33、吸收过程进行的方向与限度取决于溶质在气液两相中的平衡关系。（ ）√
34、当气相中溶质的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由气相向液相转移，即发生吸收过程。（ ）×
35、当气相中溶质的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由液相向气相转移，即发生解吸过程。（ ）√ 36、吸收操作中，液相温度远远低于其沸点，溶剂没有显著的汽化现象。（ ）√ 37、经过吸收操作，能直接取得较纯净的溶质组分。（ ）× 38、吸收是净化工业废气常用的方法之一。（ ）√
三、名词解释(每题2分)
1、吸收：利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。
2、分子扩散：是凭借流体分子无规则热运动而传递物质的，发生在静止或层流流体里的扩散就是分子扩散。
3、扩散通量：单位面积上单位时间内扩散传递的物质量称为扩散通量，其单位为kmol/m2.s。 4、涡流扩散：凭借流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象，称为涡流扩散。 5、体积吸收系数：是在单位推动力下，单位时间、单位体积填料层内吸收的溶质量。 6、脱吸因数：是平衡线斜率与操作线斜率的比值，量纲为1，S=mV/L。 7、吸收因数：是操作线斜率与平衡线斜率的比值，量纲为1，A=L/mV。
8、喷淋密度：单位时间内喷淋在单位塔截面积上的液相体积，m/（mh）即m/h。 9、脱吸：使溶解于液相的气体释放出来的操作称为脱吸。
3
2
四、问答题
1、解释公式1/Kx=1/kx+1/mky的物理意义？
对易溶气体吸收时，欲提高总传质系数，主要可采取什么措施?为什么?(4分)
1/Kx表示以液相组成表示的跨过两膜的总阻力，该总阻力等于气膜与液膜阻力的加和(1/kx表示液膜阻力，1/mky表示气膜的阻力)。(2分)
对易溶气体，欲提高Ky，应加大气相湍动或流速,以加大ky(因为ky∝U0.8)。 (2分) 2、含低浓度溶质和混合气体与溶剂进行并流吸收，如下图所示：
①请在y--x图上示意画出操作线，并标明端点组成。 ②标出用气相组成表示的塔顶及塔底的推动力。
③如液气比L/G 增加，请示意表明操作线的变化。(4分)
26
(4分)
3、逆流解吸塔如右图，其操作线与平衡线如左图，请在左图上标出①塔顶和塔底气液组成②以气相浓度差表示的塔底和塔顶的总推动力；③画出最小气液比下的操作线，并列出其计算公式。(5分)
(3分)
27
x1?x2x1?x2?G??? (2分) ??y1e?y2mx1?y2?L?min五、计算题
1、常压25?C下，气相溶质A的分压为5.47kPa的混合气体与溶质A浓度为0.003kmol/m
的水溶液接触，求溶质A在两相间的转移方向。
3
若将总压增至5大气压，气相溶质的摩尔分率保持原来数值，则A的传质方向又如何？(10分)
解：操作条件下，体系符合亨利定律，亨利常数E?1.52?105kPa。 对于稀水溶液，总摩尔浓度c?100018?55.56kmol/m3 (2分)
于是：x1?c1?0.003?5.40?10?5 (2分)
c55.56
p*?Ex1?1.52?10?5.40?10?1.52??5.47kPa5可见p*?p1 (2分)
，传质方向从液相到气相。 (2分)
?5?8.2kPa
若总压增大到5atm，则气相分压p1'?5?5.47?27.35kPa，
可见p*?p1'，故传质方向从气相到液相。 (2分)
2、在总压P=500 kN/m2、温度t=27℃下使含CO23.0%(体积%)的气体与含CO2370g/m3的水相接触,试判断是发生吸收还是解吸?并计算以CO2的分压差表示的传质总推动力。(10分) 已知:在操作条件下,亨利系数E?1.73?105KN/m2。水溶液的密度可取1000kg/m3,CO2的分子量44。
解：主体中CO2的分压为 pco?500?0.03?15KN/m?
22 与溶液成平衡的CO2分压为: 对于稀溶液: 分)
c?100018p*?Ex1
?55.56kmol/m3 (4
28
c1?3701000?44 ?0.00841Ex1?1.73?10?1.513?105?4 x1?c1?0.00841?1.513?10?4 ∴p*?c55.56?26.16kN/m2
∵p*?pco2 于是发生解吸作用。 (4分)
以分压差表示的传质推动力为 ?p?p*?p?11.16KN/m2? (2分)
3、在逆流操作的吸收塔中，用纯溶剂等温吸收某气体混合物中的溶质。在常压、27℃下操作时混合气流量为 1200m/h。气体混合物的初始浓度为0.05（摩尔分率），塔截面积为 0.8m，填料层高为4m，气相体积总传质系数Kya为 100kmol/m.h，气液平衡关系符合亨
利定律，且已知吸收因数为1.2。
试求：混合气离开吸收塔的浓度和回收率。注：计算中可近似用摩尔分率代替摩尔比。(15分) 解：G?1200?273/3000.8?22.4Kya?60.941002?60.94kmol/mh
3
23
HOG?GNOG?LmG?0.6094m NOG?HHOG?40.60941?6.564 (5分)
y1y2?S] (5分)
?1.2
, S?1?1?0.833 NOG?A1.21?Sln[1(?S)
6.564?11?0.833ln[(1?0.833)0.05y2?0.833]
y2?0.00387 ??y1?y2?1?y2?1?0.00387?92.3% (5分)
y1y10.054、某厂使用填料塔，以清水逆流吸收某混合气体中的有害组分A 。已知填料层高度为8m。操作中测得进塔混合气组成为0.06（组分A 的摩尔分率，以下同），出塔尾气中组成为0.008，
出塔水溶液组成为0.02。操作条件下的平衡关系为y=2.5x。试求： 1、该塔的气相总传质单元高度；
2、该厂为降低最终的尾气排放浓度，准备另加一个塔径与原塔相同的填料塔。若两塔串联操作，气液流量和初始组成均不变，要求最终的尾气排放浓度降至0.005 ，求新加塔的填料层高度。 注：计算中可近似用摩尔分率代替摩尔比。(15分)
解：1、L?y1?y2?0.06?0.008?2.6 (2分)
Gx1?x20.02
S?1A?mL/G?2.52.6?0.9615 NOG?11?Sln[(1?S)y1y2?S]?5.80
HOG?HNOG?85.80?1.38m (6分)
2、若两塔串联操作,设串联后两塔总填料高H’
y'2?0.005, 填料相同,流量不变,所以HOG不变 , 则H'?HOG?N'OG
29
N'OG?11?Sln[(1?S)y1y2'?S]?9.17 H'?1.38?9.17?12.7m (5分)
于是:新增塔的填料层高?H?H'?H?4.7m。 (2分)
5、设计一填料塔,在常温常压下用清水吸收空气-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/m.h。而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的70%,试求:
1、所需水量为多少[m/h]; 2、所需填料层高度,m;
3、用水量是最小用水量的多少倍。(15分) 解：1、y2?y1(1??)?0.05(1?0.95)?0.0025 x*?y1m?0.052.0?0.025 (3分)
3
3
x1?70%x*?70%?0.025?0.0175
y1?y2x1?x20.05?0.00250.0175?0?217kmol/h?3.91m/h (4分)
3L?G??80? 2、 ?Ym?
?Y1??Y2ln(?Y1/?Y2)?(y1?mx1)?(y2?mx2)ln(y1?mx1)/(y2?mx2)?0.00698 (2分)
H?HOGNOG??12?G??D??4?Y1?Y2Kya?Ym??12?80???0.8??4?(0.05?0.025)1500.00698?7.21m (4分)
3、
LLmin?G(y1?y2)/(x1?x2)G(y1?y2)/(x?x2)*?x*x1?0.0250.0175?1.43 (2分)
6、在一吸收塔中，用清水逆流吸收某气体混合物中的溶质组分A，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x，操作液气比为1.2，气相入塔含A为0.06（摩尔分率，下同），气相出塔含A为0.01。若气、液初始组成、流量及操作条件不变，当另加一个完全相同的塔，两塔按串联逆流操作组合时，气体最终出塔组成为多少？(10分)
解：低浓度气体吸收 原塔：
1A?mLG?1.21.2?1,操作线与平衡线平行，即?Ym??Y2?y2
所以 HOG?HNOG?H5 (4分)
30