①对数平均推动力法计算NOL 气液相平衡常数
* m?Ep?1882?3?94
X1?Y1／m?0.111／94?1.18?10*
?5X2?Y2/m?0.00503/94?5.35?10?X1?X1?X1?1.18?10**?3?4
?4?6?10= 5.8?10
?X2?X2?X2?5.35?10?5?0?5.35?10?5?5
?4?Xm??X1??X2ln?X1?X1? 58?10ln?5.35?10?5?5?558?10=2.209?10
5.35?10液相总传质单元数
NOL?X1?X2?Xm6?10?0? ?2.72?42.209?10?4
②吸收因数法计算NOL
LmGNOL?1.59?1094?9014?1.879
*??L?X2?X1L??ln??1????*LmG?X1?X1mG???1?mG
?3??0?1.18?10?ln??1?1879.??1879.??273. ?4?31?1.879?6?10?1.18?10?1填料层高度 Z?HOL?NOL? 93.26?.273?.8m【5-18】气体混合物中溶质的组成Y1?0.02（摩尔比），要在吸收塔中用吸收剂回收。气液相平衡关系为Y*?1.0X。
(1)试求下列3种情况下的液相出口组成X1与气相总传质单元数NOG (利用教材中图5-23)，并迸行比较，用推动力分析NOG的改变。3种情况的溶质回收率均为99%。
①入塔液体为纯吸收剂，液-气比L/G②入塔液体为纯吸收剂，液-气比L／G?2.0?1.2； ；
?1.2③入塔液体中含溶质的组成X2?0.0001（摩尔比），液-气比L／G。
(2)入塔液体为纯吸收剂，最小液-气比(L／G)min?0.8，溶质的回收率最大可达多少？ 解 (1)求X1与NOG
回收率??0.99，Y1?0.02，相平衡常数m=1
Y2??1??? Y1??1?0.99??0.02?0.0002
① X2?0，L／G?2，L／mG?2
73
Y2?mX2Y1?mX2?0.0002?00.02?0?0.01查图
5-23，得NOG?7.8 X1?0.009 9LG?Y1?Y2X1?X2
2?0.02?0.0002X1?0② X2?0,L／G?1.2,／LY2?mX2Y1?mX21.2?mG?1. 2?0.01
查图5-23，得NOG?17 X1?0．016 5mG??30.02?0.0002X1?0③ X2?0.000,1L／G?.1／,2LY2?mX2Y1?mX2?0.0002?0.00010.02?0.0001 .12
?5.03?10查图5-23，得NOG?21
1.2?0.02?0.0002X1?0.0001
X1?0.0001?0.02?0.00021.2?0.0166
计算结果比较：
②与①比较，X2相同，L/G减小时，操作线斜率减小，向平衡线靠近，推动力减小。为达到一定的溶质回收率要求（即达到一定的Y2要求），NOG需要增大，同时X1也增大了。
③与②比较，L/G相同，使X2增大，即操作线斜率相同，操作线向平衡线平行靠近，使推动力减小，NOG增大，同时X1也增大了。
(2)
X2?0, (L/G)min?0.8 ， (L/G)minm?0．8
当液体出口组成X1与气体进口组成达平衡时，溶质的回收率为最大，即X1*由物料衡算得
(LG)m?Y1?Y2X1?X2*?Y1／m
in?Y1?Y2Y1m?X2?Y1?Y2Y1m
回收率 ??Y1?Y2Y1?LmG?0.8??L/G?minm?0.8
溶质的回收率最大可达80%。
【5-19】某厂有一填料塔，直径880mm，填料层高6m，所用填料为50mm瓷拉西环，乱堆。每小时处理2000m3混合气（体积按25℃与101.33kPa计），其中含丙酮摩尔分数为5%。用清水作吸收剂。塔顶送出的废气含丙酮摩尔分数为0.263%。塔底送出来的溶液，lkg含丙酮61.2g。根据上述测试数据计算气相体积总传质系数KYa。操作条件下的平衡关系为Y*?2.0X。
上述情况下，每小时可回收多少千克丙酮？若把填料层加高3m，可以多回收多少丙酮？ 解 (1)计算体积总传质系数KYa 先从已知数据求NOG 相平衡常数
m?2
74
y1?0.05, Y11?y1?y?0.0511?0.05?0.0526,
y0.002632?0.00263,Y2?1?0.00263?0．00264
X2?0
塔底排出的水溶液，每l000g含丙酮61.2g 丙酮的摩尔质量为58kg/kmol
X1?61.2/58(1000?61.2)/18?0.0202
传质单元数
NY1?Y2?Y1?Y2OG??Ym?Y1?Y*1???Y2?Y*2?
?Y*ln1?Y1???Y*?2?Y2?
?0.0526?0.00264?0.0526?2?0.0202???0.00264?0??8
ln?0.0526?2?0.0202???0.00264?0??NOG也可用吸收因数法计算
L1?Y200264G?YX?0.0526?0.1?X20.0202?0?2.47
m?2,L47mG?2.2?1.24
Y2?Y*20.00264?0Y*?1?Y20.0526?0?0.0502
从教材图5-23查得NOG?8 或用计算式求出NmG2OG
L?2.47?0.81
N?1??mG?Y*1?OGmGlnY?1?L?2mG??*??
1????Y2?Y2L?L
?11?0.81ln??081.0.0526?0????1??0.00264?0?081.??
=8.03 已知填料层高度Z?6m，计算H6OG?ZN?OG8?0.75
再从式
HGOG?K计算KYa
YaΩ惰性气体流量G?2000?(1?0.05)?2000?0.95 m3／h (20℃，101.33kPa)理想气体在273K、101.325kPa时的摩尔体积为22.4 m3/kmol
在298K、101.325kPa下的摩尔体积为 75
22.4?G?298273?24.45m/kmol
32000?0.9524.45=77.7kmol/h，塔径DT?0.88 m
塔截面积
Ω??4DT?2?4??0.88??0．608m22
体积总传质系数
KYa?GHOGΩ?77.70．75?0．608?170 kmol/(m?h)
3(2)每小时丙酮回收量为
G?Y1?Y2?= 77.7??0.0526?0.00264??3.88kmol/h
58?3.88?225kg/h
(3)填料层加高3m，Z?6?3?9m，HOG?0.75 则
NOG?ZHOG?90.75?12, LmG?1.24
从教材图5-23查得
Y'2?0.023Y'2Y1?0．02 3Y1?0.023?0.0526?0.00121
填料层Z?9m时，丙酮的回收量为
G(Y1?Y'2)?77.7?0.0526?0.00121?= 3.99kmol/h多回收丙酮
3.99?.38?8.0km11ol/ h也可以如下计算
G(Y2?Y'2)?77.7?0.00264?0.00121??0.111kmol/h
【5-20】有一填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，以逆流方式操作。进入塔底混合气中溶质A的摩尔分数为1%，溶质A的吸收率为90%。此时，水的流量为最小流量的1.5倍。平衡线的斜率m=l。试求：(1)气相总传质单元数NOG；(2)若想使混合气中溶质A的吸收率为95%，仍用原塔操作，且假设不存在液泛，气相总传质单元高度HOG不受液体流量变化的影响。此时，可调节什么变量，简便而有效地完成任务？试计算该变量改变的百分数。
解 已知y1?0.01，??0．8，m?1，X2?0
Y1?y11?y1?0.011?0.01?0.0101，y2??1???Y1?(1-0.9)?0.0101?0.00101
(1)计算气相总传质单元数NOG
Y1?Y2Y1?Y20.0101?0.00101?L?????0.9??*Y1/m?X20.0101/1?0X1?X2?G?min?L??1.5???1.5?0.9?1.35G?G?minL
76
LmG?1.351?1.35
NOG???mG??Y1?mX2?mG?ln??1??????mGLY?mXL??????22??1?L1??1??0.0101?0ln??1???1.35??0.00101?0??
?1?111.351??????4.641.35??
(2)要想使吸收率从90%提高到95%，可增大吸收剂用量 填料层高度 Z?HOGNO G对于已有的填料塔，其填料层高度已定，吸收剂用量改变不会改变HOG。因此，NOG不会改变，仍为NOG?4.64。
?4新工况下， Y'2??1???Y1??1?0．95??0．0101?5.05?10
Y'2?mX2Y1?mX2?5.05?100.0101?4?0.05
，从图5—23查得
用NOG?4.64与
LmGY'2?mX2Y1?mX2LG?2.1?0．05?2.1， m=1, 故
为了使吸收率从90%提高到95%，L／G需要从1.35增加到2.1，增加的百分数为
2.1?1.35 ?100?55.5%1.35
【5-21】某填料吸收塔的填料层高度已定，用清水吸收烟道气中的CO2 ，CO2的组成为 0.1（摩尔比），余下气体为惰性气体，液一气比为180，吸收率为95%。操作温度为30℃， 总压为2MPa。CO2水溶液的亨利系数由教材中表5-1查取。试计算下列3种情况的溶质吸收率?、吸收液（塔底排出液体）组成X1、塔内平均传质推动力?Ym，并与原有情况进行比较：(1)吸收剂由清水改为组成为0.0001（摩尔比）的CO2水溶液；(2)吸收剂仍为清水，操作温度从30℃改为20℃；(3)吸收剂为清水，温度为30℃。由于吸收剂用量的增加，使液-气比从180增加到200。
解 总压p?2MP，a1 Y?0.1(1) X2?0改为X'2?0.0001 新工况的Y'2计算 此时，HOG原工况
?GKYaΩ不会改变，因填料层高度Z为一定值，所以NOG1?ZHOG不变。
NOG???mG??Y1?mX2?mG?ln??1??????mGLY?mXL??????22??1?L1
新工况
N'OG???mG??Y1?mX'2?mG?ln??1??????mGLY'?mX'L?????22???1?L
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