第二章 吸收1. 从手册中查得 KPa 、25 ℃时，若100 g 水中含氨1 g ，则此溶液上方的氨气平衡分压为 KPa 。
已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H (kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。
解：（1） 求H 由33NH NH C P H *=.求算.已知：30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出：以100g 水为基准，因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则：(2). 求m .由333333330.9870.00974101.331/170.01051/17100/180.00974/0.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x m y x ****======+=== 2. kpa 、10 ℃时，氧气在水中的溶解度可用p O2=×106x 表示。
式中：P O2为氧在气相中的分压，kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。
解： 氧在空气中的摩尔分数为0.21.故： 因2O x 值甚小，故可以认为X x ≈即：2266.4310O O X x -≈=⨯ 所以：溶解度6522232()6.431032 1.1410()/()11.4118()g O kg O kg H O m H O --⎡⎤⨯⨯==⨯=⎢⎥⨯⎣⎦3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2，其余为空气。
混合气体的温度为30 ℃，总压强为 kPa 。
从手册中查得30 ℃时CO 2在水中的亨利系数E = KPa ，试求溶解度系数H (kmol/（m 3·kPa、）)及相平衡常数m ，并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。
解：(1). 求H 由2H O H EM ρ=求算.(2). 求m(1) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO因x 很小，故可近似认为X x ≈故100克水中溶有220.01318CO gCO4．在 kPa 、0 ℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。
已知相距 cm 的两截面上O 2的分压分别为 kPa 和 kPa ，又知扩散系数为 cm 2/s ，试计算下列两种情况下O 2的传递速率，kmol/(m 2·s)：(1) O 2与CO 两种气体作等分子反向扩散。
(2) CO 气体为停滞组分。
解： （1） 等分子反向扩散时2O 的传递速率：（2） 2O 通过停滞CO 的扩散速率5． 一浅盘内存有2 mm 厚的水层，在20 ℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。
假定扩散始终是通过一层厚度为5 mm 的静止空气膜层，此空气膜层以外的水蒸气分压为零。
扩散系数为×10-5 m 2/s ，大气压强为 KPa 。
求蒸干水层所需的时间。
解： 这是属于组分()A 通过停滞组分的扩散。
已知扩散距离（静止空气膜厚度）为3510Z m -=⨯.水层表面的水蒸气分压(20)C o 的饱和水蒸气压力为1 2.3346A a P kP =.静止空气膜层以外;水蒸气分压为20A P =单位面积上单位时间的水分蒸发量为故液面下降速度：水层蒸干的时间：6. 试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算0 ℃、 kPa 时氨和氯化氢在空气中的扩散系数D (m 2/s)，并将计算结果与表2-2中的数据相比较。
解：(1). 氨在空气中的扩散系数.查表2.4知道，空气的分子体积：氨的分子体积：又知29/.17/B A M g mol M g mol ==则0.101.33a C kP o 时，氨在空气中的扩散系数可由Maxwea Gilliland :式计算.(2) 同理求得7. 在 kPa 、27 ℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。
甲醇在气、液两相中的组成都很低，平衡关系服从亨利定律。
已知溶解度系数H = kmol/(m 3·kPa)，气膜吸收系数k G =×10-5 kmol/(m 2·s·kPa)，液膜吸收系数k L =×10-5kmol/(m 2·kmol/m 3)。
试求总吸收系数K G ，并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数。
解： 总吸收系数气膜P 助在点P 助中所占百分数.8. 在吸收塔内用水吸收棍子空气中的甲醇，操作温度27 ℃，压强 KPa 。
稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为 5 kPa ，液相中甲醇组成为 kmol/m 3。
试根据上题中的有关数据算出该截面上的吸收速率。
解： 吸收速率()A G A A N K P P *=-由上题已求出521.12210/()G a k kmol m s kP -=⨯⋅⋅又知：31.955/()a H kmol m kP =⋅则该截面上气相甲醇的平衡分压为则55221.12210(5 1.08) 4.410/()0.1583/()A N kmol m s kmol m h --=⨯⨯-=⨯⋅=⋅9. 在逆流操作的吸收塔中，于 kpa 、25 ℃下用清水吸收混合气中的H 2S ，将其组成由2%降至 (体积)。
该系统符合亨利定律。
亨利系数E =×16 kPa。
若取吸收剂用量为理论最小用量的12倍，试计算操作液气比及出口液相组成若压强改为1013 kPa ，其他条件不变，再求手及解： （1） 求101.33a kP 下，操作液气比及出口液相组成。
最小液气比12min 120.02040.001()518.0.0204/545Y Y L Y V X m--===- 操作液气比为min 1.2() 1.2518622.L L V V=⨯=⨯= 出口液相浓度（2） 求1013a kP 下的操作液气比及出口液组成则：出口液相组成：11. 在 kPa 下用水吸收据于空气中的氨。
已知氨的摩尔分数为，混合气体于40 ℃下进入塔底，体积流量为 m 3/s ，空塔气速为 m/s 。
吸收剂用量为理论最小用量的倍，氨的吸收率为95%，且已估算出塔内气相体积吸收总系数的平均值为。
在操作条件下的气液平衡关系为，试求塔径及填料层高度。
解：121212min 1211220.10.111110.1(1)0.1111(10.95)0.005555.0.0.11110.005555() 2.47.0.11112.61.1 2.47 2.72.1()(0.11110.005555)00.0388.2.722.60.956.2.721G Y Y Y X Y Y L Y V X mL VV X Y Y X L mV S L N ϕ==-=-=⨯-==--===-=⨯==-+=⨯-+=====o 122210.1111ln[(1)]ln[(10.956)0.956]13.8110.9560.005555Y Y S S S Y Y **--+=-⨯+=--- 塔截面积：塔径： 又知：0.5562730.90.0195/.22.427340V kmol s =⨯⨯=+ 则：塔上填料层高度：12．在吸收塔中用清水吸收混合气中的SO 2，气体流量为5000 m 3(标准)/h ，其中SO 2占10%，要求SO 2回收率为95%。
气、液逆流接触，在塔的操作条件下SO 2在两相间的平衡关系近似为。
试求：(1) 若取用水量为最小用量的15倍，用水量应为多少?(2) 在上述条件下，用图解法求所需理论塔板数;(3) 如仍用(2)中求出的理论板数，而要求回收率从95%提高到98%，用水量应增加到多少?解：（1） 求用水量：（2） 求理论板数()a 梯级图解法在Y X -直角坐标图中给出平衡线.26.77oE CY *=⨯及操作线BT由图中B 点开始在操作线与平衡线之间画梯级得理论板层数 5.5T N =()b 用克列姆塞尔算图则相对回收率12120.11110.005560.950.1111Y Y Y mX ϕ--===- 在理论最小用水量下，T N =∞，J 据此查图221-得：min 0.95A = 而min 0.95L mV= 查图221-（或由式277c -计算）可知当：1.43.0.95L A mVϕ===时 两种方法解得的结果相同。
（3） 求98ρ=o o 时所需增加的水量用克列姆塞尔法估算，已知：'0.98. 5.5T N ϕ==据此查图221-得' 1.75A =.则：' 1.75 1.7526.72019390/.L mV kmol h ==⨯⨯=故需要增加的用水量13. 在一个接触效能相当于8层理论塔板的筛板塔内，用一种摩尔质量为250、密度为则900 kg/m 3的不挥发油吸收捏于空气中的丁烧。
塔内操作压强为 kPa ，温度为15 ℃，进塔气体含丁烷5%(体积)，要求回收率为95%。
丁烷在15 ℃时的蒸气压强为 kPa ，液相密度为58O kg/m 3假定拉乌尔定律及道尔顿定律适用，求：(1) 回收每1 m 3丁烷需用溶剂油多少(m 3)?(2) 若操作压强改为 kPa ，而其他条件不变，则上述溶剂油耗量将是多少(m 3)?解： (1). 由拉乌尔定律.由于为低组成吸收，可以认为 1.92Y X *=由克列姆塞尔方程得到：解得：由此可知，每回收1kmol 丁烷所需纯溶剂油数量为丁烷的摩尔质量为58.08.则回收每31m 液体丁烷所需溶剂油的体积为(2). 若304.0.p kPa =则：因为20X =故20Y *=10.042.Y *=(条件未变，仍用上法求得)14. 在一逆流吸收塔中用三乙醇胶水溶液吸收混于气态烃中的H 2S ，进塔气相含H 2S %(体积)，要求吸收率不低于99%，操作温度300 K ，压强为 kPa ，平衡关系为，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中H 2S 组成为 kmol(H 2S )/kmol(溶剂)。
已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为 kmol/(m 2·s)，气相体积吸收总系数为 kmol/(m 3·s·kPa)，求所需填料层高度。
解：12G G Ya mV Y Y Z H N K Y -=⋅=Ωo o V （） 已知： 则：2(0.030.026)0.00030.00143.0.030.026ln 0.00030.000395101.330.04/()m Ya G Y K K ap kmol m S --==-==⨯=⋅V 又知：15．有一吸收塔，填料层高度为3 m ，操作压强为 KPa ，温度为20 ℃，用清水吸收棍于空气中的氨。