题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 总 分 得 分 [一] 客观题(填空题,26分,26个空,每个空1分)
⑴ ①30℃时,某理想气体混合物中组分A的分压为30000Pa,则组分A的摩尔浓度
CA=_________(kmol/m3)。
②气体的分子扩散系数随温度上升而 ,随压力增加而 。 ③如图所示,两曲线分别为气体A和气体B在水中的溶解度曲线,由图可知气体_________的溶解度较大,因为_______________________。
⑵ ①在气体吸收时,若可溶气体的浓度较大,则漂流因子________。(填写:较大或较小)
②对极易溶的气体,气相一侧的界面浓度yi接近于_______________,而液相一侧的界面浓度xi接近于____________ _。
③写出吸收操作中对吸收剂的主要要求中的四项______________、________________、_________________、_________________。
④在逆流吸收塔操作时,物系为低浓度气膜控制系统,如其他操作条件不变,而吸收液体流量减少,则此时气体出口组成ya将_________,而液体出口组成xb将__________,回收率将__________。
⑶ ①所谓气膜控制,即吸收总阻力集中在______一侧,而_______一侧阻力可忽略;如果说吸收的溶质气体是属于难溶气体,则此吸收过程是________控制。
②压力__________.温度__________将有利于吸收的进行。 ③ 吸收过程的总气相传质推动力为 。
⑷ ①对常压操作的低浓度吸收系统,当系统总压在较小范围内增时,亨利系数E将 ,相平衡常数将 ,溶液解系数H将 。
②对一定操作条件下的填料吸收塔,如将填料层增高一些,则该塔的HOG将__________,NOG将_________ 。 [二] 简答(14分)
简述双膜理论要点并图示。 [三] 推导(20分)
1. 由Fick定律推导等分子反方向扩散的扩散通量表达式。
2. 基于双膜理论,推导总气相传质系数(KG)与气膜传质系数(kG)、液膜传质系数(kL)的关系。
[四] 计算题(15分)
含SO2为10%(体积)的气体混合物与含SO2浓度为0.02 kmol/m3的水溶液在1atm(绝压)下相接触。已知两相的平衡关系为cA*(kmol/m3)=1.57pA(atm) ,传质分系数kG=0.32 kmol/(h.m2.atm),kL=0.40 kmol/(h.m2. kmol/m3)。试求:
(1)气相和液相总推动力(分别以分压差和摩尔浓度差表示); (2)总气相传质阻力以及各分阻力所占的比例; (3)两相间的传质速率。 [五] 计算题(25分)
设计一填料塔,在常温常压下用清水逆流吸收空气-丙酮混合气体中的丙酮,混合气入塔流率为80kmol/h,含丙酮5%(体积%),要求吸收率达到95%。已知塔径0.8m,操作条件下的平衡关系可以y=2.0x表示,气相体积总传质系数Kya =150kmol/(m3.h)。而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和(平衡)浓度的70%,试求:
⑴ 所需水量为多少m3/h? ⑵ 用水量是最小用水量的多少倍。 ⑶ 所需传质单元数为多少? ⑷ 所需填料层高度,m;
⑸ 若要求的吸收率提高到98%,则出塔溶液中丙酮的浓度变为多少?
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