在 101.3 kPa 及 20 °C 的条件下,用清水在填料塔内逆流吸收混于空气中的氨气。已知混合气的质量流速 G 为 600 kg /(m 2 · h) ,气相进、出塔的摩尔分数分别为 0.05 、 0.000526 ,水的质量流速 W 为 800 kg /(m 2 · h) ,填料层高度为 3 m 。已知操作条件下平衡关系为 Y = 0.9 X , K G a 正比于 G 0.8 而于 W 无关。若: 1 )操作压力提高一倍; 2 )气体流速增加一倍; 3) 液体流速增加一倍 ,试分别计算填料层高度应如何变化,才能保持尾气组成不变。

步骤 1：计算初始条件下的传质单元数
根据题意，初始条件下的气相进、出塔的摩尔分数分别为 0.05 和 0.000526，平衡关系为 Y = 0.9 X。因此，初始条件下的传质单元数 N 可以通过以下公式计算：
\[ N = \frac{Y_1 - Y_2}{Y_1 - X_1} \]
其中，\( Y_1 = 0.05 \)，\( Y_2 = 0.000526 \)，\( X_1 = \frac{Y_1}{0.9} = \frac{0.05}{0.9} \approx 0.0556 \)。
步骤 2：计算初始条件下的传质单元高度
根据题意，初始条件下的填料层高度为 3 m，传质单元高度 HOG 可以通过以下公式计算：
\[ HOG = \frac{H}{N} \]
其中，H 为填料层高度，N 为传质单元数。
步骤 3：计算操作压力提高一倍时的传质单元高度
根据题意，操作压力提高一倍时，传质单元高度 HOG 不变，因此填料层高度 H' 可以通过以下公式计算：
\[ H' = HOG \times N' \]
其中，N' 为操作压力提高一倍时的传质单元数。
步骤 4：计算气体流速增加一倍时的传质单元高度
根据题意，气体流速增加一倍时，传质单元高度 HOG 变化，因此填料层高度 H'' 可以通过以下公式计算：
\[ H'' = HOG'' \times N'' \]
其中，HOG'' 为气体流速增加一倍时的传质单元高度，N'' 为气体流速增加一倍时的传质单元数。
步骤 5：计算液体流速增加一倍时的传质单元高度
根据题意，液体流速增加一倍时，传质单元高度 HOG 不变，因此填料层高度 H''' 可以通过以下公式计算：
\[ H''' = HOG \times N''' \]
其中，N''' 为液体流速增加一倍时的传质单元数。