H?
*?SEMS?10003?2.96?10?4kmol/(m?kPa)51.88?10?18
pA?yp?0.20?101.33?20.3kPa
*?4?33 cA?HpA?2.96?10?20.3?6.01?10kmol/m
4．含CO230％（体积分数）空气－CO2混合气，在压力为505kPa，温度25℃下，通入盛有1m3水的2 m3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m3时停止进气。经长时间后，将全部水溶液移至膨胀床中，并减压至20kPa，设CO2 大部分放出，求能最多获得CO2多少kg？。 设操作温度为25℃，CO2 在水中的平衡关系服从亨利定律，亨利系数E为1.66×105kPa。 解：
*pA?Ex （1）
*pA?1.66?105x
气相失去的CO2物质的量＝液相获得的CO2物质的量
*(pA?pA)VG?cVLxRT
*(0.3?505?pA)?11000??1?x8.314?29818
*0.0612?4.04?10?4pA?55.56x （2）
（1）与（2）解得：x?5?10
?4E1.66?105m???8300p20减压后：
x1?y11??1.2?10?4m8300
W/441000/18
稀溶液：
x?X? W?2444x
W?2444?5?10?4?1.2kg W1?2444?1.2?10?4?0.29kg
?W?1.2?0.29?0.91kg
5．用清水逆流吸收混合气中的氨，进入常压吸收塔的气体含氨6％（体积），吸收后气体出口中含氨0.4％（体积），溶液出口浓度为0.012（摩尔比），操作条件下相平衡关系为
Y*?2.52X。试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。
解：
Y1?Y2?y10.06??0.064*1?y11?0.06Y 1?2.52X1?2.52?0.012?0.03024 y20.004??0.00402*1?y21?0.004 Y2?2.52X2?2.52?0?0
*塔顶： ?Y2?Y2?Y2?0.00402?0.00402 塔底： ?Y1?Y1?Y1?0.064?0.03024?0.034
6．在操作条件25℃、101.3kPa下，用CO2含量为0.0001（摩尔分数）的水溶液与含CO210％（体积分数）的CO2－空气混合气在一容器充分接触，试:
（1）判断CO2的传质方向, 且用气相摩尔分数表示过程的推动力；
（2））设压力增加到506.5kPa，CO2的传质方向如何，并用液相分数表示过程的推动力。 解：
（1）查得25℃、101.3kPa下CO2－水系统的E＝166MPa
*m?
E166??1639p0.1013
y*?mx?1639?0.0001?0.164
?y?0.10y?y*
所以CO2的传质方向由液相向气相传递，解吸过程。
*解吸过程的推动力为?y?y?y?0.164?0.10?0.064
m'?（2）压力增加到506.5kPa时，
E166??327.7p'0.5065
x*?y0.10??3.05?10?4'm327.7
?x?1?10?4
x*?x
所以CO2的传质方向由气相向液相传递，吸收过程。
*?4?4?4吸收过程的推动力为?x?x?x?3.05?10?1?10?2.05?10
由上述计算结果可以看出：当压力不太高时，提高操作压力，由于相平衡常数显著地
提高，导致溶质在液相中的溶解度增加，故有利于吸收。 扩散与单相传质
7．某容器内装有2mm四氯化碳，在20℃的恒定温度下逐渐蒸发，通过近似不变的2mm静止空气层扩散到大气中，设静止的空气层以外的四氯化碳蒸气压为零，已知20℃、大气压为101.3kPa下，四氯化碳通过空气层的扩散系数为1.0×105m2/s。求容器内四氯化碳蒸干
－
所需时间为多少小时？ 解：
查得20℃下四氯化碳饱和蒸气压为32.1kPa；密度为1540 kg/m3； 四氯化碳分子量MA＝154kg/kmol； 气相主体中空气（惰性组分）的分压
pB1?p?pA1?101.3?32.1?69.2kPa
气液界面上的空气（惰性组分）的分压
pB2?p?pA2?101.3kPa
四氯化碳的气化速率为
?AhMA?
扩散速率为
NA?DppB2lnRTzpB1
定态传质时，四氯化碳的气化速率等于其在空气中的扩散速率，即
NA??AhDppB2lnRTzpB1＝MA?
??
RTz?Ah8.314?293?0.002?0.002?1540??252.4s?0.07hpB2101.3154?1?10?5?101.3?lnMADpln69.2pB1
8．在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇，已知某截面上的气、液两相组成为pA=5kPa，cA=2kmol/m3，设在一定的操作温度、压力下，甲醇在水中的溶解度系数H为0.5 kmol/(m3·kPa)，液相传质分系数为kL＝2×105m/s，气相传质分系数为kG＝1.55×10
－
－
5
kmol/(m2·s ·kPa)。试求以分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率、及液相阻力的
分配。 解：
以分压表示吸收总推动力
p*A?cA2??4kPaH0.5
*?p?p?pAAA?5?4?1kPa
总阻力
111??KGHkLkG11?0.5?2?10?51.55?10?5?1?105?6.45?104? ?1.65?10(m?s?kPa)/kmol 总传质速率
*5?62 NA?KG(pA?pA)?1/1.65?10?1?6.08?10kmol/(m?s)
52液相阻力的分配
1HkL1?105??0.606?60.6Q1.65?10KG
由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。
9．对习题8的过程，若吸收温度降低，甲醇在水中的溶解度系数H变为5.8 kmol/(m3·kPa)，设气、液相传质分系数与两相浓度近似不变，试求液相阻力分配为多少？并分析其结果。 吸收温度降低时总传质阻力
111??KGHkLkG11?5.8?2?10?51.55?10?5?8.6?103?6.45?104? ?7.31?10(m?s?kPa)/kmol 液相阻力的分配
1HkL8.6?103??0.1176?11.76.31?104 KG
42由液相阻力占吸收过程总阻力的11.76%，可知此吸收过程为气相传质阻力控制过程。 吸收过程设计型计算
10． 用20℃的清水逆流吸收氨－空气混合气中的氨，已知混合气体温度为20℃，总压为101.3 kPa，其中氨的分压为1.0133 kPa，要求混合气体处理量为773m3/h，水吸收混合气中
*氨的吸收率为99％。在操作条件下物系的平衡关系为Y?0.757X，若吸收剂用量为最小
用的2倍，试求（1）塔内每小时所需清水的量为多少kg？（2）塔底液相浓度（用摩尔分数表示）。 解：
Y1?（1）
pA1.0133??0.01pB101.3?1.0133
Y2?Y1(1??)?0.01(1?0.99)?1?10?4
V?773?273(1?0.01)?31.8kmol/h293?22.4
Lmin?VY1?Y231.8(0.01?0.0001)??23.8kmol/h0.01X1*?X2?00.757
实际吸收剂用量L=2Lmin=2×23.8=47.6kmol/h ＝856.8 kg/h
31.8(0.01?0.0001)?0.006647.6（2） X1 = X2+V（Y1-Y2）/L=0+
11．在一填料吸收塔内，用清水逆流吸收混合气体中的有害组分A，已知进塔混合气体中组分A的浓度为0.04（摩尔分数，下同），出塔尾气中A的浓度为0.005，出塔水溶液中组分
*A的浓度为0.012，操作条件下气液平衡关系为Y?2.5X。试求操作液气比是最小液气比
的倍数？ 解：
Y1?
y10.04??0.04171?y11?0.04
Y2?
y20.005??0.0051?y21?0.005 x10.012??0.01211?x11?0.012
X1?
Y1?Y2Y1?Y2Y20.005?L???m(1?)?2.5(1?)???*YY10.0417?V?minX1?X21m ?2.2
Y?Y2L0.0417?0.005?1??3.03VX1?X20.0121?0
L?L?3.03/???1.38?V?V?min2.2
12．用SO2含量为1.1×10-3(摩尔分数)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分数）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为 37800kg/h，混合气流量为100kmol/h，要求SO2的吸收率
*为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为Y?17.8X，求气相总传质单元数。