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作业题6. 在一直径为0.8 m的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已
知混合气的流量为45 kmol/h，二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为
Y?34.5X，气相总体积吸收系数为0.056 2 kmol/(m3·s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比
为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求水的用量（kg/h）及所需的填料层高度。
解：Y1?y10.032??0.0331 1?y11?0.032 Y2?Y1?1??A??0.0331??1?0.98??0.000662 X1*?Y10.0331??9.594?10?4 m34.5 X1?0.76X1*?0.76?9.594?10?4?7.291?10?4 惰性气体的流量为
qn,V?45?(1?0.032)kmol/h?43.56kmol/h
水的用量为
qn,L?qn,V(Y1?Y2)X1?X2?43.56??0.0331?0.000662?3kmol/h?1.938?10kmol/h ?47.291?10?0qm,L?1.938?103?18kg/h?3.488?104kg/h
求填料层高度 HOG?qn,VKYa??43.56/3600m?0.429m
0.0562?0.785?0.82?4 ?Y1?Y1?Y1*?0.0331?34.5?7.291?10?0.00795
?Y2?Y2?Y2*?0.000662?34.5?0?0.000662
y 1.00.90.80.70.60.50.40.3a5de
b0.20.10.00.011cxW0.10.20.30.4xF0.50.60.70.80.9X xD1.0 NOG?Y1?Y20.0331?0.000662??11.07 ?Ym0.00293
Z?NOGHOG?11.07?0.429m?4.749m
作业题8. 在101.3 kPa及20 ℃的条件下，用清水在填料塔内逆流吸收混于空气中的氨气。
已知混合气的质量流速G为600 kg/(m2·h)，气相进、出塔的摩尔分数分别为0.05、0.000526，水的质量流速W为800 kg/(m2·h)，填料层高度为3 m。已知操作条件下平衡关系为Y= 0.9 X，
KGa正比于G 0.8而于W无关。若（1）操作压力提高一倍；（2）气体流速增加一倍；(3) 液
体流速增加一倍，试分别计算填料层高度应如何变化，才能保持尾气组成不变。
解：首先计算操作条件变化前的传质单元高度和传质单元数
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Y1?y10.05??0.0526 1?y11?0.05y20.000526??0.000526 1?y21?0.000526 Y2? 操作条件下，混合气的平均摩尔质量为 M?
?xMii???0.05?17??1?0.05??29??kg/kmol?28.4kg/kmol
600??1?0.05? kmol/(m2?h)?20.07kmol/(m2?h)
?28.4q800 n,L???1?0? kmol/(m2?h)?44.44 kmol/(m2?h)
?18?qn,VS?mqn,Vqn,L?0.9?20.07?0.406
44.44 Y1*?mX1?mqn,Vqn,L?Y1?Y2??0.406??0.0526?0.000526??0.0211
?Y1?Y1?Y1*?0.0526?0.0211?0.0315 ?Y2?Y2?Y2*?0.000526?0?0.000526 NOG??Y110.0315ln1?ln?6.890 1?S?Y21?0.4060.000526 HOG?Z3?m?0.435m NOG6.890 （1）pt??2pt m?E ptptmm? pt?2?S0.406??0.203 22 m?? S??m?qn,Vqn,L 若气相出塔组成不变，则液相出塔组成也不变。所以 ?Y1??Y1?Y1?*?0.0526??0.0211?0.0421 ?Y2??Y2?Y2?*?0.000526?0?0.000526
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12.
?? NOG HOG? HOG???Y?110.0421ln1?ln?5.499 ??1?S?Y21?0.2030.000526qn,VKYa??qn,VKGap总?
qn,VH0.435?OG?m?0.218m ??KGap总22?NOG??0.218?5.499m?1.199m Z??HOG ?Z?Z??Z?(1.199?3)m??1.801m 即所需填料层高度比原来减少1.801m。
??2qn,V （2）qn,V S???mqn,VL?2S?2?0.406?0.812
若保持气相出塔组成不变，则液相出塔组成要加倍，即
??2X1 X1故
?Y1??Y1?Y1?*?Y1?mX1??Y1?S??Y1?Y2??0.0526?0.812??0.0526?0.000526??0.0103
* ?Y2??Y2?Y2??0.000526?0?0.000526
?? NOG HOG??Y?110.0103ln1?ln?15.82 ??1?S?Y21?0.8120.000526qn,VKYa??????qn,VKGaP??qn,Vqn,V0.8?qn,V0.2
?q? HOG???n,V?q?n,V0.2HOG?20.2?0.435m?0.500m
?NOG??0.500?15.82m?7.910m Z??HOG ?Z?Z??Z?(7.910?3)m?4.910m 即所需填料层高度要比原来增加4.910 m。
??2qn,L （3） qn,L S??mqn,VS0.406???0.203 ?qn,L22??Y1?Y2?*1 NOG ???ln??1?S???S?*1?S??Y2?Y2?? ?10.0526?0??ln??1?0.203??0.203??5.497
1?0.203?0.000526?0?精选文档
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W对KGa无影响，即qn,L对KGa无影响，所以传质单元高度不变，即
??HOG?0.435m HOG?NOG??0.435?5.497m?2.391m Z??HOG ?Z?Z??Z?(2.391?3)m??0.609m 即所需填料层高度比原来减少0.609 m。
作业题10. 用清水在塔中逆流吸收混于空气中的二氧化硫。已知混合气中二氧化硫的体积
分数为0.085，操作条件下物系的相平衡常数为26.7，载气的流量为250 kmol/h。若吸收剂用量为最小用量的1.55倍，要求二氧化硫的回收率为92%。试求水的用量（kg/h）及所需理论级数。 解：Y1?y10.085??0.0929 1?y11?0.085 Y2?Y1?1??A??0.0929??1?0.92??0.00743 用清水吸收，X2?0
?q ?n,L?q?n,V??m?A?26.7?0.92?24.564 ???min 操作液气比为
qn,Lqn,V?1.55?24.564?38.074
水的用量为
qn,L?38.074?250kmol/h?9.519?103kmol/h
qm,L?9.519?103?18kg/h?1.713?105kg/h
A?qn,Lmqn,V?38.074?1.426 26.7 用清水吸收，???A?0.92
ln 由 NT?A??1???1
lnAlnNT?
1.426?0.921?0.92?1?4.198ln1.426
第九章
练习题1．在密闭容器中将A、B两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分
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的饱和蒸气压分别为pA=107.6 kPa及pB＝41.85 kPa，取样测得液面上方气相中组分A的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。
解：本题可用露点及泡点方程求解。
***???107.6?p总－41.85??0.95 pAp总?pBpAyA?xA?**?p总?107.6?41.85?p总p总?pA?pB**解得 p总＝99.76kPa
*p总?pB**pA?pBx??99.76?41.85?0.8808
107.6?41.85本题也可通过相对挥发度求解
*pA107.6??*??2.571
pB41.85由气液平衡方程得
y0.95x???0.8808
y???1?y?0.95?2.571?1?0.95?**?1?xA???107.6?0.8808?41.85?1?0.8808??kPa?99.76kPa p总＝pAxA?pB2．试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯—甲苯混合液在总压100 kPa和10 kPa的相对挥发度和平衡的气相组成。苯（A）和甲苯（B）的饱和蒸气压和温度的关系为
*lgpA?6.032?1206.35
t?220.241343.94 t?219.58*lgpB?6.078?式中p﹡的单位为kPa，t的单位为℃。苯—甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起点，100 kPa和10 kPa对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃）
解：本题需试差计算 （1）总压p总＝100 kPa 初设泡点为94.6℃，则
*lgpA?6.032?1206.35*?2.191 得 pA?155.37kPa
94.6?220.241343.94*?1.80 pB?63.15kPa
94.6?219.58*同理 lgpB?6.078?xA?100?63.15?0.3996?0.4
155.37?63.15或 p总＝?0.4?155.37?0.6?63.15?kPa?100.04kPa*pA则 ??*?155.37?2.46
pB63.15
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化工原理作业和练习题
