《化工原理》复习提要（下）

总复习

第七章

1、相组成 ?1?质量浓度与物质的量浓?A?度cA?mAVnAVxAMxAMMAABcA??AMA?pART?2?质量分数与摩尔分数?A?xA?mnAn?A?A?xBMmxA??AA?AMA??BMBXA??nAn?nAmAm?mAXXA??xA1?xAxA?XAA?3?质量比与摩尔比XA1?XXA?A1??AA?A?1?XA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）

NNA??DAB?zDAB?cA1?cA2??

ART?z?pA1?pA2（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?pB1lnpB2pB1NA??xA1?xA2?xBM?xB2?xB1lnxB2xB1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0.165×10m/s。NA=1.32×10kmol/(m·s) 3、对流传质

-6

2

-42

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

1、 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）

2、 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∝T B、DAB∝T C、DAB∝T D、DAB∝T

1.5

0.5

1.0

1.0

0.5

2.0

1。75

A、DAB∝P B、DAB∝P C、DAB∝P 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?mx?Y??mX

H??EMSm?EP总H??P总MSm2、相平衡 （1） 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 （2） 推动力

气液组成为Y、X，则推动力表示为（Y-Y）或者（X-X） （3） 传质极限

X1,max**

**

**

**

?X?1?Y1m

Y2,min?Y2??mX2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/m。E=4.952×10pa、m=0.489、H=1.12×10kmol/(m·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=4.952×10pa、m=0.244、H=1.12×10kmol/(m·pa)；（2）E=7.413×10pa、m=0.705、H=7.76×10kmol/(m·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1.24×10kpa，吸收液中CO2的组成为x1=1.65×10.试求塔底处吸收总推动力 △y、△x、△P、△c、△X、△Y。

3.416×10、1.129×10、13.99kpa、6.263×10kmol/m3、1.129×10、0.0397 3、速率关系 （1）膜吸收速率

-4-2

-4

-3

-4

5

*4

-4

3

4

-3

3

4

-3

3

3

NNNNAAAA?kG????ky?y?yi?kL?ci?c?kx?xi?x?p?pi?ky?p总kGkx?c总kL

（2）总吸收速率

NA?KGp?pNA?Kyy?yNA?KYY?YNA?KLc?cNA?Kxx?x??KY?p总KG1KG1KL1KyKX?c总KL1Kx?1kG1kL1ky1kx???1HkHkGmkx1mkyL?????????????

????NA?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/m，液膜吸收系数kL=2.12×10m/s，气相总吸收系数KG=1.125×10kmol/(m·s·kpa)。求该截面处

（1）膜吸收系数kG、ky及kx；1.533×10kmol/(m·s·kpa)、

-5

2

-5

2

-5

3

1.533×10kmol/(m·s)、1.176×10kmol/(m·s) （2）总吸收系数KL、Kx、Ky、KX、KY；5.64×10m/s、3.124×10kmol/(m·s)、1.14×10kmol/(m·s)、3.128×10kmol/(m·s)、1.14×10kmol/(m·s) （3）吸收速率6.327×10kmol/(m·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 kmol/(m·s·kpa)，液膜吸收系数为5.86×10m/s，溶解度系数为1.45 kmol/(m·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。3.175×10(m·s·kpa)/kmol、1.706×10s/m、3.187×10(m·s·kpa)/kmol、气膜控制 4、计算 （1）物料衡算

VY1?LX26

26

2

4

3

-5

-7

2

-5

2

-4

2

-3

2

-4

2

-3

2

-6

-32-32

?VY2?LX?100%1?A?Y1?Y2Y1

或L??Y?X??Y2?X2?VV??LL??Y?X??Y1?X1?VV??L

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

Y1?Y2Y1m?X2

Y1?Y2Y1?Y2?L???????V?minX1?X2Y1?X2m?Lmin??V

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=4.89×10x kpa，操作时吸收剂用量为最小用量的1.65倍。

（1） 计算吸收率和吸收液的组成；98.3%、7.3×10 （2） 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

5、塔径塔高 （1）塔径

-4

-5

*

4

D?4V'??

（2）塔高

Z?HOGNOGHOG?VKYa?S??Y1??Y2ln?Y1?Y2mVL?1ANOG???Y?Y112?ln??1?S??S??1?S?Y2?Y2?NOG?Y1?Y2?Ym

?Ym?Z?NT?HETPlnNT?1A??1??lnA?1????A?A，max?Y1?Y2Y1?Y2?NT??1?Y1?Y21??ln??1?????lnA??A?Y2?Y2A?

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/(m·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）9.477×10m/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

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