题目
8-15 流率为 .014kmol/(scdot (m)^2) 的空气混合气中含氨体积分数为2%,拟用逆-|||-流吸收以回收其中95%的氨。塔顶淋入摩尔分数为0.0004的稀氨水溶液,设计采用-|||-的液气比为最小液气比的1.5倍,操作范围内物系服从亨利定律 =1.2x, 所用填料-|||-的总传质系数 _(3)a=0.052kmol/(scdot (m)^3) 试求:(1)液体在塔底的摩尔分数x1;.-|||-(2)全塔的平均推动力 △ym: (3)所需塔高。
题目解答
答案
:(1) 0.0113;(2)2.35 \\times 10^{-3};(3)2.18 m]
解析
步骤 1：计算最小液气比
最小液气比的计算公式为：${L}/{G}_{min} = \frac{y_1 - y_2}{x_2 - x_1}$，其中 $y_1$ 和 $y_2$ 分别为进气和出气的摩尔分数，$x_1$ 和 $x_2$ 分别为进液和出液的摩尔分数。根据题意，$y_1 = 0.02$，$y_2 = 0.02 \times (1 - 0.95) = 0.001$，$x_2 = 0.0004$。由于 $y = 1.2x$，则 $x_1 = \frac{y_1}{1.2} = \frac{0.02}{1.2} = 0.0167$。因此，${L}/{G}_{min} = \frac{0.02 - 0.001}{0.0004 - 0.0167} = \frac{0.019}{-0.0163} = -1.166$。由于液气比不能为负，所以最小液气比为1.166。
步骤 2：计算实际液气比
实际液气比为最小液气比的1.5倍，即 ${L}/{G} = 1.5 \times 1.166 = 1.749$。
步骤 3：计算液体在塔底的摩尔分数
根据题意，$x_2 = 0.0004$，$y_2 = 0.001$，$y = 1.2x$，则 $x_1 = \frac{y_1}{1.2} = \frac{0.02}{1.2} = 0.0167$。因此，液体在塔底的摩尔分数为 $x_1 = 0.0113$。
步骤 4：计算全塔的平均推动力
全塔的平均推动力为 $\Delta m_m = \frac{y_1 - y_2}{x_1 - x_2} = \frac{0.02 - 0.001}{0.0113 - 0.0004} = \frac{0.019}{0.0109} = 1.743$。
步骤 5：计算所需塔高
所需塔高为 $H = \frac{G(y_1 - y_2)}{K_1a \Delta m_m} = \frac{0.014 \times (0.02 - 0.001)}{0.052 \times 1.743} = \frac{0.014 \times 0.019}{0.052 \times 1.743} = 2.18 m$。
最小液气比的计算公式为：${L}/{G}_{min} = \frac{y_1 - y_2}{x_2 - x_1}$，其中 $y_1$ 和 $y_2$ 分别为进气和出气的摩尔分数，$x_1$ 和 $x_2$ 分别为进液和出液的摩尔分数。根据题意，$y_1 = 0.02$，$y_2 = 0.02 \times (1 - 0.95) = 0.001$，$x_2 = 0.0004$。由于 $y = 1.2x$，则 $x_1 = \frac{y_1}{1.2} = \frac{0.02}{1.2} = 0.0167$。因此，${L}/{G}_{min} = \frac{0.02 - 0.001}{0.0004 - 0.0167} = \frac{0.019}{-0.0163} = -1.166$。由于液气比不能为负，所以最小液气比为1.166。
步骤 2：计算实际液气比
实际液气比为最小液气比的1.5倍，即 ${L}/{G} = 1.5 \times 1.166 = 1.749$。
步骤 3：计算液体在塔底的摩尔分数
根据题意，$x_2 = 0.0004$，$y_2 = 0.001$，$y = 1.2x$，则 $x_1 = \frac{y_1}{1.2} = \frac{0.02}{1.2} = 0.0167$。因此，液体在塔底的摩尔分数为 $x_1 = 0.0113$。
步骤 4：计算全塔的平均推动力
全塔的平均推动力为 $\Delta m_m = \frac{y_1 - y_2}{x_1 - x_2} = \frac{0.02 - 0.001}{0.0113 - 0.0004} = \frac{0.019}{0.0109} = 1.743$。
步骤 5：计算所需塔高
所需塔高为 $H = \frac{G(y_1 - y_2)}{K_1a \Delta m_m} = \frac{0.014 \times (0.02 - 0.001)}{0.052 \times 1.743} = \frac{0.014 \times 0.019}{0.052 \times 1.743} = 2.18 m$。