6-1 已知在 kPa(绝对压力下)，100 g水中含氨1 g的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa。试求：
(1) 溶解度系数H (kmol·m-3·Pa-1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m；
(4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H，E，m值。
（假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为
1000kg/m3）
解：（1）根据已知条件
p*NH3?987Pa
cNH3?1/17?0.5824kmol/m3
101/1000定义
p*NH3?cNH3HNH3
HNH3?cNH3pNH3?5.9?10?4kmol/m3?Pa
（2）根据已知条件可知
xNH3?1/17?0.0105
1/17?100/18??根据定义式
p*NH3?ENH3xNH3
可得
ENH3?9.42?104Pa
（3）根据已知条件可知
*y*NH3?pNH3/p?987/101325?0.00974
于是得到
mNH3?y*NH3xNH3?0.928
（4）由于H和E仅是温度的函数，故HNH3和ENH3不变；而
p*ExE1'm?yx???，与T和p相关，故mNH??0.928?0.309。 3pxpxp3*分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。
（2）注意E，H和m的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。
6-2 在25℃下，CO2分压为50 kPa的混合气分别与下述溶液接触：
(1) 含CO2为 mol/L的水溶液； (2) 含CO2为 mol/L的水溶液。
试求这两种情况下CO2的传质方向与推动力。
解： 由亨利定律得到
* pCO2?50kPa?ExCO2根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出
ECO2?25℃??1.66?105kPa 所以可以得到
*?4 xCO?3.01?102又因为
HCO2?25℃??所以得
?HO2EMH2O?1000?43???3.347?10kmol/kPa?m 51.66?10?18*?43 cCO?Hp?3.347?10?50?0.0167kmol/mCOCO222于是：（1）为吸收过程，?c?0.0067kmol/m3。 （2）为解吸过程，?c?0.0333kmol/m3。
分析 （1）推动力的表示方法可以有很多种，比如，用压力差表示时： ① p*CO2?cCO2HCO2?0.01?29.9kPa
3.347?10?4推动力 ?p?20.1kPa（吸收）
*② pCO?2cCO2HCO2?0.05?149.4kPa ?43.347?10推动力 ?p?99.4kPa（解吸） 或者 , 用摩尔分数差表示时 ① 由xCO2?0.01?1.8?10?4，判断出将发生吸收过程，推动力100018?x?1.201?10?4；
②由 xCO2?9?10?4，判断出将发生解吸过程，推动力?x?5.99?10?4 （2）推动力均用正值表示。
6-3 指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少，并在x-y图上表示。 (1) 含SO2为(摩尔分数)的水溶液与含SO2为(摩尔分数)的混合气接触，总压为 kPa，t=35℃；
(2) 气液组成及总压同(1) ，t=15℃；
(3) 气液组成及温度同(1) ，总压为300 kPa(绝对压力)。
解 (1) 根据《化工原理》教材中表 8-1 知T = 35℃时，SO2 的 E?0.567?104kPa, 故
E0.567?104m???56
P101.3根据相平衡关系 , 得
y*A?mxA?56?0.001?0.056
由于y*A?yA，所以将发生解吸过程。传质推动力为
?y?0.056?0.03?0.026
(2 ) T = 15℃时 , SO2的 E?0.294?104kPa，故
E0.294?104m???29
P101.3根据相平衡关系 , 得
y*A?mxA?29?0.001?0.029
由于y*A?yA，所以将发生吸收过程。 传质推动力为
?y?0.03?0.029?0.001
(3)同理可知 , 当 T = 35℃，p = 300 kPa时 ,E?0.567?104kPa，故m?y*A?mxA?18.9?0.001?0.0189
E?18.9 P由于y*A?yA，所以将发生吸收过程。推动力为
?y?0.03?0.0189?0.0111
示意图见题6-3 图。
题6-3 图
分析 体会通过改变温度和总压来实现气液之间传质方向的改变 ,即吸收和解吸。
6-4 氨-空气混合气中含氨(摩尔分数)，在常压和25℃下用水吸收，过程中不断移走热量以使吸收在等温下进行。进气量为1000 m，出口气体中含氨(摩尔分数)。试求被吸收的氨量(kg)和出口气体的体积(m3) 。
解 惰性气体量 V?1000?0.88?880m3，进口中 NH3 之量为120m3,出口中NH3 之量为120?0.12?0.010.99?9m3,于是总出气量= 880 + 9 =889m3,被吸收的NH3量为
0.120.883
1000?101325889?101325-0.01??4544mol,为 。
8.314?2988.314?298分析 (1) 进行物料衡算时应以摩尔数或者质量为基准,一般不以体积为基准。此处由于温度和压力均不变,故摩尔数的变化正比于体积的变化,所以以体积作为衡算的基准。
(2) 本题是并流还是逆流 有区别吗
(3) 如何才能不断移走热量 该用填料塔还是板式塔 (4) 不移走热量对吸收有什么影响
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×10-5m2/s，大气压强为×105Pa。求蒸干水层所需时间。
解：本题中水层Z的变化是时间?的函数，且与扩散速率有关。
NA?DPpA1?pA2pB2ln
RTZpB1?pB2pB1查教材附录水的物理性质得，20℃时水的蒸汽压为。已知条件为：
pA1?101.3kPa,pA2?0kPa,pB2?101.3kPa,pB1?101.3?2.3346?98.97kPa,P?pA2?pB2?101.3kPa,代入上式得：
DPpA1?pA2pB22.60?10-5?101.3101.3?0101.3NA?ln??lnRTZpB1?pB2pB18.314?293?0.005101.3?98.9798.97 ?5.03?10-6kmol/m2?s??水的摩尔质量M?18kg/kmol，设垂直管截面积为A，在d?时间内汽化的水量应等于水扩散出管口的量，即
dZNAM5.03?10?6?18???9.054?10?8m/s NAAd??AdZ 则d??1000M?在??0，Z?0到??0，Z?2?10?3m之间积分，得
2?10-3???2.21?104s -89.054?106-6 含组分A为的混合气，用含A为（均为摩尔分数）的液体吸收其中的A。已知A在气、液两相中的平衡关系为y?x，液气比为，求：
化工原理第六章吸收习题答案解析
