“化工原理”第9章《吸收》复习题
第九章吸收习题
一、填空题
1.（3分）20℃时,CO2气体溶解于水的溶解度为0.878(标m3)/m3(H2O),此时液相浓度C=________kmol/m3.液相摩尔分率x=_________.比摩尔分率X=__________.
2.（2分）在常压下,20℃时氨在空气中的分压为69.6mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率y =________,比摩尔分率Y =_______. ***答案*** 0.0916 ; 0.101
3.（2分）用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为_______.在常压下,20℃时, 氨在空气中的分压为50mmHg,与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O).此时m=______.
***答案*** y=mx ;0.894
4.（3分）用亨利系数E表达的亨利定律表达式为_______.在常压下,20℃时, 氨在空气中的分压为50mmHg, 与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O).此时亨利系数E=________,相平衡常数m=______. ***答案*** p=Ex ;680mmHg ;0.894
5.（2分）用气相浓度△p为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的传质速率方程为________________,以总传质系数表达的传质速率方程为___________________.
***答案*** N A=k G (p-p i) N A =K G(p-p L*)
6.（2分）用液相浓度△C为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为,以传质总系数表达的速率方程为.
***答案*** N A =k L(C i-C L) N A=K L(C G*-C L)
7.（2分）用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为,以传质总系数表达的速率方程为.
***答案*** N A =k y(y-y i); N A =K y(y-y*)
8.（2分）用液相浓度△x为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为,以传质总系数表达的速率方程为.
***答案*** N A= k x (x I-x) N A=K x(x*-x)
9.（2分）用气相浓度△Y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为,以传质总系数表达的速率方程为.
***答案*** N A=k Y(Y-Y i); N A=K Y(Y-Y*)
10.（2分）用△y, △x为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时传质总系数K y与分系数k y、k x的关系式为_________________,K x 与k y、k x的关系式为__________________. ***答案*** 1/K y=1/k y+m/k x; 1/K x=1/(m.k y)+1/k x
11.（2分）用△Y, △X为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数K Y与分系数k Y、,k X的关系式为_________________,K X与k Y , k X的关系式为__________________. ***答案*** 1/K Y=1/k Y + m/k X ; 1/K X=1/(m.k Y)+1/k X
12.（2分）用△p, △C为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数K G与分系数k G、、、k L 的关系式为_________________,K L与k G、、、k L 的关系式为________________. ***答案*** 1/K G=1/k G+1/H.k L; 1/K L=H/k G+1/k L
13.（2分）用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2,入塔气体浓度y1=0.06,要求出塔气体浓度y2=0.008,则最小液气比为________.***答案*** 1.733
14.（4分）某吸收塔中,物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001,当y1=0.06,y2=0.0015时,x1=_____,x2=____, L/G=____,气相传质单元数N OG=_______.
***答案*** 0.01685 ; 0.0001429; 3.5; 7.12
15.（3分）吸收过程主要用于三个方面:__________,___________, _________.
***答案*** 制备产品; 分离气体混合物; 除去气体中的有害组分
16.（3分）填料的种类很多，主要有________,_________,_________,_________,_________，____________. ***答案*** 拉西环; 鲍尔环; 矩鞍环; 阶梯环;波纹填料;丝网填料.
17.（2分）质量传递包括有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿______＿＿＿等过程。
***答案*** 吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥。
18.（3分）吸收是指＿＿＿__＿＿的过程，解吸是指＿＿＿＿＿的过程。
***答案*** 用液体吸收剂吸收气体，液相中的吸收质向气相扩散。
19.（3分）指出下列组分，哪个是吸收质，哪个是吸收剂.
(1) 用水吸收HCl生产盐酸,H2O是＿_＿＿，HCｌ是＿___＿.
(2)用98.3％H2SO4 吸收SO3生产H2SO4,SO3,是＿＿＿；H2SO4是＿＿＿。
(3)用水吸收甲醛生产福尔马林,H2O是＿＿＿＿；甲醛是＿＿＿。
***答案***（1）吸收剂，吸收质。（2）吸收质，吸收剂。（3）吸收剂，吸收质。
20.（2分）吸收一般按有无化学反应分为＿＿＿＿＿，其吸收方法分为＿＿＿＿＿＿＿。***答案*** 物理吸收和化学吸收；喷淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。
21.（2分）气液两相平衡关系将取决于以下两种情况：
(1) 若p G〉p L*或C G*〉C L 则属于＿＿过程
(2) 若p L*〉p G 或C L 〉C G*则属于＿＿过程
***答案*** （1）解吸；（2）吸收。
22.（2分）扩散速率的费克定律公式是＿＿＿＿＿＿，式中每项的物理意义___________。***答案*** J A= - Ddc A/dz, J A组分A的扩散通量kmol/(m2s )；D扩散系数m2/s, dc A/dz组分的浓度梯度kmol/m4
23.（2分）吸收速度取决于＿＿＿＿＿＿＿，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以＿＿＿＿来增大吸收速率。
**答案*** 双膜的扩散速率，减少气膜、液膜厚度。
24.（2分）影响扩散系数D值的大小的因素有。
***答案*** 扩散组分的性质及介质、温度、压力、浓度。
25.（2分）总吸收速率方程式中K Y是以＿＿＿为气相摩尔比差为传质推动力的气相总传质系数；而K X是以＿＿＿＿为液相摩尔比差为传质推动力的液相总传质系数。
***答案*** Y－Y* X*－X
26.（2分）填料选择的原则是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿___.
***答案*** 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。
27.（5分）气相中：温度升高则物质的扩散系数＿＿＿＿压强升高则物质的扩散系数＿＿＿. 在液相中：液相粘度增加则物质的扩散系数＿＿＿＿。易溶气体溶液上方的分压＿＿＿，难溶气体溶液上方的分压＿__＿＿，只要组分在气相中的分压＿＿＿液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到一个新的＿＿＿＿为止。
***答案*** ↑; ↓; ↓; 小; 大; 大于; 平衡
28.（4分）由于吸收过程气相中的溶质分压总＿＿＿＿液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的＿＿＿＿。增加吸收剂用量，操作线的斜率＿＿＿＿，则操作线向＿＿＿＿平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y* ）＿＿＿＿。
***答案*** 大于上方增大远离增大
29.（2分）图所示为同一温度下A.B.C三种气体在水中的溶解度曲线。由图可知，它们溶解度大小的次序是＿＿＿＿＿＿；同一平衡分压下，它们的液相平衡浓度大小顺序是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案***
C＞B＞A；在同一平衡分压下C C＞C B＞C A
30.（3分）对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E＿＿＿＿，相平衡常数m＿＿＿＿，溶解度系数H＿＿_＿。
***答案*** 不变；减少；不变
31.（4分）在常压下，测定水中溶质A 的摩尔浓度为0.56kmol/m3，此时气相中A 的平衡摩尔分率为0.02 ，则此物系的相平衡常数m=＿＿＿＿＿。当其他条件不变，而总压增加一倍时，相平衡常数m=＿＿＿＿＿，若测得总压值为2 atm ，则此时的亨利系数E=＿＿＿＿＿atm,而溶解度系数H≈＿＿＿＿＿kmol/(m3.atm)。
***答案*** 2.0 ； 1.0； 4.0 atm；14 kmol/(m3.atm)
32.（2分）在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将＿＿＿＿，操作线将＿＿＿平衡线。***答案*** 减少；靠近；
33.（2分）当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将＿＿＿，在液相中的分子扩散系数将＿＿＿＿。***答案*** 增加；增加
34.（2分）对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG将＿＿＿＿＿，N OG将＿＿＿＿＿(增加，减少，不变)。***答案*** 不变；增加
35.（2分）某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔Y1=8％（体积），平衡关系Y=2X。试问:
⑴.若液气比（摩尔比，下同）为2.5时，吸收率= ______％
⑵.若液气比为1.5 时，吸收率=________％***答案*** 100％；75％
36.（5分）吸收塔底部的排液管成U形，目的是起＿＿＿＿作用，以防止＿＿＿＿＿____＿＿。操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是吸收效果＿＿＿＿＿＿＿；若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率＿＿＿＿＿＿出口气体浓度＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 液封作用;空气倒灌和塔内气体跑出;吸收效果达不到要求;吸收率增大，出口气体浓度降低
37.（3分）计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 平衡线、操作线、传质系数。或者平衡关系、物料衡算、传质速率。38.（2分）溶解度很大的气体，吸收时属于＿＿＿＿控制，强化吸收的手段是＿＿＿＿＿。***答案*** 气膜，增大气相侧的传质分系数或气流湍动程度。
39.（2分）吸收操作中，对吸收剂的要求有＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿__＿__________
＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 溶解度大、选择性好、腐蚀性小、挥发度小。
40.（2分）当平衡线在所涉及的气液范围内斜率为m的直线时，则1/K G＝1/k G＋＿＿＿
＿。若为气膜控制，则K G＝＿＿。***答案*** m/k L ；k G
41.（2分）某低浓度气体吸收过程，已知m＝1，气膜体积传质分系数k y a＝2×10-4 kmol.m3.s ，液膜体积传质分系k x a＝0.4 kmol/(m3.s)。则该吸收过程为＿_＿膜阻力控制。气膜阻力占总阻力的百分数为＿＿＿。***答案*** 气；99.95％≈100％
42.（2分）填料吸收塔正常操作时,气相为＿＿＿＿相；液相为＿＿＿＿相；而当出现液泛现象时，则气相为＿＿＿＿相，液相为＿＿＿＿相。**答案** 连续；分散；分散；连续。
43.（2分）某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用＿＿＿＿＿＿常数表示，而操作线的斜率可用＿＿＿＿表示。
***答案*** 相平衡；液气比
44.（2分）双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的________和________之中。
***答案*** 气膜、液膜
45（2分）对于气膜控制的吸收过程，如要提高其过程速率，应特别注意减少_______阻力。 ***答案*** 气膜
46.（2分）一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是____________________________
___________。***答案*** 使两相传质平均推动力大，从而可减小设备尺寸；提高吸收效率和吸收剂使用率。
47.（2分）传质的基本方式有：__________和_________。
***答案*** 分子扩散，涡流扩散
48.（2分）填料塔的喷淋密度是指_____________________________。
***答案*** 单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。
49.（2分）吸收设备的主要类型有__________________等。
***答案*** 填料吸收塔，板式吸收塔
二、选择题
1.（2分）吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要（）***答案*** B
A. 增加气膜厚度和减少液膜厚度；
B. 减少气膜和液膜厚度
C. 增加气膜和液膜厚度
2.（2分）选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选（）***答案*** A
A. 填料吸收塔
B. 板式吸收塔
C. 喷淋吸收塔
3.（2分）对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（），亨利系数E将（）。***答案*** C. C. ;
A. 增加
B. 减少
C. 不变
4.（2分）在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加则出口气体中的CO2量将（）气相总传质系数K y将（），出塔液体中CO2浓度将（）。
A. 增加；
B. 减少；
C. 不变。***答案*** B；A；B.
5.（2分）题号7113 第7章知识点300 难度中等
通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率( )。
A. 回收率趋向最高；
B. 吸收推动力趋向最大；
C. 操作最为经济；
D. 填料层高度趋向无穷大。***答案*** D
6（2分）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 y=2kmol/(m2.h) 气相总传质系数K y=1.5kmol/(m2.h)，则该处气液界面上气相浓度y i应为（），平衡关系y=0.5x。
A. 0.02
B. 0.01
C. 0.015
D. 0.005
***答案*** B. y* =0.5×0.01=0.005；N A=K y（y-y*）=k y（y-y i）
1.5（0.025-0.005）=2（0.025-y i）∴y i =0.01
7.（2分）正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生?( )
A. 出塔液体浓度x 增加，回收率增加；
B. 出塔气体浓度增加，但x 不定；
C. 出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加;
D. 在塔下部将发生解吸现象。**答案* B
8.（2分）气体的亨利系数E值越大，表明气体（）。***答案*** B
A. 越易溶解；
B. 越难溶解；
C. 溶解度适中
9.（2分）填料吸收塔空塔的速度应（）于液泛速度。
A. 大；
B. 小；
C. 等。***答案*** B
10.（2分）对吸收操作有利的是（）。***答案*** A
A.温度低，气体分压大时；
B.温度低，气体分压小时；
C.温度高，气体分压大时； C.温度高，气体分压小时；
11.（2分）在Y—X图上，吸收操作线总是位于平衡线的（）。***答案*** A
A. 上方；
B. 下方；
C. 重合线上；
12.（2分）亨利定律是一个稀溶液定律，其亨利系数E值愈小，表明该气体的溶解度（）；温度升高，E值（）。***答案*** A、 A
A. 愈大；
B. 不变；
C. 愈小；
三、判断题
1.（1分）喷淋吸收是吸收剂成液滴分散在气体中，因此，液体为连续相，气体为分散相。***答案*** ×
2.（1分）吸收操作线的方程式，斜率是L/G（）。***答案*** √
3.（1分）亨利定律的表达式之一为p＝Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为易溶气体。( ) ***答案*** ×
4.（1分）工业上一般吸收是在吸收塔中进行的。象传热一样气液间逆流操作有利于吸收完全并可获得较大的吸收推动力。（）***答案*** √
5.（1分）填料吸收塔逆流操作，当吸收剂的比用量（即液气比）增大时，则出塔吸收液浓度下降，吸收推动力减小（）. ***答案*** ×
6.（1分）对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律。亨利系数(E＝p /x)随温度的升高而增大，而溶解度系数(H＝C/p )随温度的升高而减小。***答案*** √
7.（1分）液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。（）***答案*** ×
8.（1分）在一般情况下，混合气体的有关计算可按理想气体方程和道尔顿分压定律进行。其气体组分的体积分率等于其摩尔分率，亦等于其分压分率。（）*答案**√
9.（1分）填料塔中填充大量填料以提供气液接触面积。吸收速率取决于填料的比表面积（ａ）。填料的比表面积越大，吸收速率越大。（）**答案** ×
10.（1分）吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。（）***答案*** ×
11.（1分）在吸收塔中，溶质气体在混合气中的分压，大于与吸收剂中溶质浓度成平衡的分压时，则发生吸收。（）***答案*** √
12.（1分）吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，此时推动力也最小。（）***答案*** √
13.（1分）由于温度对溶解度系数有影响，温度升高，溶解度系数越小，所以升温有利于解
吸。（）***答案*** √
14.（1分）惰性气体和吸收剂在吸收过程的前后的摩尔量是不变的（）**答案** √
15.（1分）对于溶解度甚大的气体吸收，为强化吸收过程，则应从减小液膜阻力入手，其效果才显著。（）***答案*** ×
四、问答题
1.（5分）求取最小液气比有何意义?适宜液气比如何选择?增大液气比对操作线有何影响? ***答案*** 溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度（或理论塔板数）无穷大，所以在最小液气比时，吸收操作只在理论上才能进行。当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。与解吸的分界线。适宜液气比常在最小液气比的1.1-1.5倍范围内。
增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收
2.（5分）什么叫液泛现象？
***答案*** 当气速增大，使气、液间的摩擦阻力增大至足以阻止液体下流，至使液体充满填料层空隙，先是塔顶部积液，继而蔓延全塔，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏。此现象叫液泛现象。
3.（5分）双膜论的主要论点有哪些？并指出它的优点和不足之处。
***答案*** 论点：1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别各有一稳定的气膜和液膜，吸收质以分子扩散的方式通过此两膜；
2）在两膜层以外的气液两相主体中，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度基本上是均匀的、全部浓度变化集中在两膜层中，即阻力集中在两膜层内：
3）在相界面处，气液两相达平衡，即界面上没有阻力。实验证明，在气速较低时，用双膜理论解释吸收过程是符合实际情况的，即提高速度，可增大吸收速率已为实践所证实。根据这一理论的基本概念所确定的吸收速率关系，至今仍是填料吸收塔设计计算的主要依据。
但当速度较高时，气液两相界面就处于不断更新的状态，并不存在稳定的气膜和液膜，界面更新对吸收过程是一重要影响因素，双膜论对于这种情况并无考虑进去，这是它的局限性。
4.（5分）欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？
***答案*** 1、降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；
2、在保证不发生“液泛”在前提下，适当增大气速；
3、适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度），可使回收率提高（但会导致操作费增大，溶液浓度X下降）；
4、喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；
5、可适当增加填料层高度。
五、计算题
1.（10分）一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，入塔气体中含A 1%（摩尔比），经吸收后溶质A 被回收了80% ，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线为y=x ,气相总传质单元高度为1m,试求填料层所需高度。
***答案*** y1=0.01；y2=y1(1-η)=0.01(1-0.8)=0.002 m=1
L S/G B=1.5(L S/G B)min=1.5(y1-y2)/(y1/m)=1.5mη =1.5×1×0.8=1.2
S=m/ L S/G B =1/1.2=0.833；N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=3.06
h= N OG×H OG =3.06 m。
2.（10分）有一逆流填料吸收塔, 塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气体量为100kmol/h,溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5 ，平衡
关系y=x。试求：(1)液体出塔浓度；(2)测得气相总体积传质系数K ya=0.10kmol/(m3s)，问该塔填料层高度为多少?提示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S]
***答案***
①y1=0.01; y2=y1(1-η)=0.01(1-0.9)=0.001
L/G=(y1-y2)/x1,x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.5=0.006
②H OG=G/K ya=100/(0.785×0.52×3600)/0.1=1.415 m
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]; S=m/(L/G)=1/1.5=0.667
N OG=4.16; h=H OG×N OG=1.415×4.16=5.88 m。
3.（12分）用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为850[mmHg] ，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收分系数k G=1.25[kmol/(m2.h.atm)]，液膜吸收分系数k L＝0.85[m/h/]，试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜控制过程?
***答案*** m=E/P ∴E=mP=0.25×850/760=0.28(大气压)
∵是稀溶液∴H = ρs/Ms.E =1000/(0.28×18)=198.4(kmol/(m3.atm))
根据1/K G =1/k G +1/(Hk L ); 即1/ＫG =1/1.25 + 1/(198.4×0.85)
∴ＫG≈k G =1.25 [kmol/(m2.h.atm)]; 因此，是气膜控制过程。
4.（8分）在总压P＝500 kN/m2、温度ｔ＝27℃下使含CO23.0％（体积％）的气体与含CO2370ｇ/m3的水相接触，试判断是发生吸收还是解吸? 并计算以CO2的分压差表示的传质总推动力。已知：在操作条件下，亨利系数E＝1.73×105kN/m2,水溶液的密度可取1000kg/m3，CO2的分子量44。
***答案***
气相主体中CO2的分压为p=500×0.03=15 kN/m2 ；
与溶液成平衡的CO2分压为: p*=Ex
对于稀溶液: C=1000/18=55.6kmol/m3
CO2的摩尔数n＝370/(1000×44)=0.00841
x≈n/C=0.00841/55.6=1.513×10-4
∴p*=1.73×105×1.513×10-4=26.16 KN/m2 ；∵p*＞p；于是发生脱吸作用。
以分压差表示的传质推动力为Δp= p*-p =11.16 kN/m2
5.（15分）在直径为0.8m的填料塔中,用1200kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2，混合气量为1000m3（标准）/h，混合气含SO21.3％（体积），要求回收率99.5％，操作条件为20℃、1atm,平衡关系为y=0.75x,总体积传质系数K y a＝0.055kmol/(m3.s.atm)，求液体出口浓度和填料高度。
***答案*** 已知：D=0.8m , Ls =1200kg/h , G=1000Nm3/h
y1=0.013 φ=0.995 x2=0 y e =0.75x
K ya=0.055 kmol/(m3.s.atm) Ls =1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s
G B=PV/RT=G/22.4=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s
∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49
x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868; y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065
∵Z＝H OG×N OG而N OG =(y1-y2)/ΔYm
Δy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490; Δy2= y2-y2*=0.000065-0=0.000065
Δy m=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2) =(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065) =0.001396
∴N OG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266
H OG＝G/（ＫyａΩ）＝G/(PＫGａΩ）0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.055）=0.449(m)
∴Z＝9.266×0.449=4.2m
6.（15分）在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气。废气流量为2500m3/h（标准状态），废气中氨的浓度为15g/m3，要求回收率不低于98％。若吸收剂用量为3.6 m3/h，操作条件下的平衡关系为Y=1.2X，气相总传质单元高度为0.7m。试求：1. 塔底、塔顶及全塔的吸收推动力（气相）；2.气相总传质单元数；3. 总填料层高。
***答案***
y1=15/17/（1000/22.4）=0.01977[kmolNH3/kmol B+NH3]
Y1=y1/(1-y1)=0.01977/(1-0.01977) =0.02017[kmol NH3/kmol B]
Y2=0.02017(1-0.98)=4.034×10-4 V=2500/22.4×(1-0.01977)=109.4[kmol B/h]
L=3.6×1000/18=200[kmol B/h]
全塔物料衡算
L S(X1-X2)=V B(Y1-Y2)
200(X1-0)=109.4(0.02017-4.034×10-4) 得X1=0.01081
ΔY1=Y1-Y1*=0.02017-1.2×0.01081=0.0072; ΔY2=Y2-Y2*=0.0004034
ΔY m=(0.0072-0.0004034)/ln(0.0072/0.0004034)=0.00235
N OG=(Y1-Y2)/ΔYm =(0.0201-0.0004304)/0.00235=8.34
H＝H OG ×N OG=8.34×0.7 =5.84m
7.（15分）用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。混合气体中含苯5％（体积％），其余为空气, 要求苯的回收率为90％（以摩尔比表示），吸收塔为常压操作，温度为25℃，入塔混合气体为每小时940[标准m ]，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的平衡关系=0.14X（其中Y、X为摩尔比），已知气相体积传质系数K ya＝0.035[kmol/(m3.s)]，纯煤油的平均分子量Ms ＝170，塔径D＝0.6[m]。试求：（1）吸收剂的耗用量为多少[kg/h]?（2）溶液出塔浓度X1为多少?（3）填料层高度Z为多少[m]?
***答案***
η=90%, y1=0.05,
Y1=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.05263; Y2=Y1(1-η)=0.005263
G=940/22.4=41.96 kmol/h
G B =G(1-y1)=41.96(1-0.05)=39.87 kmol/h
(L s /GB )min =(Y1-Y2)/(Y1/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14) =0.126
L s =1.5L s min =1.5×0.126×39.87=7.536 kmol/h =7.536×170 kg/h=1281kg/h
X1=(Y1-Y2)/（1.5(L s /G B )min）=(0.05263-0.005263)/(1.5×0.126)=0.251
x1=X1/(1+X1)=0.2006
H OG =G B /(K yaΩ)=(39.87/3600)/(0.035×0.785×0.62) =1.12 m
N OG=(Y1-Y2)/ΔYm
ΔY1=Y1-Y1*=0.05263-0.14×0.251=0.01749
ΔY2=Y2-Y2* =0.005263
ΔY m =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526) =0.01018
N OG =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65
Z＝H OG×N OG =1.12×4.65=5.2 m
8.（15分）某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为0.5atm，操作压力0.95atm，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m3/h，混合气中空气量为100m3/h（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。
***答案***
方法1．
Y1=0.026, Y2=0.0026, m=E/P=0.5/0.95=0.526
Ls /G B=0.1×1000/18/(100/22.4)=1.244
G B=(100/22.4)/(π/4×0.2 )=142.1 kmol/(m2.h)
X1=(Y1-Y2)/(Ls /G B)=(0.026-0.0026)/1.244 =0.0188
ΔY1=Y1-Y1*=0.026-0.526×0.0188=0.0161
ΔY2= Y2-Y2*=0.0026
ΔY m=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.00741
N OG =(Y1-Y2)/ΔY m =3.16
∴Ｋya＝G B/ｈ×N OG =142.1/1.2×3.16 =37.42kmol/(m3h)
方法2．A=Ls /G B/m=1.244/0.526=2.365
N OG=A/(A-1)×ln[(1-1/A)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+1/A]
=2.365/1.365×ln[(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365]=3.16
∴ＫYａ＝37.42kmol/(m3.h)
9.（15分）某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中的有害物质，若进塔气中含有害物质5%（体积%）,要求吸收率为90%，气体流率为32kmol/(m2.h)，液体流率为24kmol/(m2.h)，此液体流率为最小流率的 1.5倍。如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度H L为
0.44m，气相体积分传质系数K ya=0.06kmol/(m3.s.Δy) ，该塔在常压下逆流等温操作。试求：
(1)塔底排出液的组成；(2)所需填料层高度。注：可用摩尔分率代替摩尔比进行计算。
***答案***
①y1=0.05; y2=(1-η)y1=(1-0.90)×0.05=0.005
x1=G(y1-y2)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06
②L min=L/1.5=24/1.5=16 kmol/(m2.h)
x1*=G(y1-y2)/L min=32(0.05-0.005)/16=0.09; m=y1/ x1*=0.05/0.09=0.556
Δy m=((y1-y1*)-( y2-y2*))/ln((y1-y1*)/( y2-y2*))
= ((0.05-0.556×0.06) -0.005) /ln((0.05-0.556×0.06) /0.005)=0.01164/1.202=0.00968
N OG=(y1-y2)/Δy m=4.65
H G=G/k ya=32/3600/0.06=0.148 m
H OG=H G+SH L=H G+(mG/L)×H L =0.148+0.556×32/24×0.44=0.474 m
h=H OG×N OG=0.474×4.65=2.20 m。
10.（15分）一常压逆流吸收塔，塔截面积为0.5m2,填料层高为3m。用清水吸收混合气中的丙酮（分子量为58），丙酮含量为5%（体积），混合气流量为1120Nm3/h。已知在液气比为3 的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.005（摩尔分率）。操作条件下的平衡关系为y=2x。试求：(1)出口液体中的丙酮含量（质量分率）；(2)气体体积总传质系数K y a（kmol/(m3.s)）；
(3)若填料增高3米，其他操作条件不变，气体出口的丙酮含量为多少?
***答案***
①L/G=(y1-y2)/x1, x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.05-0.005)/3=0.015
a=(0.015×58)/18=0.0483
②S=m/(L/G)=2/3=0.667
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=4.16
H OG=h/N OG=3/4.16=0.721 m
H OG=G/K ya
G=1120/(22.4×3600×0.5)=0.0278 kmol/(m2.s)
K ya =G/H OG=0.0385 kmol/(m3s)
③h’=3+3=6 m, H OG不变,S不变
N OG’=h OG/H OG=6/0.721=8.32
N OG’=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2’+S]; y2'=0.0011。
11.（15分）在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%（体积）的空气--氨混合气中的氨，已知混合气量为2826Nm3/h，气体空塔速度为1m/s（标准状），平衡关系为Y=1.2X（摩尔比）气相体积总传质系数Kya为180kmol/(m3.h.ΔY),吸收剂用量为最小用量的1.4 倍，要求吸收率为98%,试求：(1)溶液的出口浓度X1（摩尔比）；(2)气相总传质单元高度H OG和气相总传质单元数N OG；(3)若吸收剂改为含NH3为0.0015（摩尔比）的水溶液，问能否达到吸收率98%的要求?为什么?
***答案***
①Y1=y1/(1-y1)=0.05/0.95=0.05263; Y2=Y1 (1-η)=0.05263(1-0.98)=0.001053
X2=0; X1*=Y1/1.2=0.05263/1.2=0.04386
X1= X1*/1.4=0.03133
②ΔY1=Y1-Y1*=0.05236-1.2×0.03133=0.01503
ΔY2=Y2=0.001053
ΔY m=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.005258
N OG=(Y1-Y2)/ΔY m=9.81
G B=2826(1-0.05)/(22.4×(2826/3600/1)) =152.7 kmol/(m2h)
H OG=G B/K ya=152.7/180=0.848 m
③L S/G B=(Y1-Y2)/X1=1.646,所以S=1.2/1.646<1
操作线将在塔顶位置与平衡线相交（当塔高为无穷高时）,
今:X2=0.0015,Y2*=1.2×0.0015=0.0018
故最大可能回收率η=(Y1-Y2)/Y1=(0.05263-0.001 8)/0.05263
=96.5%<98%,即达不到吸收率98%的要求。
12.（15分）在常压填料逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的氨，混合气量为2000m3/h,其中氨的流量为160m3/h，出口气体中的氨流量为4m3/h(均系操作温度20℃下的体积），平衡关系为Y=1.5X,传质系数K y=0.45kmol/(m2.h.Δy),（均按摩尔比表示),试求：(1)吸收率η为多少? 若吸收剂用量为最小用量的1.2倍时，求溶液的出口浓度。(2)已知塔径为1.2m，内充25×25×3的乱堆填料拉西环，填料有效比表面积约200m2/m3，求填料层高度。(3)若使V、Y、η、X 不变，而使吸收剂改为含氨0.1%（mol%）的水溶液时，填料层高度有何变化（K 可视为不变）。
***答案***
①Y1=160/(2000-160)=0.08696; Y2=4/(2000-160)=0.00217
η=(Y1-Y2)/Y1=(0.08696-0.00217)/0.08696=0.975=97.5%
(L S/G B)min=(Y1-Y2)/X1=(Y1-Y2)/(Y1/m) =1.5×0.975=1.4625
L S/G B =1.2(L S/G B)min=(Y1-Y2)/X1
X1=X1*/1.2=Y1/m/1.2=0.08696/1.5/1.2=0.0483
②S=m/(L/G)=1.5/(1.2×1.4625)=0.8547
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)Y1/Y2+S]=13.07
G B=(1840×273/293)/(22.4×0.785×1.22)=67.7kmol/(m2h)
H OG=G B/K ya=67.7/(0.45×200)=0.752 m
h=N OG×H OG=13.07×0.752=9.83 m
③x2=0.001, X2≈0.001
N OG’=1/(1-S’) ln[(1-S’)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+S’] =18.84
∵S=1.5/(L/G),(L/G)’ =(Y1-Y2)/(X1-X2’)=1.793
S’=1.5/1.793=0.8368
H OG不变; ∴h’=N OG’×H OG=18.84×0.752=14.17 m
Δh=h’-h=14.17-9.83=4.34 m。
13.（15分）有一座用油吸收煤气中苯蒸汽的吸收塔，已知煤气流量为2240（标准m3/h），入塔气体中含苯4％，出塔气体含苯0.8％（均为体积分率），进塔油中不含苯，取液体用量L＝1.4L/min，已知气液平衡关系为Y＝0.126X。求：1．吸收率η；2．求L min及L（kmol/h）；3．求液体出塔组成X1（kmol苯/kmol油）；4．求吸收的对数平均推动力ΔY m; 5．为增大液体喷淋量，采用部分循环流程，在保证原吸收率情况下，最大循环量L' 为多少（kmol/h）?并示意画出带部分循环和不带循环的两种情况下的操作线。
本题目有题图：titu097.bmp
***答案***
1．η＝(Y1-Y2)/Y1Y2≈y2Y1=y1/(1-y1)=0.04/(1-0.04)=0.0417
η=(0.0417-0.008)/0.0417=80.8%
2．G=2240/22.4=100 kmol/h G B=100(1-0.04)=96 kmol/h
(L/G)min =(Y1-Y2)/(X1-0) =(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-0)≈0.102
L min =0.102×96=9.792 kmol/h
L s =1.4L min =13.7 kmol/h
3．Ls /G B=(Y1-Y2)/(X1-0)=13.7/96=0.143
X1=(0.0417-0.008)/(L/G)=0.24
ΔY1=Y1-Y1*=0.0417 -0.126×0.24=0.01146，△Y2=0.008
4．ΔYm =(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)=0.00346 /ln(0.01146/0.008)=0.00963
5．部分循环，入口液量为(L+L' )，入塔浓度为Xa '，在最大L' 下，X2' 处在最大。
(L/G)max =(0.0417-0.008)/(X1-X2' )
X2'* =Y2/0.126 =0.008/0.126=0.0635
∴（(L +Ls ' )/G）max =(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191
∴L's max ' =0.191×96-13.7=4.64 kmol/h
L'max ' =L's max /(1-X1)=4.64/(1-0.24)=6.1 kmol/h
14.（15分）欲用填料塔以清水逆流吸收混合气中有害组分A 。已知入塔中A 组分y1=0.05（摩尔分率, 下同），要求回收率为90%，平衡关系：y=2x，H OG=0.8米。采用液气比为最小液气比的1.5倍。试求：(1)出塔液体浓度；(2) 填料层高度；(3)若入塔A 组分浓度y1=0.1，其它设计条件不变。现改用板式塔，问理论板数为多少?
***答案***
①∵x1=0 ,∴(L/G)min=mη
L/G=β(L/G) =βmη=1.5×2×0.9=2.7
x1=G/L(y1-y2)=G/Lηy1=1/2.7×0.9×0.05=0.0167
②1/A=mG/L=2/2.7=0.741, x2=0时
N OG=1/(1-1/A)L [(1-1/A)(1/(1-η))+1/A] =1/(1-0.741)L [(1-0.741)(1/(1-0.9))+0.741]=4.65
∴H=H OG×N OG=0.8×4.65=3.71 m
③∵x2=0 ,η=0.9 , ∴y2’=y1’(1-η)=0.1×0.1=0.01
x1’=G/Lηy1’=1/2.7×0.9×0.1=0.0333
平衡线方程: y=2x
操作线方程: x=G/L(y-y2)=1/2.7(y-0.01)
∴x1’=0.0333 , y1’=0.0666;
x2’=0.02096 , y2’=0.04193;
x3’=0.01182 , y3’=0.0236;
x4’=0.00505 , y4’=0.0101;
∴y4≈y2, 则为4 块理论板。
15.（15分）在直径为0.8m的填料塔中，用1200kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2,混合气量为1000m3 (标准)/h,混合气含SO21.3％（体积）,要求回收率99.5％,操作条件为20℃、1atm,平衡关系为y=0.75x,总体积传质系数K y a=0.060kmol/(m3.s)，求液体出口浓度和填料层高度。
***答案***
已知：D=0.8m L s =1200kg/h G=1000Nm3/h
y1=0.013 φ=0.995 x2=0 ye =0.75x
Ｋya=0.06kmol/(m3.s)
Ls =1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s
G B=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s
∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49
y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065
x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868
∵Z＝H OG×N OG而N OG =(y1-y2)/ΔYm
Δy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490
Δy2=y2-y2*=0.000065-0=0.000065
Δy m=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2) =(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065) =0.001396
∴N OG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266
H OG＝G /（KyaΩ）＝0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.06）＝0.411(m)
∴Z＝9.266×0.411=3.81m
16.（15分）在塔径为1.33m的逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收温度为20℃，压力为1 atm的某混合气体中的CO2，混合气体处理量为1000m3/h,CO2含量为13％（体积），其余为惰性气体，要求CO2的吸收率为90％,塔底的出口溶液浓度为0.2g CO21000g H2O,操作条件下的气液平衡关系为Y=1420X（式中Y、X(均为摩尔比），液相体积吸收总系数K xa＝11000kmol/(m3.h)，CO2分子量为44，水分子量为18。试求：1．吸收剂用量（kg/h）；2．所需填料层高度m,
***答案***
1．求吸收剂用量
Y1=y1/(1-y1)=0.13/(1-0.13)=0.149
Y2=Y1(1-φ)=0.149(1-0.90)=0.0149
X1=0.2/44/(1000/18)=8.18×10-5 X2=0
V=TV’/(T’×22.4) =1000(1-0.13)×273/(22.4×293)=36.2kmol/h
L=V(Y1-Y2)/(X1-X2)=36.2(0.149-0.0149)/(8.18×10-5)
=59345kmol/h= 1.07×106kgH2O/h
2．求填料高度
H OL =L/ (ＫxaΩ) =59345/ (11000×π/4×1.332)=3.88m
N OL=(X1-X2)/ΔX m
X1*=Y1/m =0.149/1420=1.05×10-4; X2*=Y2/m =0.0149/1420=1.05×10-5
ΔX m =（(X1*-X1)-( X2*-X2)）/ln((X1*-X1)/( X2*-X2))
=（(1.05×10-4-8.18×10-5)-1.05×1 0-5）/ ln(1.05×10-4-8.18×10-5)/(1.05×1 0-5)
=1.60×10
N OL=8.18×10-5/(1.60×10-5)=5.113
Z＝3.88×5.113=19.83m
17.（15分）今拟在某一直径为0.5m的填料塔中，在20℃、760mmHg下用清水对空气—氨混合气进行逆流吸收操作，每小时向塔送入含NH31.5%的混合气480m (操作态) ,要求NH3的回收率为95%。已知20℃的平衡关系为y=0.75x（x、y均为摩尔分率），出塔溶液中NH3的浓度为平衡浓度的80%。试求：(1)出塔溶液中氨的浓度（分别用摩尔分率与kmol.m3表示）；(2)水用量（kg/h); (3)已知气相体积总传质系数K ya为0.09kmol/(m3.s.Δy)，计算所需填料层高度（m）。
***答案***
(1)x1=0.8x1*=0.8y1/m=0.8×0.015/0.75=0.016
C=C总x=ρX/[MX+（1-X）M ]≈ρX/M ;∴ C≈0.016/(18/1000)=0.889kmol/m3
(2) L/G=(y1-y2)/x1=(y1-y2)/(0.8y1/m)=mη/0.8 =0.75×0.95/0.8=0.891
G=(480×273/293)/22.4=20 kmol/h
L=0.891G=17.82 kmol/h =320 kg/h
(3)H OG=G/K ya=20/(0.785×0.52)3600/0.09=0.3145 m
S=m/(L/G)=0.75/0.891=0.842
y1/y2=1/(1-η)=1/0.05=20
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=8.78
h=H OG×N OG=0.3145×8.78=2.76 m
18.（15分）在填料吸收塔中用清水吸收氨与空气的混合气中的氨。已知混合气体中,氨的最初浓度为5%（体积%），该塔在1atm和30℃下进行，吸收率达95%，吸收剂用量为L min的1.5倍，氨气的亨利系数E=321kN/m2。试求：1）离开吸收塔的混合气中氨的浓度(以体积%表示）；2）溶液的出塔浓度；3）该吸收操作的△Y m为多少？
***答案***
1）y1：y1=Y1/（1＋Y1）
Y1=5/95=0.0526；Y2=Y1(－η）=0.0526(1－0.95) =0.00263
∴y1=0.00263/(1＋0.00263)=0.00262或0.262%
(摩尔百分率=体积百分率）
2）X1：根据推导：X1=Y1/1.5m
而：m=E/P=321/101.3=3.17
∴X1=0.0526/1.5×3.17=0.0111 kmolNH3/kmol水
3）△Y m:
△Y m=[(Y1－Y1*)－(Y2－Y2*)]/ln(Y1－Y1*)/( Y2－Y2*)
而：Y1*=mX1=3.17×0.0111=0.0352;Y2=0.0526;
Y2*=mX2=3.17×0=0,Y2=0.00263 ∴代入得：△Y m=0.0078
19.（15分）某填料吸收塔在101.3kN/m2和300K下用清水逆流吸收气体中之甲醇蒸汽。已知进塔气体中甲醇含量0.0749kmol甲醇/kmol惰气。吸收率98%，所得的溶液中甲醇浓度为最大浓度的67%，平衡方程为Y=1.15X。气体的空塔速度选用0.5 m/s，惰气流量为42kmol/h，试求：(1)吸收用的水量m3/h;(2)吸收塔的直径为多少m？[气体常数R=8.314kJ/(kmol.K)],(3)吸收塔每小时实际吸收了多少kmol的甲醇？
***答案***
1）L：L=V（Y1－Y2）/（X1－X2）
Y1=0.0749;Y2=Y1(1-φ)=0.0749(1-0.98)=0.0015;
X1*=0.67×(Y1/1.15)=0.67×0.0749/1.15=0.0436;X2=0; V=42 kmol/h
∴L=42(0.0749－0.0015)/0.0436=70.71kmol/h 或=1.27m3/h
2)D: D=(4V混/πu)
混合气体量n=V(1＋Y1)=42(1＋0.0749)=45.1kmol/h
V混=nRT/p=45.1×8.314×300/101.3=1110.5m3/h
∴代入：D=（4×1110.5/3600π×0.5) =0.89m，园整为0.9m
3)G: G=VY1φ=42×0.0749×0.98=3.083 kmol甲醇/h
20.（20分）某厂准备采用一个填料吸收塔用清水逆流吸收含有10%（体积%）的SO2的混合气体。已知塔内的操作压力102.63kN/m2和温度25℃。要求处理的混合气体量为1000(标准)m3/h,实际吸收剂单位耗用量比最小吸收剂单位耗用量大50%，吸收率要达到98%，塔内气体的实际空塔速度为0.5m/s。试求：(1)吸收用水量为多少m3/h? (2)吸收塔直径为多少m？
(3)若想再提高吸收率，你认为可采用什么措施？（附：气液平衡方程：Y=40X，M=64）
***答案***
1）L：L=V（Y1－Y2）/（X1－X2）
Y1=10/90=0.111；Y2=0.111(1－0.98)=0.0222
又∵L=1.5L min 而：X1=Y1/1.5m=0.111/1.5×40=0.00185
V=1000(1－0.1)/22.4=40.18kmol/h
代入上式得：L=1928.64kmol/h 或=34.71m3/h
2)D: D=(4V混/πu)
而V混=1000×（101.3/102.63）×（298/273）=1077.4m3/h ; u=0.5m/s 代入上式得：
D=0.873m园整为0.9m
3)φ↑:对于一个操作塔言，欲提高φ，增大液气比，这样可使吸收推动力增大。则φ↑。此外，液气比增大，喷淋密度增大，有利于填料充分润湿！注意：液气比增大，液放速度下降，这点要注意！
21.（15分）用清水吸收氨一空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度Y1=0.01,吸收率90%，气~液平衡关系Y=0.8X 试求：(1)溶液最大出口浓度；(2)最小液气比；(3)取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，传质单元数为多少？(4)传质单元高度为0.5m时，填料层高几米？***答案***
1）X1*：
Y1=0.01；Y2=Y1(1－φ)=0.01(1－0.9)=0.001;X1*=Y1/0.8=0.01/0.8=0.0125
2)(L/G)min:
(L/V)min=(Y1－Y2)/(X1*－X2) =(0.01－0.001)/0.0125－0=0.72
3) N
N OG=(Y1－Y2)/△Y m
∵V(Y1－Y2)=L(X1－X2) , X2=0
∴X1=V(Y1-Y2)/L，而L/V=2(L/V)min=2×0.72 =1.44 ∴X1=（0.01－0.001）/1.44=0.00625 Y1*=0.8×0.00625=0.005，Y2*=0
∴△Ym=[(Y1－Y1*)－（Y2－Y2*）]/ln(Y1－Y1*）/（Y2－Y2*）
代入得：△Y m=.0.0025
∴N OG=(0.01－0.001)/0.0025=3.6
4)Z: Z=H OG . N OG =0.5×3.6=1.8m
22.（15分）在填料高度为5m的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5。操作条件下平衡关系Y=1.2X.溶质的回收率为90%，若保持气液两相流量不变，欲将回收率提高到98%，问填料层高度增加多少米？,设其K ya值不变
***答案***
Z=H OG ×N OG Z′= H OG×N OG’ （依题意H OG为定值）
N OG =(Y1－Y2)/△Y m
△Y m=[(Y1-Y1*）-（Y2-Y2*）]/ln(Y1-Y1*）/（Y2-Y2*）而：Y1－Y2=Y1－Y1（1－φ)=Y1φ
∵L/V=(Y1－Y2)/X1, ∴X1=Y1φ/1.5
Y1－Y1*=Y1－mX1=Y1－m(Y1φ/1.5)=Y1 (1－mφ/1.5)
Y2－Y2*=Y2－0=Y1(1－φ)
代入化简：
N OG=[φln(1－mφ/1.5)/(1－φ)]/(φ－mφ/1.5）
=[0.9×ln(1－1.2×0.9/1.5)]/(1－0.9)/(0.9－1.2×0.9/1.5)=0.9267/0.18=5.148
同理可得：
N OG'=[φ′ln(1－mφ′/1.5)/(1－φ′)]/(φ′－mφ′/1.5)
=[0.98 ln(1—1.2×0.98/1.5)/(1－0.98)]/(0.98－1.2×0.98/1.5)=2.332/0.196=11.9
Z′= ZN′OG /N OG =5×11.9/5.148=11.56m
∴△Z=11.56－5=6.56m
23.（15分）今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理量为1000m3/h
（标准状态），原料气中含甲醇100g/m3，吸收后水溶液中含甲醇量等于进料气体相平衡时的浓度的67%。设在标准状态下操作，要求甲醇的回收率为98%，吸收平衡线可取为Y=1.15X , K y=0.5kmol/(m2.h),塔内单位体积填料的有效气体传质面积为190m2/m3，取塔内的气体空塔速度为0.5m/s。试求：1）水用量；2）塔经；3）填料层高度,（附：甲醇分子量32）
***答案***
1）L ：L=V（Y1-Y2）/（X1-X2）
∵ y1=(100×103/32)/(1/22.4)=0.07 ;
∴ Y1=y1 /(1-y1)=0.07/(1-0.07)=0.0753 ; Y2=Y1 (1-Φ)=0.0753(1-0.98)=0.001506 ;
∵X1*=Y1/m=0.0753/1.15=0.0655
∴X2=0.67X2*=0.67×0.0655=0.0439；X2=0；V=1000/22.4=44.64kmol/h ，V=44.64（1-0.07）=41.52 kmol/h ；
代入得：L=V（Y1-Y2）/X1=41.52（0.0753-0.001506）/0.0439
L=69.8kmol/h 或=1256kg/h =1.256m3/h 。
2）D：D=（4V/πu）0.5= (4×1000/π×0.5×3600)0.5=0.841m
3)Z: Z=H OG.N OG
H OG=V/K ya Ω=41.52/(0.5×190×π/4×0.8412) =0.787m;
N OG=(Y1－Y2)/△Ym
△Y m=(△Y1－△Y2）/ln(△Y1/△Y2）
△Y1=Y1－Y1*=0.0753－1.15×0.0439=0.02482
△Y2=Y2－Y2*=Y2－0=0.001506
代入得：△Y m=0.00832
∴N OG=(0.0753－0.001505)/0.00832=8.87
∴Z=0.787×8.87=6.98m