第五章吸收
相组成的换算
【5-1】少？
解
因摩尔分数=体积分数，
空气和CO2的混合气体中，
CO2的体积分数为
20%，求其摩尔分数
y和摩尔比Y各为多
y0.2摩尔分数0．25
x、浓度c及摩尔比X表示时，
摩尔比
Y
y1y
0.2
10.2
【5-2】20℃的l00g水中溶解lgNH3, NH3在溶液中的组成用摩尔分数各为多少？
解
摩尔分数x
1/171/17100／18
=0．0105
998.2kg/m代替。
3
浓度c的计算20℃，溶液的密度用水的密度溶液中NH3的量为溶液的体积
s
n110/1k7mol
3
3
3
V10110/998.2 mnV
3
溶液中NH3的浓度c或
=
110/1710110/998.2
3
=0．581kmol／m
3
3
c
s
Ms
x
998.218
0．0105．0582kmol／m
NH3与水的摩尔比的计算或
X
x1x
0.010510.0105
0．0106
NH3的体积分数为
10%，吸收率为
90%，求离开吸收器时
NH3
【5-3】进入吸收器的混合气体中，的组成，以摩尔比
吸收率的定义为解
原料气中NH3的摩尔分数
Y和摩尔分数
y表示。
y0.1
摩尔比Y1
y1
1y1
0.110.1
0.111
吸收器出口混合气中摩尔分数
NH3的摩尔比为
y2
0.0111=0.010981Y21.00111
Y2
气液相平衡
【5-4】l00g水中溶解lgNH3，查得20℃时溶液上方相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数平衡常数m。总压为100kPa。
解
液相中NH3的摩尔分数
NH3的平衡分压为798Pa。此稀溶液的气液
3
E(单位为kPa)、溶解度系数H[单位为kmol/(mkPa)]和相
x
1/17
1/17100/18
0.0105
气相中NH*
3的平衡分压P＝0.798kPa
亨利系数
Ep*／x0.798/0.0105
76
液相中NHn1103
/173的浓度c
V
10110
3
/998.2
0.581 kmol／m
3
溶解度系数H
c/
p*05.81/0.798.0k7m28ol/3
(m
kPa
液相中
NH3的摩尔分数
x1/171／17100/18
0．0105
气相的平衡摩尔分数y*
p*／p07.9／8100相平衡常数m
y*0.798
x
1000.01050.76
或
mE/p76/100
.076
【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为101.325kPa，温度为
溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为p*
3.313106
x，式中衡分压，单位为
kPa；x为溶液中氧的摩尔分数。解
总压p
101.325 kPa
空气中O2的压力分数pA／p
体积分数0.21
空气中O2的分压p
*
A
0.21101.325 kPa
亨利系数
E3.3136
1k0Pa
(1) 利用亨利定律p*
A
Ex计算
与气相分压
pA
0.21101.325kPa相平衡的液相组成为
*
x
pA0．21101.325E
3.31310
6
6.42106kmolO2
／kmol溶液此为1kmol水溶液中最大可能溶解6.42106
kmol O2
因为溶液很稀，其中溶质很少
1kmol水溶液≈1kmol水=18 kg水
10℃，水的密度999.k
7g／m3
故1kmo水溶液l≈18／999.7m3
水
即18999.7
m3
水中最大可能溶解
6.42106
kmol氧
故
1m3
水中最大可能溶解的氧量为
(2) 利用亨利定律
p
*
cAA
H
计算
1m3
水中最大可能溶解的氧量为
10℃时，1m3
水中最大可能
p*为氧在气相中的平
cApH
*A
(0.21101.325)(1.67610)
5
3.5710kmolO2／m
43
溶液
NH3总压为203kPa。
【5-6】含NH3体积分数1.5%的空气-NH3混合气，在NH3在水中的溶解度服从亨利定律。在操作温度下的亨利系数kmolNH／m溶液。3
解
气相中NH3的摩尔分数
3
20℃下用水吸收其中的
E80kPa。试求氨水溶液的最大浓度，
y0.015
*
总压p
203kPa，气相中NH3的分压pA
p*
Ex计算
py2030.015kPa
(1) 利用亨利定律与气相分压
p相平衡的液相中
c
NH3的摩尔分数为
s
NH3水溶液的总浓度
水溶液中NH3的最大浓度
Ms
cA
99.823kmol/m18
cx
998.2
0．038118
3
2.11kmol NH3/m溶液
p
*A
(2) 利用亨利定律cA
pH
*A
cAH
计算
2.11 kmol NH3/m溶液
m=1660。若总压为1MPa时，
3
(2030.015)0.693
【5-7】温度为20℃，总压为0.1MPa时，CO2水溶液的相平衡常数为相平衡常数
解
m为多少？温度为相平衡常数
20℃时的亨利系数
E为多少MPa?
m与总压p成反比，
p0.1MPa时
E
m1660，p'1MPa时mp
m'p'166 MPa
NH3，进入吸收塔的混合气中，含
NH3体积分数为
6%，吸收后混合
亨利系数
【5-8】用清水吸收混合气中的气中含NH3的体积分数为
0.4%，出口溶液的摩尔比为0．012kmolNH3／kmol水。此物系的平衡关系为
Y*0.76X。气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少？
解
已知y1
0.06，则Y1y1/1y1
0.06/0.94
3
0.0638
已知y2已知X1已知X2
0.004，则Y20.012，则Y0，则Y2
*
*
1
0.004/10.004=4.0210
0.760.0120.00912
0
*
3
塔顶气相推动力塔底气相推动力
Y2Y1
Y2Y1
Y2=4.0210
*
Y10.0638
0.009120.0547
化工原理第五章吸收课后习题及答案
