在逆流操作的填料塔内，用清水吸收氨气-空气混合气体中的氨，已知混合气体流量为 640 , (m)^3/(h)（标准状况下），其中氨气含量为 5%（体积分数），吸收率为 95%，塔内径（直径）为 0.8 , (m)，清水用量为 1.0 , (m)^3/(h)，操作条件下的平衡关系为 y = 1.2x，气相总体积传质系数 K_ya 为 0.0275 , (kmol)/((m)^3 cdot (s))。该操作条件下水的密度为 998.2 , (kg)/(m)^3。试求：(1) 吸收液的出口浓度 x_1；(2) 气相总传质单元数 N_({OG)} 及填料层高度 H；(3) 气体流量增加 20%，维持操作压强、吸收剂用量以及气、液进口组成不变，溶质的回收率有何变化？(已知吸收过程为气膜控制，K_ya 近似与惰性气体摩尔流量的 0.8 次方成正比。)

本题为逆流填料塔吸收氨气的工程计算问题，涉及物料平衡、传质单元数及操作条件变化对回收率的影响。解题路径如下：

1. 吸收液出口浓度 $ x_1 $

基于全塔物料平衡方程：
$G'(y_1 - y_2) = L(x_1 - x_2)$
其中：

• 惰性气体摩尔流量 $ G' = 27.143 \, \text{kmol/h} $
• 液相摩尔流量 $ L = 55.456 \, \text{kmol/h} $
• 进口气相组成 $ y_1 = 0.05 $，出口气相组成 $ y_2 = 0.0025 $（由95%吸收率得）
• 清水进口 $ x_2 = 0 $

代入求得：
$x_1 = 0.0232$

2. 气相总传质单元数 $ N_{OG} $ 与填料层高度 $ H $

• 操作线斜率：$ \frac{L}{G'} = 2.043 $

• 平衡线斜率：$ m = 1.2 $

• 利用传质单元数公式：
  $N_{OG} = \frac{1}{1 - \frac{m G'}{L}} \ln \left[ \left(1 - \frac{m G'}{L}\right) \frac{y_1}{y_2} + \frac{m G'}{L} \right]$
  计算得：
  $N_{OG} = 5.28$

• 填料层高度由下式确定：
  $H = N_{OG} \cdot H_{OG}, \quad H_{OG} = \frac{G'}{K_y a \cdot S}$
  其中塔截面积 $ S = 0.50266 \, \text{m}^2 $，$ K_y a = 0.0275 \, \text{kmol/(m}^3 \cdot \text{s)} $，换算后得：
  $H_{OG} = 0.5456 \, \text{m}, \quad H = 2.88 \, \text{m}$

3. 气体流量增加20%后回收率变化

• 新惰性气体流量 $ G'' = 32.571 \, \text{kmol/h} $
• 传质系数按 $ K_y a \propto G^{0.8} $ 调整，得 $ K_y a' = 0.03187 \, \text{kmol/(m}^3 \cdot \text{s)} $
• 新传质单元高度 $ H_{OG}' = 0.5647 \, \text{m} $，因填料高度不变，新传质单元数：
  $N_{OG}' = \frac{H}{H_{OG}'} = 5.10$
• 重新联立传质单元数公式与操作线方程，解得新出口气相组成：
  $y_2' = 0.00388$
• 对应回收率：
  $\eta' = \frac{y_1 - y_2'}{y_1} \times 100\% = 92.24\%$
  较原95%下降约2.76%。

最终结果：

• 吸收液出口浓度 $ x_1 = 0.0232 $
• 气相总传质单元数 $ N_{OG} = 5.28 $，填料层高度 $ H = 2.88 \, \text{m} $
• 气体流量增加20%后，回收率降至92.24%