Rmin?xD?yqyq?xq?1.036
R/Rmin=1.538
（2）回收率=DxD?100%?50?0.95?0.96
FxFF?0.5 得F=99kmol/h
5-17 在连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。在全回流条件下测得相邻板上液体组成分别为0.28，0.41
和0.57，试求三层板中下面两层的单板效率。 在操作条件下苯-甲苯的平衡数据如下：
x 0.26 0.38 0.51 y 0.45 0.60 0.72
解法1 如本题附图所示，全回流条件下，
y?xnn?xn?1?0.57?1?(??1)x
n根据操作条件下苯-甲苯的3组平衡数据 习题5-17附图 y??x1?(??1)x，计算可得??y(1?x)x(1?y)
???1??2??33=（2.328+2.447+2.470）/3=2.415
带入第n板平衡方程得，xn*=0.354,
所以，EML(n)?xn?1?xn0.57-0.41xn?1?x*?n0.57?0.354?0.74
同理可求xn+1*=0.223，
E?10.28ML(n?1)?xn?xnx*?0.41-n?xn?10.41?0.223?0.70
解法2 下面两层的单板效率也可由气相组成计算，即 En?1?yn?2MV(n)?yn?yn?1y*，EMV(n?1)?y*
n?yn?1yn?1?yn?2 全回流条件下，yn?xn?1?0.57
yn?1?xn?0.41
y*?xnn?1????1?x?2.415?0.41n1?1.415?0.41?0.627
En?yn?1MV(n)?yy*?0.57?0.41n?yn?10.627?0.41?0.74
72
全回流条件下，yn?1?xn?0.41
yn?2?xn?1?0.28
yn?1?EMV(n?1)?*?xn?11????1?xn?1??2.415?0.281?1.415?0.28?0.64
?0.484
yn?1?yn?2yn?1?yn?2*0.41?0.280.484?0.28
73
第六章 吸收
6-1已知在25℃时，100g水中含1g NH3，则此溶液上方氨的平衡蒸气压为986Pa，在此浓度以内亨利定律适用。试求在1.013×10Pa（绝对压力）下，下列公式中的常数H和m
（1）p*=c/H； （2）y*=mx
解 （1）NH3的摩尔质量为17g/mol，溶液的质量为1gNH3与100g水之和，溶液的密度约为溶剂5
密度ρ3
S=1000kg/m。故
1?10?3c17A? kmol/m3
(100?1)?10?3?0.5821000又 p*?0.986 kPa 所以 H?cA0.5823
p*?kPa）
0.986?0.59 kmol/（m·（2）溶剂水的摩尔质量Ms=18g/mol
1则有 x?171100?0.0105 17?18因为 y*?p*AP?0.00973
所以 m?y*0.00973x?0.0105?0.927
6-2 1.013×105Pa、10℃时，氧气在水中的溶解度可用下式表示： p=3.27×104
x
式中 p——氧在气相中的分压，atm； x——氧在液相中的摩尔分率。
试求在此温度和压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。
解 在空气中氧的分压为0.21atm，代入所给溶解度关系式中，得 0.21＝3.27×104x 得x＝6.4×10-6
假设水中溶解的氧气为m克，则
74
mx??6 32?6.4?106m10?3218得m=11.4g
6-3 某混合气体中含2%（体积）CO2，其余为空气。混合气体的温度为30℃，总压强为5×1.013×105Pa。从手册中查得30℃时CO2在水中的亨利系数E=1.41×106mmHg。试求溶解度系数H及相平衡常数m，并计算100g与该气体相平衡的水中溶有多少克CO2。
解 （1）解法一 求得相平衡常数m再求水中氧的摩尔分率。 首先将亨利系数E的单位进行换算
E?1.41?10mmHg?61.013?10Pa760mmHg5＝1.88?10858 Pa
求得相平衡常数 m?E?P1.88?100.02371.45?1.013?10??371.4
?5由y?mx 得 x?*y*m?5.39?10?5
则溶解的CO2质量为mCO2=
5.39?10?44?5(1?5.39?10)?18?100?0.0132g（2）解法二 先求得相平衡常数H再求水中氧的摩尔分率。
H??sEMs?10001.88?10?185＝2.96?10?4 kmol/（m·kPa）
3
pA＝0.02×5×1.013×105＝1.013×104Pa＝10.13kPa cA= pAH=10.13×2.96×10＝2.998×10 kmol/m
m*
-4
-3
3
假设溶有m克CO2，则2.998?10-6=44?10-3
100?m106解得 m=0.0132g
6-4 在1.013×10Pa、0℃下的O2与CO混合气体中发生稳定扩散过程。已知相距0.2cm的两截面上O2的分压分别为100Pa和50Pa，又知扩散系数为0.18cm2/s，试计算下列两种情形下O2的传递速率为多少：
（1）O2与CO两种气体作等分子反向扩散； （2）CO气体为停滞组分。 解 （1）等分子反向扩散时 传递速率NA1?D?pA1?pA2??RTZ0.18?10?45
8.314?273?0.002??0.1?0.05??1.98?10?7 kmol/（m·s）
75
2
（2）一组分通过另一组分的单向扩散
pBm?pB2?pB1lnpB2pB1?(101.3?0.05)?(101.3?0.1)ln101.3?0.05101.3?0.1?101.2 kPa
传递速率
NA2?DPRTZpBm?pA1?pA2??NA1PpBm?1.98?10?7?101.3101.2?1.98?10?7 kmol/（m2·s）
因为漂流因子P/pBm近似为1，所以计算得到的单向扩散速率与等分子反向扩散速率相等。 6-5 一浅盘内存有2mm厚的水层，在20℃的恒定温度下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气膜层，此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为2.60×10-5m2/s，大气压强为1.013×105Pa。求蒸干水层所需时间。
解 本题中水层厚度Z的变化是时间θ的函数，且与扩散速率有关。
NA?DPpA1?pA2RTZpB2?pB1lnpB2pB1
查教材附录水的物理性质得, 20℃时水的蒸汽压为2.3346kPa。已知条件为：
pA1=101.3kPa, pA2=0, pB2=101.3kPa，pB1=101.3-2.3346=98.97kPa, P= pA2+ pB2=101.3 kPa 代入上式得：
NA?DPpA1?pA2RTZpB2?pB1lnpB2pB1
101.3?0101.3?98.97?ln101.398.97?2.60?10?5?101.38.314?293?0.005?＝5.03×10-6 kmol/（m2·s）
水的摩尔质量M=18 kg/kmol，设垂直管截面积为A，在dθ时间内汽化的水量应等于水扩散出管口的量，即
NAAd???MAdZ-6 则 dZ?NAM?5.03?10?18＝9.054?10?8m/s
d??1000在θ=0，Z=0到θ=θ，Z=2×10-3m之间积分，得
??2?10?3?89.054?10?2.21?10s
46-6 于1.013×105Pa、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的浓度很低，平衡关系服从亨利定律。已知H=1.955kmol/（m3·kPa），气膜吸收分系数kG=1.55×10-5kmol/（m2·s·kPa），液膜吸收分系数kL=2.08×10-5kmol/（m2·s·kmol·m-3）。试求吸收总系数KG并算出气膜阻力在总阻力中所占的百分数。
解 由气膜吸收分系数、液膜吸收分系数求得总传质系数。 由公式 1?1?KGkG1HkL
解得KG＝1.122×10-5 kmol/（m2·s·kPa）
76
百度搜索“70edu”或“70教育网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，70教育网，提供经典教育范文南京理工大学化工原理第5-8章课后答案(3)在线全文阅读。
相关推荐：
