1、第一部分 概念題示例與分析一、填空題5-1在液相中，若溫度提高1倍，粘度不變，則擴散系數_。 答案： 增大1倍分析：由可知。 5-2 操作中的吸收塔，當生產任務一定，若吸收劑用量小于最小用量，則吸收效果 ; _.答案：達不到要求分析：所謂最小液氣比及最小吸收劑用量是針對一定的分離任務而言的，當實際液氣比或吸收劑用量小于最小值時，則吸收效果達不到給定的分離要求。5-3 脫吸因數s的表達式為_, 在Y-X坐標系下的幾何意義是_。答案： ;平衡線斜率與操作線率之比5-4 在氣體流量、氣相進出口組成和液相進口組成不變時，若減少吸收劑用量，則操作線將_平衡線，傳質推動力將_, 若吸收劑用量減至最小吸收劑

2、用量時，設備費用將_。答案：靠近；減??；無窮大5-5 對逆流操作的填料吸收塔，當脫吸因數s>1時，若塔高為無窮大，則氣液兩相將于塔_達到平衡。答案：底分析：因平衡線的斜率大于操作線的斜率，故操作線無限延長（塔高無限大）時，將 在高濃度端與平衡線相交，即兩相在塔底達到平衡。5-6 根據雙膜理論，兩相間的傳質阻力主要集中在_，增加氣液兩相主體的湍動程度，傳質速率將_ 。答案：相界面兩側的液膜和氣膜中；增大5-7是3種氣體在吸收過程中的脫吸因數，已知，且吸收過程的操作條件相同，試將3種氣體按溶解度大小排序如下_。答案：第3種最大，第2種次之，第1種最小分析：操作條件相同，相同，由可知當 有 而

3、m值愈大，表明氣體溶解度愈小。 5-8 壓力_,溫度_,將有利于吸收的進行。答案：增大；下降分析：由,說明m是溫度和壓力的函數。一般情況下，溫度下降，則E值下降，故溫度下降，壓力增大，導致m值下降，溶解度增大，有利吸收。5-9 難溶氣體屬_控制，主要傳質阻力集中于_側。答案：液膜；液膜 5-10 雙膜理論的基本假設是：（1）_; (2)_; (3)_。答案：氣液界面兩側各存在一層靜止的氣膜和液膜；全部阻力集中于該兩層靜止膜中，膜中的傳質是定態分子擴散；在相界面處，兩相達平衡。5-11等分子反向擴散適合于描述 _ 過程中的傳質速率關系。一組分通過另一停滯組分的擴散適合于描述 過程中的傳質速率關系

4、。答案:精餾,吸收和脫吸.5-12欲得到一定濃度的溶液，對易溶氣體所需的分壓_,而對難溶氣體所需的分壓則_。答案：較低，很高分析：由亨利定律 難溶氣體的E值很大，故需要的分壓高，而易溶氣體的E值很小,故需要的分壓低.5-13 在選擇吸收劑時，應主要考慮的4個方面1_,2_,3_,4_。答案：溶解度，選擇性；揮發性；粘性5-14 漂流因數反映_,當漂流因數大于1時表明_。答案：總體流動對傳質速率的影響；由于有總體流動而使傳遞速率較之單純分子擴散速率要大一些。5-15物質在靜止流體中的傳遞，主要是依靠流體_的無規則運動。物質在湍流的傳遞,主要是依據靠流體_的無規則運動. 答案：分子；質點5-16

5、對流傳質是指發生在運動著的流體與_之間的傳質過程。答案：相界面5-17 3種具有代表性的傳質理論是：1_, 2_ 3_-。答案：雙膜理論；溶質滲透理論；表面更新理論。5-18 吸收操作時，塔內任一橫截面上，溶質在氣相中的實際分壓總是_與其接觸的液相平衡分壓，所以吸收操作線總是位于平衡線的_。反之，如果操作線位于平衡線_，則應進行脫吸過程。答案：高于；上方，下方。5-19 當氣體處理量及初、終濃度已被確定，若減少吸收劑用量，操作線的斜率將_，其結果是使出塔吸收液的濃度_，而吸收推動力相應_。答案：變小；變大；變小分析：由題意知V、已經確定，減少L用量意味著液氣比減小，因低濃度端 已固定，故操作線

6、斜率變小且向平衡線靠近，使傳質推動力變小。又由物料衡算：常數 可知當一定時，L減小，必增大。5-20 一般情況下取吸收劑用量為最小用量的 _倍是比較適宜的. 答案 ：1.1-2.05-21填料層高度的計算將要涉及_、 _與_這3種關系式的應用。答案：物料衡算；傳質速率；相平衡 5-22傳質單元數及反映 _。則與設備的型式、設備中的操作條件有關, 表示_,是吸收設備性能高低的反映。 答案：分離任務的難易；完成一個傳質元所需的填料層高度 5-23 在氣液進口濃度給定的情況下，參數 值的大小反映.在氣液進口 濃度及吸收率已知的條件下,參數S值的大小反映 答案：溶質吸收率的高低；吸收推動力的大小5-2

7、4 對于低濃度氣體吸收操作，在求傳質單元數時，解析法的適用條件是 , 對數平均推動力法的適用條件是 ，梯級圖解法的適用條件是_,圖解積 分法的適用條件是 。 答案：操作范圍內平衡線為直線；操作范圍內平衡線為直線；操作范圍內平衡線彎 曲程度不大；各種情況5-25 總的來說，由于化學反應消耗了進入液相中的溶質，使溶質的有效溶解度 而平衡分壓 ，使吸收過程的推動力 。若溶質組分進入液相后立 即反應被消耗掉，則界面上的溶質分壓為 ，吸收過程可按 膜控制的物 理吸收計算。答案：增大；降低；增大；零；氣膜 5-26 克列姆塞爾方程的最簡形式為 。答案：5-27 對常壓下低濃度溶質的氣液平衡系統,當液相總濃

8、度增加時,其相平衡常數m將 答案：增大分析：由亨利定律 式中 溶質的濃度，； 溶液總濃度，；由題知，不變，增加，故必增大。5-28 當填料層高度等于傳質單元高度時，則該段填料層的傳質單元數= ，進出該填料段的氣體摩分數之差等于 。答案：1；該段用氣相摩分數表示的平均推動力5-29對逆流吸收系統，若脫吸收因數=1，則氣相總傳質單元數將 理論板數。若脫吸因數，則將 。答案 ：等于；小于分析 ：由可知 5-30 生產中常見的脫吸方法有_,_和_。答案：通入惰性氣體；通入水蒸氣；降壓5-31 用清水在填料塔中逆流吸收空氣的氨，已知氣體入塔濃度為(摩爾)，平衡關系Y=0.75X，填料層高為無窮大。試問：

9、5-32 在XY圖上示意繪出兩塔操作線 （1）當液氣流量之比為1 時，出塔氣相組成 = ，吸收率= ； （）當液氣流量之比為0.7時，出塔氣相組成 ，吸收率= 。 Y Y2 Y=f(x) 0 X 圖5-1 5-32 附圖 答案：（1）0， 100%； （2）0。0031，94% 分析：（1）當時 操作線在低濃度端已平衡線相交，即兩相在塔頂達到平衡，故有 X=0，Y =0所以 （2）>1 說明操作線在高濃度端與平衡線相交，即兩相在塔底達到平衡，故有 X由 V（所以 5-33 低濃度難溶氣體的逆流吸收操作系統，若僅增加液體量，而不改變其他條件，則此塔的氣相總傳質單元數將 ， 氣體出口濃度將

10、。 答案：增大；下降分析：難濃氣體的吸收過程為液膜阻力控制，主要阻力在液相，即 當增加液體量，可增大液膜傳質系數，有效降低液膜阻力，故總阻力下降。所以 將變小 而Z不變，故將增大。因隨L的增加而下降。由S， ，關系可知將增加，故必下降。5-34 化學吸收的歷程為溶質 ， ， ， 4個步驟構成。答案：在氣相中擴散到液面；溶解進入液相；在液相中擴散；在液相中反應。5-35 在逆流操作的填料塔中，用純溶劑吸收某氣體混合物中的有害成分。已知平衡關系為Y=2X，操作液氣比，入塔氣中含0.007（摩爾分數，下同），出塔 液相濃度為0.003, 則氣相總傳質單元 。若將填料塔改為板式塔，則理論板數= 。 答

11、案：； 分析：由物料衡算求。 所以 由于可知平衡線與操作線相互平行，二線間垂直距離處處相等，故用對數平均推動力法求。=當時，有 二、單項題 536 氣相壓力一定，溫度提高1倍，組分在氣相中的擴散系數 ；若溫度不變，壓力增加1倍，則擴散系數 A. 增大1； C. 約原來的倍；B. 減少1倍； D. 不變；答案：C；B分析：由馬克斯韋爾吉利蘭公式有 537 操作中的吸收塔，當其他操作條件不變，僅降低吸收劑入塔濃度，則吸收率將 ；又當用清水作吸收劑時，其他操作條件不變，僅降低入塔氣體濃度，則吸收率將 。A. 增大： C. 不變；B. 降低； D. 不確定；答案A：C 分析: 第一問因為吸收劑入塔濃度

12、下降,使塔內傳質推動力增大,傳質效果提高,從而使氣體出塔濃度下降,吸收率增大.第二問因為Z、不變,可知也不變由=及不變 可知 不變 5-38對常壓下操作的低濃度吸收系統,系統總壓在較小范圍增加時,享利系數將_,相平衡常數將_,溶解度系數將_.A. 增加； C. 不變；B. 降低； D. 不確定 答案：C；B；C 分析：因為低壓下E僅是溫度的涵數，及 m= H 可是總壓增加E、H不變，m下降。5-39 雙組分氣體（A、B）進行穩定分子擴散， 及分別表示在傳質方向上某截面處溶質A的分子擴散速率與傳質速率，當系統的漂流因數大于1時，_ ；_ A:大于； B: 小于； C:等于; D不確定答案： C；

13、A 分析：因為是雙組分氣體，所以系統中A和B的濃度梯度大小相等方向相反。由費克定律可知A和B的分子擴散速率也將大小相等方向相反。然而因漂流因數大于1，說明產出了主體流動，結果增大了A的傳遞速率。這里按習慣B為惰性組分。 5-40 低濃度逆流吸收操作中，若其他操作條件不變，僅增加入塔氣量，則： 氣相總傳質單元高度將_；氣相總傳質單元數將_; 出塔氣相組成將_； 出塔液相組成將_；溶質回收率將_；.增加；.減?。?不變；.不確定答案：；分析：由 可知隨的增加而增大； 由 不變，可知下降。由 及、關系圖，可知增加和下降均使下降，故必增大，使回收率減小。由，因為隨V的增加而下降，可知將下降，從而使增加

14、。又因為、s、之間的關系與、A、之間的關系規律完全相同，故可將、s、關系圖用于、A、關系，所以當A下降，增大時，將增大，故必增加。5-41 低濃度逆流吸收操作中，若其他操作條件不變，僅降低入塔液體組成,則：氣相總傳質單元高度將_; 氣相總傳質單元數將_;氣相出塔組成將_; 液相出塔組成將_.A 增加；B 減小；C 不變；D不確定.答案：C；C；B；B分析：因為氣液流量不變，所以不變，又因為Z不變，故不變。由 可知當、s不變時，也不變，因為Y>Y,故必下降。 同理由，可知當A、不變時， 也不變，故當下降時必下降。 542 低濃度逆流吸收操作中，若其他入塔條件不變，僅增加入塔氣體濃度，則：

15、出塔氣體濃度將_; 出塔液體濃度_; A 增大； B 減??； C 不變； D 不確定 答案：A；A 分析：、s皆不變，故不變，所以當增大時必增大。 同理，由A、 不變，知不變，因為，故當增大時，必增大。從另一角度來看， 的增大使塔內傳質推動力增大，故增大。 5-43 低濃度逆流吸收操作，當氣液進塔組成不變，而改變操作條件使脫吸因數s增大，則： 氣體出塔濃度將_; 液體出塔濃度將_. A 增大； B 減?。?C 不變； D 不確定 答案：A；D 分析：，s的增大，意味著操作線將向平衡線靠近，使傳質推動力減小，故必增大，而怎樣改變和m及的具體變化有關，而此題并沒有明確，故不能確定。 5-44 低濃

16、度難溶氣體的逆流吸收過程，若其他操作條件不變，僅入塔氣量有所下降，則：液相總傳質單元數將_; 液相總傳質單元高度將_； 氣相總傳質單元數將_；氣相總傳質單元高度將_；操作線斜將_ . 增加；. 減??；. 基本不變；. 不確定； 答案：；B 分析：因液膜控制，故，可以為基本不受氣 量的影響，所以及基本不變 由 s， s，可知當減小進， 將減小 由，可知當減小時，將增加 顯然，減小使下降 5-45 某逆流吸收過程，已知系統滿足亨利定律，吸收因數，當塔高為無窮大時， (1) 塔底氣相組成將_； 塔頂氣相組成將_ (2) 若其他操作條件不變，僅將系統壓力減小了，則此時塔底相組成將_ . 大于 . 小于

17、； . 等于； 答案：(1)A、C (2)C分析： (1)由，知操作線的斜率大于平衡線的斜率。所以當塔高為無窮大時，兩線將 于低濃度端相交，即兩相將于塔頂達平衡，故， (2) 因為,由題意知 故 說明平衡線與操作將重合,故 546 對同一溫度和液相濃度的稀溶液，如果總壓減小1倍，則與之平衡的氣相濃度（或分壓）_ A.y增大倍； B.p增大倍； C.y減小倍； D.p減小倍； 答案：A 分析：稀溶液系統服從亨利定律，則有： 或 由題意知總壓p減小倍，即，且,均不變，則： 5-47 下述分離過程中哪一種不屬于傳質分離_.A.萃取分離； B:吸收分離； C:結晶分離； D:離心分離 答案：D 5-4

18、8 在常壓塔中用水吸收二氧化碳，和分別為氣相和液相傳質分系數，為氣相總傳質系數，m為相平衡常數，則_ A.為氣膜控制，且 B.為液膜控制，且 C.為氣膜控制，且 D.為液膜控制,且答案: C分析: 由 及 (難溶氣體吸收)_得 5-49 下述說法中錯誤的是_.A. 溶解度系數H值很大，為易溶氣體； C. 享利系數E值很大，為難溶氣體；B. 亨利系數E值很大，為易溶氣體； D. 平衡常數m值很大，為難溶氣體；答案：B5-50 下述說法中錯誤的是_。A 液體中的擴散系數與壓力成正比，與粘度成反比；B 氣體中的擴散系數與壓力成反比，與溫度的次方成正比；C 液體中的擴散系數與溫度成正比，與粘度成反比；

19、D 發生在靜止或滯流流體中的擴散屬于分子擴散答案：A5-51 下述說法中錯誤的是_。A 理想溶液滿足拉烏爾定律，也滿足亨得定律；B 理想溶液滿足拉烏爾定律，但不滿足亨利定律；C 非理想稀溶液滿足亨利定律，但不滿足拉烏爾定律；D 服從亨利定律并不說明溶液的理想性，服從拉烏爾定律才表明溶液的理想性答案：B5-52 下述說法中正確的是_。A 氣相中的擴散系數大于液相中的擴散系數，故物質在氣相中的擴散通量大于在液相中的擴散通量；B 氣相中的擴散系數小于液相中的擴散系數，故物質在氣相中的擴散通量小于在液相中的擴散通量；C 氣相中的擴散系數與液相中的擴散系數在數量級上接近，故氣液兩相中可達到相同的擴散通量

20、；D. 氣相中的擴散系數大于液相中的擴散系數，但在一定條件下，氣液兩相中仍可達到相同的擴散通量。答案：D分析：物質在氣相中的擴散系數較在液相中的擴散系數約大10倍。但是，液體的密度往往比氣體大得多，因而液相中的物質濃度以及濃度梯度便可遠遠高于氣相中的物質濃度及濃度梯度，所以在一定條件下，氣液兩相中仍可達到相同地擴散通量。5-53 下述說法中正確的是_。A 氣膜控制時有：， ；B 氣膜控制時有：， ；C 液膜控制時有：， ；D 液膜控制時有：，；答案：B5-54 下述說法中錯誤的是_。A 板式塔內氣液逐級接觸，填料塔內氣液連續接觸；B 精餾用板式塔，吸收用填料塔；C 精餾既可以用板式塔，也可以用

21、填料塔；D 吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。答案：B5 55 下述說法中正確的是_。A 用水吸收氨屬難溶氣體的吸收，為液膜阻力控制；B 常壓下用水吸收二氧化碳屬難溶氣體的吸收，為氣膜阻力控制；C 用水吸收氧屬難溶氣體的吸收，為氣膜阻力控制；D 用水吸收二氧化硫為具有中等溶解度的氣體吸收，氣膜阻力和液阻力忽略。答案：-6 下列各項中屬于物性參數的是 _。.氣膜吸收系數； .分子擴散系數；.渦流擴散系數； .脫吸因數。答案：第二部分 計算題示例與分析5-57 用水吸收氣相混合物中的氨，氨的摩爾分數，氣相總壓為101.33kpa(1atm),相平衡關系滿足享利定律，其中，氣膜傳質阻力為總傳質阻力

22、的，總傳質系數。試求：（1） 液相濃度為時的吸收速率；（2） 氣膜及液膜傳質分系數及。 解：（1）由題中所給條件可寫出對應的傳質速率方程： （2） 5-58 一直徑為25mm的萘球懸掛于靜止空氣中，進行分子擴散。系統溫度為20，已知該溫度下萘的蒸氣壓為1.3,萘在空氣中的擴散系數，距萘球足夠遠處萘的濃度為零。求萘球單位表面、單位時間的揮發量。 分析：萘球的揮發屬單向擴散，但因萘球的蒸氣壓很小，氣相濃度較低，故漂流因子可取為1。 解：設萘的半徑為R，距球心r處萘濃度為c（）。則萘球表面單位時間的揮發量為 單位時間通過半徑為r球面的擴散量可根據費克定律計算，即 因萘球揮發速度很慢，可作為擬定態處理

23、，故 積分上式 式中C萘球表面空氣中的萘的濃度，。 5-59 如圖5-2所示在一垂直管中裝有水，水面與管口距離為。水靠分子擴散逐漸蒸發到大氣中，壓力為的空氣經過管口緩慢流過。水完全蒸干需，試求管內水的深度。已知系統溫度為，水在空氣中的擴散系數為，時水的飽和蒸氣壓為。 空氣 101.33 kpa Z1 Z2 Z 圖5-2 5-59附圖分析：本擴散過程屬于一組分通過另一停滯組分的擴散。擴散開始時通過一層厚度為、溫度為的靜止空氣層，該空氣以外水蒸氣分壓可視為零。圖中為擴散距離，因為管中水蒸發后要通過液面與管口之間的空氣層才能擴散到空氣主流中去 ，所以這層空氣的厚度就是擴散距離， 是一變化的量，建立起

24、擴散距離隨時間的變化關系是解決本題的關鍵。 解：對定態單向擴散 式中 設時間內水面變化了，則有 式中 、分別為水的密度和相對分子質量。 所以 移項、積分: 將時代入，得 管內水的深度 氨氣通過靜止的空氣薄層進行定態單向擴散，系統總壓101.33kP, 靜止氣層兩邊的氨氣分壓各為20kP及13.33kP,實驗測得的傳質系數為。如果在相同的操作條件和組分濃度下，氨和空氣進行等分子反向擴散，試求：（1） 此時的傳質系數（2） 此時的傳質速率 分析：單向擴散速率 等分子反向擴散速率 可知在同樣操作條件和組分濃度下，單向擴散速率和傳質系數較之等分子反向擴散的和分別大倍。解：（1） 由有 5-61 一直徑

25、為0.5m的開口皿，放置于常溫、常壓空氣中，盛有20kg溫度為80的水，水向大氣蒸發。101.33K的空氣經過皿口緩慢流過致使生成的水蒸氣能及時被空氣帶走。已測得空氣的傳質阻力相當于2mm厚氣層的分子擴散阻力，水蒸汽的擴散系數D=0.2,比熱容為試求剛開始蒸發時水溫的瞬時降溫速率。 分析：因水溫高于周圍大氣溫度，故水蒸氣需要的熱量來自水本身，使水溫不斷降低，因此為求水溫降低速率，應先弄清楚單位時間的蒸發量及所需的熱量。 解：第一步先求水的蒸發速率 本題屬定態傳質，單向擴散，水的蒸發速率等于水在空氣中的擴散速率，按下式計算 p=101.33kP 則 單位時間總蒸發為 單位時間所需熱量為 第二步

26、計算降溫速率水溫降低速率應滿足水所放出的顯熱恰好等于蒸發所需熱量，故有 所以水在80時的瞬時降溫速率為 5-62 在直徑為1m的填料吸收塔內，用清水作溶劑，入塔混合氣流量為100kmol/h,其中溶質含量為6%（體），要求溶質回收率為95%，取實際液氣比為最小液氣比的1.5倍，已知在操作條件下的平衡關系為，總體積傳質系數，試求：（1）出塔液體組成； （2）所需填料層高； （3）若其他條件不變（如G、L、等不變）將填料層在原有基礎上，加高，吸收率可增加到多少？ 注：本題可視為低濃度氣體的吸收，逆流操作。 解：（1）利用液氣比與組成的關系可求出塔液體組成 填料層高可由傳質單元數法計算 (3)其他條

27、件不變僅增加填料層高度實際就是不改變傳質單元高度而增加傳質單元數。故可通過傳質單元數與組成的關系計算出塔高增加后的出塔氣相組成，進而求出吸收率。 N= 5-63 在填料塔內用清水吸收空氣中的丙酮蒸氣，丙酮初始含量為（體），若在該塔中將其吸收掉，混合氣入塔流率，操作壓力，溫度，此時平衡關系可用表示，體積總傳質系數，若出塔水溶液的丙酮溶度為平衡濃度的，求所需水量和填料層高。該塔逆流操作。 解：所需水量可由全塔物料衡算求出 填料層高度可由傳質單元數法計算。在計算傳質單元高度時應注意體積總傳質系數的表達方式要符合要求。 5-64 一板式吸收塔，理論板數15層，塔徑.8m，采用的液氣比為.2 (流量比)

28、，在吸收率、液氣比和塔徑不改變的條件下將此塔改為填料塔，求填料層的高度。 已知原料氣處理量為50kmol/h ,含溶質組分0.02 （摩爾分數），相平衡關系為Y=0.8X , 體積總傳質系數K,逆流操作。 分析：此題雖沒給出氣液組成及分離要求，但給出了理論板數，故可通過理論板層數與傳質單元數的關系求出傳質單元數，進而計算填料層高。解： 5-65 有一填料吸收塔，填料層高m，塔徑m，處理丙酮的空氣混合氣，其中空氣的流量為kmol/h，入塔氣濃度(摩爾比，下同)，操作條件為101.33kP，25°C，用清水逆流吸收，出塔水濃度，出塔氣濃度Y=0.0026，平衡關系，試求： （）； （）目

29、前情況下每小時可回收多少丙酮？ （）若把填料層增加3m, 每小時可回收多少丙酮？解：（） (2) 每小時可回收丙酮 （3）填料層的增加實際是增加了傳質單元數，提高了分離效果。 每小時可回收丙酮 5-66 如圖畫5-3所示的吸收塔，已知入塔氣 X 中含溶質3%，出塔氣含溶質%，氣相流 量，液相流量 ，入塔吸收劑中不含溶質組分， 試求 (1) 試計算出塔液體組成；(2) 畫出操作線示意圖，并標明操作斜率（題中濃度均以摩爾比表示，流量以惰性組分計）。 Y 圖5-3 5-66 附圖 解：（1）此塔下部液體作部分循環， 斜率=1.5為求塔液相組成，可對全塔作物料 斜率=1衡算，并注意將部分循環包括進去。

30、 圖5-4 5-66 附圖2 =0.0275 (2) 如圖5-4所示。 5-67 試證明低濃度逆流吸收系統，若氣液平衡關系在操作范圍內為一直線，以下關系成立： 式中A 吸收因數, ； 下標1和2分別表示塔底和塔頂。 證：由傳質單元數的定義 操作線 平衡關系 代入，得 (a) 由 得 代入（a） （b） 由（b）式有 由（a）有 試證明低濃度吸收系統，若平衡關系在操作范圍內為一直線，以下關系成立： 證： 證畢5-69 在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合氣體中的溶質A，氣相從塔底送入。試混合物中體A的含量很低，混合氣中的另一組分為惰性氣體。在常溫、常壓的操作條件下，氣液平衡關系為Y=1.2X

31、，操作線斜率為證明下列關系式成立： 式中 氣相總傳質單元數； 塔底氣相中A的組成，摩爾比； 塔頂尾氣氣相中A的組成，摩爾比。 證：此題可從傳質單元數的定義式出發直接積分求證 = = = =5-70 在一逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空氣中某組分A，已知操作條件下平衡關系為，入塔氣體中A的含量為6%(體)，吸收率為96%，取吸收劑用量為最小用量的1.2倍，試求：（1） 出塔水溶液的濃度；（2） 若氣相總傳質單元高度為0.8，現有一填料層高為8的塔，問是否能用？ 解：對低濃度系統，計算時可用摩爾分數代替摩爾比，用混合氣體量代替惰性氣體量，用溶液量代替溶劑量。 (1) (2) 故此塔不能用。 5-

32、71 在某填料吸收塔中用清水逆流吸收空氣-氨低濃度混合氣中的氨，已知操作條件下平衡關系滿足亨利定律，該塔的氣相總傳質單元高度為0.6m,當液氣比為最小液氣比的1.4倍時，吸收率可達95%，試求：(1) 該塔填料層高度；(2) 液相總傳質單元數。解：此題沒有給出氣液流量，只給出了入塔液相為清水，故要用脫吸因數法計算。 (1) (2) 以乘得 以 乘得 故 又 所以 5-72 在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨4%（體）的空氣-氨混合氣中的氨。已知混合氣量為3600(標準)/h，氣體空塔氣速為1.5m/s(標準狀況)，填料層高8m,水的用量比最小用量多了50%，吸收率達到98%,操作條件下的平衡關

33、系為（摩爾比），試求：（1） 液相總傳質單元數 kmol(水)/；（2） 若入塔水溶液中含有0.002（摩爾比）的氨，問該塔能否維持98%的吸收率？解：（1）用對數平均推動力法計算 (2) 分析：因入塔液體中含有溶質將使塔內傳質推動力下降，吸收率也將下降。那么有無可能通過增加填料層高度來維持原來的98%的吸收率？為此我們可將填料層為無限高情況下的極限吸收率求出比較一下即可。 可知填料層無限高時操作線將在塔頂位置與平衡線相交。 故即使填料層無限高也達不到此為98%的吸收率。 在填料吸收塔中，用清水逆流吸收混合氣體中的氨，氨的入口濃度為3%（摩爾分數，其余為惰性氣體）。水的用量為最小用量的1.2倍

34、，操作條件下的平衡關系為Y=1.0X（Y、X均為摩爾比），操作線為直線，且氣相與液相的流量相等。已知填料層的等板高度為0.6m。試求：(1) 填料層高度；(2) 吸收塔的回收率。 分析：因操作線斜率與平衡線的斜率相等，故該塔的傳質單元高度等于等板高度。解：（1） 兩線平行 所以 又 故 解出 因為此題操作線與平衡線平行，故采用對數平均推動力的方法求傳質單元數比較簡便。 （2） 5-74 有一填料塔，填料層高1.3m ，用清水吸收空氣中的丙酮，氣液作穩定逆流操作。進入塔內的混合氣中含有5%(體)丙酮，其余為空氣。操作時液氣比為。實驗測得出口氣體中的丙酮為1.8%(體)。設此時的平衡關系可按y=1

35、.6x 計算(y、x均為摩爾分數)。本題按低濃度吸收計算。 (1) 試求在上述操作條件下該填料層的氣相總傳質單元高度； (2) 假設將氣液逆流操作改為并流向下操作，并設此時的傳質單元高度與逆流時相同，又若進口水、氣的流量和濃度與逆流時相同，則出口氣體中的丙酮含量為多少？ 解：(1) m (2) 分析：可通過傳質單元數與氣相組成 的關系進行計算。通常傳質單元數的計算方法有兩種：一種是脫吸因子法，該法是從逆流操作條件下推出的，故不能用于并流；另一種是對數平均推動力法，從對數平均推動力的物 理意義可知該法對逆流、并流皆適用。 方法一 如圖5-5 所示，并流操作時出塔氣體 中丙酮濃度為yB。已知填料塔

36、高度一定， 由題給條件可知不變，故也不變，仍為1.52。 圖5-5 5-74 附圖 得 代入 代入 所以 解出 方法二 由傳質單元數的定義積分求解 由物料衡算，得 代入上式積分，并將已知值代入可求得 解出 5-75 一吸收解吸流程如圖5-6所示：脫苯煤氣 25 120 含苯水蒸氣 水蒸氣 含苯煤氣 120 25 富吸收油 貧吸收油 圖5-6 5-75 附圖 已知條件下：吸收塔塔內平均溫度25，平均壓力106.4kP,進氣量，進氣中苯含量0.02（摩爾分數，下同），苯的回收率為95%，實際液氣比為最小液氣比的2倍，入塔貧吸收油苯含量0.005。解吸塔塔內平均溫度120，平均壓力101.33kPa

37、，實際氣液比為最小氣液比的2倍。苯的蒸氣壓：25時節12；120時320。試求吸收劑用量及解吸蒸氣用量。解：（1）吸收劑用量進氣量出塔氣中苯含量 此物系可視為理想物系，則平衡關系滿足拉烏爾定律： 所以相平衡常數 故 所以 （2）解吸蒸氣用量 入塔液體中苯含量由 得 解吸塔中的相平衡常數 逆流解吸塔，出塔氣相與入塔相處于平衡時的氣液比為最小氣液相比。故 水蒸氣用量 5-76 一穩定吸收過程，已知氣相總壓為，氣相傳質分系數，液相傳質分系數，現測出塔內某處相遇氣液二相的組成分別為：（均為摩爾分數），氣液平衡關系為，吸收劑為水。試求：（1） 上述氣液兩相接觸處即相界面的氣液組成。設相界面總是處于平衡態

38、；（2） 傳質速率；（3） 氣相傳質總數；（4） 判斷該吸收過程屬于氣膜控制還是液膜控制。 解：（1）顯然此題屬低濃度吸收，故液相總濃度 則 （2）相界面組成，由傳質平衡 又 代入上式得 氣相界面組成 液相界面組成 （3）傳質速率（4）總傳質系數 因與較接近，幫為氣膜控制。5-77 某廠吸收塔的填料層高5m，用水洗去尾氣中的公害組分，在此情況下氣液相各組成的摩爾分數如圖5-7中（A）所示，已知在操作范圍平衡關系為?，F由于法定排放氣濃度規定出塔氣體組成必須小于（摩爾分數，下同），為此，試計算：（1） 原塔氣相總傳質單元高度；（2） 原塔操作液氣比為最小液氣比的多少倍？（3） 若再加一個塔徑和填料與原塔相同的第二塔（B），構成氣相串聯的二塔操作。塔（B