qn,C qn,B?YA,1?YA,2XA,1?XA,2 X = 0

A,2

XA,1?

qn,Bqn,C(YA,1?YA,2)?196?(0.0204?1.02?10?3)?0.09540

塔顶：△YA,2 = YA,2 -YA,2* = 1.02×10-3

塔底：△YA,1 = Y A,1 -Y A,1* = 0.0204 - 0.13 ? 0.095 = 8.05 ? 10-3

?YA,m

?YA,1??YA,28.05?10?3?1.02?10?3?3???3.403?10?YA,18.05?10?3lnln?YA,21.02?10?3

HOG?qn,BKYa?S?196/3600?1.09m0.05

H需?HOG?

YA,1?YA,2?YA,m

0.0204?1.02?10?3?1.09?3.403?10?3 ?6.21m?h?6m

该塔不能满足要求。

习 题

1. 温度为10℃及30℃，总压为101KPa的空气和水接触，空气中氧的体积百分率为21％。试求：

（1）氧的最大浓度（xA、CA）； （2）溶解度系数。

2. 已知在1.013×105 Pa下，100 g 水中溶有H2S 7.821×10-3 g ，溶液上方H2S的平衡分压2026Pa。求：

（1）解度系数H (mol·m-3·Pa-1)；

（2）以气相分压与液相摩尔分数之间关系表示的相平衡方程； （3）相平衡常数；

（4）总压提高一倍时的E、H、m值。

3. 在303K下，SO2分压为3039Pa的混合气分别与下列溶液接触：

含SO2 25.60 mol·m-3 的水溶液； 含SO2 36.25 mol·m-3 的水溶液；

求这两种情况下传质的方向和传质推动力（分别以SO2气相分压差和液相浓度差表示）。已知303K时，SO2的E = 4.79×106Pa。

4. 20℃的水与氮气逆流接触，以脱除水中溶解的氧气。塔底入口的氧气中含氧0.1%（体积），设气液两相在塔底达到平衡，平衡关系服从亨利定律。求下列两种情况下水离开塔底时的最低含氧量。以mg·m-3表示。

（1）操作压强为0.1MPa（绝压）； （2）操作压强为0.04MPa（绝压）。

5. 某逆流吸收塔塔底排出液中含溶质xA为2?10-4（摩尔分率），进口气体中含溶质2.5%（体积），操作压强为0.1MPa。气液平衡关系为yA* = 50xA。

现将操作压强由0.1MPa增至0.2MPa，问塔底推动力（yA-yA*）及（xA-xA*）各增加至原有的多少倍？

6. 某吸收塔用溶剂B吸收混合气体中的A化合物。在塔的某一点，气相中A的分压为21278Pa，液相中A的浓度为1.00?10-3kmol·m-3，气液之间的传质速率为4×10-5kmol·s-1·m-2，气膜传质系数kg为3.95?10-9kmol(s·m2·Pa)-1，证实系统服从亨利定律，当PA=8106Pa时，液相的平衡浓度为1.00?10-3 kmol·m-3，求下列各项：

（1）kL、KG、KL

（2）PA- PA,i、CA,i- CA、PA- PA*、CA*- CA （3）气相阻力占总阻力的百分数。

7. 下图为两种双塔吸收流程，试在YA、XA图上定性画出每种吸收流程中A、B两塔的操作线和平衡线，并标出两塔对应的进、出口浓度（平衡关系服从亨利定律）。

习题 7 附图

8. 一逆流操作的吸收塔，在101.33KPa，25℃条件下进行操作。塔内用清水吸收混合气体中的H2S，进塔气体中含H2S 4％（体积％），吸收率为95％。该物系服从亨利定律，亨利系数E=5.52×104KPa。试计算：

（1）操作液气比为最小液气比的1.15倍时操作液气qn,C/qn,B和液体出塔组成XA,1（摩尔比）各为若干？

（2）若操作压力改为560KPa，其它条件不变，操作液气比qn,C/qn,B和液体出塔组成XA,1

又为若干?

9. 某吸收塔每小时从混合气中吸收2000kg SO2。已知进塔气中含SO218％（质量），其余视为空气，混合气的平均分子量取28，水的用量比最小吸收用量大65％，在操作条件下的平衡关系为YA*=26.7XA。试计算每小时用水量为多少m3?

10. 气体混合物中溶质的组成YA,1 = 0.02，溶质的吸收率为99％，气液相平衡关系为YA*=1.0XA,1。试求下列情况的传质单元数。

（1）入塔液体为纯溶剂，液体比qn,C/qn,B = 2.0; （2）入塔液体为纯溶剂，液体比qn,C/qn,B = 1.25; （3）入塔液体组成X A,2 = 0.0001，液体比qn,C/qn,B = 1.25;

（4）入塔液体为纯溶剂，液体比qn,C/qn,B = 0.8，溶质的回收率最大可达多少？ 11. 30℃，常压操作的填料吸收塔中，用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为6000m3·h-1（标）。进塔气体中氨的含量为3％（体积％），要求氨的吸收率不低于98％。水的用量为最小用量的1.6倍，空塔气速取1.0m·s-1。已知操作条件下的平衡关系为YA*=1.2XA，气相体积吸收总系数KYa=0.06kmol·(m3·s)-1。试求：

（1）分别用对数平均推动力法及吸收因数法求气相总传质单元数。 （2）填料层高度。

12. 某厂有一填料塔，直径880mm，填料层高6m，所用填料为50mm瓷拉西环，乱堆。每小时处理2000m3混合气（体积按25℃与101.33KPa计），其中含丙酮5％(体积％)，用清水作吸收剂。塔顶送出的废气中含0.263%（体积％）的丙酮，塔底送出来的溶液每kg含丙酮61.2g。根据上述测试数据计算气相体积总传质系数KYa。操作条件下的平衡关系为YA* = 2XA。

上述情况下每小时可回收多少kg丙酮？若把填料层加高3m，可以多回收多少丙酮？ 13. 今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为1000m3·h-1，原料气中含甲醇100g·m-3，吸收后的水中含甲醇量等于与进料气体相平衡时组成的67％。 设在标准状况下操作，吸收平衡关系为YA*=1.5XA，甲醇的回收率为98％，KY=0.5kmol·(m2·h)-1，塔内填料的有效表面积为190m2·m-3，空塔气速为0.5m·s-1。试求：

（1）水的用量； （2）塔径； （3）填料层高度。

14. 有一填料吸收塔，填料高10m，用清水逆流洗去混合气中有害组分A，在一定的操作条件下，测得进、出塔气体中含A分别为YA,1 = 0.02，YA,2 = 0.004，出塔液相中含A 0.008（均为比摩尔分数）。相平衡常数m = 1.5，问：

（1）该操作条件下的气相总传质单元高度为多少？

（2）因要求塔顶出塔气体中含A为0.003（比摩尔分数），如液气比不变，填料层应加高多少？

15. 在高度为6m的填料塔内，用纯吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分，在操作条件下，相平衡常数m = 0.5，当qn,C/qn,B = 0.8时，溶质回收率可达90％，现改用另一种性能较好的填料在相同条件下其吸收率提高到95％，问此填料的体积传质系数是原填料的多少倍？

16. 某填料塔在常压及293K下，用清水吸收混合气体中的SO2，处理气量为1m3·s-1，其中含SO2 9%（体积百分数）。要求SO2的吸收率为95%，吸收用的液气比为最小液气比的1.2倍。求：

（1）吸收所得出塔液体浓度； （2）气相传质单元数；

已知常压、293K下，SO2的YA - XA平衡数据列于下表中： XA YA XA YA

17. 有一吸收塔，其填料层高为3m，操作压强为0.1MPa(绝)，温度为20℃。现用来吸收氨－空气混合气体中的氨，吸收率为99％。混合气体中含氨0.06（摩尔分率），进口气体流率为580kg·(m2·h)-1（标态），进口清水流率为770kg(m2·h)-1。假定等温逆流操作，平衡关系为yA*= 0.9xA, 且KG与气体流速的0.8次方成正比。试分别计算下列情况下的填料层高度。

（1）将操作压强增加一倍。 （2）将进口水流量增加一倍。 （3）将进口气体流量增加一倍。

18. 某填料吸收塔用XA,2 = 0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比是3，气体入口浓度YA,1= 0.01，回收率可达? = 0.90。

今因解吸不良使吸收剂入口浓度X2升至0.00035。试求： （1）可溶组分的回收率下降至多少？ （2）液相出塔浓度升高至多少？ 已知物系的平衡关系为YA*= 2XA。 19. 平衡关系YA* = XA, YA,1 = 0.1, XA,2 = 0.01 （1）当? = 0.8时，(qn,C/qn,B)min = ?

（2）?max= ？分别在 qn,C/qn,B < m、qn,C/qn,B > m， qn,C/qn,B = m ） （3）如果YA* = 0.5XA时，?max会有何变化？ （4）XA,2由0.01升至0.15，会有何现象？

20. 压强为1.013×105Pa、温度为25℃的系统中，N2和O2的混合气发生定常扩散过程。已知相距5.00×10-3m的两截面上，氧气的分压分别为1.25×104Pa、7.5×103Pa；0℃时氧气在氮气中的扩散系数为1.818×10-5 m2·s-1。求等分子反向扩散时：

（1）氧气的扩散通量；

5.625×10-5 6.618×10-4 8.43×10-4 0.01891 1.41×10-4 1.58×10-3 1.406×10-3 0.03546 2.81×10-4 4.23×10-3 1.969×10-3 0.05411 4.22×10-4 7.69×10-3. 2.81×10-3 0.08423 5.63×10-4 0.01127 4.22×10-3 0.1377 （2）氮气的扩散通量；

（3）与分压为1.25×104Pa的截面相距2.5×10-3m处氧气的分压。

21. 定常态下，NH3和H2的混合气发生扩散过程。系统总压为1.013×105Pa、温度为298K，扩散系数为7.83×10-5 m2·s-1。已知相距0.02m的两截面上，NH3的分压分别为1.52×104Pa和Pa。试求：

（1）NH3和H2作等分子反向扩散时的传质通量；

（2）H2为停滞组分时，NH3的传质通量。并比较等分子反向扩散与单向扩散的传质通量大小。

22. 在某一装水的浅槽中，水的高度为5×10-3 m，维持槽中水温为30℃，因分子扩散使水逐渐向大气蒸发。假设扩散开始时通过一厚度为5×10-3 m、温度为30℃的静止空气层，该空气层以外水蒸气分压视为零。扩散系数为3.073×10-5 m2·s-1，大气压为1.013×105Pa。求浅

槽内的水完全蒸发所需的时间。

23. 含NH310%（体积百分数，下同）的氨-空气混合气在填料吸收塔中连续用水吸收，出塔时氨的浓度降为0.1%。操作温度为293K，压强为1.013×105Pa。已知在塔内某一点上，氨在气相中的浓度为5%，与该点溶液呈平衡的氨的分压为660Pa，传质速率为1.00mol·m-2·s-1。若氨在空气中的扩散系数为2.4×10-5 m2·s-1，且假定传质总阻力集中在气液界面气体一侧的层流膜层中。试求该层流膜层的厚度。

思 考 题

1. 低浓度气体吸收有何特点？

2. 亨利定律有哪些表达方式？相平衡关系在吸收过程中有何应用？ 3. 双膜理论的主要论点是什么？

4. 吸收速率方程有哪些表达方法？各式中哪一项代表传质过程的阻力？ 5. 说明操作线方程及操作线的物理意义。

6. 利用已学过的传热原理与传质原理，填充下表： 过 程 内 容 传 递 对 象 被 传 递 的 对 象 传热过程 吸收过程