?p1?sA2t2?102?30?600.7?20.7 8?V???p?1.436?10?p?311?r0f1?10?4?10?0.062722164?V121.436联立（1）、（2）式，得??6， 2V10.2394所以，求得恒速过滤的滤液体积V1?3.02m3， 进而求得恒压过滤的操作压力?p?1.3?105Pa

第八章

1. 在常压101.3kPa、温度为25℃时，CO2在水中溶解的亨利系数为1.66*105 kPa，现将含CO2摩尔分数为0.05的空气与CO2浓度为1.0*10-3kmoL/m3的水溶液接触，试：

（1） 判断传质方向；

（2） 以分压差和浓度差表示传质的推动力； （3） 计算逆流接触时空气中CO2的最低含量。

解：（１）空气中CO2的分压为pco2?101.3?0.05kPa?5.06kPa

因为水溶液中CO2浓度很低，可以近似认为其密度和平均相对分子量皆与水相同，所以溶液的总浓度为c0??M?997kmol/m3?55.4kmol/m3 181.0?10?3?1.8?10?5 CO2在水溶液中的摩尔分数为x?55.4根据亨利定律，可得CO2的平衡分压为p*co2?Ex?1.66?105?1.8?10?5?2.99kPa CO2在空气中的实际分压为pco2?5.06kPa

所以pco2?p*co2，可以判断CO2发生有气相向液相传递。 （２）以分压差表示的传质推动力为

?p?pco2?p*co2??5.06?2.99?kPa?2.07kPa

根据亨利定律，和空气中CO2分压平衡的水溶液摩尔分数为

x*?pco2E?5.06?5?3.05?10 51.66?10以浓度差表示的传质推动力为

?c??x*?x?c0??3.05?10?5?1.8?10?5??55.4lmol/m3?6.92?10?4kmol/m3

（３）逆流接触时，出口气体可以达到的极限浓度为进口水溶液的气相平衡浓度。由前面的计算可知，与水溶液平衡的CO2气相分压为2.99kPa，因此空气中的CO2摩尔分数最小为ymin?y2*?2.99?0.03 101.32. 在填料塔内用清水吸收空气中的氨气，空气的流率为0.024kmol/(m2.s),其中氨气的摩尔比为0.015，入口清水流率为0.023 kmol/(m2.s)。操作条件下的相平衡关系为Y=0.8X，总体积传质系数KYa=0.06 kmol/(m3.s)。如果氨气的吸收率为99%，填料塔的塔高应为多少？ 解：进口氨气的摩尔比为Y1=0.015，

出口摩尔比为Y2??1?0.99??0.015?1.5?10?4

进口清水中氨浓度X2?0，出口吸收液中氨浓度X1可以通过全塔的物料衡算求得：

X1?X2?qnG0.024Y?Y?0???0.015?0.00015??0.0155 ?12?qnL0.023塔底的传质推动力为?Y1?Y1?mX1?0.015?0.8?0.0155?0.0026 塔顶的传质推动力为?Y2?Y2?mX2?1.5?10?4?0?1.5?10?4 平均推动力为?Ym??Y1??Y20.0026?0.00015??0.00086 ?Y10.0026lnln0.00015?Y2所以传质单元数为NOG?Y1?Y20.015?0.00015??17.3 ?Ym0.00086传质单元高度为HOG?G0.024??0.4m KYa0.06所以填料塔的高度为h?HOG?NOG?0.4?17.3?6.92m

3. 用一个吸收塔吸收很合废气中的气态污染物A，已知A在气、液两相中的平衡关系为y*?x，气体入口浓度为y1?0.1，液体入口浓度为x2?0.01，如果要求吸收率达到80%，求最小液气比。

解：气相入口摩尔比为Y1?y10.1??0.11 1?y10.9液相入口摩尔比为X2?x20.01??0.01 1?x21?0.01吸收率??Y1?Y20.11?Y2??0.8,所以Y2?0.022 Y10.11?q?Y?Y20.1?0.022所以，最小液气比为?nL??1??0.87

Y0.11?0.01?qnG?min?X21m4. 在吸收塔中，用清水自上而下并流吸收混合废气中的氨气。已知气体流量为1000m3/h（标准状态），氨气的摩尔分数为0.01，塔内为常温常压，此条件下氨的相平衡关系为Y*?0.93X，求：

（1） 用5m3/h的清水吸收，氨气的最高吸收率； （2） 用10m3/h的清水吸收，氨气的最高吸收率；

（3） 用5m3/h的含氨0.5%（质量分数）的水吸收，氨气的最高吸收率。 解：（1）气体流量为

1000?1033600322.412.4mol/s

液体流量为

5?103?10360018?77.2mol/s

假设吸收在塔底达到平衡，则

77.2?Y*?0.93??12.4??0.01?Y*?，所以Y*?0.0013

0.01?0.0013?0.87

0.013所以最大吸收率为??（2）气体流量为

1000?103600322.4?12.4mol/s

液体流量为

31010?10?360018?154.4mol/s

假设吸收在塔底达到平衡， 则154.4?Y*?0.93??12.4??0.01?Y*?，所以Y*=0.0007

0.01?0.00070.93

0.01所以最大吸收率为??5?103?103?0.00517?0.0053 （3）吸收剂中氨的摩尔分数为35?103?1018假设吸收在塔底达到平衡，则

77.2?Y*?0.93?0.0053?12.4??0.01?Y*?，所以Y*=0.0056

?所以最大吸收率为