某填料吸收塔高2.7 m,在常压下用清水逆流吸收混合气中的氨。混合气入-|||-塔的摩尔流率为 .03kmol/((m)^2cdot s) 清水的喷淋密度 .018kmol/((m)^2cdot s) 进口气体中含-|||-氨2%(体积),已知气相总传质系数 _(y)a=0.1kmol/((m)^3cdot s), 操作条件下亨利系数为-|||-60kPa。试求排出气体中氨的浓度。

步骤 1：计算摩尔比 m
根据亨利系数 $H = 60kPa$，计算摩尔比 $m$：
$$
m = \frac{H}{P} = \frac{60}{101.3} \approx 0.592
$$
步骤 2：判断操作线与平衡线的关系
根据清水的喷淋密度 $L = 0.018kmol/({m}^{2}\cdot s)$ 和混合气入塔的摩尔流率 $G = 0.03kmol/({m}^{2}\cdot s)$，计算 $L/G$：
$$
\frac{L}{G} = \frac{0.018}{0.03} = 0.6
$$
由于 $L/G = 0.6$ 与 $m = 0.592$ 接近，可以认为操作线与平衡线平行。
步骤 3：计算平均推动力 $\Delta y_m$
由于操作线与平衡线平行，平均推动力 $\Delta y_m$ 等于未吸收的气体浓度 $y_{UND}$：
$$
\Delta y_m = y_{UND} - m x_{UND} = y_{i} = 0.02
$$
步骤 4：计算气相传质单元高度 $H_{OG}$
根据气相总传质系数 $K_y a = 0.1kmol/({m}^{3}\cdot s)$，计算气相传质单元高度 $H_{OG}$：
$$
H_{OG} = \frac{G}{K_y a} = \frac{0.03}{0.1} = 0.3m
$$
步骤 5：计算气相传质单元数 $N_{OG}$
根据塔高 $H = 2.7m$ 和气相传质单元高度 $H_{OG} = 0.3m$，计算气相传质单元数 $N_{OG}$：
$$
N_{OG} = \frac{H}{H_{OG}} = \frac{2.7}{0.3} = 9
$$
步骤 6：计算未吸收的气体浓度 $y_{UND}$
根据气相传质单元数 $N_{OG} = 9$ 和平均推动力 $\Delta y_m = 0.02$，计算未吸收的气体浓度 $y_{UND}$：
$$
N_{OG} = \frac{y_{UND} - y_{H}}{\Delta y_m} = \frac{0.02 - y_{UND}}{0.02}
$$
解得：
$$
y_{UND} = \frac{0.02}{1 + 9} = \frac{0.02}{10} = 0.002
$$