题目
(8分)一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m,进塔混合气组成为0.04(A的摩尔分率,下同),出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0128,操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求:(1)液气比为最小液气比的多少倍?(2)所需填料层高度?(3)若气液流量和初始组成不变,要求尾气浓度降至0.0033,求此时填料层高度为若干米?
(8分)一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m,进塔混合气组成为0.04(A的摩尔分率,下同),出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0128,操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求:(1)液气比为最小液气比的多少倍?(2)所需填料层高度?(3)若气液流量和初始组成不变,要求尾气浓度降至0.0033,求此时填料层高度为若干米?
题目解答
答案
解:(1)液气比为最小液气比的多少倍?
则 
(2)所需填料层高度?
故 
(3) 此条件下的填料层高度。
化工原理期末考试试题
解析
步骤 1：计算气相和液相的摩尔分率
根据题目给出的条件，进塔混合气组成为0.04，出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128。首先，我们需要将这些摩尔分率转换为无量纲的值，即：
${Y}_{1}=\dfrac {0.04}{1-0.04}=0.0417$
${Y}_{2}=\dfrac {0.0053}{1-0.0053}=0.00533$
${X}_{1}=\dfrac {0.0128}{1-0.0128}=0.01297$
步骤 2：计算液气比
根据题目给出的平衡关系Y=2.5X，我们可以计算出液气比L/V：
$L/V=\dfrac {{Y}_{1}-{Y}_{2}}{{X}_{1}-{X}_{2}}=\dfrac {0.0417-0.00533}{0.01297-0}=2.804$
步骤 3：计算液气比为最小液气比的倍数
根据最小液气比的定义，最小液气比为平衡关系的斜率，即2.5。因此，液气比为最小液气比的倍数为：
$(L/V)_{min}=2.804/2.5=1.1216$
步骤 4：计算所需填料层高度
根据题目给出的气相总传质单元高度为1.5m，我们可以计算出所需填料层高度。首先，我们需要计算出气相总传质单元数：
$N_{OG}=\dfrac {1}{1-S}\ln [ (1-s)\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{Y}_{2}-m{X}_{2}}+S] $
其中，$S=mV'L=2.52.804=0.892$，代入计算得：
$N_{OG}=\dfrac {1}{1-0.892}\ln [ (1-0.892)\dfrac {0.0417-0}{0.00533-0}+0.892] =5.11$
因此，所需填料层高度为：
$Z={H}_{OG}\times {N}_{OG}=1.5\times 5.11=7.67m$
步骤 5：计算尾气浓度降至0.0033时的填料层高度
根据题目给出的条件，气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033。首先，我们需要计算出新的气相摩尔分率：
${Y}_{2}'=\dfrac {0.0033}{1-0.0033}=0.00331$
然后，我们可以计算出新的气相总传质单元数：
$N_{OG}'=\dfrac {1}{1-S}\ln [ (1-s)\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{Y}_{2}'-m{X}_{2}}+S] $
代入计算得：
$N_{OG}'=\dfrac {1}{1-0.892}\ln [ (1-0.892)\dfrac {0.0417-0}{0.00331-0}+0.892] =6.11$
因此，新的填料层高度为：
$Z'={H}_{OG}\times {N}_{OG}'=1.5\times 6.11=9.17m$
根据题目给出的条件，进塔混合气组成为0.04，出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128。首先，我们需要将这些摩尔分率转换为无量纲的值，即：
${Y}_{1}=\dfrac {0.04}{1-0.04}=0.0417$
${Y}_{2}=\dfrac {0.0053}{1-0.0053}=0.00533$
${X}_{1}=\dfrac {0.0128}{1-0.0128}=0.01297$
步骤 2：计算液气比
根据题目给出的平衡关系Y=2.5X，我们可以计算出液气比L/V：
$L/V=\dfrac {{Y}_{1}-{Y}_{2}}{{X}_{1}-{X}_{2}}=\dfrac {0.0417-0.00533}{0.01297-0}=2.804$
步骤 3：计算液气比为最小液气比的倍数
根据最小液气比的定义，最小液气比为平衡关系的斜率，即2.5。因此，液气比为最小液气比的倍数为：
$(L/V)_{min}=2.804/2.5=1.1216$
步骤 4：计算所需填料层高度
根据题目给出的气相总传质单元高度为1.5m，我们可以计算出所需填料层高度。首先，我们需要计算出气相总传质单元数：
$N_{OG}=\dfrac {1}{1-S}\ln [ (1-s)\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{Y}_{2}-m{X}_{2}}+S] $
其中，$S=mV'L=2.52.804=0.892$，代入计算得：
$N_{OG}=\dfrac {1}{1-0.892}\ln [ (1-0.892)\dfrac {0.0417-0}{0.00533-0}+0.892] =5.11$
因此，所需填料层高度为：
$Z={H}_{OG}\times {N}_{OG}=1.5\times 5.11=7.67m$
步骤 5：计算尾气浓度降至0.0033时的填料层高度
根据题目给出的条件，气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033。首先，我们需要计算出新的气相摩尔分率：
${Y}_{2}'=\dfrac {0.0033}{1-0.0033}=0.00331$
然后，我们可以计算出新的气相总传质单元数：
$N_{OG}'=\dfrac {1}{1-S}\ln [ (1-s)\dfrac {{Y}_{1}-m{X}_{2}}{{Y}_{2}'-m{X}_{2}}+S] $
代入计算得：
$N_{OG}'=\dfrac {1}{1-0.892}\ln [ (1-0.892)\dfrac {0.0417-0}{0.00331-0}+0.892] =6.11$
因此，新的填料层高度为：
$Z'={H}_{OG}\times {N}_{OG}'=1.5\times 6.11=9.17m$