二、计算题
1、比较气、液两相浓度大小，确定传质方向
在常压1atm、25?C下，溶质组成为0.05（摩尔分率）的CO2-空气混合物分别与以下几种溶液接触，试判断传质过程的方向，并计算两相传质推动力的大小。已知在常压及25?C下CO2在水中的亨利系数为1640atm。 （1）浓度为1.1?10kmol/m的CO2水溶液； （2）浓度为1.69?10kmol/m的CO2水溶液； （3）浓度为3.1?10kmol/m的CO2水溶液。 答案： (1) 吸收过程；(2) 气液相达平衡；(3)解吸过程
2、操作压力对吸收推动力大小的影响
某逆流吸收塔塔底排出液中含溶质2?10（摩尔分率），进塔气体中含溶质2.5%（体积%），操作压力为1atm，此时气液平衡关系为y*=50x。现将操作压力由1atm增至2atm，问塔底气相推动力（y-y*）和液相推动力（x*-x）各增加为原来的多少倍。 答案： （y-y*）增加1.33倍；（x*-x）增加2.67倍。
3、吸收剂流量大小对总传质阻力的影响
用填料塔进行吸收操作，在操作条件下，kya=kxa=0.026kmol/m.s，已知液相体积传质分系数kxa?L
0.66
3
-4
-3
3
-3
3
-3
3
，试分别对m=0.1及m=5.0两种情况，计算当液体流量增加一
倍时，总传质阻力减少的百分数。
答案：(1) m?01.时，34%；(2) m?5时，30.6%。
4、气液平衡对吸收平衡的影响
在填料吸收塔中，用清水吸收含有溶质A的气体混合物，两相逆流流动。进塔气体初始浓度为5%（体积%），在操作条件下相平衡关系为Y=3X，试分别计算液气比为4和2时，出塔气体的极限浓度和液体出口浓度。 答案：(1)
LS?4?m，Yamin?0 操作线ab与平衡线交于塔顶。GB*
Xb?0.0132
(2)
LS?2?m，操作线a’b’与平衡线交于塔底。 GBXbmax?0.0175，Yamin?0.0176
5、逆流吸收与并流吸收操作对出塔气体组成的影响
1
用纯水吸收空气中的SO2，混合气中SO2的初始组成为5%（体积），液气比为3，在操作条件下，相平衡关系为Y*=5X，通过计算说明逆流和并流吸收操作出塔气体的极限浓度哪个低？
答案：(1) 逆流时Ya?0.0211；(2) 并流时Yb?0.0329，逆流时出塔气体的极限浓度低。
6、最小液气比、操作液气比、出塔液相组成的计算及操作压力对其影响
在逆流操作的吸收塔中，在101.3kPa、25?C条件下，用清水吸收混合气中的 H2S，将其浓度由2%降至0.1%（体积%）。该系统符合亨利定律，亨利系数为5.52?10kPa。若吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试计算操作液气比LS/GB及出塔液相组成Xb。
若操作压力改为1013kPa其它条件不变，再求LS/GB及Xb。 答案： (1) P?1013.kPa时，
(2) P?1013kPa时，
7、传质单元数的计算
低浓度气体逆流吸收，试证： NOG?LS?622，Xb?3.12?10?3； GBLS?62.2，Xb?3.12?10?4。 GB4
?y1lnb mG?ya1?L式中：?yb=yb-yb 为塔底吸收推动力； ?ya=ya-ya 为塔顶吸收推动力。 证明：略
8、液体入塔浓度为零时，传质单元数与溶质回收率、液气比为最小液气比倍数间的关系
用纯溶剂对低浓度气体进行逆流吸收，溶质的回收率为?，所用液气比为最小液气比的?倍。气液平衡关系服从亨利定律，试以?、?两个参数列出计算NOG的表达式。 答案： NOG???1?1?ln???1????1??? 1????1?1*
*
??
9、填料层高度的计算
在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收某低浓气体混合物中的可溶组分。操作条件下，该系统的平衡线与操作线为互为平行的两条直线。已知气体混合物的摩尔流率为90kmol/m.h，要求回收率达到90%，气相体积总传质系数Kya为0.02kmol/m.s，
2
2
3
求填料层高度。 答案： h0?11.25m
10、填料层高度对吸收率的影响
在一塔径为1m的常压逆流填料塔中，用清水吸收含溶质5%（体积%）混合气中的溶质，已知混合气的处理量为125kmol/h，操作条件下的平衡关系为y*=1.2x，气相体积传质总系数为180kmol/m.h，吸收剂用量为最小用量的1.5倍，要求回收率达到95%。试求：
（1）吸收剂出塔浓度；
（2）完成上述任务所需的填料层的高度；
（3）若在以上填料层基础上加高2m，其它条件不变，问回收率可达到多少？ 答案： (1) xb?0.0278， (2) h0?5.64m， (3) 填料层加高2m，???97.6%
11、传质系数的计算
直径为800mm的填料吸收塔内装6m高的填料，每小时处理2000m（25?C，1atm）的混合气，混合气中含丙酮5%，塔顶出口气体中含丙酮0.263%（均为摩尔分率）。以清水为吸收剂，每kg塔底出口溶液中含丙酮61.2g。在操作条件下的平衡关系为Y*=2.0X，试根据以上测得的数据计算气相体积总传质系数KYa。 答案：KYa?206.05kmol/(m3?h)
12、核算吸收塔是否合用
200m/h（18?C、1atm）的空气-氨混合物，用清水吸收其中的氨，使氨含量由5%下降到0.04%（均为体积%）。出塔氨水组成为其最大组成的80%。今有一填料塔，塔径为0.3m，填料层高5m，操作条件下的相平衡关系为Y=1.44X，问该塔是否合用？KGa可用下式计算：
KGa=0.272m
0.35
*
3
3
3
W
0.36
kmol/（m.h.atm）
2
3
m---气体质量流速，kg/（m.h）； W---液体质量流速，kg/（m.h）。 答案： 该塔不合适。
13、用水量及填料层高度的计算
混合气中含10%（摩尔分率，下同）CO2，其余为空气，在20?C及20atm下用清水吸收，使CO2的浓度降到0.5%。已知混合气的处理量为2240m/h（标准状态下），溶液出口浓度为0.0006，亨利系数E为200MPa，液相体积总传质系数KLa为
3
3
2
50kmol/h·m·(kmol/m)，塔径为1.5m。试求每小时的用水量(kg/h)及填料层的高度。 答案：L?286.092t/h， h0?9.66m
14、吸收率与填料层高度的关系
有一常压逆流吸收塔，塔截面积为0.5m，填料层高为3m。用清水吸收混合气体中的丙酮，丙酮含量为5%（体积%），混合气流量为1120m/h（标准状态）要求回收率达到90%。已知操作液气比为3，操作条件下的平衡关系为y=2x 。试求： （1）出塔液体中丙酮的质量分率；
（2）气体体积总传质系数Kya（kmol/m.s）；
（3）若将吸收率提高到98%，拟采用增加填料层高度的方法，问此时填料层高度应为多少？
??6.17m 答案： （1）xb?0.0468， (2) Kya?0.0386kmol/(m3?s)， (3)h03
*
3
2
33
15．气体处理量与溶质吸收率的关系
在逆流操作的填料塔中，用清水吸收氨-空气混合物中的氨。已知混合气处理量为2000m/h（标准状态），其中含氨体积分率为5%，气体空塔气速为1m/s（标准状态），氨的吸收率为98%。吸收剂用量为最小用量的1.5倍。操作条件下的相平衡关系为y*=1.2x。气相体积传质总系数Kya=180kmol/m.h，且Kya?G。试求：
（1）用水量，kg/h；
（2）完成上述任务所需填料层高度，m；
（3）若混合气体处理量增加25%，此时氨的吸收率为多少？
答案：（1）用水量L?2835kg/h；(2)h0?7.876m；(3) 当G??125.G时，???94.2%
16、填料性能对吸收过程的影响
在高度为6m的填料塔内，用纯溶剂吸收某气体混合物中的可溶组分，在操作条件下气液相平衡关系为y*=0.5x，当液气比为0.8时，溶质吸收率为90%。现改用另一种性能较好的填料，在相同操作条件下，可使吸收率提高到95%，问此填料的体积传质总系数是原填料的多少倍？ 答案：
17、吸收剂再部分循环对吸收效果的影响
常压逆流连续操作的吸收塔，用清水吸收混合
4
3
0.7
3
?Kya?2?Kya?1?1.42
气中的A组分，混合气的流率为30kmol/h，入塔时A组分的浓度为0.08（摩尔分率），要求吸收率为87.5%，相平衡关系为y=2x，设计液气比为最小液气比的1.43倍，气相传质总系数Kya=0.0186kmol/ms ，且Kya?G，取塔径为1m，试计算： （1）所需填料层高度为多少？
（2）设计成的吸收塔用于实际操作时，采用10%吸收剂再循环流程即LR=0.1L（见图），新鲜吸收剂用量及其它入塔条件不变，问吸收率为多少？ 答案： （1） h0?2.495m，(2)???84%
18、双塔吸收流程的计算
采用如图所示的双塔吸收流程，以清水吸收混合气中的SO2，气液平衡关系为y=0.91x，气体经两塔后总的吸收率为91%，两塔的用水量相等，且均为最小用水量的1.43倍，两塔的总传质单元高度均为1.2m，试求两塔的填料层高度。
答案： h0I?h0II?2.80m
19、吸收与解吸联合流程
含苯2%（体积%）的煤气用平均分子量为260kg/kmol的洗油在一填料塔中逆流吸收，以回收其中95%的苯，煤气流率为1200kmol/h，塔顶进入的洗油中含苯0.5%（摩尔分率），洗油用量为最小用量的1.3倍，吸收塔在1atm、27?C下操作，此时平衡关系为y=0.125x。
从吸收塔塔底引出的富油经加热后送入解吸塔顶，塔底通入水蒸汽，使苯从洗
油中解吸出来，脱苯后的洗油冷却后送回吸收塔塔顶。水蒸气用量为最小用量的1.2倍，解吸塔在1atm、120?C下操作，气液平衡关系为y=3.16x。求洗油的循环用量和水蒸汽用量（kg/h）。
*
*
*
3
0.8
*
5
.2kg/h；(2) G??69.68kmol/h?1254.2kg/h 答案：(1) L?191.22kmol/h?4971720、操作条件（压力、气液流率）对塔高的影响
用一填料层高度为3m的吸收塔，从含氨6%（体积分率）的空气中回收99%的氨。混合气体的质量流率为620kg/m·h，吸收剂为清水，其质量流率为900kg/m·h。在操作压力1atm、温度20?C下，相平衡关系为Y=0.9X。体积传质系数kGa与气相质量流率的0.7次方成正比。吸收过程为气膜控制，气液逆流流动。试计算当操作条件分别做下列改变时，填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率： （1）操作压力增大一倍； （2）液体流率增大一倍； （3）气体流率增大一倍。
??2.459m； (2) h0??2.459m； (3) h0??7.117m 答案： (1) h0*
2
2
6
.2kg/h；(2) G??69.68kmol/h?1254.2kg/h 答案：(1) L?191.22kmol/h?4971720、操作条件（压力、气液流率）对塔高的影响
用一填料层高度为3m的吸收塔，从含氨6%（体积分率）的空气中回收99%的氨。混合气体的质量流率为620kg/m·h，吸收剂为清水，其质量流率为900kg/m·h。在操作压力1atm、温度20?C下，相平衡关系为Y=0.9X。体积传质系数kGa与气相质量流率的0.7次方成正比。吸收过程为气膜控制，气液逆流流动。试计算当操作条件分别做下列改变时，填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率： （1）操作压力增大一倍； （2）液体流率增大一倍； （3）气体流率增大一倍。
??2.459m； (2) h0??2.459m； (3) h0??7.117m 答案： (1) h0*
2
2
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