1/kY4?104气膜阻力与总阻力的比值为??0.995，为气膜控制。
1/KY4.02?104(2)传质速率NA
【5-13】根据pA?py，pi?pyi及cA?cx，ci?cxi，试将传质速率方程NA?kG(pA?pi)?kL?ci?cA?变换成NA?ky?y?yi??kx?xi?x?的形式。ky与kG、kx与kL有何关系。
NA?kG?pA?p解 ?i?k?Gp?ypiy?p?=Gk??y?y?k?? yiyiy式中 ky?pkG 式中 kx?ckL 吸收塔的计算
【5-14】从矿石焙烧炉送出的气体含体积分数为9%的SO2，其余视为惰性气体。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含SO2的95%。吸收塔的操作温度为30℃，压力为100kPa，每小时处理的炉气量
3为1000m，所用液-气比为最小值的1.2倍。求每小时的用水量和出塔时水（30℃、100kPa时的体积流量）
溶液组成。平衡关系数据为
液相中SO2溶解度／kg?SO2???100kg(H2O)? 气相中SO2平衡分压/kPa ?17.5 5.0 2.5 1.5 1.0 0.5 0.2 0.1 91.7 60.3 28.8 16.7 10.5 4.8 1.57 0.63 Y?Y2?L?解 ①最小液一-比???1的计算 *?G?minX1?X2吸收剂为水，X2?0，总压p?100kPa 09?9kPa 原料气中SO2分压PSO2?py1?100?0．从平衡数据内插，得液相平衡溶解度0．868*换算为摩尔比 X1?kgSO2
100kgH2O0.868/64?2.44?10?3
100/18Y ?Y20.0989?0.00495?L?最小液-气比 ???1*??38.5
0.00244?G?minX1?X2②用水量计算
3m /h( ℃3，0已知炉气流量 10001kP00a)
101.325kPa) 标准状态下理想气体的摩尔体积为22.4 m3/kmol(273.15K，炉气的摩尔流量为
（71?．）009?惰性气体流量 G?39.吸收用水量 L?46.2?3.6?1③出塔水溶液的组成
.3k6m1ol /16k6m8ol /h【5-15】在一吸收塔中，用清水在总压0.1MPa、温度20℃条件下吸收混合气体中的CO2，将其组
成从2%降至0.1%（摩尔分数）。20℃时CO2水溶液的亨利系数E?144MPa。吸收剂用量为最小用量的1.2倍。试求：(1)液-气比L/G及溶液出口组成X1。(2)试求总压改为1MPa时的L/G及X1。
解 (1)总压p?0.1MPa时L/G及X1 (2) 总压p?1MPa时的L/G及X1
从上述计算结果可知，总压从0.1MPa增大到1MPa，溶液出口组成从1.18?10?5增加到1.18?10?4。 【5-16】用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中含苯2%（摩尔分数）；入塔的煤油中含苯0.02%（摩尔分数）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温度为50℃，压力为100kPa，相平衡关系为Y*?0.36X，气相总传质系数KYa?0.015kmol／(m3?s)。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为0.015kmol／(m2?s)。试求填料塔的填料层高度，气相总传质单元数用对数平均推动力法及吸收因数法的计算式计算。
解 (1)气相总传质单元高度HOG计算 入塔混合气的流量
G'=?0.015 kmol／(m2?s) ΩGG'015??1?0．02??0.0147kmol／(m2?s) 惰性气体流量 ??1?y1??0．ΩΩ(2) 气相总传质单元数HOG计算
Y1?y10.02??0．0204，回收率??0．99 1?y10.98①吸收因数法计算NOG ② 对数平均推动力法计算NOG (3)填料层高度Z计算
【5-17】混合气含CO2体积分数为10%，其余为空气。在30℃、2MPa下用水吸收，使CO2的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成X1?6?10?4（摩尔比）。混合气体处理量为2240m3/h（按标准状态，
273.15K, 101325Pa），塔径为1.5m。亨利系数E?188MPa，液相体积总传质系数
KL?a?50kmol，(m3?h?kmol/m3)。试求每小时用水量及填料塔的填料层高度。
解 (1)用水量计算
y1?0.1，Y1?0.10.005?0.111，Y2?0．005,Y2 ??5.03?10?3，X1?6?10?4，X2?0 0.90.9952240?100kmol／h 22.4h混合气流量 'G?0.1?9k0m／o l惰性气体流量 G?G?'1?1y??10?01??用水量 L?G(YY)90(0111.?000503.)1?2??159.?10?4kmol /h?4X1?X26?10(2) 填料层高度Z计算
c??s/Ms?995.7/1?8水溶液的总浓度 5kmol.53m/3
体积传质系数 KXa?cKLa?55.3?5?0液相总传质单元高度 HOL27kmol65 /m(3?h )4L1.59?10??
?KXaΩ276?25?(.1)54①对数平均推动力法计算NOL 气液相平衡常数 m?液相总传质单元数 ②吸收因数法计算NOL
填料层高度 Z?H 93.26?.273?.8mOL?NOL?【5-18】气体混合物中溶质的组成Y1?0.02（摩尔比），要在吸收塔中用吸收剂回收。气液相平衡关系为Y*?1.0X。
(1)试求下列3种情况下的液相出口组成X1与气相总传质单元数NOG (利用教材中图5-23)，并迸行比较，用推动力分析NOG的改变。3种情况的溶质回收率均为99%。
①入塔液体为纯吸收剂，液-气比L/G?2.0； ②入塔液体为纯吸收剂，液-气比L／G?1.2；
③入塔液体中含溶质的组成X2?0.0001（摩尔比），液-气比L／G?1.2。
(2)入塔液体为纯吸收剂，最小液-气比(L／G)min?0.8，溶质的回收率最大可达多少？ 解 (1)求X1与NOG
回收率??0.99，Y1?0.02，相平衡常数m=1 ① X2?0，L／G?2，L／mG?2
E188??94 p2Y2?mX20.0002?0??0.01查图5-23，得NOG?7.8
Y1?mX20.02?0② X2?0,L／G?1.2,／LmG?1. 2Y2?mX2?0.01 查图5-23，得NOG?17
Y1?mX2③ X2?0.000,1L／G?.1／,2LmG?查图5-23，得NOG?21 计算结果比较：
②与①比较，X2相同，L/G减小时，操作线斜率减小，向平衡线靠近，推动力减小。为达到一定的溶质回收率要求（即达到一定的Y2要求），NOG需要增大，同时X1也增大了。
③与②比较，L/G相同，使X2增大，即操作线斜率相同，操作线向平衡线平行靠近，使推动力减小，NOG增大，同时X1也增大了。
(2) X2?0, (L/G)min?0.8 ， .12(L/G)min?0．8 m／m 当液体出口组成X1与气体进口组成达平衡时，溶质的回收率为最大，即X1*?Y1Y?Y2Y1?Y2Y1?Y2L由物料衡算得 ()min?1 ??Y1GX1*?X2Y1?X2mm回收率 ???L/G?minY1?Y2L??0.8??0.8 Y1mGm溶质的回收率最大可达80%。
【5-19】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），其中含丙酮摩尔分数为5%。用清水作吸收剂。塔顶送出的废气含丙酮摩尔分数为0.263%。塔底送出来的溶液，lkg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Y*?2.0X。
上述情况下，每小时可回收多少千克丙酮？若把填料层加高3m，可以多回收多少丙酮？ 解 (1)计算体积总传质系数KYa 先从已知数据求NOG 相平衡常数 m?2
塔底排出的水溶液，每l000g含丙酮61.2g 丙酮的摩尔质量为58kg/kmol 传质单元数 NOG?Y1?Y2Y1?Y2? **?YmY?Y?Y?Y?11??22??Y1?Y1*?ln?*??Y2?Y2?NOG也可用吸收因数法计算
从教材图5-23查得NOG?8 或用计算式求出NOG =8.03
已知填料层高度Z?6m，计算HOG?再从式 HOG?mG2 ??0.81L2.47Z6??0.75 NOG8G计算KYa KYaΩ／h (20℃，101.33kPa) 惰性气体流量G?2000?(1?0.05)?2000?0.95 m3理想气体在273K、101.325kPa时的摩尔体积为22.4 m3/kmol 在298K、101.325kPa下的摩尔体积为 Ω?塔截面积 ?42DT??4??0.88??0．608m2
2体积总传质系数 (2)每小时丙酮回收量为
(3)填料层加高3m，Z?6?3?9m，HOG?0.75 则 NOG?Z9L??12, ?1.24 HOG0.75mGY'2?0．02 3Y1从教材图5-23查得
填料层Z?9m时，丙酮的回收量为 多回收丙酮 3.99?.38?8.0km11ol/ h也可以如下计算
【5-20】有一填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，以逆流方式操作。进入塔底混合气中溶质A的摩尔分数为1%，溶质A的吸收率为90%。此时，水的流量为最小流量的1.5倍。平衡线的斜率m=l。试求：(1)气相总传质单元数NOG；(2)若想使混合气中溶质A的吸收率为95%，仍用原塔操作，且假设不存在液泛，气相总传质单元高度HOG不受液体流量变化的影响。此时，可调节什么变量，简便而有效地完成任务？试计算该变量改变的百分数。
解 已知y1?0.01，??0．8，m?1，X2?0 (1)计算气相总传质单元数NOG
(2)要想使吸收率从90%提高到95%，可增大吸收剂用量 填料层高度 Z?HOGNO G对于已有的填料塔，其填料层高度已定，吸收剂用量改变不会改变HOG。因此，NOG不会改变，仍为NOG?4.64。
95??0．0101?5.05?10?4 新工况下， Y'2??1???Y1??1?0．用NOG?4.64与
Y'2?mX2?0．05，从图5—23查得
Y1?mX2为了使吸收率从90%提高到95%，L／G需要从1.35增加到2.1，增加的百分数为
【5-21】某填料吸收塔的填料层高度已定，用清水吸收烟道气中的CO2 ，CO2的组成为 0.1（摩尔比），余下气体为惰性气体，液一气比为180，吸收率为95%。操作温度为30℃， 总压为2MPa。CO2水溶液的亨利系数由教材中表5-1查取。试计算下列3种情况的溶质吸收率?、吸收液（塔底排出液体）组成X1、塔内平均传质推动力?Ym，并与原有情况进行比较：(1)吸收剂由清水改为组成为0.0001（摩尔比）的CO2水溶液；(2)吸收剂仍为清水，操作温度从30℃改为20℃；(3)吸收剂为清水，温度为30℃。由于吸收剂用量的增加，使液-气比从180增加到200。
解 总压p?2MPa，Y1?0.1 (1) X2?0改为X'2?0.0001 新工况的Y'2计算 此时，HOG?GZ不会改变，因填料层高度Z为一定值，所以NOG?不变。 KYaΩHOG原工况 NOG???mG??Y1?mX2?mG?1ln??1?? ????mG?LY?mXL?????22??1?L