8.1 在30℃，常压条件下，用吸收塔清水逆流吸收空气—SO2混合气体中的SO2，已知气一液
相平衡关系式为y*=47.87x，人塔混合气中SO2摩尔分数为0.05，出塔混合气SO2摩尔分数为0.002，出塔吸收液中每100 g含有SO2 0.356 g。试分别计算塔顶和塔底处的传质推动力，用?y、?x、?p、?c表示。
8.2 在吸收塔中，用清水自上而下并流吸收混合气中的氨气。已知气体流量为l 000 m/h(标准状态)，氨气的摩尔分数为0.01，塔内为常温常压，此条件下氨的相平衡关系为Y*= 0.93X，求：
3
(1)用5 m/h的清水吸收，氨气的最高吸收率； (2)用10 m3/h的清水吸收，氨气的最高吸收率；
(3)用5 m/h的含氨0.5％(质量分数)的水吸收，氨气的最高吸收率。 解：（1）气体的流量为
1000???????????????3
3
mol/s=12.4 mol/s
流体的流量为
???????????????? mol/s =77.2mol/s
假设吸收在塔底达到平衡，则
??????y*??????=12.4?（0.01-y*），所以y*=0.0013
所以最大吸收率为 ??0.01?0.00130.01??0.87
（2）气体的流量为
1000??????????????mol/s=12.4 mol/s
流体的流量为
?????????????????mol/?s154.4mol /s假设吸收在塔低达到平衡，则
154．4?（y*/0.93）=12.4?(0.01-y*),所以y*=0.0007 所以最大吸收轮率为 ??0.01?0.00070.0133?0.93
（3）吸收剂中氨的摩尔分数为
5?10?10?????????5?10?10???33?0.0053
假设吸收在塔低达到平衡，则
77.2??y*/0.93-0.0053)=12.4???????y*?，所以y*=0.0056
所以最大吸收率为 ??0.01?0.00560.01?0.44
8.3 吸收塔内某截面处气相组成为y=0.05，液相组成为x=0.01，两相的平衡关系为y*=2x，
如果两相的传质系数分别为ky=1.25×10 kmol/(m·s)，kx=1.25×10kmol／(m·s)，试求
-5
2
-5
2
该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力和传质速率。
8.4 用吸收塔吸收空气中的S0。，条件为常压，30℃，相平衡常数为m---一26．7，在塔内
某一截面上，气相中S0。分压为4．1 kPa，液相中S0。浓度为0．05 kmol／m3，气相传质系数为kG一1．5×10卅kmol／(m2·h·kPa)，液相传质系数为k。=0．39 m／h，吸收液密度近似水的密度。试求： ． (1)截面上气液相界面上的浓度和分压；
(2)总传质系数、传质推动力和传质速率。
解：（1）社气-液相界面上的压力为PAi，浓度为CAi,忽略SO2的溶解，吸收液的总浓度为 C0=996/18kmol/m3=55.3 kmol/m3
溶解度系数为
H=
C0mp?55.326.7????????kmol/(kPa.m)=0.0204 kmol/(kPa.m)
33
在相界面上，气、液两相平衡，所以 cAi =0.024pAi 又因为稳态传质过程，气、液相两相传质速率相等，所以 kG(pA-pAi)= kL(cAi -cA)
-2
所以 1.5×10×(4.1- pAi)=0.39×(cAi -0.05)
由上两个方程，可以求得pAi =3.53kPa, cAi=0.072kmol/m3。 （2）总气相传质系数 kG=
11/kG?????kL??11/0.015?1/(0.204?????)kmol/(m2.h.kPa)=0.0052 kmol/(m2.h.kPa)
总液相传质系数 kL= kG/H=0.0052/0.0204m./h=0.255m/h
与水溶液平衡的气相平衡分压为 PA*=cA/H=0.05/0.0204 kPa = 2.45 kPa 所以用分压差表示的总传质推动力为
?p?pA?pA?(4.1?2.45)kpa?1.65kpa
*与气相组成平衡的溶液平衡浓度为
cA?HpA?0.0204?4.1kmol/m?0.084kmol/m
*33用浓度差表示的总传质推动力为
?c?cA?cA?(0.084?0.05)kmol/m?0.034kmol/m
22传质速率为 NA?kG?p?0.0052?????kmol??mh????????kmol??mh?
*3322或NA?kL?c?0.2552??????kmol??mh????????kmol??mh?
8. 5 101.3 kPa操作压力下，在某吸收截面上，含氨0.03摩尔分数的气体与氨浓度为1 kmol/m
的溶液发生吸收过程，已知气膜传质系数为kG=5×10 kmol/(m·s·kPa)，液膜传质系数为kL=1.5 × 10m/s，操作条件下的溶解度系数H=0.73 kmol／(mkPa)，试计算： (1)界面上两相的组成；
(2)以分压差和摩尔浓度差表示的总传质推动力、总传质系数和传质速率；
-4
2
-6
2
3
(3)分析传质阻力，判断是否适合采取化学吸收，如果采用酸溶液吸收，传质速率提高多少。假设发生瞬时不可逆反应。
8.6 利用吸收分离两组分气体混合物，操作总压为310 kPa，气、液相传质系数分别为
ky=3.77×10kmol/(m·s)、k。=3.06×10 kmol/(m·s)，气、液两相平衡符合亨利定律，
-3
2
-4
2
关系式为p?=l.067×104x(p?的单位为kPa)，计算： (1)总传质系数；
(2)传质过程的阻力分析；
(3)根据传质阻力分析，判断是否适合采取化学吸收，如果发生瞬时不可逆化学反应，传
质速率会提高多少倍? 解：（1）相平衡系数为 m?Ep?1.067?103104?34.4
所以，以液相摩尔分数差为推动力的总传质系数为 Kx?11/kx?1/(mky)?11/(3.06?10)?1/(34.4????????)?4??kmol/(m.s)?3.05?102?4kmol/(m.s)2 以气相摩尔分数为推动力的总传质系数为 Ky?Kxm?3.05?1034.4?4kmol/(m.s)?0.89?10kmol/(m.s)
2?52（2）以液相摩尔分数差为推动力的总传质阻力为
1Kx?1kx?1mky?13.05?10?4m.s/kmol?3.28?10m.s/kmol
232其中液膜传质阻力为
1kx?13.06?10?4m.s/kmol?3.27?10m.s/kmol
232占传质阻力的99.7% 气膜传质阻力为 1mky?133.4??????10?3m.s/kmol?7.71m.s/kmol
22占传质阻力的0.3%，所以整个传质过程为液膜控制的传质过程。
5
8.7 已知常压下，20℃时，CO2在水中的亨利系数为l.44×10 kPa，并且已知以下两个反应的
平衡常数
-33????HC O CO2?H2O K1=2.5×10 kmol/m ??23??? H2CO3???H??HC3O K2=1.7×10 kmol/m
?-43
若平衡状态下气相中的CO2分压为l0 kPa，求水中溶解的CO2的浓度。
(CO2在水中的一级离解常数为K=4.3×10kmol/m，实际上包含了上述两个反应平衡，K=K1K2)
8.8 在两个吸收塔a、b中用清水吸收某种气态污染物，气一液相平衡符合亨利定律。如下图
所示，采用不同的流程，试定性地绘出各个流程相应的操作线和平衡线位置，并在图上标出流程图中各个浓度符号的位置。 解：（略）
8.9 用吸收法除去有害气体，已知操作条件下相平衡关系为y?=1.5x，混合气体初始含量为
y1=0.1，吸收剂入塔浓度为x2=0.001，液气比为2。已知在逆流操作时，气体出口浓度
-7 3
为y2=0.005。如果操作条件不变，而改为并流操作，气体的出口含量是多少?逆流操作吸收的溶质是并流操作的多少倍? 假设总体积传质系数不变。
8.10 用一个吸收塔吸收混合废气中的气态污染物A，已知A在气、液两相中的平衡关系为
y=x。气体入口浓度为y1=0.1，液体入口浓度为x2=0.01。
? (1)如果要求吸收率达到80％，求最小液气比；
(2)气态污染物A的最大吸收率可以达到多少，此时液体出口的最大浓度为多少? 解：（1）气相入口摩尔比为 Y1?液相入口摩尔比为 X2?吸收率??Y1?Y2Y1?x21?x2y11?y1?0.10.9?0.1 1?0.010.09?0.01
0.11?Y20.11qnLqnG?0.8，所以 Y2=0.022
所以，最小液气比为 ()min?Y1?Y2Y1/m?X2?0.1?0.0220.1/1?0.01?0.87
（2）假设吸收塔高度为无穷大，求A的最大吸收率 ①当液气比为(qnLqnG操作线与平衡线重合气、液两相在塔顶和塔底都处在于平衡状态。 )=m，
吸收率为 ?max?Y1?YY1*2?0.11?1?0.110.01m?0.111?0.91
此时液相出口浓度为 X1?②当液气比为(平衡状态。 吸收率为 ?max?Y1?YY1*2Y1?0.1 1qnLqnG)=m，操作线与平衡线在塔顶点相交，即气相出口浓度和液相进口浓度
?0.11?1?0.110.01?0.91