1、第五章 吸收相組成的換算【5-1】 空氣和CQ的混合氣體中，CQ的體積分?jǐn)?shù)為20%求其摩爾分?jǐn)?shù)y和摩爾比Y各為多少解 因摩爾分?jǐn)?shù)=體積分?jǐn)?shù)，y 0.2摩爾分?jǐn)?shù)摩爾比0.21 0.2025【5-2】20C的l00g水中溶解IgNHs, NH在溶液中的組成用摩爾分?jǐn)?shù)x、濃度c及摩爾比X表示時(shí)，各為多少摩爾分?jǐn)?shù)x乂!7=0.01051/17 100Z18濃度c的計(jì)算20C，溶液的密度用水的密度s 998.2kg/m3代替。溶液中NH的量為 n 1 103/17kmol溶液的體積V 101 10 3 / 998.2 m33溶液中 NH 的濃度 c -=1 103 /17=0.581kmoj/m3V 1

2、01 10 3 / 998.2s998 23或 c - x0.0105 0.582kmol/mMs18NH與水的摩爾比的計(jì)算1/17100/180.01060.01051 0.010500106【5-3】進(jìn)入吸收器的混合氣體中，NH的體積分?jǐn)?shù)為10%吸收率為90%求離開吸收器時(shí)NH的組成，以摩爾比 Y和摩爾分?jǐn)?shù)y表示。 吸收率的定義為被吸收的溶質(zhì)量 Y Y2 1魚原料氣中溶質(zhì)量 Y解原料氣中NH的摩爾分?jǐn)?shù)y 0.1摩爾比 Y0.1111 y11 0.1吸收器出口混合氣中 NH的摩爾比為Y2(1)丫！(1 0.9) 0.111 0.0111摩爾分?jǐn)?shù)y2% = 01110.010981 Y2 1

3、0.0111氣液相平衡【5-4】l00g水中溶解lg NH3，查得20C時(shí)溶液上方NH3的平衡分壓為798Pa。此稀溶液的氣液相平衡關(guān)系服從亨利定律，試求亨利系數(shù)E(單位為kPa)、溶解度系數(shù)H單位為3.,.kmol /(m kPa)和相平衡常數(shù) m總壓為100kPa。液相中NH3的摩爾分?jǐn)?shù)x1/17 100/180-0105氣相中NH3的平衡分壓P* =0.798 kPa亨利系數(shù)E p*/x 0.798/0.0105 76液相中NH3的濃度1 103/17101 103 /998.230.581 kmo/ m溶解度系數(shù) H c/p* 0.581 /0.7980.728kmol /(m3 kP

4、a)液相中nh3的摩爾分?jǐn)?shù)1/171/17 100/180.0105氣相的平衡摩爾分?jǐn)?shù)y*p*/ p 0.798/00相平衡常數(shù)m子而嚅議或 m E/p 76/100 0.76【5-5】空氣中氧的體積分?jǐn)?shù)為21%試求總壓為101.325kPa，溫度為10C時(shí)，1m3水中最大可能溶解多少克氧已知10C時(shí)氧在水中的溶解度表達(dá)式為p* 3.313 106x，式中p*為氧在氣相中的平衡分壓，單位為kPa; x為溶液中氧的摩爾分?jǐn)?shù)。解 總壓 p 101.325 kPa空氣中02的壓力分?jǐn)?shù)Pa/p體積分?jǐn)?shù) 0.21空氣中02的分壓pA 0.21 101.325 kPa亨利系數(shù)E 3.313 106 kPa

5、(1) 利用亨利定律pA Ex計(jì)算與氣相分壓pA 0.21 101.325kPa相平衡的液相組成為6.42 106kmol O2/kmol 溶液pA 0.21 101.325E3.313 106此為1kmol水溶液中最大可能溶解66.42 10 kmol O因?yàn)槿芤汉芟。渲腥苜|(zhì)很少1kmol 水溶液 1kmol 水=18 kg 水10C，水的密度999.7kg/m3故1kmol 水溶液 18/999.7m3 水即篇m3水中最大可能溶解S42101氧故1m3水中最大可能溶解的氧量為6.42 10 6 999.71843.57 10 kmol Q3.57 10 4 321.14 10 2 kgO

6、211.4gQ(2) 利用亨利定律pACA計(jì)算Hs _999.7=6EMs 3.313 1018=1 .6765,310 kmo/ m kPa1m3水中最大可能溶解的氧量為CaPaH(0.21 101 .325) (1.676 10 5)433.57 10 kmol O/ m溶液3.57 10 4 321.14 10 2kg O211.4g O2【5-6】含NH體積分?jǐn)?shù)的空氣-Nf混合氣，在20C下用水吸收其中的NH在水中的溶解度服從亨利定律。在操作溫度下的亨利系數(shù) E 80kPa。大濃度，kmol NH/ m3溶液。NH總壓為203kPa。試求氨水溶液的最解氣相中NH3的摩爾分?jǐn)?shù)y 0.01

7、5總壓 p 203kPa，氣相中 NH3 的分壓 pA py 203 0.015kPa(1) 利用亨利定律p* Ex計(jì)算與氣相分壓p相平衡的液相中NH的摩爾分?jǐn)?shù)為203 0.015800.0381s 998 23NH3水溶液的總濃度c百kmol/m水溶液中NH3的最大濃度cACX998.2180.03812.11kmol NH 3 /m 溶液(2) 利用亨利定律pA CA計(jì)算Hs 998.23E 80kPa, H =0.693 kmol/(m kPa)EM s 80 18cA pAh(203 0.015) 0.6932.11 kmol NH 3/m3 溶液【5-7】溫度為20C，總壓為0.1M

8、Pa時(shí)，CQ水溶液的相平衡常數(shù)為m=166（。若總壓為1MPa時(shí)，相平衡常數(shù) m為多少溫度為20 C時(shí)的亨利系數(shù) E為多少M(fèi)Pa解相平衡常數(shù)m與總壓p成反比，p 0.1MPa 時(shí) m 1660, p 1MPa 時(shí)m m-= 1660 =166P1亨利系數(shù) E mp mp 166 MPa【5-8】用清水吸收混合氣中的 NH，進(jìn)入吸收塔的混合氣中，含 NH體積分?jǐn)?shù)為6%吸 收后混合氣中含 NH的體積分?jǐn)?shù)為%出口溶液的摩爾比為 0.012kmol NH/kmol水。此物系 的平衡關(guān)系為Y* 0.76X。氣液逆流流動(dòng)，試求塔頂、塔底的氣相傳質(zhì)推動(dòng)力各為多少解 已知如 0.06，貝U Y y, 1 yi

9、0.06/ 0.94 0.0638已知 y20.004，貝U Y20.004 / 1 0.004 =4.02 103已知 X10.012，貝U Y*0.76 0.0120.00912已知X20 ,則丫2*0塔頂氣相推動(dòng)力Y2 Y2 Y2*=4.02 10 3塔底氣相推動(dòng)力丫 Y Y； 0.0638 0.00912 0.0547【5-9】CO分壓力為50kPa的混合氣體，分別與 CO濃度為0.01kmol/m3的水溶液和CO濃度為0.05kmoJ/m3的水溶液接觸。物系溫度均為25C ,氣液相平衡關(guān)系P* 1.662 105xkPa。試求上述兩種情況下兩相的推動(dòng)力（分別以氣相分壓力差和液相濃度差

10、表示），并說明CO在兩種情況下屬于吸收還是解吸。解溫度t 25C，水的密度為3s 997kg/m混合氣中CQ的分壓為p 50kPa 水溶液的總濃度c計(jì)報(bào)mol/后水溶液 (1)以氣相分壓差表示的吸收推動(dòng)力 液相中CQ的濃度cA 0.01kmol CO/m3水溶液液相中CQ的摩爾分?jǐn)?shù)X Ca/C鵲七05 104與液相平衡的氣相平衡分壓為p* 1.662 105x 1.662 1051 805 10 4 30kPa氣相分壓差表示的推動(dòng)力p p p* 50 3020kPa （吸收）液相中CQ的濃度cA0.05kmol /m3水溶液液相中CQ的摩爾分?jǐn)?shù)xCa /c0059.027997/18104與液

11、相平衡的氣相平衡分壓為p* 1.662 105x 1.662 1059 027 10 4150 kPa氣相分壓差表示的推動(dòng)力p p* p 150 50100kPa （解吸）(2)以液相濃度差表示的吸收推動(dòng)力與氣相CQ2分壓p 50kPa平衡的液相組成為x*P501.662 105 1.662 105平衡的液相濃度液相中CQ的濃度ca 0.01kmol CQ2 / m3水溶液液相濃度差表示的推動(dòng)力為3c Ca ca 0.01666 0.010.00666kmol / m （吸收）液相中CQ的濃度cA 0.05 kmol CO2/m3水溶液液相濃度差表示的推動(dòng)力為*3c Ca Ca 0.05 0.

12、01666 0.0333kmol/ m(解吸)吸收過程的速率習(xí)題5-10附圖【5-10】如習(xí)題5-10附圖所示，在一細(xì)金屬管中的水保持25C,在管的上口有大量干空氣（溫度25C，總壓流過，管中的水汽化后在管中的 空氣中擴(kuò)散，擴(kuò)散距離為100mm。試計(jì)算在穩(wěn)定狀態(tài)下的汽化速率，2kmo/( m s)。解 25C時(shí)水的飽和蒸氣壓為3.2895kPa從教材表5-2中查得，25C,101.325kPa條件下，H2O在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù)242D 0.256cm /s 0.256 10 m /s。擴(kuò)散距離 Z 100mm 0.1m，總壓 p 101.325 kPa水表面處的水汽分壓pA1 3.2895k

13、Pa空氣分壓pB! p pA1 101.325 3.289598.04 kPa管上口處有大量干空氣流過，水汽分壓pA2 0空氣分壓 pB2101.325kPa空氣分壓的對(duì)數(shù)平均值為pBm沖 PB13.2895npB299.8kPapB198.04水的汽化速率NaDp_RTZ PBmPa1Pa20.256 10 4101.3258.314 298 0.199.83.2895 0723.45 10 kmo / m s【5-11】 用教材圖5-10（例5-4附圖）所示的裝置，在溫度為48C、總壓力為101.325kPa條件下，測定CCI4蒸氣在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù)。48C時(shí)，CCI4的飽和蒸氣壓為，

14、液體密度為1540kg/ m3。垂直管中液面到上端管口的距離，實(shí)驗(yàn)開始為2cm,終了為3cm, CCb的蒸 發(fā)時(shí)間為1.556 104s。試求48C時(shí)，CCI4蒸氣在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù)。解 計(jì)算48C時(shí)CCI4蒸氣在空氣中的分子擴(kuò)散系數(shù)，計(jì)算式為2 2RT Z ZoD 2pM InJP Pa已知CCI4液體密度1540 kg/m348C時(shí)CCI4的飽和蒸氣壓 pA 376kPa總壓 p 101.325kPa, T 273 48 321K開始 Z0 2cm，終了 Z 3cmCCl4的蒸發(fā)時(shí)間1.556 104sCCl4的摩爾質(zhì)量 M 154 kg/ kmol摩爾氣體常數(shù) R 8.314 kvp

15、(kmol K)已知數(shù)據(jù)代入計(jì)算式，得擴(kuò)散系數(shù)D 0.0912cm2/s【5-12】用清水在吸收塔中吸收混合氣中的溶質(zhì)A,吸收塔某截面上，氣相主體中溶質(zhì)A的分壓為5kPa,液相中溶質(zhì)A的摩爾分?jǐn)?shù)為。氣膜傳質(zhì)系數(shù)kY 2.5 105kmol/(m2 s),液膜傳質(zhì)系數(shù) kx 3.5 10 3kmol/(m2 s)。氣液平衡關(guān)系可用亨利定律表示，相平衡常數(shù)m 0.7。總壓為 101.325kPa。試求：(1)氣相總傳質(zhì)系數(shù) Ky，并分析吸收過程是氣膜控制還是液膜控制；(2)試求吸收塔該截面上溶質(zhì) A的傳質(zhì)速率Na。解(1)氣相總傳質(zhì)系數(shù)Ky11 m 10.75KykYkx2.5 103.5 104

16、 104 2 1024.02 10452Ky 2.488 10 kmol/ m s氣膜阻力 1 / kY 4 104 (m2 s) / kmol，液膜阻為 m kx 2 102(m2 s) / kmol。4氣膜阻力與總阻力的比值為吐 4 10 40.995，為氣膜控制。1/ Ky 4.02 10(2)傳質(zhì)速率NaPap pA101.325 50.0519x 0.015門 1 0.0150.95飛 (1 門吸收劑為水，X20 ,0.091 0.09=0-09891 0.950.09890.00495總壓 p 100kPa0.0152, Y* mX 0.7 0.0152 00106Na KyYY

17、*2.48810 50.05190.01061.03106 2kmol/ m .s【5-13】根據(jù)Papy，pi py 及，CACx? Gcx,試將傳質(zhì)速率方程N(yùn)akG( PaPi)kL CCA變換成Naky yyikx 人x的形式。ky與kG、kx與 kL有何關(guān)系。解NAkG pAPikG pypyi =pkGyyikyyyi式中kypkGNa kLCiCakL CXicxckL x xkx (xx)式中kxckL吸收塔的計(jì)算【5-14】從礦石焙燒爐送出的氣體含體積分?jǐn)?shù)為9%的SQ，其余視為惰性氣體。冷卻后送入吸收塔，用水吸收其中所含SQ的95%吸收塔的操作溫度為 30C,壓力為100kPa

18、 ,每小時(shí)處理的爐氣量為1000m3（30C、100kPa時(shí)的體積流量），所用液-氣比為最小值的倍。求 每小時(shí)的用水量和出塔時(shí)水溶液組成。平衡關(guān)系數(shù)據(jù)為1液相中SQ溶解度/ kg SQ 100kg（H2。）氣相中SQ平衡分壓/kPa解 最小液一-比丄Y-的計(jì)算G min X1 X2從平衡數(shù)據(jù)內(nèi)插，得液相平衡溶解度0.868 kgSO100kgH2Qpy1100 0.09 9kPa原料氣中SQ分壓換算為摩爾比最小液-氣比*X10.868/642.44 103100/18LYY20.0989 0.0049538.5GminX1 X20.00244用水量計(jì)算L/G1.2 1.2 38.5 46.2m

19、in已知爐氣流量 1000 m3 / h (30C,100kPa)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下理想氣體的摩爾體積為22.4 m3/kmol( 273.15K,101.325kPa)爐氣的摩爾流量為,“c 273.1510011000 -39.7 kmol/ h30315101.32522.4惰性氣體流量G39.7(10.09 36.1kmol/h吸收用水量L 46.2 36.11668kmol/h1816683 104 kg / h出塔水溶液的組成X1 YY, o.989 .495 2 03 10 3L/G46.2【5-15】在一吸收塔中，用清水在總壓0.1MPa、溫度20C條件下吸收混合氣體中的 CO, 將其

20、組成從2%筆至 (摩爾分?jǐn)?shù))。20C時(shí)CO水溶液的亨利系數(shù) E 144MPa。吸收劑用量 為最小用量的倍。試求：(1)液-氣比L/G及溶液出口組成 X1。 (2)試求總壓改為1MPa時(shí)的 L/G 及 X1。(1)總壓p 0.1MPa時(shí)L/G及人X1y0.021 y110.02E/p 144/0.1Y YiminX21.2X2G min1.20.02041, Y20.001, X2014402041 .00113690.02041/1440 01369 1643.02041 .01 1.18 10-51643總壓p 1MPa時(shí)的L/G 及 X1m E/p 144/1144(L/G)minO.。2

21、。41 Og136.90.02041/144L/G 1.2(L/G)min1.2 136.9 164.3Xi.02041 01 1.18 10164.3從上述計(jì)算結(jié)果可知,總壓從增大到1MPa溶液出口組成從1.18 105增加到1.18 10 4 。【5-16】用煤油從苯蒸氣與空氣的混合物中回收苯，要求回收99%入塔的混合氣中含苯2% (摩爾分?jǐn)?shù))；入塔的煤油中含苯 (摩爾分?jǐn)?shù))。溶劑用量為最小用量的倍，操作溫度 為50C，壓力為100kPa,相平衡關(guān)系為Y* 0.36X，氣相總傳質(zhì)系數(shù)KYa 0.015kmo(m3 s)。入塔混合氣單位塔截面上的摩爾流量為0.015kmol/( m2 s)。

22、試求填料塔的填料層高度，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法及吸收因數(shù)法的計(jì)算式計(jì)算。解(1)氣相總傳質(zhì)單元高度Hog計(jì)算入塔混合氣的流量20.015 kmol /(m s)惰性氣體流量G g 1 y10.015 1 0.02Q QG0.0147Hog0.98 mKYa Q0.0153y10.02, KYa 0.015 kmo/ m s20.0147kmol /(m s)(2)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)H og計(jì)算Y _y 噥 0.0204，回收率0.991 y10.98Y2 Y 1= 0 .0204 10.99 = 2 .04 10 4X 0.0002, X2 x 0.0002 吸收因數(shù)法計(jì)算Ng*X!

23、Y/ m0.0204/0.360.0567L L LYY0.02040.000204 門1.5 1.51.50.536GG minX1X20.05670.0002mG0.360.672L0.5361mGmX2mGNog-In 11 mGLy2mX2LL1 In 1 0.6720.204 .36 .0020.6721 0.6720.000204 0.36 0.0002 12對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算NogY Y2X! X2X1X2 L/G0.5360.0002 .204 .0002040.0379mXt0 360.03790.0136mX20 360 00020 000072丫1*丫102040.01

24、366.8 10 1 * 3YmY2InY2Nog丫 丫20.0204 0.000204 12Ym1.69 10 3（3）填料層高度Z計(jì)算Z H OG Nog0.98 12 11.8m【5-17】混合氣含 CO體積分?jǐn)?shù)為10%其余為空氣。在 30C、2MPa下用水吸收，使CO的體積分?jǐn)?shù)降到 水溶液出口組成43X1 6 10 （摩爾比）。混合氣體處理量為 2240m / h（按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，273.15K,101325 Pa)，塔徑為1.5m。亨利系數(shù)E 188MPa，液相體積總傳3330 204 100 072 100 132 106 8 10 In 0 132 10 33質(zhì)系數(shù) Kl a 50k

25、mol,(m33h kmol / m ）。試求每小時(shí)用水量及填料塔的填料層高度。解（1）用水量計(jì)算y 0.1, 丫0.10.111, Y20005飛需 5.03 10 3，X1 6 104，X2 0混合氣流量2240 100kmol/ h22.4惰性氣體流量G G 1 y1100 10.190 kmol / h用水量 LG(=X1 X2迫 叫。111 0.00503)1.59 104砒|小6 10 441 59 105182.86 10 kg/ h(2)填料層高度Z計(jì)算水溶液的總濃度3995.7/18 55.3kmol /m體積傳質(zhì)系數(shù)KxacKLa55.3502765 kmol / (m3

26、h)液相總傳質(zhì)單元高度HOL aaQ1 59 10422765 壬(1.5)3.26m對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算Nol氣液相平衡常數(shù)794X1丫/ m0.111/94118 10 3X20.00503/945.35 10 5X1X!X,1.18 10 36 10 4= 58 10 4X2X255X25.35 1005.35 10XmX1X2lnX158 10 5 5.35 10 5 =2.2095,58 10 ln55.35 1010 4液相總傳質(zhì)單元數(shù)Nol X1 X2610 402 72Xm42 209 10吸收因數(shù)法計(jì)算NolmG41.59 1094 901.879Nol1 ln1丄mGLmG

27、X2 X1X1X；LmG11 879 ln18 10 31.879 6 E118 1031 8792 73填料層高度Hol Nol 3.26 2.73 8.9m【5-18】氣體混合物中溶質(zhì)的組成丫 0.02 (摩爾比)，要在吸收塔中用吸收劑回收。氣液相平衡關(guān)系為Y* 1.0X。 試求下列3種情況下的液相出口組成Xi與氣相總傳質(zhì)單元數(shù) Ng （利用教材中圖5-23），并迸行比較，用推動(dòng)力分析Nog的改變。3種情況的溶質(zhì)回收率均為99%入塔液體為純吸收劑，液-氣比 L/G 2.0 ；入塔液體為純吸收劑，液-氣比 L/G1.2 ;入塔液體中含溶質(zhì)的組成X2 0.0001 （摩爾比），液-氣比 L/G

28、 1.2。（2）入塔液體為純吸收劑，最小液-氣比（1/G）min0.8，溶質(zhì)的回收率最大可達(dá)多少解（1）求X1與Nog回收率0.99, Y 0.02，相平衡常數(shù) m=1丫 1 0.990.020.0002X20, L/G 2, L/ mG 2丫_mX0.0002 00.01 查圖 5-23，得mX20.02Nog 7.8Y Y22 02 .0002X1 X2X10Xi0.0099X2 0,L/ G1.2,1/ mG 1.2mX2mX20.01查圖5-23，得Ng170.02 0.0002X1 0X10.0165查圖5-23，得Nog21X10.0001X1。.0001 遊 1.2型2 0.01

29、66X20.0001,1/ G 1.2,1/ mG 1.2mX20.002 0.001 5.03 103Y mX20.02 0.0001計(jì)算結(jié)果比較:與比較，X2相同,L/G減小時(shí),操作線斜率減小，向平衡線靠近，推動(dòng)力減小。為達(dá)到一定的溶質(zhì)回收率要求（即達(dá)到一定的丫2要求），Nog需要增大，同時(shí)X1也增大了。與比較，L/G相同，使X2增大,即操作線斜率相同，操作線向平衡線平行靠近,使推動(dòng)力減小，Nog增大，同時(shí)X1也增大了。X2 0, ( L/G)min 0.8 , (L/G)min 0.8當(dāng)液體出口組成 Xi與氣體進(jìn)口組成達(dá)平衡時(shí)，溶質(zhì)的回收率為最大，即XiY/ m由物料衡算得（） min丫

30、 丫2丫 丫2丫1*X1X2丫 X2mYm冋收率丫1 丫2L0 8L/G min0 8丫1mGm溶質(zhì)的回收率最大可達(dá)80%【5-19】某廠有一填料塔，直徑 880mm填料層高6m,所用填料為50mm瓷拉西環(huán)，亂 堆。每小時(shí)處理 2000m3混合氣（體積按 25C與101.33kPa計(jì)），其中含丙酮摩爾分?jǐn)?shù)為 5% 用清水作吸收劑。塔頂送出的廢氣含丙酮摩爾分?jǐn)?shù)為%塔底送出來的溶液，Ikg含丙酮61.2g。根據(jù)上述測試數(shù)據(jù)計(jì)算氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)KYa。操作條件下的平衡關(guān)系為Y* 2.0X。上述情況下，每小時(shí)可回收多少千克丙酮若把填料層加高3m,可以多回收多少丙酮解（1）計(jì)算體積總傳質(zhì)系數(shù)KYa先從

31、已知數(shù)據(jù)求Ng相平衡常數(shù) m 2y 0.05, Y -0.050.0526,1 %1 0.050.00263y 0.00263, 丫2-10.00263 000264X20塔底排出的水溶液,每 I000g含丙酮61.2g丙酮的摩爾質(zhì)量為58kg / kmolX1(100061.2/5861.2)/180.0202傳質(zhì)單元數(shù)Nog丫1 Y2Y 筆YmY1 Y；Y2 丫2ln 30 05260 00264丫 2 Y2:80 05262 0 02020 0026400 0526 2 00202 In -0 00264 0Nog也可用吸收因數(shù)法計(jì)算丫 丫 0.0526 0.00264X1 X20.02

32、02 02.472 L 2.47,mG，21.24Y 丫 Y*0 0026400 05020 05260從教材圖5-23 查得 Nog或用計(jì)算式求出NogmGL22470.811N ogln1 mGLmGLY1 丫2 mG 丫2 y2 l0.810.0526 00.002640.81已知填料層高度6m，計(jì)算HogZNog60.758再從式 H OGKy a Q計(jì)算KYa惰性氣體流量G 2000 (1 0.05)2000 0.95 m3/ h (20 C,101.33kPa)理想氣體在273K、01.325kPa時(shí)的摩爾體積為 22.4 m3/kmol在298K、101.325kPa下的摩爾體積

33、為22 4298 24 45m3 / kmol273G 2000 0-95=77.7kmol/h,24.45塔徑Dt0.88 m塔截面積Q20.880.608 m2體積總傳質(zhì)系數(shù)KYa77.7Hog Q 0.75 0.6083170kmol / (m h)(2)每小時(shí)丙酮回收量為G Y Y2 = 77 .70.05260.00264 3.88kmol/h58 3.88 225kg / h0.75填料層加高3m Z 6 3 9m Hog則Ngz91Z12, L 1.24Hog0.75mG從教材圖5-23查得0.023YY20.023 Y 0.023 0.0526 0.001210.111 kmo

34、l / h填料層Z 9m時(shí)，丙酮的回收量為G(Y Y2)77.7 0.05260.00121 = 3 .99kmol/h多回收丙酮3.99 3.88 0.11kmol/h也可以如下計(jì)算G(丫2 丫2)77.7 0.002640.00121【5-20】有一填料吸收塔，用清水吸收混合氣中的溶質(zhì)A,以逆流方式操作。進(jìn)入塔底混合氣中溶質(zhì) A的摩爾分?jǐn)?shù)為1%溶質(zhì)A的吸收率為90%此時(shí)，水的流量為最小流量的倍。 平衡線的斜率m=l。試求：(1)氣相總傳質(zhì)單元數(shù) Ng ； (2)若想使混合氣中溶質(zhì) A的吸收率 為95%仍用原塔操作，且假設(shè)不存在液泛，氣相總傳質(zhì)單元高度Hog不受液體流量變化的 影響。此時(shí)，可

35、調(diào)節(jié)什么變量，簡便而有效地完成任務(wù)試計(jì)算該變量改變的百分?jǐn)?shù)。解已知 y 0.01,0.8, m 1，X2y0 01丫七廠而00101申1Y (1-0.9) 0.0101 0.00101(1)計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NogLYY2YY20.0101 0.00101 09GminX1X2Y / mX20.0101/10LL1.5 -1.50.91.35GG minL1.351.35mG11mGYmX2 mGNogln 1.mG1 -LmX2LL1 1 0 0101 0 1 ln 111.350.0010101.354.641.35(2)要想使吸收率從90%提高到95%可增大吸收劑用量填料層高度 Z H

36、og Nog對(duì)于已有的填料塔，其填料層高度已定，吸收劑用量改變不會(huì)改變Hg。因此，Ng不會(huì)改變，仍為Nog4.64。2 mX2丫！mX25 05 10 40 050 0101新工況下，丫21Y10.950.01015.05 104用 Nog 4.64與 丫 2 mX2 0.05，從圖 523 查得丫 mX22.1, m=1,故2.1mGG為了使吸收率從90%提高到95% L/ G需要從增加到，增加的百分?jǐn)?shù)為2.1 1.351.3510055.5%【5-21】某填料吸收塔的填料層高度已定，用清水吸收煙道氣中的CO, CO的組成為（摩爾比），余下氣體為惰性氣體，液一氣比為180，吸收率為95%操作

37、溫度為30C,總壓為2MPa CO水溶液的亨利系數(shù)由教材中表5-1查取。試計(jì)算下列3種情況的溶質(zhì)吸收率、吸收液（塔底排出液體）組成X1、塔內(nèi)平均傳質(zhì)推動(dòng)力Ym，并與原有情況進(jìn)行比較：（1）吸收劑由清水改為組成為 （摩爾比）的CO水溶液；（2）吸收劑仍為清水，操作溫度從30C改為20C； （3）吸收劑為清水，溫度為 30C。由于吸收劑用量的增加，使液-氣比從180增加到200。解總壓 p 2MPa，丫 0.1(1) X20 改為 X20.0001新工況的丫；計(jì)算此時(shí)，Hog僉不會(huì)改變，因填料層高度Z為一定值，所以Nog 子不變。 Hog原工況Nog1, x mG 丫 mX2In 1 -mGLmX

38、2LmGL新工況Nog In 1匹丄止mGL V2 mX：mGL因NogNog，丫 mX?Y mX2 mX 2V2 mX2丫 0.1,丫2 丫(1)0.1 (1 0.95)0.005X20，X20.0001查得30C時(shí)CQ水溶液的E 188MPam E/ p 188/2 94將上述數(shù)據(jù)代入式（a）Y20.01390.1 00.1 94 0.00010.005 0 Y2 94 0.0001解得新工況的吸收率1 Y：/Y 1 0.0139/0.1 0.861吸收液組成計(jì)算已知L/G 180原工況X! G 丫2X20.10.00500.000528L180G0 10.0139新工況X 1丫 Y2 X

39、20.00010.000578L180平均傳質(zhì)推動(dòng)力的計(jì)算方法按原工況計(jì)算NogmGZ L 94/180 0.5222Nog1ln 10.5222-00.52224.840.52220.005原工況Y.丫1 丫20.1 0.0050.0196Nog4.84因N ogNog4.84新工況YmY Y20.1 0.01390.0178Nog4.84方法1 0.1 0Y Y Y* 丫1 mXt0.1 94 0.0005280.05037原工況Y2= 1-丫2= Y2mX0 005-00 005新工況Y丫2Y20.05037 0.0050 0196彳 0.05037.1n0.005mX20.1 94 0

40、.0005780.04567Y mX20 0139 94 0 00010 0045Ym04567 045 0 01780.00451n型從上述計(jì)算結(jié)果可以看出:當(dāng)吸收劑組成由X 0增加到X； 0.0001時(shí),傳質(zhì)推動(dòng)力由Ym 0.0196降為 Ym 0.0178溶質(zhì)吸收率 由0.95降為0.861吸收液組成由X1 0.000528增至X； 0.000578對(duì)現(xiàn)有吸收塔，吸收劑入塔組成增大，使傳質(zhì)推動(dòng)力降低，而導(dǎo)致溶質(zhì)吸收率下降。新工況Ym 原工況Ym如果不需要計(jì)算平均傳質(zhì)推動(dòng)力的數(shù)值，而只需對(duì)比，則可如下計(jì)算。Ng NogY Y2/NoGJ0.1 .1390 906Y Y2/NogY Y0.1

41、 0.005 X20，操作溫度從30 C改為20 CmE/ p 144/272新工況的丫2計(jì)算mG720.4L180原工況Nqg4.84（前面已計(jì)算）新工況nqg11n1 mG1 mGLL10 101n0 6 .040.6丫20查得20C時(shí)CQ水溶液的E 144 MPaY mX2 丫2 mX2因 Nqg Nqg 4.84mGL4.84丄1n駛0.6丫20.41n0 42 904Y22 904e.0.060.4Y20.00336新工況的吸收率1 Y2/Y 1 0.00336 / 0.10.966吸收液組成計(jì)算原工況X10.000528（前面已計(jì)算）新工況X；G Y1 丫2X20.0033600.

42、000536L180平均傳質(zhì)推動(dòng)力計(jì)算原工況Xm丫1 丫20.1 0.0050.0196（前面已計(jì)算）Nog4.84因NogNog4.84新工況YmY1 y201 0.00336 0 02Nog4.84從上述計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)現(xiàn)有吸收塔，當(dāng)操作溫度降低，平衡線斜率減小（即 m減小）,傳質(zhì)推動(dòng)力增大，導(dǎo)致溶質(zhì)的吸收率增大。 X20 ,溫度 30C, m=94原工況L/G180mG/ L 94/1800. 522新工況L/G200mG/L 94/2000. 47新工況的丫2計(jì)算原工況Nog4.84（前面已計(jì)算）新工況Nog1mGIn 1 -丫 mxzL丫2 mX2mGLNogNog4.844.840

43、.470.1 0 丫200.47解得丫20.00423新工況的吸收率丫2 /Y10.00423/ 0.10 958吸收液組成計(jì)算原工況X!0.000528（前已計(jì)算）新工況X!號(hào)（丫1 丫2） X2 0.10.0042302000.000479平均傳質(zhì)推動(dòng)力計(jì)算原工況Ym 3 0.1 0.0050.019（前已計(jì)算）m Nog4.84新工況NogNog 4.84Y 丫20 i 0 00423Ym1 20 0i98Nog4.84從上述計(jì)算結(jié)果可知，對(duì)現(xiàn)有吸收塔，當(dāng)吸收劑用量增加，操作線斜率增大，傳質(zhì)推動(dòng) 力增大，導(dǎo)致溶質(zhì)的吸收率增大。【5-22】有一逆流操作的吸收塔，其塔徑及填料層高度各為一定值

44、，用清水吸收某混合氣體中的溶質(zhì)。若混合氣體流量G吸收劑清水流量 L及操作溫度與壓力分別保持不變，而使進(jìn)口混合氣體中的溶質(zhì)組成Yi增大。試問氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Nx、混合氣出口組成 Y2、吸 收液組成X及溶質(zhì)的吸收率 n將如何變化并畫出操作示意圖。解 填料層高度Z已定，且氣象總傳質(zhì)單元高度Hg 不變，故Ng 不變。Ky a QH og 物系一定，操作溫度及壓力不變，故氣液相平衡常數(shù) m定，且G及L不變，故L/Gm一定。因NOg與 L/Gm各為一定值，從教材中NOG的計(jì)算式（5-76 ）或圖5-23可知丫2 mX2為Y mX2一定值。且吸收劑為清水，故 X2=0,則邑為一定值。即隨著 Y的增大，丫2按

45、一定比例增大。Y如習(xí)題5-22附圖所示，氣相進(jìn)口組成由Yi增大到Y(jié)；,則氣相出口組成由 丫2增大到Y(jié)2 . 操作線斜率L/G不變，因Yi增大到Y(jié)i,附圖中的操作線由 TB線平行上移為 TB線。T B線與水平的等Y線交墊橫坐標(biāo)X；為新條件下的液相出口組成。即吸收液組成由Xi增大到 Xi。 由第冋的分析結(jié)果可知絲 Y-=一定值，故吸收率i 不變。Y WY習(xí)題5-22附圖解吸塔計(jì)算【5-23】由某種碳?xì)浠衔铮栙|(zhì)量為113 kg/kmol）與另一種 不揮發(fā)性有機(jī)化合物（摩爾質(zhì)量為135kg/kmol）組成的溶液，其中碳?xì)浠衔镎?% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。要在100C、101.325kPa （絕對(duì)壓 力

46、）下，用過熱水蒸氣進(jìn)行解吸，使溶液中碳?xì)浠衔餁埩簦ㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù)）以內(nèi)，水蒸氣用量為最小用量的2倍。氣液相平衡常數(shù) m=填料塔的液相總傳質(zhì)單元高度Hol= 0.5m。試求解吸塔的填料層高度。習(xí)題5-23附圖GX1X2L min*Y1Y*mX! 0.526 0.104 0.05470.1040.00239min0.0547 03.72LmG0.0526 3.720-511NoLLmG人 Y2/mX2 Y2 /mLmG1 1n 1 1 0.5116.3mG0.511 0.1040.5110.00239Z Hol Nol0.56.3 3.15m傳質(zhì)系數(shù)計(jì)算和吸收劑部分循環(huán)【5-24】 現(xiàn)一逆流吸收填料塔，填料層高度為8m,用流量為lOOkmol/ (怦 h)的清水吸收空氣混合氣體中某溶質(zhì)，混合氣體流量為600Nm/ (怦 h),入塔氣體中含溶質(zhì)(摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，實(shí)驗(yàn)測得出塔氣體中溶質(zhì)的吸收率為95 %。已知操作條件下的氣液相平衡 關(guān)系為丫=。設(shè)吸收過程為氣膜控制。(1) 計(jì)算該填料的氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)；(2) 吸收過程中，將吸收后吸收液的50 %送入解吸塔解吸后循環(huán)使用，解吸后的液體含氨，若維持進(jìn)吸收塔總液體量不變，計(jì)算純水和解吸后液體混合后從塔頂加入情況下，出塔氣體中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)