因溶质组成很低，故有
KX?ctKL?55.39?5.673?10?6kmol/(m2?s)?3.142?10?4kmol/(m2?s)
KY?ptKG?105.0?1.206?10?5kmol/(m2?s)?1.266?10?3kmol/(m2?s) （3）吸收速率为
?52NA?KL?c*?c??5.673?10?6??2.126?7.5?2.85?kmol/(m2?s) ?1.310?10kmol/(m?s)
5. 在101.3 kPa及25 ℃的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔的组成分别为y1=0.04、y2=0.002。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为4.13×103 kPa，吸收剂用量为最小用量的1.45倍。
（1） 试计算吸收液的组成；
（2） 若操作压力提高到1013 kPa而其他条件不变，再求吸收液的组成。
解：（1）Y1?y10.04??0.0417 1?y11?0.04 Y2?y20.002??0.002 1?y21?0.002E4.13?103 m???40.77
pt101.3吸收剂为清水，所以 X2?0
?qn,L??q?n,Vqn,Lqn,V?Y1?Y20.0417?0.002???38.81 ???minY1/m?X20.0417/40.77?0?qn,L?1.45??q?n,V? ???1.45?38.81?56.27?min 所以操作时的液气比为
吸收液的组成为 X1?qn,Vqn,L?Y?Y??X122?1??0.0417?0.002??0?7.054?10?4 56.27E4.13?103 （2） m????4.077
pt?1013??Y1?Y20.0417?0.002???3.881 ??0.0417?minY1/m??X2?04.077???qn,L??qn?,L ??1.45453.?881 5.627????q??q??1.?,V?n,V??n?min??q?1 X1???n,V??Y1?Y??X???0.041?70.?0?02?22?q?5.627?n,L??q ?n,L?q?n,V
?3 5100?7.056. 在一直径为0.8 m的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45 kmol/h，二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为Y?34.5X，气相总体积吸收系数为0.056 2 kmol/(m3〃s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求水的用量（kg/h）及所需的填料层高度。
6
解：Y1?y10.032??0.0331 1?y11?0.032 Y2?Y1?1??A??0.0331??1?0.98??0.000662 X1*?Y10.0331??9.594?10?4 m34.5 X1?0.76X1*?0.76?9.594?10?4?7.291?10?4 惰性气体的流量为
qn,V?45?(1?0.032)kmol/h?43.56kmol/h
水的用量为
qn,L?qn,V(Y1?Y2)X1?X2?43.56??0.0331?0.000662?kmol/h?1.938?103kmol/h ?47.291?10?0qm,L?1.938?103?18kg/h?3.488?104kg/h
求填料层高度 HOG?qn,VKYa??43.56/3600m?0.429m 20.0562?0.785?0.8 ?Y1?Y1?Y1*?0.0331?34.5?7.291?10?4?0.00795 ?Y2?Y2?Y2*?0.000662?34.5?0?0.000662
1...........098765432100.
y 0000000000a5de
.b11cxW00.10.20.30.xF04.50.60.70.80.9xX D1 NOG?Y1?Y20.0331?0.000662??11.07 ?Ym0.00293 Z?NOGHOG?11.07?0.429m?4.749m
7. 某填料吸收塔内装有5 m高，比表面积为221 m2/m3的金属阶梯环填料，在该填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的溶质组分。已知混合气的流量为50 kmol/h，溶质的含量为5％（体积分数％）；进塔清水流量为200 kmol/h，
?42其用量为最小用量的1.6倍；操作条件下的气液平衡关系为Y?2.75X；气相总吸收系数为3?10kmol/(m?s)；
填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90％。试计算（1）填料塔的吸收率；（2）填料塔的直径。
解：（1）惰性气体的流量为
qn,V?50?(1?0.05)kmol/h?47.5kmol/h
对于纯溶剂吸收
?qn,L??q?n,V?qn,L??q?n,V?Y1?Y2??m?A ??Y/m?X12?min?200??2.632 ???min47.5?1.6依题意
?A?(qn,L/qn,V)min2.632??95.71%
m2.75 7
0
（2）Y1?y10.05??0.0526 1?y11?0.05 Y2?Y1?1??A??0.0526??1?0.9571??0.00226 X1?qn,Vqn,L?Y1?Y2??X2?47.5??0.0526?0.00226??0?0.0120
200 ?Y1?Y1?Y1*?0.0526?2.75?0.0120?0.0196 ?Y2?Y2?Y2*?0.00226?2.75?0?0.00226 ?Y??Y1??Y2?0.0196?0.00226?0.0080 3m?Y0.0196lnln10.00226?Y2 NOG? HOG?Y1?Y20.0526?0.00226??6.269 ?Ym0.00803Z5?m?0.798m NOG6.269由 HOG? Ω?qn,VKYa?qn,V
KYaHOG4Ω?π?47.5/3600m2?0.277m2 ?43?10?221?0.9?0.798填料塔的直径为
D?4?0.277 m?0.594m 3.148. 在101.3 kPa及20 ℃的条件下，用清水在填料塔内逆流吸收混于空气中的氨气。已知混合气的质量流速G为600 kg/(m2〃h)，气相进、出塔的摩尔分数分别为0.05、0.000526，水的质量流速W为800 kg/(m2〃h)，填料层高度为3 m。已知操作条件下平衡关系为Y= 0.9 X，KGa正比于G 0.8而于W无关。若（1）操作压力提高一倍；（2）气体流速增加一倍；(3) 液体流速增加一倍，试分别计算填料层高度应如何变化，才能保持尾气组成不变。
解：首先计算操作条件变化前的传质单元高度和传质单元数 Y1?y10.05??0.0526 1?y11?0.05y20.000526??0.000526 1?y21?0.000526 Y2? 操作条件下，混合气的平均摩尔质量为 M?
?xMii???0.05?17??1?0.05??29??kg/kmol?28.4kg/kmol
qn,V?qn,L???600??1?0.05? kmol/(m2?h)?20.07kmol/(m2?h) 28.4mqn,V0.9?20.07800??1?0? kmol/(m2?h)?44.44 kmol/(m2?h) S???0.406 18qn,L44.448
n,V Y1*?mX?mY0.406?Y??11??2?qqn,L0.052?60.?000?526
0.0211 ?Y1?Y1?Y1*?0.0526?0.0211?0.0315 ?Y2?Y2?Y2*?0.000526?0?0.000526 NOG??Y110.0315ln1?ln?6.890 1?S?Y21?0.4060.000526 HOG?Z3?m?0.435m NOG6.890 （1）pt??2pt m?E ptptmm? pt?2?S0.406??0.203 22 m?? S??m?qn,Vqn,L 若气相出塔组成不变，则液相出塔组成也不变。所以 ?Y1??Y1?Y1?*?0.0526??0.0211?0.0421 ?Y2??Y2?Y2?*?0.000526?0?0.000526
12?? NOG HOG? HOG???Y?110.0421ln1?ln?5.499 1?S??Y2?1?0.2030.000526qn,VKYa??qn,VKGap总?
qn,VH0.435?OG?m?0.218m ??KGap总22m 1.199?? Z??H?5.499?mOGNOG?0.218 即所需填料层高度比原来减少1.801m。
?Z?Z??Z?(1.199?3)m??1.801m
??2qn,V （2）qn,V S???mqn,VL?2S?2?0.406?0.812
若保持气相出塔组成不变，则液相出塔组成要加倍，即
??2X1 X1
9
故
*??1?Y?Y1??Y1?Y1?Y1?mX??SY?Y1?1?2?0.052?60.8??120.?05260.?0?00526
0.0103 ?Y2??Y2?Y2?*?0.000526?0?0.000526 NOG?? HOG??Y?110.0103ln1?ln?15.82 1?S??Y2?1?0.8120.000526qn,VKYa??qn,VKGaP??qqn,V0.8n,V?q0.2n,V
?q?? HOG???n,V??q??n,V?0.2HOG?20.2?0.435m?0.500m
?NOG??0.500?15.82m?7.910m Z??HOG ?Z?Z??Z?(7.910?3)m?4.910m 即所需填料层高度要比原来增加4.910 m。
??2qn,L （3） qn,L S??mqn,VS0.406???0.203 ?qn,L22??Y1?Y2?*1 NOG???ln??1?S???S?
1?S??Y2?Y2?*? ?10.0526?0??ln??1?0.203??0.203??5.497
1?0.203?0.000526?0? W对KGa无影响，即qn,L对KGa无影响，所以传质单元高度不变，即
??HOG?0.435m HOG?NOG??0.435?5.497m?2.391m Z??HOG ?Z?Z??Z?(2.391?3)m??0.609m 即所需填料层高度比原来减少0.609 m。
9. 某制药厂现有一直径为1.2 m，填料层高度为3 m的吸收塔，用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。入塔混合气的流量为40 kmol/h，溶质的含量为0.06（摩尔分数）；要求溶质的回收率不低于95%；操作条件下气液平衡关系为Y = 2.2X ；溶剂用量为最小用量的1.5倍；气相总吸收系数为0.35 kmol/ (m2〃h)。填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90％。试计算（1）出塔的液相组成；（2）所用填料的总比表面积和等板高度。
解：（1）Y1?y10.06??0.0638 1?y11?0.06 Y2?Y1?1??A??0.0638??1?0.95??0.00319 惰性气体的流量为
qn,V?40?(1?0.06)kmol/h?37.6kmol/h
?qn,L??q?n,V? ???m?A?2.2?0.95?2.09?min?q?
n,Lmin?2.09?37.6kmolh?78.58kmolh
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