[例 8-9】 操作线与平衡线平行的吸收过程计算某填料吸收塔高2.7m,在常压下用-|||-清水逆流吸收混合气中的氨。混合气入塔的摩尔流率为 .03kmol/((m)^2cdot s) 清水的喷淋密-|||-度 .018kmol/((m)^2cdot s) 进口气体中含氨2 %(体积分数),已知气相总传质系数 _(y)a=-|||-.1kmol/((m)^3cdot s), 操作条件下亨利系数为60kPa。试求排出气体中氨的浓度。

考查要点：本题主要考查吸收过程中的操作线与平衡线平行时的传质计算，涉及传质单元数的确定及浓度的求解。

解题核心思路：

1. 判断操作线与平衡线是否平行：当液体喷淋密度与气体流率的比值（L/G）等于亨利系数对应的比值m时，操作线与平衡线平行。
2. 计算传质单元数：通过塔高和传质单元高度（H_OG）确定总传质单元数（N_OG）。
3. 建立浓度关系方程：利用传质单元数与推动力的关系，结合边界条件求解出口浓度。

破题关键点：

• 识别L/G = m的条件，明确推动力恒定。
• 正确应用传质单元数公式，注意特殊情况下推动力的处理。

步骤1：判断操作线与平衡线是否平行

1. 计算m值：
   $m = \frac{E}{P} = \frac{60}{101.3} \approx 0.6$
2. 计算L/G比值：
   $\frac{L}{G} = \frac{0.018}{0.03} = 0.6$
   因为L/G = m，操作线与平衡线平行，推动力恒定。

步骤2：计算传质单元高度（H_OG）

$H_{OG} = \frac{G}{K_y a} = \frac{0.03}{0.1} = 0.3 \, \text{m}$

步骤3：计算总传质单元数（N_OG）

$N_{OG} = \frac{\text{塔高}}{H_{OG}} = \frac{2.7}{0.3} = 9$

步骤4：建立浓度关系方程

当操作线与平衡线平行时，推动力为：
$\Delta y_m = y_{UND}$
根据传质单元数公式：
$N_{OG} = \frac{y_{\text{进}} - y_{UND}}{\Delta y_m} = \frac{0.02 - y_{UND}}{y_{UND}}$
代入N_OG = 9，解得：
$y_{UND} = 0.002$