题目
七、用清水吸收氨－空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度 y1＝ 0.01（摩尔分率）,吸收率 90％，气－液平衡关系 y=0.9x。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，气相总传质单元数为多少? 4）气相总传质单元高度为 0.5m 时，填料层高为几米?
七、用清水吸收氨－空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度 y1＝ 0.01（摩尔分率）,吸收率 90％，气－液平衡关系 y=0.9x。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，气相总传质单元数为多少? 4）气相总传质单元高度为 0.5m 时，填料层高为几米?
题目解答
答案
解： y1=0.01 η=90% y2=y1(1-η)=0.01(1-0.9)=0.001x2=0 , x1* =y1/0.9=0.01/0.9=0.0111 3 分3 分y2*=0 ， y1*=0.9×0.00556=0.0053 分4 分Z＝0.5m×3.6=1.8 m。 3 分
解析
步骤 1：计算溶液最大出口浓度
根据题意，混合气进塔时氨的浓度 y1＝0.01（摩尔分率），吸收率 90％，气－液平衡关系 y=0.9x。吸收率 90％意味着吸收后氨的浓度 y2 = y1(1-η) = 0.01(1-0.9) = 0.001。根据气－液平衡关系 y=0.9x，可以求出溶液最大出口浓度 x2 = y2/0.9 = 0.001/0.9 = 0.00111。
步骤 2：计算最小液气比
最小液气比 L/Vmin 可以通过公式 L/Vmin = (y1 - y2*)/(x1* - x2) 计算，其中 y1 = 0.01，y2* = 0，x1* = y1/0.9 = 0.01/0.9 = 0.0111，x2 = 0。因此，L/Vmin = (0.01 - 0)/(0.0111 - 0) = 0.9。
步骤 3：计算气相总传质单元数
取吸收剂用量为最小吸收剂用量的 2 倍时，即 L/V = 2 * L/Vmin = 2 * 0.9 = 1.8。气相总传质单元数 Nog 可以通过公式 Nog = (y1 - y2)/(y1 - y2*) * (L/V)/(L/Vmin) 计算，其中 y1 = 0.01，y2 = 0.001，y2* = 0，L/V = 1.8，L/Vmin = 0.9。因此，Nog = (0.01 - 0.001)/(0.01 - 0) * (1.8)/(0.9) = 1.9。
步骤 4：计算填料层高
气相总传质单元高度 HOG 可以通过公式 HOG = HOG/Nog 计算，其中 HOG = 0.5m，Nog = 1.9。因此，填料层高 Z = HOG * Nog = 0.5 * 1.9 = 0.95m。
根据题意，混合气进塔时氨的浓度 y1＝0.01（摩尔分率），吸收率 90％，气－液平衡关系 y=0.9x。吸收率 90％意味着吸收后氨的浓度 y2 = y1(1-η) = 0.01(1-0.9) = 0.001。根据气－液平衡关系 y=0.9x，可以求出溶液最大出口浓度 x2 = y2/0.9 = 0.001/0.9 = 0.00111。
步骤 2：计算最小液气比
最小液气比 L/Vmin 可以通过公式 L/Vmin = (y1 - y2*)/(x1* - x2) 计算，其中 y1 = 0.01，y2* = 0，x1* = y1/0.9 = 0.01/0.9 = 0.0111，x2 = 0。因此，L/Vmin = (0.01 - 0)/(0.0111 - 0) = 0.9。
步骤 3：计算气相总传质单元数
取吸收剂用量为最小吸收剂用量的 2 倍时，即 L/V = 2 * L/Vmin = 2 * 0.9 = 1.8。气相总传质单元数 Nog 可以通过公式 Nog = (y1 - y2)/(y1 - y2*) * (L/V)/(L/Vmin) 计算，其中 y1 = 0.01，y2 = 0.001，y2* = 0，L/V = 1.8，L/Vmin = 0.9。因此，Nog = (0.01 - 0.001)/(0.01 - 0) * (1.8)/(0.9) = 1.9。
步骤 4：计算填料层高
气相总传质单元高度 HOG 可以通过公式 HOG = HOG/Nog 计算，其中 HOG = 0.5m，Nog = 1.9。因此，填料层高 Z = HOG * Nog = 0.5 * 1.9 = 0.95m。