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第九章吸收习题
一、填空题
1. （3分）20 c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/m 3.液相摩尔分率 x=.比摩尔分率 X=.
*** 答案*** 0.0392 0.000705 0.000706
2. （2分）在常压下，20C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，20C时，氨在空气中
的分压为50mmHg,与之平衡的氨水浓度为 7.5（kgNH 3/100kgH 2。）.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，20C时，氨在空气中的 分压为50mmHg,与之平衡的氨水浓度为 7.5（kgNH 4100kgH 2。）.此时亨禾系数 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*** NA=kG （p-pi） Na =KG（p-pL ）
6. （2分）用液相浓度 AC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*** Na =kL（Ci-CL） Na=Kl（Cg*-Cl）
7. （2分）用气相浓度 Ay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*** Na =ky（y-yi）; Na =Ky（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*** Na= kx （XI-X） Na=Kx（X*-X）
9. （2分）用气相浓度 ^丫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*** NA=kY（Y-Yi）； Na=Ky（Y-Y*）
10. （ 2分）用Ay, Ax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 Ky与分系 数 ky 、 kx 的关系式为 ,K X 与 ky 、 kx 的关系式为 .
*** 答案*** 1/Ky=1/ky+m/kx； 1/Kx=1/（m.ky）+1/kx
11. （2分）用△丫，AX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Ky与分 系数 ky、，kx 的关系式为 ,Kx 与 ky , kx 的关系式为 .
*** 答案*** 1/KY=1/kY + m/kx ; 1/Kx=1/（m.kY）+1/kx
12. （2分）用4p, AC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Kg与分系 数kG、、、kL 的关系式为 ,八与卜6、、、kL 的关系式为 .
*** 答案*** 1/KG=1/kG+1/H.kL； 1/KL=H/kG+1/kL
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y〔二0.06,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,y 2=0.0015 时,x〔=,X2=, L/G=,气相传质单元数 Nog=.
*** 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?!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、蒸储、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_ , HC是是―—―.
（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pg〉Pl*或Cg*〉Cl 则属于 过程
（2）若pl〉Pg 或Cl 〉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*** Ja= - DdCA/dz, Ja组分A的扩散通量 kmol/（m 2s ） ； D扩散系数 m2/s,
dCA/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 Ky是以 为气相摩尔比差为传质推动力的气相总传质
系数；而Kx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 压弓虽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*** T ; ;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—
A
a kiwi Q
***答案答案*** 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/KG=1/kG+
C>B>A; 在同一平衡分压下 Cc>Cb>Ca
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/（m 3.atm）。
*** 答案*** 2.0 ; 1.0; 4.0 atm; 14 kmol/（m 3.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，操彳^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 Hog将
—,Nog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，入塔丫1=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、
_。若为气膜控制，则 Kg=―。 ***答案*** m/kL ; kG
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kya = 2M0-4 kmol.m 3.s ，液膜体积传质分系 kxa= 0.4 kmol/（m 3.s）。则该吸收过程为_ 膜阻力 控制。气膜阻力占总阻力白^百分数为。 ***答案*** 气；99.95%~10%
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£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 丫将（），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¥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
ky=2kmol/（m 2.h）气相总传质系数 Ky=1.5kmol/（m 2.h）,则该处气液界面上气相浓度 yi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* =0.5 001=0.005； NA=Ky （y-y*） =ky （y-yi）
1.5 （0.025-0.005） =2 （0.025-yi） • - yi =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 *** X
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*** X
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*** V
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*** X
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*** V
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 *** X
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** X
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*** X
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*** V
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*** V
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 *** V
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*** X
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*** yi=0.01； y2=y1（1-刀）=0.01（10.8）=0.002 m=1
Ls/GB=1.5（Ls/GB）min=1.5（yi-y2）/（yi/m）=1.5m v =1.5 X1X0.8=1.2
S=m/ LS/GB =1/1.2=0.833 ； NOG=1/（1-S）ln[（1-S）y 1/y2+S]=3.06 h= N OG HOG =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：⑴液体出塔浓度；(2)测得气相总体积传质系数 Kya=0.10kmol/(m 3s),问
该塔填料层高度为多少 温示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y i-mx2)/(y2-mx2)+S]
***答案***
①yi=0.01; y2=yi(1-刀)=0.01(10.9)=0.001
L/G=(y 1-y2)/x1,X1=(y1-y2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.5=0.006
②HoG=G/Kya=100/(0.785 0.52X3600)/0.1=1.415 m
NoG=1/(1-S)ln[(1-S)y 1/y2+S]; S=m/(L/G)=1/1.5=0.667
Nog=4.16; h=HoGXNoG=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 kG=1.25[kmol/(m 2.h.atm)],液膜
吸收分系数kL = 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 = s/Ms.E =1000/(0.28 18)=198.4(kmol/(m 3.atm))
根据 1/Kg =1/kG +1/(Hk l )； 即 1/Kg =1/1.25 + 1/(198.4 0.85) X
Kg 咏g =1.25 [kmol/(m 2.h.atm)]; 因此，是气膜控制过程。
4 .(8分)在总压P= 500 kN/m2、温度t= 27c下使含CO23.0% (体积%)的气体与含CO2370 g/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 X05kN/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
与溶液成平衡的CO2分压为：
p=500X 0.03=15 kN/m2
对于稀溶液：C=1000/18=55.6kmol/m
p*=Ex
3
CO2 的摩尔数 n= 370/(1000 >44)=0.00841 x f/C=0.00841/55.6=1.513 10-4<
p*=1.73 105M.513 10—4=26.16 KN/m 2 ；
以分压差表示的传质推动力为
Ap= p*-p =11.16 kN/m
p*>p；于是发生脱吸作用。 2
5 . (15分)在直彳仝为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20C、1atm,平衡关系为y=0.75x,总体积传质系数 Kya= 0.055kmol/(m 3.s.atm),求液体出口 浓度和填料高度。
***答案***
y1=0.013
已知：D=0.8m ,
())=0.995 x2=0
3
Kya=0.055 kmol/(m .s.atm)
Gb=PV/RT=G/22.4= 1000/(22.4
Is-12003小、G-1000N 川3/h
ye =0.75x
Ls =1200/(3600 18)=0.0185 kmol/s
3600)=0.0124kmol/s
..为低浓度吸收 (L/G)=0.0185/0.0124=1.49
x1=(G/L)(y 1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868; y 2=y1(1-0.8 >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 丫=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***
yi=15/17/ (1000/22.4) =0.01977[kmolNH 3/kmol B+NH 3]
Yi=yi/(1-y 1)=0.01977/(1-0.01977) =0.02017[kmol NH 3/kmol B] Y2=0.02017(1-0.98)=4.034 10—4X V=2500/22.4 (K0.01977)=109.4[kmol B/h]
L=3.6 M000/18=200[kmol B/h]
全塔物料衡算
Ls(X 1-X 2)=V b(Y1-Y2)
200(X1-0)=109.4(0.02017-4.034 10-4/ 得 X1=0.01081
A Y 1=Y 1-Y1 *=0.02017-1.2 0.01081=0.0072; A 丫2=Y2-Y 2*=0.0004034
A 丫 m=(0.0072-0.0004034)/ln(0.0072/0.0004034)=0.00235
Nog=(Y 1-Y 2)/ A Ym =(0.020-0.0004304)/0.00235=8.34 H= Hog Nog=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 C,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Kya =
0.035[kmol/(m 3.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***
Y] =90%, y1=0.05,
Y1 =y1/(1-y 1)=0.05/(1-0.05)=0.05263; Y2=Y[(1-刀)=0.005263
0^40/22.4=4 k96 kmoL/h
Gb =G(1-y 1)=41.96(1-0-05)一的舟 km(W'h
(Ls /GB ) min =(Y1-Y2)/(Y 1/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14) =0.126 Ls=1.5Lsmin 26^39.87-7.536 kinol；1h -7.536>-170 kg/h-1281 k^1h X1=(Y 1-Y 2)/ (1.5(Ls /Gb )min) =(0.05263-0.005263)/(1.5 0¥26)=0.251 X1=X1/(1+X 1)=0.2006
Hog =Gb /(Kya Q )=(39.87/3600)/(0.035 XQQ6785 =1.12 m
Nog=(Y 1-Y 2)/ A Ym
A Y1=Y 1-Y1*=0.05263-0.14 0.251=0.01749
AY2=Y2-Y2* =0.005263
A Ym =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526) =0.01018 Nog =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65
Z=Hog>NIog =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.
Yi=0.026, Y 2=0.0026, m=E/P=0.5/0.95=0.526
Ls /G b=0.1 1000/18/(100/22.4)=1.244
Gb =(100/22.4)/( 兀 /4 ¥=042.1 kmol/(m 2.h)
X i=(Y 1-Y 2)/(Ls /G b)=(0.026-0.0026)/1.244 =0.0188
AYi=Yi-Yi*=0.026-0.526 0.0188=0.0161
AY2= Y2-Y2*=0.0026
A Ym =( A Yi- A Y2)/ln( A- A £)=0.00741
Nog =(Yi-Y2)/ Am =3.16
Kya=GB/h XNog =142.1/1.2 3.16 =37.42kmol/(m 3h)
方法 2. A=Ls /G B/m=1.244/0.526=2.365
N og=A/(A-1)隔[(1-1/A)(Y i-mX 2)/(Y 2-mX 2)+1/A]
=2.365/1.365 ln[(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365]=3.16
K Y a = 37.42kmol/(m 3.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U攵率为90%,气体流率为32kmol/(m2.h),液体流率为24kmol/(m 2.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 Hl为
0.44m,气相体积分传质系数 Kya=0.06kmol/(m 3.s. Ay),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***
①yi=0.05; y2=(1-刀)y=(1-0.90) 0.05=0.005
xi=G(yi-y2)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06
②Lmin=L/1.5=24/1.5=16 kmol/(m 2 h)
xi*=G(y i-y2)/L min=32(0.05-0.005)/16=0.09; m=yi/ xi*=0.05/0.09=0.556
A 加=((y i-yi*)-( y 2-y2*))/ln((y i-yi*)/( y 2-y2*))
=((0.05-0.556 0.06) -0.005) /ln((0.05-0.556 0.06) /0.005)=0.01164/1.202=0.00968
NoG=(yi-y2)/ Am=4.65 H G=G/k ya=32/3600/0.06=0.148 m
Hog=H g+SH l=H G+(mG/L) >Hl =0.148+0.556 32/24 0.44=0.474 m
h=H og XNog=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=2xo
试求：(1)出口液体中的丙酮含量(质量分率)；(2)气体体积总彳^质系数 Kya (kmol/(m 3.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=(y i-y2)/xi, xi=(y i-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
NOG=1/(1-S)ln[(1-S)y i/y2+S]=4.16
HoG=h/NoG=3/4.16=0.721 m
HOG=G/Kya
G=1120/(22.4 3600 >0.5)=0.0278 kmol/(m 2M
Kya =G/H og=0.0385 kmol/(m 3s)
③h =3+3=6 m, H og不变,S不变 Nog =hoG/HoG=6/0.721=8.32
NoG =1/(1-S)ln[(1-S)y i/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. A YR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 Hog和气相 总传质单元数Nog； (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***
① Y1=y"(1-y 1)=0.05/0.95=0.05263; Y 2=丫1 (1-刀)=0.05263(-0.98)=0.001053 X2=0； X 1*=Y 1 /1.2=0.05263/1.2=0.04386
X1= X1*/1.4=0.03133
② AY1=Y1-Y1*=0.05236-1.2 0.03133=0.01503 A Y2=Y 2=0.001053
AYm=( AY「AY2)/ln( AX/ A^)=0.005258 Nog=(Y1-Y2)/ A m=9.81
Gb=2826(1-0.05)/(22.4 (2826/3600/1)) =152.7 kmol/(m 2h) H og=G b/K ya=152.7/180=0.848 m
③Ls/Gb
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