不变，在原塔的基础上将填料塔加高。试计算填料层增加的高度。
解：改造前填料层高度为
Z?HOGNOG
改造后填料层高度为
?NOG? Z??HOG?NOG? 故有Z??HOGZHOGNOG由于气体处理量、操作液气比及操作条件不变，故
??HOG HOGS??S
对于纯溶剂吸收X2?0，Y2*?0 由 NOG?1ln[(1?S)Y1?Y2*?S]
1?SY2?Y2*故 NOG?Y1ln[(1?S)1?S] 1?SY2Y1ln[(1?S)1?S] 1?SY2???NOG因此，有
Y1?S]Y2?Z? ?Zln[(1?S)Y1?S]Y2ln[(1?S)操作液气比为
qn,Lqn,V?Y1?Y20.02?0.004??4
X1?X20.004?0S?mqn,Vqn,L?1.5?0.375 40.02?0.375]Z?0.002??1.509 Zln[(1?0.375)0.02?0.375]0.004Z??1.509?6m?9.054m
ln[(1?0.375)填料层增加的高度为
?Z?Z??Z?(9.054?6)m?3.054m
12. 若吸收过程为低组成气体吸收，试推导HOG?HG?1HL。
A解：HG?qn,Vkya?qn,L HL?kxa?1mqn,V ?Aqn,L
S?qmqqqq11m1 HL?n,V?n,Vn,L?n,V(?)?n,VAkya?qn,Lkxa?a?kykxa?KYq 由 HOG?n,V
KYa?1 故 HOG?HG?HL
AHG?13. 在装填有25mm拉西环的填料塔中，用清水吸收空气中低含量的氨。操作条件为20℃及101.3kPa，气相的质量速度为0.525 kg/(m2·s)，液相的质量速度为2.850 kg/(m2·s)。已知20℃及101.3kPa时氨在空气中的扩散系数为1.89?10?5m2/s，20℃时氨在水中的扩散系数为1.76?10?9m2/s。试估算传质单元高度HG、HL。
解：查得20℃下，空气的有关物性数据如下：
?G?1.81?10?5Pa·s ?G?1.205kg/m3 由 HG??GβWγ?ScG?
0.5ScG??G?GDAB1.81?10?5??0.795 1.205?1.89?10?50.5查表8-6，??0.557，??0.32，???0.51
HG?0.557G0.32W?0.51?ScG?
?0.557?0.5250.32?2.850?0.51?0.7950.5m?0.237m
查得20℃下，水的有关物性数据如下：
?L?100.5?10?5Pa·s ?L?998.2kg/m3
??由 HL???W???L???ScL?0.5
100.5?10?5ScL???572.1 ?9??LDAB998.2?1.76?10?L查表8-7，??2.36?10?3，??0.22
?W?HL?2.36?10?3????L?0.22?ScL?0.5
0.5?2.850??2.36?10?3???572.1m?0.325m ???5??100.5?10?14. 用填料塔解吸某含二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，已知进、出解吸塔的液相组成分别为0.008 5和0.001
0.226（均为摩尔比）。解吸所用载气为含二氧化碳0.0005（摩尔分数）的空气，解吸的操作条件为35℃、101.3kPa，此时平衡关系为Y=106.03X。操作气液比为最小气液比的1.45倍。若取HOL?0.82m，求所需填料层的高度。
解：进塔载气中二氧化碳的摩尔比为
Y1?y1?0.0005
最小气液比为
?qn,V??q?n,L?X2?X10.0085?0.0016???0.00766 ??mX?Y106.03?0.0085?0.000521?min操作气液比为
qn,Vqn,L?1.45?0.00766?0.0111
吸收因数为
A?qn,Lmqn,V?1?0.850
106.03?0.0111液相总传质单元数为
NOL???X?X1*1ln??1?A?2?A?1?A?X1?X1*? 0.0005??0.0085??1106.03?0.850??3.334?ln??1?0.850??0.00051?0.850??0.0016?106.03??填料层高度为
Z?HOLNOL?0.82?3.334m?2.734m
15.某操作中的填料塔，其直径为0.8 m，液相负荷为8.2 m3/h，操作液气比（质量比）为6.25。塔内装有DN50金属阶梯环填料，其比表面积为109 m2/m3。操作条件下，液相的平均密度为995.6 kg/m3，气相的平均密度为1.562 kg/m3。
（1）计算该填料塔的操作空塔气速；
（2）计算该填料塔的液体喷淋密度，并判断是否达到最小喷淋密度的要求。 解：（1）填料塔的气相负荷为qV,V?填料塔的操作空塔气速为
8.2?995.63m/h?836.25m3/h
6.25?1.562u?836.25/3600m/s?0.462m/s
0.785?0.82（2）填料塔的液体喷淋密度为
U?qV,Lπ/4?D2?8.2m3/(m2?h)?16.32m3/(m2?h) 20.785?0.8最小喷淋密度为
3232Umin?(LW)minat?0.08?109m/(m?h)?8.72m/(m?h)
U?Umin，达到最小喷淋密度的要求。
16.矿石焙烧炉送出的气体冷却后送入填料塔中，用清水洗涤以除去其中的二氧化硫。已知入塔的炉气流量为2400m3/h，其平均密度为1.315 kg/m3；洗涤水的消耗量为50000kg/h。吸收塔为常压操作，吸收温度为20 ℃。填料采用DN50塑料阶梯环，泛点率取为60％。试计算该填料吸收塔的塔径。
解：查得20℃下，水的有关物性数据如下：
?L?100.5?10?5Pa·s ?L?998.2kg/m3
炉气的质量流量为
qm,V?2400?1.315kg/h?3156.0kg/h
采用埃克特通用关联图计算泛点气速， 横坐标为
qm,L?V0.5500001.3150.5()?()?0.575 qm,V?L3156998.2 查图8-23，得纵坐标为
2uF?F??V()?L0.2?0.038 g?L???水?1 ?L?F?1271/m at?114.2m2m3
对于 DN50塑料阶梯环，由表8-10和附录二分别查得
uF2?127?11.315 故 ??1.0050.2?0.038
9.81998.2 解出 uF?1.492m/s 操作空塔气速为
u?0.60uF?0.60?1.492m/s?0.895m/s
由 D?4qV,Vπu ?4?2400/3600 m?0.974m
π?0.895 圆整塔径，取D=1.0 m
校核 D?1000?20?8 ，故所选填料规格适宜。
d50 取 (LW)min?0.08m3/（m·h） 最小喷淋密度为
Umin?(LW)minat?0.08?114.2m3/(m2?h)?9.136m3/(m2?h)
操作喷淋密度为
U?50000/998.232m/(m?h)?63.81m3/(m2?h)>Umin
π?1.02424003600ms?0.849ms
π?1.024 操作空塔气速为
u? 泛点率为
u0.849?100%??100%?56.90% uF1.492 经校核，选用D=1.0 m合理。
第九章 蒸馏
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。
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