题目
在填料层高度为4m的常压逆流吸收塔内,用清水吸收空气中的氨。已-|||-知入塔空气中含氨5%(体积分率),塔顶空气中含氨0.5 %(体积分率),实际液-|||-气比为0.98,又已知在该塔操作条件下,氨水系统的平衡关系为 y=mx (式中,-|||-m为常数,x、y分别为液、气相中氨的摩尔分率),且测得与含氨1.77%(体积分-|||-数)的混合气体充分接触后的水中氨浓度为 18.89g/1000g 水。-|||-(1)求该填料塔的气相总传质单元高度(单位为m);-|||-(2)现水温上升,其他操作条件不变,试分析气、液相出塔浓度如何变化?
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算平衡常数m
根据题意，当y=0.0177时，与其平衡的液相浓度为x=0.0196。因此，平衡常数m为：
$m = \dfrac{y}{x} = \dfrac{0.0177}{0.0196} = 0.903$
步骤 2：计算实际液气比S
实际液气比S为：
$S = \dfrac{mG}{L} = \dfrac{0.903}{0.98} = 0.921$
步骤 3：计算气相总传质单元数N_{C2}
根据题意，入塔空气中含氨5%（体积分率），塔顶空气中含氨0.5%（体积分率），因此：
$N_{C2} = \dfrac{1}{1-S} \ln \left[ (1-S) \dfrac{y_n - mx_2}{y_n - mx_n} + S \right]$
$= \dfrac{1}{1-0.921} \ln \left[ (1-0.921) \dfrac{0.05}{0.005} + 0.921 \right]$
$= 6.8$
步骤 4：计算气相总传质单元高度H_{α2}
气相总传质单元高度H_{α2}为：
$H_{α2} = \dfrac{h}{N_{C2}} = \dfrac{4}{6.8} = 0.59m$
步骤 5：分析水温上升时气、液相出塔浓度变化
水温上升时，m增大，S(=mG/L)增加，N_{C2}基本不变，从而(y_{b}-mx_{a})/(y_{a}-mx_{a})下降，使得y_{a}增大。再根据物料衡算x_{b}=x_{a}+G_{2}(y_{b}-y_{a})/L可知，x_{b}下降。即水温上升时，y_{a}增大，x_{b}下降。
根据题意，当y=0.0177时，与其平衡的液相浓度为x=0.0196。因此，平衡常数m为：
$m = \dfrac{y}{x} = \dfrac{0.0177}{0.0196} = 0.903$
步骤 2：计算实际液气比S
实际液气比S为：
$S = \dfrac{mG}{L} = \dfrac{0.903}{0.98} = 0.921$
步骤 3：计算气相总传质单元数N_{C2}
根据题意，入塔空气中含氨5%（体积分率），塔顶空气中含氨0.5%（体积分率），因此：
$N_{C2} = \dfrac{1}{1-S} \ln \left[ (1-S) \dfrac{y_n - mx_2}{y_n - mx_n} + S \right]$
$= \dfrac{1}{1-0.921} \ln \left[ (1-0.921) \dfrac{0.05}{0.005} + 0.921 \right]$
$= 6.8$
步骤 4：计算气相总传质单元高度H_{α2}
气相总传质单元高度H_{α2}为：
$H_{α2} = \dfrac{h}{N_{C2}} = \dfrac{4}{6.8} = 0.59m$
步骤 5：分析水温上升时气、液相出塔浓度变化
水温上升时，m增大，S(=mG/L)增加，N_{C2}基本不变，从而(y_{b}-mx_{a})/(y_{a}-mx_{a})下降，使得y_{a}增大。再根据物料衡算x_{b}=x_{a}+G_{2}(y_{b}-y_{a})/L可知，x_{b}下降。即水温上升时，y_{a}增大，x_{b}下降。