kx=3.5 10-kmol /(m s)。气液平衡关系可用亨利定律表示，相平衡常数m=0.7。总压为101.325kPa。试求：(1)气相总传质系数Ky，并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制；(2)试求吸收塔该截面上溶质A的传质速率Na。解⑴气相总传质系数Ky气膜阻力1 /kY=4104(m? s)/kmol，液膜阻为m/ kx=2 102(m2s)/kmol。气膜阻力与总阻力的比值为让=4 10[=0.995，为气膜控制。1/Ky4.02汉10(2)传质速率Na【5-13】根据卩人=py,pi=py及Ca=cx,c =cx，试将传质速率方程Na=(Pa-Pi)=心(g-Ca)变换成Na=ky(y —yi)=kx(x—X)的形式。ky与kc、kx与&有何关系。解Na=kGPa-p =kGpy-pyi=pkGy -y-i=kyy -y-i式中ky= pkG式中kx=ck吸收塔的计算从矿石焙烧炉送出的气体含体积分数为9%的SQ，其余视为惰性气体。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含SO2的95%。吸收塔的操作温度为30C，压力为100kPa，每小时处理的炉气量为1000m3(30C、100kPa时的体积流量)，所用液-气比为最小值的1.2倍。求每小时的用水量和出塔时水 溶液组成。平衡关系数据为Y一丫2一的计算2原料气中SQ分压Psq二py1=1000.09 =9kPa②用水量计算标准状态下理想气体的摩尔体积为22.4 m3/kmol(273.15K,,01.325kPa)炉气的摩尔流量为惰性气体流量G=39.71 -009=36.1kmol/h吸收用水量L=46.2汉3 6 116k5r8 ol/h3出塔水溶液的组成【5-15】在一吸收塔中，用清水在总压0.1MPa、温度20C条件下吸收混合气体中的CO2，将其组成从2%降至0.1%(摩尔分数)。20C时CO2水溶液的亨利系数E =144MPa。吸收剂用量为最小用量 的1.2倍。试求：(1)液-气比L/G及溶液出口组成X1。⑵试求总压改为1MPa时的L/G及X1。解(1)总压p =0.1MPa时L/G及X1(2)总压p=1MPa时的L/G及人从上述计算结果可知，总压从O.IMPa增大到1MPa，溶液出口组成从1.1810-增加到1.1810-。【5-16】用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中含苯2%(摩尔分数)；入塔的煤油中含苯0.02%(摩尔分数)。溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温度为50C,压力为100kPa，相平衡关系为Y* =0.36X，气相总传质系数Kya =0.015kmol/(m3s)。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为0.015kmol/(m2s)。试求填料塔的填料层高度，气相总传质单元数用对数平均推动力法及吸收因数法的计算式计算。解(1)气相总传质单元高度HOG计算G '2入塔混合气的流量一==0.015 kmol/(m s)惰性气体流量G=G‘1_y1=0-0151 -002=0.0147kmol/(m2s)(2)气相总传质单元数Hog计算Y=吸=0.0204，回收率H=0.9910.981吸收因数法计算Nog2对数平均推动力法计算Nog(3)填料层高度Z计算【5-17】混合气含CO2体积分数为10%，其余为空气。在30C、2MPa下用水吸收，使CO2的体积分数降到0.5%,水溶液出口组成X^6 10-(摩尔比)。混合气体处理量为2240m3/h(按标准状态,273.15K,101325Pa),塔径为1.5m。亨利系数E =188MPa,液相体积总传质系数33Kla =50kmol ,(m h kmol /m )。试求每小时用水量及填料塔的填料层高度。解(1)用水量计算010 00534如=0.1,%=一=0.111,Y2=0.005,Y2 =—=5.0^1^^,X!=6x10—,X^00.90.995混合气流量G_224^_100kmo/h.4惰性气体流量G二G'1_y1=100 1 -0.1 =90kmol/hG(Y-2Y )90(0 111 -0 00503 )/用水量L1241 59 10km ol/hX1-X26X10(2)填料层高度Z计算水溶液的总浓度c；s/Ms=9 9 57/1=85o5io3点体积传质系数Kxa=cKl^55.350=2765kmol/(m3h)L________________________________KxaQ2 7 6 5— X( .12)51对数平均推动力法计算n°l气液相平衡常数m二188=94P2液相总传质单元数2吸收因数法计算N°l填料层高度^HolNoL3.2 62 7 3= 8n9【5-18】气体混合物中溶质的组成Y =0.02(摩尔比)，要在吸收塔中用吸收剂回收。气液相平衡关系为Y*二1.0X。(1)试求以下3种情况下的液相出口组成Xi与气相总传质单元数Nog(利用教材中图5-23)，并迸行比拟，用推动力分析Nog的改变。3种情况的溶质回收率均为99%。1入塔液体为纯吸收剂，液-气比L/G=20；2入塔液体为纯吸收剂，液-气比L/G =1.2;3入塔液体中含溶质的组成X2=0.0001(摩尔比)，液-气比L/G=1.2。(2)入塔液体为纯吸收剂，最小液-气比(L/G)min=0.8，溶质的回收率最大可达多少？解⑴求X1与Nog回收率「=0.99,¥=0.02，相平衡常数m=11X2=0,L/G=2,1/mG=2丫2一*=°.°002-0=0.01查图5-23，得Ng=7.8Y1-mX20.02 —0OG2X2=0,/G=1.2/. m G 1.2Y-mX?—-=0.01查图5-23，得NogT7丫1-mX2OG3X2=0.0 0 0,/ G=.1/mG .1 2查图5-23，得Nog=21计算结果比拟：2与①比拟，X2相同，L/G减小时，操作线斜率减小，向平衡线靠近，推动力减小。为到达一定的溶质回收率要求(即到达一定的丫2要求)，Nog需要增大，同时X1也增大了。3与②比拟，L/G相同，使X2增大，即操作线斜率相同，操作线向平衡线平行靠近，使推动力减 小，Nog增大，同时X1也增大了。(2)X2=0, (L/G)min=0.8,(L/G)min=0.8m当液体出口组成X1与气体进口组成达平衡时，溶质的回收率为最大，即X；二Y/m