解：与气相组成平衡的液相摩尔分数为y??2x?2?0.01?0.02
所以，以气相摩尔分数差表示的总传质推动力为
?y?y?y*?0.05?0.02?0.03
同理，与液相组成平衡的气相摩尔分数差为x*?0.05/2?0.025
所以，以液相摩尔分数差表示的总传质推动力为
?x?x*?x?0.025?0.01?0.015
以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为
Kx?11??0.83?10?5?5?51/kx?1/mky1/?1.25?10??1/?2?1.25?10?
kmol/(m2·s)
以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 s) Ky?Kx/m?0.83?10?5/2?0.42?10?5 kmol/(m2·传质速率
NA?Kx?x?0.83?10?5?0.015?1.25?10?7 kmol/(m2·s)
或者NA?Ky?y?0.42?10?5?0.03?1.26?10?7 kmol/(m2·s) 以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数分析传质阻力 总传质阻力1/Kx?1/?0.83?10?5??1.20?105 (m2·s)/kmol 其中液相传质阻力为1/kx?1/?1.25?10?5??0.8?105(m2·s)/kmol 占总阻力的66.7%
气膜传质阻力为1/mky?1/?2?1.25?10?5??0.4?105(m2·s)/kmol 占总阻力的33.3%
8.3用吸收塔吸收废气中的SO2，条件为常压，30℃，相平衡常数为m?26.7，在塔内某一截面上，气相中SO2分压为4.1kPa，液相中SO2浓度为0.05kmol/m3，气相传质系数为kG?1.5?10?2kmol/(m2·h·kPa)，液相传质系数为kL?0.39m/h，吸收
液密度近似水的密度。试求：
（1）截面上气液相界面上的浓度和分压； （2）总传质系数、传质推动力和传质速率。 解：（1）设气液相界面上的压力为pi，浓度为ci
忽略SO2的溶解，吸收液的摩尔浓度为c0?1000/18?55.6kmol/m3 溶解度系数H?c055.6??0.0206 kmol/(kPa·m3) mp026.7?101.325在相界面上，气液两相平衡，所以ci?0.0206pi
又因为稳态传质过程，气液两相传质速率相等，所以kG?p?pi??kL?ci?c? 所以1.5?10?2??4.1?pi??0.39??ci?0.05?
由以上两个方程，可以求得pi?3.52kPa，ci?0.0724kmol/m3 （2）总气相传质系数
KG?11??0.00523 kmol/(m2·h·kPa)
1/kG?1/HkL1/0.015?1/?0.0206?0.39?总液相传质系数KL?KG/H?0.00523/0.0206?0.254m/h 与水溶液平衡的气相平衡分压为p*?c/H?0.05/0.0206?2.43kPa 所以用分压差表示的总传质推动力为?p?p?p*?4.1?2.43?1.67kPa 与气相组成平衡的溶液平衡浓度为c*?Hp?0.0206?4.1?0.084kmol/m3 用浓度差表示的总传质推动力为?c?c*?c?0.084?0.05?0.034kmol/m3 传质速率NA?KG?p?0.00523?1.67?0.0087 kmol/(m2·h) 或者NA?KL?c?0.254?0.034?0.0086 kmol/(m2·h)
8.5 利用吸收分离两组分气体混合物，操作总压为310kPa，气、液相分传质系数分别为
ky?3.77?10?3kmol/(m·s)、
2
kx?3.06?10?4kmol/(m2·s)，气、液两相平衡
?4符合亨利定律，关系式为p?1.067?10x（p*的单位为kPa），计算：
（1）总传质系数； （2）传质过程的阻力分析；
（3）根据传质阻力分析，判断是否适合采取化学吸收，如果发生瞬时不可逆化学反应，传质速率会提高多少倍？
E1.067?104?34.4 解：（1）相平衡系数m??p310所以，以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为
Kx?11?4??3.05?101/kx?1/mky1/3.06?10?4?1/34.4?3.77?10?3????kmol/(m2·s)
以气相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 s) Ky?Kx/m?3.05?10?4/34.4?0.89?10?5kmol/(m2·（2）以液相摩尔分数差为推动力的总传质阻力为
1111????3.28?103 ?4Kxkxmky3.05?10其中液膜传质阻力为1/kx?1/?3.06?10?4??3.27?103，占总传质阻力的99.7%
气膜传质阻力为1/mky?1/34.4?3.77?10?3?7.71，占传质阻力的0.3% 所以整个传质过程为液膜控制的传质过程。
（3）因为传质过程为液膜控制，所以适合采用化学吸收。如题设条件，在化学吸收过程中，假如发生的是快速不可逆化学反应，并且假设扩散速率足够快，在相界面上即可完全反应，在这种情况下，可等同于忽略液膜阻力的物理吸收过程，此时
s) Kx?mky?34.4?3.77?10?3?0.13kmol/(m2·与原来相比增大了426倍
8.9 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5 m3/h的清水吸收，氨气的最高吸收率； （2）用10 m3/h的清水吸收，氨气的最高吸收率；
（3）用5 m3/h的含氨0.5%（质量分数）的水吸收，氨气的最高吸收率。
1000?10?解：（1）气体的流量为5?10?10?液体的流量为
333/22.4?3600?12.4mol/s
/18?3600?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 所以最大吸收率为??0.01?0.0013?0.87
0.0131000?10?（2）气体的流量为
/22.4?36003?12.4mol/s
?10?10?10液体的流量为
3/18?3600?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 所以最大吸收率为??0.01?0.0007?0.93
0.01（3）吸收剂中氨的摩尔分数为
?5?10?10?0.005/17??0.0053 ?5?10?10/18?3333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??
8.10 用一个吸收塔吸收混合气体中的气态污染物A，已知A在气液两相中的平衡关系为y*0.01?0.0056?0.44
0.01?x，气体入口浓度为y1?0.1，液体入口浓度为x2?0.01，
（1）如果要求吸收率达到80%，求最小气液比；
（2）溶质的最大吸收率可以达到多少，此时液体出口的最大浓度为多少？ 解：（1）气相入口摩尔比Y1?y10.1??0.11， 1?y10.9液相入口摩尔比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?Y1?Y20.1?0.022所以，最小液气比?nL????0.87
?qnG?minY1/m?X20.1/1?0.01（2）假设吸收塔高度为无穷大，求A的最大吸收率
①当液气比(qnL/qnG)?m，操作线与平衡线重合，气液两相在塔顶和塔底都处于平衡状态。 吸收率?maxY1?Y2*0.11?1?0.01???0.91
Y10.11Y10.11??0.11 m1此时液相出口浓度X1?②当液气比(qnL/qnG)?m，操作线与平衡线在塔顶点相交，即液相进口浓度与气相出口浓度平衡。
吸收率?maxY1?Y2*0.11?1?0.01???0.91
Y10.11qnGY1Y?mX?X??0.11 ?12?2qnLm此时液相出口浓度X1?与①相比，吸收率达到同样大小，但是液相出口浓度要低。
③当液气比(qnL/qnG)?m，操作线与平衡线在塔底点相交，即液相出口浓度与气相进口浓度平衡。
此时液相出口浓度X1?吸收率?maxY10.11??0.11 m1Y1?Y2Y1?Y2*0.11?1?0.01????0.91
Y1Y10.11