化工原理答案第五章吸收

1、第五章吸收相组成的换算摩尔分数x1/1710"8一00105解因摩尔分数=体积分数，y0.2摩尔分数【5-1】为多少？空气和CO2的混合气体中，CO2的体积分数为20%，求其摩尔分数y和摩尔比丫各摩尔比y0.2丫0251y10.2【5-2】20C的l00g水中溶解lgNH3,NH3在溶液中的组成用摩尔分数X、浓度c及摩尔比X表示时，各为多少?浓度c的计算20C，溶液的密度用水的密度s998.2kg/m3代替。溶液中NH3的量为n1103/17kmol溶液的体积V101103/998.2m33溶液中NH3的浓度c=1103/17=0.581kmoj/m3V101103/998.2I、.

2、s99823或cx.0.01050.582kmoJ/mMs18NH3与水的摩尔比的计算际00106或Xx°°1050.01061x10.0105【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH3的组成，以摩尔比Y和摩尔分数y表示。吸收率的定义为被吸收的溶质量丫1Y24篦1原料气中溶质量丫丫解原料气中NH3的摩尔分数y0.1摩尔比Y亶0.1111y10.1吸收器出口混合气中NH3的摩尔比为1(1)丫(10.9)摩尔分数y2二一0-01110.010981Y10.0111气液相平衡【5-4】lOOg水中溶解lgNH3，查得20C时溶

3、液上方NH3的平衡分压为798Pa。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa)、溶解度系数H单位为kmol/(m3kPa)和相平衡常数m。总压为100kPa。液相中NH3的摩尔分数x1/171/17100/180.0105气相中NH3的平衡分压P*=0.798kPa亨利系数亨利系数Ep*/x0.798/0.010576液相中nh3的浓度1103/17101103/998.230.581kmo/m溶解度系数Hc/p*0.581/0.7980.728kmol/(m3kPa)液相中NH3的摩尔分数液相中NH3的摩尔分数1/17/7100/180.0105气相的平衡摩尔分数气

4、相的平衡摩尔分数y*p*/p0.798/00相平衡常数相平衡常数0.7981000.01050.76或mE/p76/1000.76【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为101.325kPa，温度为10C时，1m3水中最大可能溶解多少克氧？已知10C时氧在水中的溶解度表达式为p*3.313106x，式中p*为氧在气相中的平衡分压，单位为kPa;x为溶液中氧的摩尔分数。解总压p101.325kPa空气中。2的压力分数pA/p体积分数0.21空气中O的分压pA0.21101.325kPa亨利系数E3.313106kPa(1)利用亨利定律p*AEx计算与气相分压Pa相平衡的液相组成为pA62

5、x-66.4210kmolO/kmol溶液E3.313106此为1kmol水溶液中最大可能溶解6.42106kmolO2因为溶液很稀，其中溶质很少1kmol水溶液Fkmol水=18kg水10C,水的密度999.7kg/m3故1kmol水溶液l8/999.7m3水即篇赤水中最大可能溶解642106kmo1氧故1m3水中最大可能溶解的氧量为6.42106999.7186.42106999.71843.57 10kmol023.57 104321.14102kgQ11.4gQ3.58 104321.14102kgQ11.4gQ(2)利用亨利定律Pa计算Hs999.753H=6=1.67610kmol

6、/mkPaEMs3.31310181m3水中最大可能溶解的氧量为*543、亠、亠CaPaH(0.21101.325)(1.67610)3.5710kmolO2/m溶液3.57 104321.14102kgO211.4gO2【5-6】含NH3体积分数1.5%的空气-NH3混合气，在20C下用水吸收其中的203kPa。NH3在水中的溶解度服从亨利定律。在操作温度下的亨利系数E80kPa。的最大浓度，kmolNHKm3溶液。解气相中NH3的摩尔分数y0.015总压p203kPa，气相中NH3的分压pApy2030.015kPaNH3总压为试求氨水溶液(1) 利用亨利定律p*Ex计算与气相分压p相平衡

7、的液相中NH3的摩尔分数为x比203°.°150.0381E80NH3水溶液的总浓度cNH3水溶液的总浓度c遊kmol/m318水溶液中NH3的最大浓度Cacx述0.0381182.11kmolNH3/m溶液2.11kmolNH3/m溶液(2) 利用亨利定律pACa计算hs99823E80kPa,H-=0.693kmol/(m3kPa)EMs8018cAp*A3/m3溶液【5-7】温度为20C，总压为0.1MPa时，CO?水溶液的相平衡常数为m=1660。时，相平衡常数m为多少？温度为20C时的亨利系数E为多少MPa?解相平衡常数m与总压p成反比，若总压为1MPapO.IM

8、Pa时m1660,p1MPa时m'口卫=1660p'亨利系数皆66mpm'p'166MPa【5-8】用清水吸收混合气中的后混合气中含NH3的体积分数为NH3,进入吸收塔的混合气中，含NH3体积分数为6%,吸收0.4%,出口溶液的摩尔比为0.012kmolNH3/kmol水。此物系的平衡关系为Y*0.76X。气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少?已知y0.06，贝UY%已知y20.004，贝U丫20.004/10.004=4.02103已知已知X2塔顶气相推动力Y2Y2Y2=4.02103塔底气相推动力丫！丫丫10.0547【5-9】CO?分压力为

9、50kPa的混合气体，分别与CO2浓度为0.01kmol/m3的水溶液和CO?浓0.012，贝U¥气液相平衡关系p*1.662105xkPa。试求度为0.05kmoJ/m3的水溶液接触。物系温度均为25C,上述两种情况下两相的推动力（分别以气相分压力差和液相浓度差表示），并说明CO2在两种情况下属于吸收还是解吸。解温度t25C，水的密度为s997kg/m3混合气中CO2的分压为p50kPa水溶液的总浓度c-97kmol/m3水溶液Ms18（1）以气相分压差表示的吸收推动力液相中CO2的浓度ca0.01kmolCO2/m3水溶液液相中CO2的摩尔分数x液相中CO2的摩尔分数xCa/C面

10、帀呵0510与液相平衡的气相平衡分压为p*1.662105x1.6621051.80510430kPa气相分压差表示的推动力ppp*503020kPa（吸收）液相中CO2的浓度ca0.05kmol/m3水溶液液相中CO2的摩尔分数xCa/C0.05997/189.02710与液相平衡的气相平衡分压为p*1.662105x1.6621059.027104150kPa气相分压差表示的推动力pp*p15050100kPa（解吸）（2）以液相浓度差表示的吸收推动力与气相CO2分压p50kPa平衡的液相组成为*p50X*551.662101.66210平衡的液相浓度3液相中CO2的浓度Ca0.01kmo

11、lCO2/m水溶液液相浓度差表示的推动力为3ccAcA/m(吸收)液相中CO2的浓度Ca0.05kmolCO2/m3水溶液液相浓度差表示的推动力为*3cCaCa/m（解吸）吸收过程的速率【5-10】如习题5-10附图所示，在一细金属管中的水保持25C,在管的上口有大量干空气（温度25C，总压101.325kPa）流过，管中的水汽化后在管中的空气中扩散，扩散距离为100mm。试计算在稳定状态下的汽化速率，kmol/(m2s)。解25C时水的饱和蒸气压为3.2895kPa从教材表5-2中查得，25C,101.325kPa条件下，出0在空气中的分子扩散系数D0.256cm2/s0.256104m2/

12、s。扩散距离Z100mm0.1m，总压p101.325kPa水表面处的水汽分压pA13.2895kPa空气分压pB1pPA198.04kPa管上口处有大量干空气流过，水汽分压PA20空气分压Pb2101.325kPa空气分压的对数平均值为pPB2PB1pBmPb13.2895水的汽化速率DpNaRTZPBm0.256104DpNaRTZPBm0.256104PaiPa2101.32599.8723.289503.4510kmol/ms【5-11】用教材图5-10(例5-4附图)所示的装置，在温度为48C、总压力为101.325kPa条件下，测定CCI4蒸气在空气中的分子扩散系数。48C时，CC

13、I4的饱和蒸气压为37.6kPa，液体密度为1540kg/m3。垂直管中液面到上端管口的距离，实验开始为2cm,终了为3cm,CCI4的蒸发时间为1.556104s。试求48C时，CCl4蒸气在空气中的分子扩散系数。解计算48C时CCl4蒸气在空气中的分子扩散系数，计算式为22RTZZoD-2pMln一JPPa已知CCl4液体密度1540kg/m348C时CCl4的饱和蒸气压pA37.6kPa总压p101.325kPa,T27348321K开始Z02cm，终了Z3cmCCl4的蒸发时间1.556104sCCl4的摩尔质量M154kg/kmol摩尔气体常数R8.314kJ/(kmolK)已知数据

14、代入计算式，得扩散系数D0.0912cm2/s【5-12】用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A，吸收塔某截面上，气相主体中溶质A的分压为5kPa,液相中溶质A的摩尔分数为0.015。气膜传质系数kr2.5105kmol/(m2s),液膜传质系数kx3.5103kmol/(m2s)。气液平衡关系可用亨利定律表示，相平衡常数m0.7。总压为101.325kPa。(2)试求吸收塔该截试求：(1)气相总传质系数Ky，并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制;面上溶质A的传质速率Na。解（1）气相总传质系数ky4104210211m10.7Kykrkx2.51053.510Ky2.488105kmol/m2

15、s气膜阻力1/kY4104(m2s)/kmol气膜阻力1/kY4104(m2s)/kmol，液膜阻为m/kx2102(m2s)/kmol。气膜阻力与总阻力的比值为1/kY1/Ky440.995，为气膜控制。4.0210YPa50.0519PPa101.3255Xx0.0150.0152Y*mX0.7x110.015NaKyyY*2.4881050.05190.01061.03106kmol/m2.s【5-13】根据Papy,Pipy及Caex,eex,试将传质速率方kG(PaPi)kLCCA变换成Nakyyyfkxxx的形式。ky与kG、kx与kL有何关系。解NAkGPaPikGpypyi=:

16、pkGyyikyyy式中kypkGNakLCiCAkLexexekLxxkx(xx)(2)传质速率式中程NakxckL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30C，压力为1OOkPa，每小时处理的炉气量为1000m3(30C、100kPa时的体积流量)，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溶液组成。平衡关系数据为液相中SQ溶解度/kgSQ1100kg(H2O)气相中SQ平衡分压/kPa解最小液一-比LY2的计算GminX1X2y009y0.09,Y:=0

17、.0989110.090.95,篦(1)Y1吸收剂为水，X20,总压p100kPa原料气中SO2分压PSO2py11000.099kPa从平衡数据内插，得液相平衡溶解度换算为摩尔比*X10.868/642.44103100/18最小液-气比LYY2385GminX；X20.002440868鐸O用水量计算L/G1.2-Gmin462已知炉气流量1000m3/h(30C,100kPa)标准状态下理想气体的摩尔体积为22.4m3/kmol（273.15K,101.325kPa）炉气的摩尔流量为39.7kmol/h1000叱旦丄惰性气体流量吸收用水量4181668310kg/h出塔水溶液的组成X1I

18、°.0989°.°04952.03103L/G46.2【5-15】在一吸收塔中，用清水在总压0.1MPa、温度20C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）。20C时CO2水溶液的亨利系数E144MPa。吸收剂用量为最小用量的1.2倍。试求：（1）液-气比L/G及溶液出口组成人。试求总压改为1MPa时的L/G及X1。解(1)总压p0.1MPa时L/G及乂！Vt002Y0.02041,Y20.001,X201V!10.02GminYY21369Y/mX20.02041/14400LL1.21.213691643GGminGX1X2YY&g

19、t;01.1810L1643mE/p144/0.11440总压p1MPa时的L/G及X1mE/p144/1144(L/G)min0.02041/144136.9L/G1.2(L/G)min0.°2°410.°°1“8104164.3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1.18105增加到41.1810。【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50C,压力为100kPa,相平衡关系为Y

20、*0.36X，气相总传质系数KYa0.015kmol/(m3s)。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为0.015kmol/(m2s)。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H°g计算入塔混合气的流量G-=0.015kmol/(m2s)Q3y10.02,KYa0.015kmo/ms惰性气体流量惰性气体流量G色1y1/(m2s)QQHogHogGKYaQ0.01470.0150.98m(2)气相总传质单元数Hog计算Y吸0.0204，回收率0.991y10.98篦Y1=0.020410.99=2.04104%0.000

21、2,X2%0.0002亠ln10.672°.0204°36°0002 吸收因数法计算N°gX1*Y/LL¥Y0.02040.0002041.5-1.5*1.50.536GGminX1X20.05670.0002mG0.360.672L0.5361mGY1mX2mGNogln11mGLY2mX2LL0.67212 对数平均推动力法计算NogLY1YGX1X2X1X2YY2L/G0.00020-0204°.0002040.03790.536*YmXt0.0136*£mX20.000072YYY1*103丫2丫2Y2*0.2041

22、030.072103Ym丫116.81030.132103lnY.6.8ln0132103103NogYY2Ym°.0204°0°0204121.69103(3) 填料层高度ZHOGNOGZ计算0.981211.8m30C、2MPa下用水吸收，使CO2。混合气体处理量为2240m3/h（按【5-17】混合气含CO2体积分数为10%，其余为空气。在的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成X!6104（摩尔比）标准状态,273.15K,101325Pa),塔径为1.5m。亨利系数E188MPa，液相体积总传质系数33Kla50kmol,（mhkmol/m）。试求每小时用

23、水量及填料塔的填料层高度。解(1)用水量计算01000534y0.1,Y0.111,Y20.005,Y25.0310,X1610,X20混合气流量G100kmol/h22.4惰性气体流量GG'1丫勺10010.190kmol/h用水量LG(Y1Y2)叫。111000503>1.59104kmol/hX1X26101.59104182.86105kg/h(2)填料层高度Z计算水溶液的总浓度cs/Ms995.7/1855.3kmol/m3体积传质系数Kxaca55.3502765kmol/(m3h)液相总传质单元高度Holamp;(1.5)3.26m对数平均

24、推动力法计算对数平均推动力法计算Nol气液相平衡常数气液相平衡常数794X1X1丫/m30.111/941.1810X20.00503/945.35105X1*XiX11.181036104=58104X2X2X25.3510505.35105XmXiX2.X厂lnX1581055105=2.209104ln58105.35105液相总传质单元数X1X26NolX1X26Nol10402.72Xm2209104吸收因数法计算NolmGmG1.5910494901.879Nol1ln1丄mGX2X1mGX1X1mG1ln11879填料层高度ZHolNol【5-18】气体混合物中溶质的组成丫0.0

25、2（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%。 入塔液体为纯吸收剂，液-气比L/G2.0; 入塔液体为纯吸收剂，液-气比L/G1.2; 入塔液体中含溶质的组成X20.0001（摩尔比），液-气比L/G1.2。（2）入塔液体为纯吸收剂，最小液-气比（L/G）min0.8，溶质的回收率最大可达多少?解求人与Nog回收率0.99,Y0.02，相平衡常数m=1丫11X20，L/GL/mG200.020mX20.0002

26、mX20.01查图5-23，得Nog7.8YiY220.02X1X20.0002X10.0099X10X20,L/G1.2,L/mG1.21.2mX2mX20.01查图5-23，得Nog170-02°.0002X10.0165Xi0mX2X20.0001,L/G1.2,L/mG1.2丫mX25'0310查图5-23，得Nog21°°2°°0020.01661.21.20-020.0002X10.0001X10.0001计算结果比较:与比较，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。为达到定的溶质回收率要求（即达到

27、一定的Y2要求），Nog需要增大，同时Xi也增大了。与比较，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X；Y/m力减小，Nog增大，同时X1也增大了。(2)X20,(L/G)min0.8,(L/G)min0.8m由物料衡算得L(G)min半Y2X1*X2Y1丫2丫1X2mYYm回收率Y1丫2L08L/Gmin0.8丫mGm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25C与101.33kPa

28、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，Ikg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m2y0-05,Y弋诈0吟y2y20.00263,丫0.0026310.002630.00264X20X20塔底排出的水溶液，每I000g含丙酮61.2g丙酮的摩尔质量为58kg/kmolXiXi61.2/58(100061.2)/180.02

29、02传质单元数NogIn丫丫丫2Yf80.052620In-0.00264080.052620In-0.002640Nog也可用吸收因数法计算丫丫2X1X2丫丫2X1X20.020202.472.4721.24丫_0.°026400.0502丫丫20.05260丫_0.°026400.0502丫丫20.05260从教材图5-23查得Nog8或用计算式求出Nog罟缶0-81OG1.mGY1丫2mGIn1-=mGLY2Y2LL110.81110.81In0.81竺30.810.002640=8.03已知填料层高度Z6m,计算Hog-0.75OGNog8G再从式Hog计算KMKy

30、aQ惰性气体流量G2000(10.05)20000.95m>h(20C,101.33kPa)理想气体在273K、01.325kPa时的摩尔体积为22.4m3/kmol在298K、01.325kPa下的摩尔体积为298322.424.45m/kmol27320000.95屮一G=77.7kmol/h，塔径DT0.88m24.45T塔截面积222Q4dt40.88°'608m体积总传质系数KYaKYaG77.7HogQ170kmol/(m?h)(2)每小时丙酮回收量为(2)每小时丙酮回收量为GY篦3.88kmol/h583.88225kg/h填料层加高3m,Z639m,Ho

31、g填料层加高3m,Z639m,Hog0.75Noghg0.7512,mG1.24从教材图5-23查得丝0.023YY'2填料层Z9m时，丙酮的回收量为G(YY'2)77.70.05260.00121=3.99kmol/h多回收丙酮也可以如下计算G(Y2Y'2【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

32、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y0.01,0.8,m1,X20y001Y:0.0101,y2110.01(1)计算气相总传质单元数NogLYY2Y笔09GminX；X2Y/mX20.0101/10LG1.5-1.5Gmin0.91.3511.351.35mG11mGYmX2mGNogIn11mGLmX2LL4.641彳1ln1111.351350.0101010.0010101.35（2）要想使吸收率从90%提高到95%，可增大吸收剂用量填料层咼度ZHogNogHog。因此，Ng不会改对于已有的填料塔，其填料层高度

33、已定，吸收剂用量改变不会改变用"OG464与晋005，从图523查得变，仍为Nog4.64。新工况下，Y21Y10.95001015.05104Y2mX245.05100.05YmX20.0101mG2.1m=1,故G2.1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1.351.3510055.5%CO2,CO2的组成为0.1【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（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30C,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

34、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30C改为20C；（3）吸收剂为清水，温度为30C。由于吸收剂用量的增加，使液-气比从180增加到200。解总压p2MPa,Y0.1（1）X20改为X'20.0001新工况的Y2计算Gz此时，Hog不会改变，因填料层高度Z为一定值，所以Nog不变。KyaQHog原工况.1.mGNog1mGln1L1-Y1mX2mX2mGLL新工况N'og因NogN'og，故1InmG匸mX2Y2mX

35、2Y0.1,Y2Y(1)0.1(1mGYmX'2LY'2mX'2mX'2-aY'2mX'20.95)0.005mGLX20,X'20.0001查得30C时CO?水溶液的E188MPamE/p188/294将上述数据代入式(a)、/Y'20.01390.0050Y'2940.0001解得新工况的吸收率'1丫；/丫11吸收液组成计算已知L/G180原工况原工况X!GY匕X201000500.000528L180新工况GX'1Y丫'2LX'2180平均传质推动力的计算方法按原工况计算NOGmG/L

36、94/1800.522210.1010.5222ln10.52220.00504.84Y丫2原工况Ym0.0196Nog4.84因N'ogNog4.84新工况Y'YY'2Z0-01390.0178N'og4.84方法Nog0.5222原工况Y丫1Y*YmX10.194丫2=丫2-丫2=Y2mX,0.005-00.005丫1篦Ym1J1n丫0.0196彳0.050371n0.005新工况Y丫勺mX2Y2Y；mX2YmYiY2inYiY2in叱0.00450.0178从上述计算结果可以看出:当吸收剂组成由X20增加到Xi0.0001时,传质推动力传质推动力由Y.0.

37、0196降为Yn0.0178溶质吸收率由0.95降为'0.861吸收液组成由X10.000528增至X；0.000578对现有吸收塔，吸收剂入塔组成增大，使传质推动力降低，而导致溶质吸收率下降。如果不需要计算平均传质推动力的数值，而只需对比，则可如下计算。NogNog新工况Yn丫1笔/NogYY原工况YnYY2/NogY丫2X20,操作温度从30C改为20C查得20C时CO2水溶液的E144MPamE/p144/272新工况的丫2计算mG720.4L180原工况Nog4.84（前面已计算）新工况nog1mG1n1-丫mX2mG1mGLY2mX2LL1一cc010，1n106-040.6

38、丫20因NogNog4.844.8410.061n-0.6丫20.40061n-0429042904e.0.06Y2'0.4Y>'0.00336新工况的吸收率新工况的吸收率'1Y2/Y1吸收液组成计算原工况X10.000528（前面已计算)新工况X；GY；丫2Lx20J0.0033600.000536180平均传质推动力计算原工况YmY丫20.0196（前面已计算）Nog4.84因NogNog4.84新工况YmY1Y20.10.00336002Nog4.84m减小），传质从上述计算结果可知，对现有吸收塔，当操作温度降低，平衡线斜率减小（即推动力增大，导致溶质的吸收

39、率增大。（3）X20，温度30C,m=94原工况L/G180mG/L94/1800.522新工况L/G200mG/L94/2000.47新工况的丫2计算原工况Nog4.84（前面已计算）新工况nog1In1mG丫1mx2mG1mGL丫2mX2LL因nogNog4.8410.104.841n10.470.4710.47Y20解得Y20.00423新工况的吸收率'1Y2/Y11吸收液组成计算原工况X!0.000528（前已计算）新工况x1G0.1xzv0.00423丫2)X200.000479200平均传质推动力计算原工况Ym"Yyy-°0.0050.0196（前已计算

40、）mNog4.84新工况NgNog4.84YmY丫2Nog4840.0198从上述计算结果可知，对现有吸收塔，当吸收剂用量增加，操作线斜率增大，传质推动力增大，导致溶质的吸收率增大。【5-22】有一逆流操作的吸收塔，其塔径及填料层高度各为一定值，用清水吸收某混合气体中的溶质。若混合气体流量G,吸收剂清水流量L及操作温度与压力分别保持不变，而使进口混合气体中的溶质组成Yi增大。试问气相总传质单元数溶质的吸收率n将如何变化？并画出操作示意图。解Nog、混合气出口组成丫2、吸收液组成Xi及填料层高度Z已定，且气象总传质单元高度填料层高度Z已定，且气象总传质单元高度Hog斶不变，故No。ZHog不变。

41、物系一定，操作温度及压力不变，故气液相平衡常数m定，且G及L不变，故L/Gm一定。因nog与L/Gm各为一定值，从教材中nog的计算式（5-76）或图5-23可知丫4|为一定值。且吸收剂为清水，故吸收剂为清水，故X2=0，则丫2为一定值。即随着YYi的增大，Y2按一定比例增大。如习题5-22附图所示，气相进口组成由Yi增大到Yi,则气相出口组成由丫2增大到Y2.操作线斜率L/G不变，因Yi增大到Yi,附图中的操作线由TB线平行上移为TB线。TB线与水平的等Y'线交垫横坐标Xi为新条件下的液相出口组成。即吸收液组成由Xi增大到Xi。由第问的分析结果可知5-22附图上=一定值，故吸收率i丫

42、2不变。Y0QS/1D习题解吸塔计算【5-23】由某种碳氢化合物（摩尔质量为ii3kg/kmol）与另一种不挥发性有机化合物（摩尔质量为i35kg/kmol）组成的溶液，其中习题5-23附图碳氢化合物占8%（质量分数）。要在100C、101.325kPa（绝对压力）下，用过热水蒸气进行解吸,使溶液中碳氢化合物残留0.2%（质量分数）以内，水蒸气用量为最小用量的2倍。气液相平衡常数m=0.526，填料塔的液相总传质单元高度H°l=0.5m。试求解吸塔的填料层高度。解GX!X2Lmin*Y*YmXt0.526Gmin0.054703.72LmG1mGX1Y2/mX2Y2/mLmGmG11

43、n10.5110.104ZHolNol传质系数计算和吸收剂部分循环【5-24】现一逆流吸收填料塔，填料层高度为8m,用流量为100kmol/（怦h）的清水吸收空气混合气体中某溶质，混合气体流量为600Nm3/（tfh）,入塔气体中含溶质0.05（摩尔分数，下同），实验测得出塔气体中溶质的吸收率为95%。已知操作条件下的气液相平衡关系为Y=2.8X。设吸收过程为气膜控制。（1）计算该填料的气相总体积传质系数；（2）吸收过程中，将吸收后吸收液的50%送入解吸塔解吸后循环使用，解吸后的液体含氨0.004,若维持进吸收塔总液体量不变，计算纯水和解吸后液体混合后从塔顶加入情况下，出塔气体中溶质的摩尔分数。解（1）Y1y10050.05261-y11-0.05吸收率为95%时，y2=0.05（1-0.95）=0.0025,Y土O.00250002521-y21-0.0025'混合气体流量G=600/22.4=26.8kmol/（tfh）液气比L吸收因数SmG2.80.75L3.73G100气相总传质单元数NogNogln1-S1-S丫1曲2Y2-mX2O