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=__________.***答案*** 0.0392 0.000705 0.000706
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 L13.（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＝2×10-4kmol.m3.s，液膜体积传质分系k x a＝0.4kmol/(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*** BA. 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*** AA. 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Ky=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. 0.02B. 0.01C. 0.015D. 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*** BA. 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*** AA.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*** AA. 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、 AA. 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=1.2S=m/ L S/G B =1/1.2=0.833；N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=3.06h= 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：NOG=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=0.006②H OG=G/K ya=100/(0.785×0.52×3600)/0.1=1.415 mN OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]; S=m/(L/G)=1/1.5=0.667N 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)=0.00841x≈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 , 3/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/sG 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=0.000065Δy 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*=0.0004034ΔY m=(0.0072-0.0004034)/ln(0.0072/0.0004034)=0.00235N OG=(Y1-Y2)/ΔYm =(0.0201-0.0004304)/0.00235=8.34H＝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 B =G(1-y1)=41.96(1-(L s /GB )min =(Y1-Y2)/(Y1/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14) =0.126L s =1.5L s min
X1=(Y1-Y2)/（1.5(L s /G B )min）=(0.05263-0.005263)/(1.5×0.126)=0.251x1=X1/(1+X1)=0.2006
H OG =G B /(K yaΩ)=(39.87/3600)/(0.035×0.785×0.62) =1.12 mN OG=(Y1-Y2)/ΔYm
ΔY1=Y1-Y1*=0.05263-0.14×0.251=0.01749ΔY2=Y2-Y2* =0.005263
ΔY m =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526) =0.01018N OG =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65Z＝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=0.526Ls /G B=0.1×1000/18/(100/22.4)=1.244G 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 =0.0188ΔY1=Y1-Y1*=0.026-0.526×0.0188=0.0161ΔY2= Y2-Y2*=0.0026
ΔY m=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.00741N 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=2.365N 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=0.005x1=G(y1-y2)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06②L min=L/1.5=24/1.5=16 kmol/(m2
x1*=G(y1-y2)/L min=32(0.05-0.005)/16=0.09; m=y1/ x1*=0.05/0.09=0.556Δy 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=0.00968N 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 mh=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=0.015a=(0.015×58)/18=0.0483②S=m/(L/G)=2/3=0.667
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=4.16H OG=h/N OG=3/4.16=0.721 mH OG=G/K ya
G=1120/(22.4×3600×0.5)=0.0278 kmol/(m2
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)=0.001053X2=0; X1*=Y1/1.2=0.05263/1.2=0.04386X1= X1*/1.4=0.03133
②ΔY1=Y1-Y1*=0.05236-1.2×0.03133=0.01503ΔY2=Y2=0.001053
ΔY m=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.005258N 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)=0.00217η=(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=1.4625L S/G B =1.2(L S/G B)min=(Y1-Y2)/X1X1=X1*/1.2=Y1/m/1.2=0.08696/1.5/1.2=0.0483②S=m/(L/G)=1.5/(1.2×1.4625)=0.8547N 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 mh=N OG×H OG=13.07×0.752=9.83 m③x2=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 mΔh=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)=0.0417η=(0.0417-0.008)/0.0417=80.8%2．B=100(1-(L/G)min =(Y1-Y2)/(X1-0) =(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-0)≈0.102L min
L s =1.4L min
3．Ls /G B=(Y1-Y2)/(X1-0)=13.7/96=0.143X1=(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-L'max ' =L's max /(1-X1)=4.64/(1-
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=0.0167②1/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=0.01x1’=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 ya=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 Nm3
y1=0.013 φ=0.995 x2=0 ye =0.75xＫya
Ls =1200/(3600×18)=0.0185 kmol/sG B=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49y2=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)/ΔYmΔy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490Δy2=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0.2gCO21000g 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)=0.149Y2=Y1(1-φ)=0.149(1-0.90)=0.0149X1=0.2/44/(1000/18)=8.18×10-5X2=0
V=TV’/(T’×22.4) =1000(1-L=V(Y1-Y2)/(X1-X2)=36.2(0.149-0.0149)/(8.18×10-5)=59345kmol/h= 1.07×106kgH2O/h2．求填料⾼度
H OL =L/ (ＫxaΩ) =59345/ (11000×π/4×1.332)=3.88mN 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)=5.113Z＝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=0.891G=(480×273/29
(3)H OG=G/K ya=20/(0.785×0.52)3600/0.09=0.3145 mS=m/(L/G)=0.75/0.891=0.842y1/y2=1/(1-η)=1/0.05=20
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=8.78h=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∴L=42(0.0749－或=1.27m3
2)D: D=(4V混/πu)
混合⽓体量n=V(1＋Y1)=42(1＋
V混=nRT/p=45.1×8.314×300/101.3=1110.5m3
∴代⼊：D=（4×1110.5/3600π×0.5) =0.89m，园整为0.9m3)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=0.00185V=1000(1－0.1)/2
代⼊上式得：或=34.71m3
2)D: D=(4V混/πu)
⽽V混=1000×（101.3/102.63）×（298/273）=1077.4m3; 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=0.01252)(L/G)min:
(L/V)min=(Y1－Y2)/(X1*－X2) =(0.01－0.001)/0.0125－0=0.723) 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=3.64)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=11.9Z′= 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=44.64（1-0.07）；代⼊得：L=V（Y1-Y2）/X1=41.52（0.0753-0.001506）/0.0439或3。
2）D：D=（4V/πu）0.5= (4×1000/π×0.5×3600)0.5=0.841m3)Z: Z=H OG.N OG
H OG=V/K ya2) =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
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