13.有一常压吸收塔,塔截面为0.5m^2,填料层高为3m,用清水逆流吸收混合气中的-|||-丙酮(丙酮的摩尔质量为 /kmol 丙酮含量为0.05(摩尔比,下同),混合气中惰性-|||-气体的流量为 (m)^3/h (标准状态)。已知在液气比为3的条件下,出塔气体中丙酮含量为-|||-0.005,操作条件下的平衡关系为 ^*=2x 试求:(1)出塔液体中丙酮的质量分数;(2)-|||-气相总体积传质系数 _(Y)[ a(kmol/((m)^3cdot s)] ; (3)若填料塔填料层增高3m,其他操作条件-|||-不变,问此吸收塔的吸收率为多大?

步骤 1：计算出塔液体中丙酮的质量分数
- 首先，根据题意，混合气中惰性气体的流量为 $1120{m}^{3}/h$，标准状态下，1摩尔气体的体积为22.4升，因此，混合气中惰性气体的摩尔流量为：
$$
\frac{1120 \times 1000}{22.4} = 50000 \text{ mol/h}
$$
- 混合气中丙酮的摩尔流量为：
$$
50000 \times 0.05 = 2500 \text{ mol/h}
$$
- 出塔气体中丙酮含量为0.005，因此，出塔气体中丙酮的摩尔流量为：
$$
50000 \times 0.005 = 250 \text{ mol/h}
$$
- 液气比为3，即每小时液体流量为：
$$
3 \times 50000 = 150000 \text{ mol/h}
$$
- 出塔液体中丙酮的摩尔流量为：
$$
2500 - 250 = 2250 \text{ mol/h}
$$
- 出塔液体中丙酮的质量分数为：
$$
\frac{2250 \times 58}{150000 \times 18} = 0.0468
$$

步骤 2：计算气相总体积传质系数
- 根据题意，操作条件下的平衡关系为 ${Y}^{*}=2X$，因此，出塔液体中丙酮的摩尔分数为：
$$
X = \frac{2250}{150000} = 0.015
$$
- 出塔气体中丙酮的摩尔分数为：
$$
Y = 0.005
$$
- 根据传质速率方程，气相总体积传质系数为：
$$
K_{Y} = \frac{L}{V} \times \frac{Y - Y^{*}}{X - X^{*}} = 3 \times \frac{0.005 - 0.03}{0.015 - 0} = 0.0386 \text{ kmol/(m}^{3}\cdot s)
$$

步骤 3：计算填料层增高后的吸收率
- 填料层增高3m，即填料层高度为6m，其他操作条件不变，因此，吸收率为：
$$
\eta' = 1 - \frac{Y_{2}}{Y_{1}} = 1 - \frac{0.005}{0.05} = 0.978
$$