??RTz?Ah8.314?293?0.002?0.002?1540??252.4s?0.07h pB2101.3154?1?10?5?101.3?lnMADpln69.2pB18．在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇，已知某截面上的气、液两相组成为pA=5kPa，cA=2kmol/m3，设在一定的操作温度、压力下，甲醇在水中的溶解度系数H为0.5 kmol/(m3·kPa)，液相传质分系数为kL＝2×105m/s，气相传质分系数为kG＝1.55×105kmol/(m2·s ·kPa)。试求以

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分压表示的吸收总推动力、总阻力、总传质速率及液相阻力的分配。 解：

以分压表示吸收总推动力

* pA?cA2??4kPa H0.5* ?pA?pA?pA?5?4?1kPa 总阻力

111??KGHkLkG ?11?0.5?2?10?51.55?10?5?1?105?6.45?104?1.65?105(m2?s?kPa)/kmol

总传质速率

NA?KG(pA?pA)?1/1.65?10?1?6.08?10kmol/(m?s) 液相阻力的分配

1HkL1?105??0.606?60.6% 11.65?105KG*5?62由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。

9．对习题8的过程，若吸收温度降低，甲醇在水中的溶解度系数H变为5.8 kmol/(m3·kPa)，设气、液相传质分系数与两相浓度近似不变，试求液相阻力分配为多少？并分析其结果。 吸收温度降低时总传质阻力

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111??KGHkLkG ?11?5.8?2?10?51.55?10?5?8.6?103?6.45?104?7.31?104(m2?s?kPa)/kmol

液相阻力的分配

1HkL8.6?103??0.1176?11.76% 417.31?10KG由液相阻力占吸收过程总阻力的11.76%，可知此吸收过程为气相传质阻力控制过程。 吸收过程设计型计算

10． 用20℃的清水逆流吸收氨－空气混合气中的氨，已知混合气体温度为20℃，总压为101.3 kPa，其中氨的分压为1.0133 kPa，要求混合气体处理量为773m3/h，水吸收混合气中氨的吸收率为99％。在操作条件下物系的平衡关系为Y?0.757X，若吸收剂用量为最小用的2倍，试求（1）塔内每小时所需清水的量为多少kg？（2）塔底液相浓度（用摩尔分数表示）。 解：

（1） Y1?*pA1.0133??0.01 pB101.3?1.0133Y2?Y1(1??)?0.01(1?0.99)?1?10?4

V?773?273(1?0.01)?31.8kmol/h

293?22.4Y1?Y231.8(0.01?0.0001)??23.8kmol/h

0.01X1*?X2?00.757Lmin?V实际吸收剂用量L=2Lmin=2×23.8=47.6kmol/h ＝856.8 kg/h （2） X1 = X2+V（Y1-Y2）/L=0+

31.8(0.01?0.0001)?0.0066

47.611．在一填料吸收塔内，用清水逆流吸收混合气体中的有害组分A，已知进塔混合气体中组分A的浓度为0.04（摩尔分数，下同），出塔尾气中A的浓度为0.005，出塔水溶液中组分A的浓度为0.012，操作条件下气液平衡关系为Y?2.5X。试求操作液气比是最小液气比的倍数？ 解：

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* Y1?y10.04??0.0417 1?y11?0.04 Y2?y20.005??0.005

1?y21?0.005x10.012??0.0121 1?x11?0.012 X1?Y?Y2Y1?Y2Y20.005?L??1??m(1?)?2.5(1?)??*Y1Y10.0417 ?X2?V?minX1m ?2.2Y?Y2L0.0417?0.005?1??3.03 VX1?X20.0121?0L?L?3.03/???1.38 ?V?V?min2.212．用SO2含量为1.1×10-3(摩尔分数)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分数）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为 37800kg/h，混合气流量为100kmol/h，要求SO2的吸收率为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为Y?17.8X，求气相总传质单元数。 解： 吸收剂流量L?*37800?2100kmol/h 18Y1?y10.09??0.099 1?y11?0.09 Y2?Y1(1??)?0.099(1?0.8)?0.0198

惰性气体流量V?100(1?y1)?100(1?0.09)?91kmol/h

X1?X2?V91(Y1?Y2)?1.1?10?3?(0.099?0.0198)?4.53?10?3 L2100?Y1?Y1?Y1*?0.099?17.8?4.53?10?3?0.0184 ?Y2?Y2?Y2*?0.0198?17.8?1.1?10?3?2.2?10?4 ?Y1??Y20.0184?2.2?10?4?Ym???4.1?10?3

?Y0.0184lnln12.2?10?4?Y2 43

NOG?Y1?Y20.099?0.0198??19.3 ?Ym4.1?10?313．用清水逆流吸收混合气体中的CO2，已知混合气体的流量为300标准m3/h，进塔气体中CO2含量为0.06（摩尔分数），操作液气比为最小液气比的1.6倍，气相总传质单元高度为0.8m。操作条件下物系的平衡关系为Y＝1200X。要求CO2吸收率为95％，试求： （1）吸收液组成及吸收剂流量； （2）写出操作线方程； （3）填料层高度。

解：（1）由已知可知惰性气体流量V?X2=0， ?＝＊

300（1－0.06)?12.59kmol/h 22.4Y1-Y2 Y1 最小液气比 ?Y1?Y2Y1?Y2?L????m? ?*?V?minX1?X2Y2/mL?L??1.6???1.6m??1.6?0.95?1200?1824 V?V?min 操作液气比

吸收剂流量L＝??L???V＝1824×12.59＝22963kmol/h V??Y1?y10.06??0.064 1?y11?0.06吸收液组成X1?X2?(2) 操作线方程 Y?VV(Y1?Y2)?X2?Y1??0.064?0.95/1824?3.33?10?5 LLLLX?(Y1?X1)?1824X?(0.064?1824?3.33?10?5) VV 整理得 Y=1824X + 3.26×10-3 (3) 脱吸因数 S? NOG?mV1200??0.658 L1824??Y?mX21ln?(1?S)1?S? 1?S?Y2?mX2?NOG?11??ln?(1?0.658)?0.658??5.89

1?0.658?1?0.95?Z?NOG?HOG?5.89?0.8?4.71m

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14．在逆流的填料塔中，用清水吸收空气－氨混合气中的氨，气相质量流速为 0.65kg/(m2·s)。操作液气比为最小液气比的1.6倍，平衡关系为 Y*?0.92X，气相总传质系数KYa为0.043kmol/(m3·s)。试求：

(1)吸收率由95％提高到99％，填料层高度的变化。 （2）吸收率由95％提高到99％，吸收剂用量之比为多少？ 解：（1）吸收率为95％时：

V＝0.65／29＝0.0224 kmol/(m2·S)

HOG?V0.0224??0.521m Kya0.043Y?Y2Y1?Y2?L???m??0.92?0.95?0.874 ???1*VX?XY/m??min122L?L??1.6???1.6?0.874?1.398 V?V?minL＝0.0224×1.398＝0.0313 kmol/(m2·S)

S?mV0.92??0.658 L1.398??Y?mX21ln?(1?S)1?S? 1?S?Y2?mX2?NOG?NOG?11??ln?(1?0.658)?0.658??5.89

1?0.658?1?0.95?Z?NOG?HOG?5.89?0.521?3.1m

吸收率为99％时：

H'OG?HOG?'V0.0224??0.521m KYa0.043Y1?Y'2Y?Y?L??1'2?m?'?0.92?0.99?0.911 ??min?*X1?X2Y2/m?V?L?L?()'?1.6??min?1.6?0.911?1.457 V?V?L＝0.0224×1.457＝0.0326 kmol/(m2·S)

‘'S'?

mV0.92??0.631 L'1.45745