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1、【例3-1】 在填料塔中用清水吸收氨与空气的混合气中的氨。混合气流量为1500标m3 -h-i, 氨所占体积分率为5%,要求氨的回收率达95%。已知塔内径为0.8m,填料单位体积有效传质 面积a二93m2 - m-3，吸收系数K二l.lkmol - m- - h-1 - atm-1。取吸收剂用量为最少用量的G1.5倍。该塔在30 和1013kN-m-压力下操作，在操作条件下的平衡关系为 p 二 5.78C kN - m-2，试求：e（1）出塔溶液浓度 x1 ；（2）用平均推动力法求填料层高度 Z ；（3）用吸收因数法求Z 。解题思路：首先列出已知条件，并用公式符号和标准单位表达出来。此题中：x
2、2 = 0 , yi = 0.05 , V = 1500 22.4 = 67kmol h-e = 095 , a = 93m 2 m-3 , H = 5.78m kN kmol-1思路就是由所求目标推至已知条件。（1）求 x1L=、L=1.5Ve= _Z2 或 y2=G解题过程是由已知到未知。15片一 y2yi/m - x 2L即求出m T - T y严x1IminE p H m =_P M - Ps2)求Z （平均推动力法）21z =K a-Q Ayy3)求Z （吸收因数法）Z = V1InK a-Q 1 mV y1 -L 按前述计算结果代入即可。Ay1，Ay2,m，3,y2 1-mV、 L
3、、y y4-2八X X丿12mV+ L解题过程：y (1 -Qy (1 - 0.95)x 0.05 0.002521p - H 1000kg - m-3 x5.78m - kN - kmol-im s 3.17M - P18kg - kmol-i x101.3kN - m-21.5(0.05 - 0.0025)4.518L =1 5 y -yV y m - xv( )2x y - y 丿1 L 12（2）0.05 3.17 - 0(0.05 - 0.025)= 0.01054.52K a = K - a - P =- m -2 - h-1 - atm -1 x 93. 2 . m -3 x 1
4、atmyG=102.3kmol - m -3 - h-1Ay1 y1 - y1 y1 - mx = 0.05 - 3.17 x 0.0105 0.0167 y - y y - mx 0.00252 2e 22 200167-00025 - 0.00748G)ln| 0.0167110.0025丿.z - V 口2Kya 。Aym_67kmol h-11023kmol m -3 h-1 x x (0.8)2 m 24 ln1-mV、I L1V1 - 一Lx 0.05 - 0.0025 = 8.29.0.00748mV+ L67=x102.3x-x(0.8)21 -3,17 4.5184=1.30
5、4x3.352x1.897=8.29mIn 1 -3.17 Y0.05 y4.518 人 0.0025丿1 + 4.518点评：此题是对吸收章节的全面复习，起码涉及到下面五个重要的知识点。1.吸收平衡关系一一亨利定律，涉及了 m与H的换算公式，H的单位，也复习到了。 2 操作线方程和最小液气比的计算。3. 传质系数及其关系的换算， K a K .a.PyG4. 平均推动力法求算填料层高度。5. 吸收因数法求算填料层高度。还有吸收率0和理想气体状态方程等均有涉及。分系数表达的传质单元高度为0.44m,即H =L思路就是由所求目标推至已知条件LT 二V(2)求 Zy2VK a -Qy1 m + k
6、 axkaymV1 Ly yAymVln1-y y二 1.512y m - xLkaxy - mx1:八y mx丿22mV+ L【例3-2】 某填料吸收塔，用清水吸收某气体混合物中的有害物质A,若进塔气中含A 5% （体积），要求吸收率为90%,气体流率为32kmol - m-2 - h-1，液体流率为24kmol - m-2 - h-1， 此时的液气比是最小液气比的1.5倍。如果物质服从亨利定律（即平衡关系为直线），并已知液 相传质单元高度为0.44m,气相体积传质分系数k a = 0.06kmol - m-3 - s-i ,试求：y（1）塔底排出液组成x1 ；（2）用吸收因数法求所需填料层
7、高度Z ；（3）用平均推动力法求Z 。解题思路：首先列出已制条件，并用公式符号和标准单位表达出来。此题中x = 0, y = 0.05,0 二 0.90, V 0 二 32kmol - m-2 - h-1, L； Q 二 24kmol -=0.44mkaxy y 一x -x12解题过程：(1 丿 y =(1 0 丿y =(1 0.90氏 0.05 = 0.00521-=y1 y2 =兰 . x =兰(0.05 0.005)= 0.06 V x x 321 3212(2)- = 1.5 -Vy y=1.5 12y m 一 x12IV丿imin24u0.05 - 0.005=1.5320.05 m
8、 - 024 x 0.05m = 0.556H = 0.44m n=L kakaxx 而 k a = 0.06km ol m-3 s -1 y10.44m24km ol m -2 h -1=216km ol m-3 h -11m1+ = +K a k a k a 216y y x而 V 0 = 32km ol m-2 h -1556 x 044 = 0.0148m3 h kmol-1247 V 亠Z =xlnK a 1 mV y 1 - L L1mV+ LG - 0.741)続 + 0.741=32 x 0.0148 xln.0.556 x 321 24,)=0.4736m x 4.646 =
9、 2.2m(3) Ay = y 一 y = y 一 mx = 0.05 一 0.556 x 0.06 = 0.016611y 一 mx = 0.005220.0166 一 0.005-=9.647 x 10-31Ay =2Aym1e1y -y =2e 2Ay - Ay+ 2NOGAy 1-lAy丿2=y -y=T2-Aymln1 ( 0.0166 )ln I 0.005 丿O.05 - O.005 = 4.6649.647x10-332 x 1.510.05 - 0.005)/. Z =K aGyx N= 32 x 0.0148m x 4.664 = 2.21mOG点评：此题不仅复习了操作线方
10、程、最小掖气比公式、填料层高度的两种公式。其区别于例 3-1 的特点是： 通过给出的液气比来求 m 通过给出传质单元高度Hl来求传质分系数k aLx复习了总传质系数与分传质分数之间的关系式。【例3-3】 有一吸收塔，填料层高度为3m,在常压、20C用清水来吸收氨和空气混合气体中 的氨。吸收率为99%，进口气体中含氨6%（体积）,进口气体速率为580kg -m-2 h-1，进口 清水速率为770 kg m-2 h-1，假设在等温条件下逆流吸收操作，平衡关系y = 0.9x，且K a eG 与气体质量流速的 0.8 次方成正比，分别计算改变下列操作条件后，达到相同分离程度所需填 料层高度。（1）将
11、操作压强增加一倍（P=202.6kPa）,其他条件不变。（ 2）将进口清水量增加一倍，其他条件不变。（ 3）将进口气体流量增加一倍，其他条件不变。解题思路：首先通过已知Z=3m，以及未改变条件时的数据，和Z的计算公式，求出K aG即已知Z , yi , y2 , x2 , m , V , L , P可求K a，然后通过改变条件，对Z计算式各1 2 2 G种参数的影响，分别计算新的Z。Z =xInK a P 1 mVG1 LmV1 Ly mx12人y 2 - mX 2丿mV+ L从上式看出：（1）总压P对m有影响，对Z有影响。（2）液体流量L,对Z有明显影响。（3）气体流量V,对K a有影响，对
12、Z有影响。G解题过程： 一、求现有条件下的 K ay = 0.06 , y- Q)y = G 0.99) 0.06 = 0.00061 2 1m = 0.9 , x = 0 , Z = 3m , P = 101.3kPa2V. Q = 580/29 = 20km ol m-2 h-1V Q = 770/18 = 42.8kmol m-2 h-1Z =xInK a P 1 mVG1 LmV1 L、mx2y1h人y2 - mx2丿mV+ L“20km ol m -2 h-1K a =xG3m x 101.3kPa1 -42.810.9 x 20ln+ 0.42=0.4615km ol m-3 h
13、-1 kPa -1分别计算：G P = 202.6kPa时，由于亨利定律中P = Ex,E与P无关,E = mP = mP:.m = mP/P = 0.9X 101.3/202.6 = 0.45201 In1 mV1 L1X! y - m x 1 2 人 y2 mX2 丿mV+L0.4615 x 202.6 1 0.45 x 2042.8In6 - 0.21）06 + 0.21=1.184m（2）Z= Vx1InK a P1 mVgrL = 2 L = 2 x 42.8 = 85.620Z = 0.4615 X 101.3 X1.0.9 x 201 85.6In、-mx2121 人y2 - mx2丿mV+
