太原理工大学：《化工原理》第二章习题

、填空 1气体吸收计算中,表示设备(填料)效能高低的一个量是_传质单元高度_,而表示传质 任务难易程度的一个量是传质单元数 2在传质理论中有代表性的三个模型分别为双膜理论 理论 3如果板式塔设计不合理或操作不当,可能产生_严重漏液、严重泡沫夹带及_液泛 等不正常现象,使塔无法工作。 4在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数 k,=2kmol/m2h,气相传质总K2=1.5km0l/m2h,则该处气液界面上气相浓度y;应为0.01。 平衡关系y=0.5x 5逆流操作的吸收塔,当吸收因素A1。漂流因数可表示为 它反映由于总 体流动使传质速率比单纯分子扩散増加的比率。 7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl,当水量减少时气相总传质单元数NoG增加。 8一般来说,两组份的等分子反相扩散体现在精流单元操作中,而A组份通过B组份 的单相扩散体现在_吸收操作中。 9板式塔的类型有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔(说出三种);:板式塔从总体上看汽液 两相呈逆流接触,在板上汽液两相呈错流接触 10分子扩散中菲克定律的表达式为J4=-D 气相中的分子扩散系数D随 dz 温度升髙而增大(增大、减小),随压力增加而减小(增大、减小)。 12易溶气体溶液上方的分压小,难溶气体溶液上方的分压大, 只要组份在气相中的分压 液相中该组分的平衡分压,吸收就会继续进 仃 13压力_减小 温度_升高」 ,将有利于解吸的进行:吸收因素A L/mN_,当A>Ⅰ时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔』顶 达到平衡。 14某低浓度气体吸收过程,已知相平衡常数m=1,气膜和液膜体积吸收系数分别为k-=2 10kmol/m1.s,kx=0.4kmol/m.s,则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 气膜控制,约100%;该气体为 溶气体。 、选择 1根据双膜理论,当被吸收组分在液相中溶解度很小时,以液相浓度表示的总传质系数 A大于液相传质分系数 B近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D近似等于气相传质分系数 2单向扩散中飘流因子 B<1 D不一定 3在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数 k3=2kmol/m2·h,气相传质总K2=1.5kmol/m·h,则该处气液界面上气相浓度y应为B 平衡关系y=0.5x。 A0.02 B0.01 C0.015 D0.005 4已知SO2水溶液在三种温度t、t2、t3下的亨利系数分别为E=0.0035atm、E2=0.011atm

一、填空 1 气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是 传质单元高度 ，而表示传质 任务难易程度的一个量是 传质单元数 。 2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为 双膜理论 、 溶质渗透理论 、表面更新 理论。 3 如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象，使塔无法工作。 4 在吸收塔某处，气相主体浓度 y=0.025，液相主体浓度 x=0.01，气相传质分系数 ky=2kmol/m2·h，气相传质总 Ky=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度 yi 应为0.01。 平衡关系 y=0.5x。 5 逆流操作的吸收塔，当吸收因素 A1 。漂流因数可表示为 PBM P ，它反映 由于总 体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。 7 在填料塔中用清水吸收混合气中 HCl，当水量减少时气相总传质单元数 NOG 增加 。 8 一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 精流 单元操作中，而 A 组份通过 B 组份 的单相扩散体现在 吸收 操作中。 9 板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液 两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 10 分子扩散中菲克定律的表达式为 dz dC J D A A = − AB ，气相中的分子扩散系数 D随 温度升高而增大（增大、减小），随压力增加而减小（增大、减小）。 12 易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ， 只要组份在气相中的分压 大于 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进 行。 13 压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行 ；吸收因素 A= L/mV ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔 顶 达到平衡。 14 某低浓度气体吸收过程， 已知相平衡常数 m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为 kya=2 ×10-4 kmol/m3 .s, kxa =0.4 kmol/m3 .s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 气膜控制，约 100% ；该气体为 易 溶气体。 二、选择 1 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。 A 大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C 小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2 单向扩散中飘流因子 A 。 A >1 B <1 C =1 D 不一定 3 在吸收塔某处，气相主体浓度 y=0.025，液相主体浓度 x=0.01，气相传质分系数 ky=2kmol/m2·h，气相传质总 Ky=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度 yi 应为B。 平衡关系 y=0.5x。 A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.005 4 已知 SO2 水溶液在三种温度 t1、t2、t3 下的亨利系数分别为 E1=0.0035atm、E2=0.011atm

E3=0.00625atm,则A a tt2 C d t3< 5逆流操作的吸收塔,当吸收因素A1且填料为无穷高时,气液两相将在B达到平衡 A塔顶 塔底 C塔中部 D不确定 6对一定操作条件下的填料吸收塔,如将填料层增高一些,则塔的H将_C_,N将_A A增大 B减小 C不变 D不能判断 7吸收塔的设计中,若填料性质及处理量(气体)一定,液气比增加,则传质推动力_A 传质单元数B 传质单元高度C,所需填料层高度B A增大 B减小 C不变 D不能判断 8料塔中用清水吸收混合气中NH3,当水泵发生故障上水量减少时,气相总传质单元数 noG 增加 B减少 C不变 D不确定 计算 1某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为V=l6ko(h·m2),操作压力 P=1013kPa。已知容积传质系数k,a=646kmo(h,m),k2a=166mol/hm3),相 平衡关系为p4=462c4(式中气相分压P4的单位是kPa,平衡浓度单位是 kmol/n3) 求:(1)容积总传质系数K,a及传质单元高度Ho:(2)液相阻力占总传质阻力的百分数。 解:(1)由亨利定律 P=Bx=he=hlM·x y=mx m=h1462=00456cM 101.3 k-a=k,ac =16. 6c kmol/h. m m0.0456c 2.75×10-3h.m3/kmol k,a 16.6Ca K, a k,a k,a66+2.75×10-3=0.0182h、m3/kmol K a=54.9kmol/h- m3 =0.291(m) 54.9 (1)液相阻力占总阻力的百分数为 m/ka2.75×10-3 =0.151=15.1% 1/Ka0.0182 2低含量气体逆流吸收,试证

E3=0.00625atm，则A A t1t2 C t1>t2 D t3<t1 5 逆流操作的吸收塔，当吸收因素 A<1 且填料为无穷高时，气液两相将在B达到平衡。 A 塔顶 B 塔底 C 塔中部 D 不确定 6 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的 HOG将C，NOG 将A。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断 7 吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力 A ， 传质单元数 B ，传质单元高度 C ，所需填料层高度 B 。 A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断 8 料塔中用清水吸收混合气中 NH3，当水泵发生故障上水量减少时，气相总传质单元数 NOG A . A 增加 B 减少 C 不变 D 不确定 三、计算 1 某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为 V=16kol/ ( ) 2 h m ，操作压力 P=101.3kPa。已知容积传质系数 64.6 /( ) 3 kya = kmol hm ， 16.6 /( ) 3 kL a = kmol h m ，相 平衡关系为 A A p = 4.62c （式中气相分压 A p 的单位是 kPa，平衡浓度单位是 3 kmol/ m ）。 求：（1）容积总传质系数 Kya 及传质单元高度 HOG ；（2）液相阻力占总传质阻力的百分数。 解： （1）由亨利定律 P Ex Hc Hc x M = = =  y = mx M M M m Hc P c 0.0456c 101.3 4.62  = / = = 3 kxa = kL acM = 16.6cM kmol/ h  m h m kmol c c k a m M M x 2.75 10 / 16.6 0.0456 3 3  = =   − k a m Kya kya x = + 1 1 = 2.75 10 0.0182h m / kmol 64.6 1 3 3 +  =  − 3 Kya = 54.9kmol/ hm 0.291( ) 54.9 16 m K a V H y OG = = = （1）液相阻力占总阻力的百分数为： 0.151 15.1% 0.0182 2.75 10 1/ / 3 = =  = − K a m k a y x 2 低含量气体逆流吸收，试证：

的、√ 中Δυ1=y1一y1为塔底的吸收推动力:Δ2=y2-y2为塔顶的吸收推动力 证明:由物料衡算得: x=x2+(y-y2) 低浓度吸收y=mx =mx+ L (y-y2) dy w= mk h y=y )y+(",y2 L y nx V2 L(x1-x2)=V(1-y2) mv my y1-L y2 t= mx N In VI-1 In m y,-mx, mk 3某填料吸收塔用含溶质x2=0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分,采用液气比 V=3,气体入口质量分数y=001回收率可达n=0.90。已知物系的平衡关系为y=2x 今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至x2=0.00035,试求: (1)可溶组分的回收率n下降至多少? (2)液相出塔摩尔分数x1升高至多少? 解:(1)y2=y1(1-n)=001×(1-0.9)=0001

2 1 ln 1 1 y y L mV NOG   − = 式中 e y y y  1 = 1 − 1 为塔底的吸收推动力； e y y y  2 = 2 − 2 为塔顶的吸收推动力。 证明：由物料衡算得： ( ) 2 2 y y L V x = x + − 低浓度吸收 y mx e = ( ) 2 2 y y L mV y mx e = + − 2 2 1 2 2 2 2 2 2 (1 ) ln 1 1 (1 ) ( ) ( ) 1 1 2 1 2 1 2 y mx y mx L mV y L mV L mV y mx L mV y L mV dy dy y y L mV y mx y y dy N y y y y y y e OG − − + − − = − + − = − − − = − =    ( ) ( ) 1 2 1 2 L x − x =V y − y 1 2 mx2 mx1 y L mV y L mV  − + = 得 2 1 2 2 1 1 ln 1 1 ln 1 1 y y L y mx mV y mx L mV NOG   − = − − − = 3 某填料吸收塔用含溶质 x2 = 0.0002 的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比 L/V=3，气体入口质量分数 y1 = 0.01 回收率可达  = 0.90 。已知物系的平衡关系为 y=2x。 今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至 x2  = 0.00035 ，试求： （1）可溶组分的回收率  下降至多少？ （2）液相出塔摩尔分数 1 x  升高至多少？ 解： （1） y2 = y1 (1−) = 0.01(1− 0.9) = 0.001

1 m 2 ===0667 A L/V 3 1、y-mx11 y2-mx2A 0.01-0.0002×2 n(1-0.667) +0.667]=538 1-0.667 0.001-0.0002×2 当x2上升时,由于H不变,Ho不变 NG=H/HOc也不变,即 5.38 ln(1-0.667) 0.01-0.00035×2 一+0667] 1-0.667 y2-0.00035×2 y2=0.0013 ′=y-y2001-00013=087 0.01 (3)物料衡算 V(-y2)=L(x1-x2) =×(001-001)+00050025 4有一填料吸收塔,在28℃及101.3kPa,用清水吸收200m/氨-空气混合气中的氨,使其 含量由5%降低到0.04%(均为摩尔%)。填料塔直径为0.8m,填料层体积为3m,平衡关系 为Y=1.4X,已知Kya=38.5kmol/h。问(1)出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时,该塔能 否使用?(2)若在上述操作条件下,将吸收剂用量增大10%,该塔能否使用?(注:在此 条件下不会发生液泛) 0.05 解:(1) H 1-005=005263 0.0004 Y2 0.0004 1-0.0004 惰性气体流量V 200 30 ×(1-005)=7.69kmol/h x=2=00332=00376x1=080X1=00301 L=(-12)=769×005263-004134km/h 0.0301-0 △H1=H1-mX1=0.05263-14×0.0301=0.01046

0.667 3 2 / 1 = = = L V m A ] 1 ) 1 ln[(1 1 1 1 2 2 1 1 y mx A y mx A A NOG + − − − − = = 0.667] 5.38 0.001 0.0002 2 0.01 0.0002 2 ln[(1 0.667) 1 0.667 1 + = −  −  − − 当 2 x 上升时，由于 H 不变， HOG 不变 NOG H HOG  = / 也不变，即 0.667] 0.00035 2 0.01 0.00035 2 ln[(1 0.667) 1 0.667 1 5.38 2 +  −  −  − − = y y2  = 0.0013 0.87 0.01 0.01 0.0013 1 1 2 = − = −   = y y y  （3）物料衡算 ( ) ( ) 1 2 1 2 V y − y  = L x  − x  1 1 2 2 ( y y ) x L V  x  = −  +  = (0.01 0.0013) 0.00035 0.00325 3 1  − + = 4 有一填料吸收塔，在 28℃及 101.3kPa，用清水吸收 200m3 /h 氨-空气混合气中的氨，使其 含量由 5%降低到 0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为 0.8m，填料层体积为 3 m3，平衡关系 为 Y=1.4X，已知 Kya=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的 80%时，该塔能 否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大 10%，该塔能否使用？（注：在此 条件下不会发生液泛） 解：（1） 0.05263 1 0.05 0.05 1 = − Y = 0.0004 1 0.0004 0.0004 2 = − Y = 惰性气体流量 V (1 0.05) 7.69kmol/ h 301 273 22.4 200 =   − = 0.0376 1.4 1 0.05263 1 = = =  m Y X 1 = 0.80 1 = 0.0301  X X kmol h X X V Y Y L 13.34 / 0.0301 0 ( ) 7.69 (0.05263 0.0004) 1 2 1 2 = −  − = − − = Y1  = Y1 − mX1 = 0.05263−1.40.0301= 0.01046

△Y2=Y2=00004 △y"=H-△F =0.00308 Y V(1-2)769×(0.05263-00004 =6.74m K12△Yn38.5×0.785×0.82×000308 该塔现有填料层高度z 3 =6n 0.785×0.82 因为z)Z所以该塔不适合 (2)吸收剂用量增大10%时 L"=1.1×13.34=1467molh …,V(-12)_769×(05263-00004) =14.67kmol/h X1"=0.0274 △1"=H1-mk"=0.05263-14×0.0274=0.01424 △Y2"=Y2=0.0004 0.01424-0.0004 0.00387 0.01424 0.0004 z=1(x-Y2)=769×(005263-000 =5.36m K2AF"38.5×0.785×0.82×0.00387 因为z”(z所以该塔适合 5一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为 1.5m,进塔混合气组成为0.04(A的摩尔分率,下同),出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶 液浓度为0.0128,操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求:(1)液气比为最小液气比的多少 倍?(2)所需填料层高度?(3)若气液流量和初始组成不变,要求尾气浓度降至0.0033, 求此时填料层高度为若干米? 解:(1)液气比为最小液气比的多少倍? 0.0417 2=0053 =0.00533 1-0.0053 x1=000218 0.01297 1-0.00128

Y2  = Y2 = 0.0004 0.00308 ln 2 1 1 2 =      −     = Y Y Y Y Ym m K Y V Y Y Z Ya m 6.74 38.5 0.785 0.8 0.00308 ( ) 7.69 (0.05263 0.0004) 2 1 2 =     − =   −  = 该塔现有填料层高度 Z 6m 0.785 0.8 3 2 =  = 因为 ZZ 所以该塔不适合。 （2）吸收剂用量增大 10%时 L =1.113.34 =14.67kmol/ h kmol h X X X V Y Y L 14.67 / 0 ( ) 7.69 (0.05263 0.0004) 1 2 1 1 2 = −  − = − −  = X1  = 0.0274 Y1  = Y1 − mX1  = 0.05263−1.40.0274 = 0.01424 Y2  = Y2 = 0.0004 0.00387 0.0004 0.01424 ln 0.01424 0.0004 = − Ym  = m K Y V Y Y Z Ya m 5.36 38.5 0.785 0.8 0.00387 ( ) 7.69 (0.05263 0.0004) 2 1 2 =     − =   −  = 因为 ZZ 所以该塔适合。 5 一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分 A。已知操作条件下气相总传质单元高度为 1.5m，进塔混合气组成为 0.04（A 的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为 0.0053，出塔水溶 液浓度为 0.0128，操作条件下平衡关系为 Y=2.5X。试求：（1）液气比为最小液气比的多少 倍？（2）所需填料层高度？（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至 0.0033， 求此时填料层高度为若干米？ 解：（1）液气比为最小液气比的多少倍? 0.0417 1 0.04 0.04 1 = − Y = 0.00533 1 0.0053 0.0053 2 = − Y = 0.01297 1 0.00128 0.00128 1 = − X =

L/=Y-2=00417-00532804 X-X 0.01297-0 (L/)n 1-}2Y1-}20.0417-0.00533 X1-X2H1/m00417/25 则 (L/T L/V) 280%18 =1.286 (2)所需填料层高度? S=m/L=2.5/2804=0892 1-mX2 Y-mX 1-0.892 h1-089)00417-0 000533-00.892] 5.11 故Z=Ho×No=1.5×5.11=767m (3)此条件下的填料层高度。 y2=0003 0.00331 1-0.0033 OG Y,-mx2 +S1 ln(1-0892) 0.0417-0 0.00331-0 0.892] 1-0.892 z=HoxN=1.5×7.52=11.28m 6在一逆流操作的吸收塔内用吸收剂吸收混合气中的溶质A。混合气的摩尔流量为 105kmoh,溶质浓度为0.05(摩尔分率,下同),回收率为95%。进入系统的吸收液量为 65kmoh,其中溶质浓度为0.01。操作压强为2027kPa,操作温度下的溶液的亨利系数为 162kPa,要求: (1)在Y-Ⅹ图上画出吸收过程的操作线和平衡线,并标出塔顶、塔低的状态点,再计 算气相总传质单元数; (2)若采用吸收液部分循环流程,循环量为20kmoh,,进入系统的吸收剂量和组成 不变,回收率不变。且知吸收过程为气膜控制,试绘出该 过程的操作线并求出气相传质单元数 解:(1)X1及No的计算 进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为: =105×(1-0.05)=99.75kmol/h 0.03 Y=08X 0.020.00.060.080.1

2.804 0.01297 0 0.0417 0.00533 / 1 2 1 2 = − − = − − = X X Y Y L V 2.18 0.0417 / 2.5 0.0417 0.00533 / ( / ) 1 1 2 1 2 1 2 min = − = − = − − =  Y m Y Y X X Y Y L V 则 1.286 2.18 2.804 ( / ) ( / ) min = = L V L V (2）所需填料层高度？ Z = HOG  NOG S = mV / L = 2.5/ 2.804 = 0.892 5.11 0.892] 0.00533 0 0.0417 0 ln[(1 0.892) 1 0.892 1 ln[(1 ) ] 1 1 2 2 1 2 = + − − − − = + − − − − = S Y mX Y mX S S NOG 故 Z = HOG  NOG =1.55.11 = 7.67m (3) 此条件下的填料层高度。 0.00331 1 0.0033 0.0033 2 = − Y  = 7.52 0.892] 0.00331 0 0.0417 0 ln[(1 0.892) 1 0.892 1 ln[(1 ) ] 1 1 2 2 1 2 = + − − − − = +  − − − −  = S Y mX Y mX S S NOG Z = HOG  NOG  =1.57.52 =11.28m 6 在一逆流操作的吸收塔内用吸收剂吸收混合气中的溶质 A 。混合气的摩尔流量为 105kmol/h，溶质浓度为 0.05（摩尔分率，下同），回收率为 95%。进入系统的吸收液量为 65 kmol/h，其中溶质浓度为 0.01。操作压强为 202.7 kPa，操作温度下的溶液的亨利系数为 16.2 kPa，要求： （1）在 Y-X 图上画出吸收过程的操作线和平衡线，并标出塔顶、塔低的状态点，再计 算气相总传质单元数； （2）若采用吸收液部分循环流程，循环量为 20 kmol/h，，进入系统的吸收剂量和组成 不变，回收率不变。且知吸收过程为气膜控制，试绘出该 过程的操作线并求出气相传质单元数。 解：（1）X1 及 NOG 的计算 进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为： V = 105 (1− 0.05) = 99.75kmol/ h Y=0.08X 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 X Y

进塔气体中溶质A的浓度为 0.05 =0.05263 1-0.05 出塔气体中溶质A的浓度为: Y2=Y1(1-q4)=0.5263×(1-0.95)=0.00263 进塔纯溶剂的摩尔流量为 原操作线 L=65×(1-001)=64.35kmol/h 进塔吸收剂中溶质的浓度为: 0.01 Y, 0.0101 1-0.0 物系的相平衡常数 16.2 n =0.08 P2027 脱吸因数 S=m/L=0.14×3988/7956=07 对全塔作溶质A的物料衡算可求得塔低吸收液中溶质浓度为: 9975 X1=X2+(1-Y2)=0.0101+ 64.35 (0.05263-0.00263)=0.0876 根据(X1,H)和(X2,H2)在本题附图1中画出原操作线 附图1 气相总传质单元数可由下式计算,即 OG 1 s-(1-S)-m2 循环操作 0.052 0.0101 小-012104(1-0.1N00263-0.08xM×0.1241 3.676 (3)吸收液部分循环时的情况 L 根据题意画出如本题附图2所示的流程图 循环吸收液的摩尔流量用L表示,其中纯溶剂的 流量为Lg,对整个系统作溶质的物料衡算可知X1不 变,即X1=0.0876 则Lk=L2(1+x1) 18.39kmol/h 1+0.0876 新鲜吸收液与循环吸收液混合后的浓度X2为

进塔气体中溶质 A 的浓度为： 0.05263 1 0.05 0.05 1 = − Y = 出塔气体中溶质 A 的浓度为： Y2 = Y1 (1− A ) = 0.5263(1−0.95) = 0.00263 进塔纯溶剂的摩尔流量为： L = 65 (1− 0.01) = 64.35kmol/ h 进塔吸收剂中溶质的浓度为： 0.0101 1 0.01 0.01 1 = − Y = 物系的相平衡常数： 0.08 202.7 16.2 = = = P E m 脱吸因数 S = mV / L = 0.1439.88/ 7.956 = 0.7 对全塔作溶质 A 的物料衡算可求得塔低吸收液中溶质浓度为： (0.05263 0.00263) 0.0876 64.35 99.75 1 = 2 + (Y1 −Y2 ) = 0.0101+ − = L V X X 根据( , ) X1 Y1 和( , ) X2 Y2 在本题附图 1 中画出原操作线。 附图 1 气相总传质单元数可由下式计算，即： 3.676 0.124] 0.00263 0.08 0.0101 0.05263 0.08 0.0101 ln[(1 0.124) 1 0.124 1 ln[(1 ) ] 1 1 2 2 1 2 = + −  −  − − = + − − − − = S Y mX Y mX S S NOG （3）吸收液部分循环时的情况 X2L 根据题意画出如本题附图 2 所示的流程图。 VY2 循环吸收液的摩尔流量用 LR  表示，其中纯溶剂的 流量为 LR ，对整个系统作溶质的物料衡算可知 X1 不 变，即 X1 = 0.0876 则 (1 ) LR = LR + X1  LR LR 18.39kmol/ h 1 0.0876 20 = + = 新鲜吸收液与循环吸收液混合后的浓度 X2  为： VY1 原操作线 循环操作 线

LX,+ LRX=(Lr+LX2 XL 6435×0.0101+18.39×00876=(6435+18.39)×X2 附图2 解得 X=00273 因要保持回收率不变,故2=0.00263 S=mV/L=0.08×99.75(64.35+18.39)=0.0964 吸收液部分循环时的传质单元数为: Oooe(1-094005262-008×0010064 0.00263-0.08×00273 =5.12)No 已知吸收过程为气膜控制,液体流量对HωG的影响可忽略不计,故在吸收液有部分循 环情况下,要达到同样的回收率,需较高的填料层。 根据上述的计算值,即:(X1Y1)和(2,H2)可在本题附图1上画出相应的循环操作线。 由图可看出,操作线与平衡线之间距离变小,也即吸收推动力变小了 7某逆流操作的吸收塔,用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层总高度为9m,平衡 关系Y=1.4X,测得气体进、出口浓度Y=0.03,Y2=0.002,液体出口浓度X=0.015(均为摩 尔比)。试求:(1)操作液气比L/V;(2)气相总传质单元高度H,(3)如果限定气体出口 浓度Y2=0.0015,为此拟增加填料层高度,在保持液气比不变的条件下应增加多少? 解:(1)操作液气比L/V L/v-Y- 103-002=187 A 0.015-0 (2)气相总传质单元高度H, 因 z=Ho×Noo S=m/L=14/1.87=0.749 N In[(l-S) mX? mX 0.03-0 hn(1-0.749) 0.749 0.002-0 6.004 故HOG=Z/No=9/6=1.5

2 1 2 LX + LR X = (LR + L)X X1L 2 64.350.0101+18.390.0876 = (64.35+18.39) X 附图 2 解得 X2  = 0.0273 因要保持回收率不变，故 Y2 = 0.00263 S = mV / L = 0.0899.75/(64.35 +18.39) = 0.0964 吸收液部分循环时的传质单元数为： OG OG N S Y mX Y mX S S N =  + −  −  − − = +  −  −  −  −   = 5.12 0.0964] 0.00263 0.08 0.0273 0.05263 0.08 0.0273 ln[(1 0.0964) 1 0.0964 1 ln[(1 ) ] 1 1 2 2 1 2 已知吸收过程为气膜控制，液体流量对 HOG 的影响可忽略不计，故在吸收液有部分循 环情况下，要达到同样的回收率，需较高的填料层。 根据上述的计算值，即：( , ) X1 Y1 和( , ) X2 Y2  可在本题附图 1 上画出相应的循环操作线。 由图可看出，操作线与平衡线之间距离变小，也即吸收推动力变小了。 7 某逆流操作的吸收塔，用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层总高度为 9m，平衡 关系 Y=1.4X，测得气体进、出口浓度 Y1=0.03，Y2=0.002，液体出口浓度 X1=0.015（均为摩 尔比）。试求：（1）操作液气比 L/V；（2）气相总传质单元高度 HOG，（3）如果限定气体出口 浓度 Y2=0.0015，为此拟增加填料层高度，在保持液气比不变的条件下应增加多少？ 解：（1）操作液气比 L/V； 1.87 0.015 0 0.03 0.002 / 1 2 1 2 = − − = − − = X X Y Y L V （2）气相总传质单元高度 HOG， 因 Z = HOG  NOG S = mV / L =1.4/1.87 = 0.749 6.004 0.749] 0.002 0 0.03 0 ln[(1 0.749) 1 0.749 1 ln[(1 ) ] 1 1 2 2 1 2 = + − − − − = + − − − − = S Y mX Y mX S S NOG 故 HOG = Z / NOG = 9/ 6 =1.5

(3)Z′-Z=? 由题意知Y=0.0015其它条件不变,则Ho=1.5不变 新情况下的传质单元数为 Y-mX 1-shn((1-S)y-mY, t 7 1一m(1-0.749) +0.749] 1-0.749 0.0015-0 6.98 故z=HOo×No=1.5×698=1047m Z-Z=1047-9=147m 8某厂吸收塔填料层高度为4m,用水吸收尾气中的有害组分A,已知平衡关系为Y=1.5X,塔 顶X2=0,Y2=0.004,塔底X1=0.008,Y1=0.02,求 (1)气相总传质单元高度 (2)操作液气比为最小液气比的多少倍 (3)由于法定排放浓度Y2必须小于0.002,所以拟将填料层加高,若液气流量不变,传质 单元高度的变化亦可忽略不计,问填料层应加高多少 解:(1)气相总传质单元高度 H=1.5X1=1.5×0.008=0.012 Y=0 △F (X1-H)-(X2-Y)(0.02-0.012)-0.004 =0.00577 Y-y 0.02-0.012 0.004 N=y-2=02-0004 2.77 0.00577 Ho=Z/No=4/2.77=1.44m (2)操作液气比为最小液气比的多少倍 因为X2=0,故L/V= 1-}20.02-0.004 0.008 (L/1)m 1-}2Y1-20.02-0.004 XI-X, Y/ 0.02/1.5 则 (L/ m=32=1 (3)Z′-Z=? 2=0002 1=0.02

（3） Z − Z = ？ 由题意知 Y2  =0.0015 其它条件不变，则 HOG =1.5 不变 新情况下的传质单元数为： 6.98 0.749] 0.0015 0 0.03 0 ln[(1 0.749) 1 0.749 1 ln[(1 ) ] 1 1 2 2 1 2 = + − − − − = +  − − − −  = S Y mX Y mX S S NOG 故 Z Z m Z HOG NOG m 10.47 9 1.47 1.5 6.98 10.47  − = − =  =  =  = 8 某厂吸收塔填料层高度为 4m，用水吸收尾气中的有害组分 A，已知平衡关系为 Y=1.5X，塔 顶 X2=0，Y2=0.004，塔底 X1=0.008，Y1=0.02，求： （1） 气相总传质单元高度； （2） 操作液气比为最小液气比的多少倍； （3） 由于法定排放浓度 Y2 必须小于 0.002，所以拟将填料层加高，若液气流量不变，传质 单元高度的变化亦可忽略不计，问填料层应加高多少？ 解:（1）气相总传质单元高度 1 =1.5 1 =1.50.008 = 0.012  Y X 2 = 0  Y 0.00577 0.004 0.02 0.012 ln (0.02 0.012) 0.004 ln ( ) ( ) 2 2 1 1 1 1 2 2 = − − − = − − − − −  =     Y Y Y Y Y Y Y Y Ym 2.77 0.00577 1 2 0.02 0.004 = − =  − = m OG Y Y Y N HOG = Z / NOG = 4/ 2.77 =1.44m （2）操作液气比为最小液气比的多少倍 因为 X2=0，故 2 0.008 0.02 0.004 / 1 2 1 2 = − = − − = X X Y Y L V 1.2 0.02 1.5 0.02 0.004 / ( / ) 1 1 2 1 2 1 2 min = − = − = − − =  Y m Y Y X X Y Y L V 则 1.67 1.2 2 ( / ) ( / ) min = = L V L V （3） Z − Z = ？ Y2  = 0.002 Y1 = 0.02 X2  = 0 则

L/==120.02-0.004 2 XI-x2 X1=0.009 所以=1.5X=1.5×0009=00135 △y (H1-)-(H2-H2)(0.02-0.0135)-0.002 =000382 0.02-0.0135 0002 Y2-Y2 bo≈上-y20.02-0002471 0.00382 z'=Ho×Na=1.44×4.71=678m 所以z-Z=6.78-4=278m

2 0.02 0.004 / 1 2 1 1 2 =  − =  −  −  = X X X Y Y L V X1  = 0.009 所以 1 =1.5 1  =1.50.009 = 0.0135   Y X 0.00382 0.002 0.02 0.0135 ln (0.02 0.0135) 0.002 ln ( ) ( ) 2 2 1 1 1 1 2 2 = − − − =  −  − −  −  −   =     Y Y Y Y Y Y Y Y Ym 4.71 0.00382 1 2 0.02 0.002 = − =  −   = m OG Y Y Y N Z = HOG  NOG  =1.44 4.71 = 6.78m 所以 Z − Z = 6.78− 4 = 2.78m