中I用非500，1atm状态下的数据代进去计算。1解：绝对压强740100640mmHg由附录2查得1mmHg=133.32Pa故640mmHg8.53104Pa表压强真空度故表压强100mmHg1.33104Pa答：设备内的绝对压强是8.53104Pa。设备内的表压强是1.33104Pa。-5-1解：孔中心处静压强：9609.81(9.60.8)8.287104Pa圆孔受力：F=PA孔=3.76104N每个螺钉受力极限：F钉6050N所需螺钉数：答：最少需要7个螺钉。讨论：容器内孔盖中心处的压强考虑了大气压强，可又忽略了孔盖外的大气压，错误地得出14颗螺钉的结论。这样其实是将空盖外的环境置于真空中。16解：（1）1，2，3，3处虽然是在同一水平面上，也是静止的，但竖管内液体注入情况 不同，1，2，3，3处不是连续、均一的流体，故压强不相等。（2）4，5，6，3处是在同一水平面上的连续、均一、静止的的流体，故压强相等。（3）PaPa答：（1）1，2，3，3处压强不相等。（2）4，5，6压强相等。（3）B 上方压强Pa，C 上方压强Pa。17解：对于习题右图所示之b，c，d 位置，有答：锅炉上方水蒸汽的压强是3.64105Pa。18解：当管路内气体压强等于大气压强时，两扩大室液面平齐，则管路内的压强在不同的P 时，两扩大室液面差r 与R 的关系为：-6-R0.3mr0.003m答：管路内气体压强是256.55Pa（表压）。讨论：当扩大室截面积和管截面积之比不大于100时，要考虑扩大室中液面的变化。19解：T 不变.u,qm不变，答：管道的内径应为31.3mm。112解：取高位槽内液面为11截面，出料口内侧液面为22截面，则有：u1=0，P1=0（表压），z1=h；连接管内径为382.5233mm0.033m，P2=9.807103Pa（表压），z2=h；We=0，。根据柏努利方程：得h=4.369m答：高位槽内的液面应比塔的进料口高出4.369m。讨论：应用柏努利方程时，要注意单位统一。根据阻力计算的不同的表达式，选用相应的柏努利方程式，如在习题112，113，115中。113解：取高位槽内液面为11截面，出料口外侧为22截面，则有：u1=0，u2=0，z1=8m，z2=2m，P1P20（表压），We0。管道出口 局部阻力系数 1所以全程能量损失-7-由柏努利方程，解得速度为：u=2.90m/s答：（1）A-A截面处水的流速是2.90m/s。（2）水的流量是82m3/h。114解：dA=38-2.52=33mm0.033m；dB=5332=47mm=0.047m；uA=2.5m/s；根据连续性方程式（133b）有zA=zB由柏努利方程可得：答：B 处玻璃管水面比A 处玻璃管高88.6mm。115解：取截面00为槽中水面，11截面为泵入口处，22截面为排水管与喷头连接处得截面。则有：u0=0，z0=0，P0=0（表压）；u1=u，z1=1.5m，P1=185mmHg（表压）=2.47104Pa；u2=u，z2=14m，P2=9.81104Pa（表压）。所以，在截面00与11之间有：即：解得速度为：u=2.0m/s在截面11与22之间列柏努利方程可得：即：-8-解得外加功We为：We285.65J/kg所以输送设备对流体所作得有效功率Pe可按式（143）计算：答：泵的有效功率2.257kw。117解：查表得，20时干空气的密度，烟气密度，同理，两者相差很小，可近似认为是常数，以平均值代入，在烟囱内任一截面，故u 亦按常数处理。由此以烟囱下端为11截面，上端为22截面，列伯努利方程并整理得：以表压计，由于是矩形截面，当量直径为m/s答：烟道气的流量为46335kg/h。讨论：注意烟囱上下大气压强不一样。习题121中，吸收塔出入口的大气压强也不一样。120解：（1）20，0.1MPa的空气密度为50，0.15MPa 的氯气密度为而铝的密度f1=2670kg/m3-9-根据转子流量计的流量计算公式（147）可得：所以，qV2=0.548qv,1=0.54810m3/h=5.48m3/h(2)转子材料为黄铜时，f2=8600kg/m3所以，对空气：qV3=1.7956qv,1=1.79510m3/h=17.95m3/h对氯气：qV4=1.7956qv,2=1.79565.48m3/h=9.84m3/h答：测量T=50，P=0.15MPa 下的氯气，在同一高度下流量为5.48m3/h。转子材料换为黄铜，在同一高度下氯气的流量是9.84m3/h；空气的流量为17.95m3/h。121解：由已知条件查附录:干空气的物理性质（101.33kPa）可得气体物性kg/m3，Pa.S，以进口为11截面，放空口内侧为22截面，列柏努利方程，（1）以表压计算，Pa，,m/s，查化学工程基础图1.28管内流体流动沿程阻力系数曲线图得，进出塔管口阻力，（出口），（入口）-10-塔内阻力降，Pa，管内阻力降，将上述数据代入方程式（1）可得Pakw答：鼓风机的有效功率为2.9kw。122解：m2/s以水面为11截面，泵的入口为22截面，列柏努利方程，kPa(表压)答：泵入口处的真空度为59.1kPa。123解：(1)当闸阀关闭时，水处于静止状态，故1点与2点压强相等，Pa(表)储槽内水位高H 为取储槽水面为11截面，压差计处为22截面，列柏努利方程得u1=0,P1=0(表压)，整理（1）式得-11-m3/h(2)取储槽液面为11截面，出水口为33截面列柏努利方程可得：解得：m/s，取储槽液面为11截面，压差计处为22截面列柏努利方程可得：Pa答：（1）每小时从管中流出88.45m3水。（2）U 型管压力计测点处静压强为Pa。128解：取泵的进出口测压点为两个截面列柏努利方程可得：u1=u2,z1=0,z2=0.4m,hf=0,将上列数据代入柏努利方程可得：泵的扬程为：泵对流体所做的有效功率为：-12-泵的效率为：答：泵的扬程为8.4m,流量26m3/h,有效功率1.3kW，效率53。129解：(1)由题意知kg/m3，kPa，m，kPa，Pam由于求出的允许安装高度是负值，故要求泵的进口安装在水槽液面的下方2.72m,所以，实际安装高度可取，m，(2)由于容器敞口，Pa，m，为安全起见，实际安装高度可取，m。答：（1）泵的进口安装在液面下3.73m。（2）泵的进口安装在液面上方1.705m。讨论：安装高度与当地大气压、操作条件有关。第二章 流体流动与输送1.解：o vacPPP绝3313.3 1098.7 10oPaPP绝即385.4 10PPa绝o aPPP33385.4 1098.7 1013.3 10PaPaPa 2.解：-13-22121212444()70dddedddd3.解：对于稳定流态的流体通过圆形管道，有221212d d uu若将直径减小一半，即12d 2d 214uu即液体的流速为原流速的4 倍.4.解：gudLHf222111112fLuHdg2222222fLuHdg得到：2116ffHH，即产生的能量损失为原来的16 倍。6.解：1）雷诺数udRe其中31000kg m，11.0um s,32525 10dmmm,3110cpPs s故udRe331000 1.0 25 101025000，故为湍流。2）要使管中水层流，则2000Re，即331000 25 10Re200010m u，解得10.08um s7.解：取高位水槽液面为1-1，A-A截面为2-2截面，由伯努利方程得到：12221112uuH22fppzzgggg-14-其中1210,2;zm zm，121;0;ffpp uHgh，则22216.151022 9.89.8uu解得1）A-A截面处流量2uu，12.17um s2）qvAu，其中23 2113.14(100 10)44Ad327.85 10 m12.17um s，33q7.85 102.17 360061.32vmh8.解：对1-1截面和2-2截面，由伯努利方程得12221112uu22ppzzgggg其中21211,1H Ozzpmgh，11120.5,um spgh221121220.2()0.52.00.1duum sd，220.520.1929.829.8hm 15.解：选取贮槽液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，由伯努利方程得到：12221112uu22efppzHzHgggg其中：12122,10;0zm zm uu123ap10013.6 109.8 0.113332.2p0vacpmmHgp 13332.219.61000210(4)9.898019.613332.212.0814.08 1.38815.4689.8980eeHgHg 3 215.468 2(53 10)98040.655kw 102102eVHqP 17.解：取水池液面为1-1截面，高位截面为2-2截面，由伯努利方程得：12221112uu22efppzHzHgggg其中：1112z0,z50;0m pp，209.8fH，205052.059.8eH 52.05 36 10008.05kw 102102 0.6 3600eVHqP-15-19.解：取贮槽液面为1-1截面，蒸发器内管路出口为2-2截面，由伯努利方程得：12221112uu22efppzHzHgggg其中，11z0,z15;m，1332a0,200 1013.6 109.826656p1209.8fppH 120266561524.979.89.8 1200eH 24.97 20 12001.632kw 102102 3600eVHqP20.解：1）取贮水池液面为1-1截面，出口管路压力表所在液面为2-2截面，由伯努利方程得：12221112uu22efppzHzHgggg其中，12z0,z5.0;m2125a40,2.5.2.5 9.82.45 10 p0.01ppkgf cm忽略出水管路水泵至压力表之间的阻力损失，则：衡算系统的阻力损失主要为吸入管路的阻力损失：0.29.8fH3 2362.23600(76 10)4u522.45 102.20.25.01000 9.82 9.89.85.0250.250.0230.27eH30.27 36 10003.0kw 102102 3600eVHqP2）3.04.3kw 1020.7eVHqP3）取贮槽液面为1-1截面，水泵吸入管路上真空表处液面为2-2截面，由伯努利方程得：12221112uu22fppzzHgggg其中：12z0,z4.8;m120,?pp忽略进水管路水泵中真空表至水泵之间的阻力损失，则：衡算系统的阻力损失为吸入管路的阻力损失：-16-0.29.8fH222.20.2(4.8)1000 9.849600pa 2 9.89.8p 得真空表的读数为49600vacPaP23.解：1）取低位槽液面为1-1截面，高位槽液面为2-2截面，由伯努利方程得：12221112uu22efppzHzHgggg其中，12z0,z20;m120,0pp，5,20525feHHw 25 9.8245J/kg e2）在管路A、B 截面间列伯努利方程得：22AB22222222uu22u2u2()()6()6ABABABABfBABAABHgH OH OHgH OH OABH OH OppzzHggggppLzzggdgppdgzzLggppgRgRppg222()62(6)0.0520.50426 0.02HgH OH OH ORdugLg1.03m s3）225 2.030.05100040.976102Pkw4）根据静力学基本方程式：-17-2002222220222022(6)(6)6()6(6)6()13.6 1.2 1 1BH OHgBHgH OAH OBH OH OHgABH OH OHgAHgH OH OH OHgAHgH OHgH OpgHgRppgRpgHpghpgg hRgRppggRgRpgRpgHggRgRppgRgHgR 5(13.6 1)0.04 9.8 10001.55 10ap-18-第三章 传热过程1 解：2332211411243901.011200001.0714.0187.0112045006.014.01.007.12.0301150mWttRtq120073.3)(1120300WmCRRRRq12083.2901.073.3WmCR2 解：141414141111()()22()2()()11()iiimiiiiniiiiiiniTTTTAr LL TTL TTrrrlrrrrlr196.138168.101413214.694.30139.01413007.0435.12.0788.016223.022514.32558507.0125552.012025161)35260(2mWlllLnnn4 解：空气的定性温度220 180T200 C2200时空气的物性参数为：30.746/Kg m2113.91 10 W mK52.6 10aP s11.034CpCKJ Kg-19-115um s，450.0254 15 0.7461.09 102.6 10eduR3521.034 102.6 100.683.931 10prCP0.80.3240.80.320.023()()3.931 100.023(1.09 10)0.680.025453.8erRPdW mK5 解：水的定性温度C3022040T30时水的物性参数为：3/7.995mKg116176.0KmWsPa51007.8014.174pCKJ KgC4.08.0)()(023.0rePRd当11smu时，6.248681007.807.995102.05duRe41.56176.01007.8010174.453prCPKmW24.08.05.4583)41.5()6.24868(002.06176.0023.0当0.3u 时58.7460duRe，此时，2000Re10000-20-CmW 28.158.01638)58.74601061(58.7460965.185.38023.07 解：甲烷的定性温度：C75230120T0条件下：3/717.0mKg1103.0KmWsPa51003.1117.1KKgKJCp由于甲烷是在非圆形管内流动，定性尺寸取de0255.0019.03719.0019.043719.044422润湿周边流体截面积ed7.177281003.1717.0100255.05duRe584.003.01003.110.153prCP由于甲烷被冷却，3.0n 123.08.03.08.01.57851.077.2505176.1023.0)584.0()7.17728(0255.003.0023.0)()(023.0KmWPRdree若甲烷在管内流动：75.104411003.1717.010015.05duRe122.64KmW8 解：140 1525TC，-21-21303397TC2121972553.19725mnnTTTCTllT（逆流）在按照折流校正33 150.16130 1513040533 15PR0.970.97 53.151.5mTC9 解：(1)13211187503080109.125.1sJTTcqpm(2)CT1020301，CT4040802ClTTlTTTnnm64.21410401212(3)123333000000251.010176.01021.002.0025.002.0025.045025.00025.002.01085.0025.0107.1111WKmlRRddddKRnssimi油1291.3981KmWRK(4)274.1364.2191.395118750mtKAm-22-若近似按平面壁计算，则26.45310176.01021.0450025.01085.01107.111113333000KRRKRssimi油211.12mA 10解：(1)md301016，mdi31013，m3105.1123330005.81011.0100414.010231.119015.144016105.110001316111KmWddddKmii(2)12300006.14618015.144016105.110001316111KmWddddKmii(3)-23-1233300078.85011.0100414.010616.019015.144016105.120001316111KmWddddKmiii11 解：(1)11212mpmpq cTTq CTT2550pmpmCqCqpmpmCqCq25.926013560135.nmlTmpmmTkCqTkA111150(2)21212mpmpq cttq Ctt2170ttCqCqpmpm3521tt，502t81.693013530135nmlt，mpmmtkCqtkA221270又流量及物性不变，21kk 22117070 92.564751.8555050 69.83490.7mpmmpmq CktAq CAkT855.11212AALL，mL855.12-24-12解：(1)1123319302.88 10(9050)230 6360061.76 10230 644.75mdpdmmmmq cTTKA ttttC .903244.75903229.5mntTtltC mpmmTkCqTkA111150112123361.76 104.229.5 181.279 104.6/mdpdmhphmhmhq cTTq cttqqkg h-25-第三章习题和答案1.温度为10及30，总压为101KPa的空气和水接触，空气中氧的体积百分率为21。试求：（1）氧的最大浓度（xA、CA）；（2）溶解度系数。解:10时氧气的E=3.31*106kpa，空气中氧气的分压为Pa=101*0.21=21.21kpa，所以平衡方程可以表示为：PA*=ExA=3.31*106xA所以：xA=PA*/E=21.21kpa/3.31*106=6.4*106.30时水的密度为水=995.7kg/m3，所以H=水/EM=995.7*103/3.31*106*18.02=1.67*10-5molm-3Pa-1又PA*=CA/H所以CA=PA*H=1.669*10-5*21.21*103=0.35mol/m32.已知在1.013105Pa下，20C、100g 水中溶有H2S7.82110-3g，溶液上方H2S的平衡分压2026Pa。求：（1）解度系数H(molm-3Pa-1)；（2）以气相分压与液相摩尔分数之间关系表示的相平衡方程；（3）相平衡常数；（4）总压提高一倍时的E、H、m值。解：（1）液相中H2S的物质的量的浓度为CA：CA=VSHMSHm*)2()2(=V*3410*821.73V=m水/水=100g/998.2*103由，得到：CA=2.296mol/m3H=PA*/CA=2.296mol/m3/2026pa=1.133*10-3molm-3Pa-1（2）：20C水的密度为998.2kg/m3,所以：E=水/HM=998.2*103/1.133*10-3*18.02=4.889*107pa相平衡方程为：PA*=ExA=4.889*107xA（3）相平衡常数m为：m=E/P=4.889*107/1.013*105=483（4）当其他条件不变的时候，总压增大一倍有E,H不变，但是m=m/2=2423.在303K下，SO2分压为3039Pa的混合气分别与下列溶液接触：含SO225.60molm-3的水溶液；含SO236.25molm-3的水溶液；求这两种情况下传质的方向和传质推动力（分别以SO2气相分压差和液相浓度差表示）。已知303K时，SO2的E=4.79106Pa。-26-5.某逆流吸收塔塔底排出液中含溶质xA为210-4（摩尔分率），进口气体中含溶质2.5%（体积），操作压强为0.1MPa。气液平衡关系为yA*=50 xA。现将操作压强由0.1MPa增至0.2MPa，问塔底推动力（yA-yA*）及（xA-xA*）各增加至原有的多少倍？-27-6.某吸收塔用溶剂B吸收混合气体中的A化合物。在塔的某一点，气相中A的分压为21278Pa，液相中A的 浓 度 为 1.00 10-3kmolm-3，气 液 之 间 的 传 质 速 率 为 410-5kmols-1m-2，气 膜 传 质 系 数 kg为3.9510-9kmol(sm2Pa)-1，证实系统服从亨利定律，当PA=8106Pa时，液相的平衡浓度为1.0010-3kmolm-3，求下列各项：（1）kL、KG、KL（2）PA-PA,i、CA,i-CA、PA-PA*、CA*-CA（3）气相阻力占总阻力的百分数。-28-(3)气相阻力占总阻力的百分数为GgKk11=6610307.3110949.31=76.91%9.某吸收塔每小时从混合气中吸收2000kgSO2。已知进塔气中含SO218（质量），其余视为空气，混合气的平均分子量取28，水的用量比最小吸收用量大65，在操作条件下的平衡关系为YA*=26.7XA。试计算每小时用水量为多少m3?解：02329.002329.0102329.01,02329.0645299564511yyYy第一解法：,12,12,1221,211,12121,1111,1,()minmin026.726.71.6526.71.6526.70.023850.0005426.7 1.65512864.814814.8/266.n Cn Bn Cn Bn Cn Bn Cn CqYYqXXqYYYYqXYXqYYYYYqXYXXmolqXqkmol h又设又又366mh第二解法：设吸收率为则，121YY，进气量设为hkga/.，,3512.5%.95%29 10n Baakmolqh-29-,12111,1,3,3,(1)()min26.726.7512()1.65()min1.65 26.7.5%29 10.95%14814.8/266.0n Cn Bn Cn Cn Bn Bn Cn CqYYYYYqXqqqqaqamqkmol hh10.气体混合物中溶质的组成YA,1=0.02，溶质的吸收率为99，气液相平衡关系为YA*=1.0XA,1。试求下列情况的传质单元数。（1）入塔液体为纯溶剂，液体比qn,C/qn,B=2.0;（2）入塔液体为纯溶剂，液体比qn,C/qn,B=1.25;（3）入塔液体组成XA,2=0.0001，液体比qn,C/qn,B=1.25;（4）入塔液体为纯溶剂，液体比qn,C/qn,B=0.8，溶质的回收率最大可达多少？（1）02.01Y0002.0%)991(12YY02X当液气比为2.2时，,12,1210.020.00022.2n Cn BqYYqXXX009.01X111*2221212120.020.0090.0110.00020.011 0.00020.0026950.011lnln0.00020.020.00027.350.002695mOGmYYYYYYYYYYYYYNY（2）当液气比为1.25时，17.1501584.025.1%9902.01OGNX-30-(3)当X2=0.00011时01595.000011.001584.0)(25.112211XYYX03.19001040.00002.002.0OGN(4)当液气比为0.8，溶质的最大回收率时溶液出口达到气液平衡，1,1221,21210.020.810.0040.020.001680%0.02n Cn BqYYYYqXYYYY11.30，常压操作的填料吸收塔中，用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为6000m3h-1（标）。进塔气体中氨的含量为3（体积），要求氨的吸收率不低于98。水的用量为最小用量的1.6倍，空塔气速取1.0ms-1。已知操作条件下的平衡关系为YA*=1.2XA，气相体积吸收总系数KYa=0.06kmol(m3s)-1。试求：（1）分别用对数平均推动力法及吸收因数法求气相总传质单元数。（2）填料层高度。解:03093.003.0103.01Y，21(1 98%)0.03093 0.020.0006YY21,3,121,21,m in1,1122,01.67273(13%)65.16.22.410303m in1.281.2898%1.25441.281.254465.1681.74.81.741.5122.6.()65.16(0122.6n Bn Cn Bn Cn Cn Cn BXqm ol sqYYYqXqm ol sqm ol sqXYYXq.030930.0006)0.016-31-8.8003465.00006.003093.0003465.00006.001045.0ln0006.001045.0ln0006.001045.0016.028.103093.0212121222111mOGmYYYNYYYYYYYYYYY,65.160.65031.67601.08.8 0.65035.72n BOGYOGOGqHK SHHNm12.某厂有一填料塔，直径880mm，填料层高6m，所用填料为50mm瓷拉西环，乱堆。每小时处理2000m3混合气（体积按25与101.33KPa计），其中含丙酮5(体积)，用清水作吸收剂。塔顶送出的废气中含0.263%（体积）的丙酮，塔底送出来的溶液每kg含丙酮61.2g。根据上述测试数据计算气相体积总传质系数KYa。操作条件下的平衡关系为YA*=2XA。上述情况下每小时可回收多少kg丙酮？若把填料层加高3m，可以多回收多少丙酮？(1)111222120.050.052611 0.050.002630.00263711 0.0026361.2 580.02033(100061.2)180yYyyYyXX-32-111222121212,32.00.05262.0 0.020230.012140.0026370.012140.0026370.01214lnln0.0026370.00950.00621.5270.05260.0026378.060.00620.55620.9522.4 10mOGmn BYXYYYYYYYYYYYYYNYq12317329821.602.21.6020.7440.8457.79.VOGYYYmol sqHK SKKmol ms（2）,12,12-1,0.05260.00263692.46980.02023=2.4698 21.602=53.35mol.sn Cn Bn CqYYqXXq360035.531nXAn=0.0202353.353600=3885.37molm=583885.37=225.4kg（1）另解：,12,120.05260.00263692.46980.02023n Cn BqYYqXX-33-气相传质单元数：,12,22,1ln(1)1120.052602ln(1)22.4698 0.0026372.469812.46988.028n Bn BOGn Bn Cn Cn CmqmqYmXNmqqYmYqqmNHHOGOG7474.0028.86又22,31221.60257.5.0.74744n Bn BOGYY SOGqqHKmol m sdKHs（3）若填料层增加3m，则：mHHNOGOG042.127474.090011.04698.220526.0)4698.221(ln4698.221122YYNOG又 液气比一定，则：12111,2.4698,0.020850.02085 53.35 36004004.45n BYYXXnX qmol则：kgmkgnm9.64.22526.23226.2325813.今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收