解 yb?0.05,ya?yb(1?0.99)?5?10??4
xb?0.05/1.3?0.03864，xa?0 (y?yaL0.0495)min?b???1.278 Gxb?xa0.03864
LL?1.5()min?1.5?1.278?1.931 GGyb?ya0.0495??0.0256
L/G1.931（1） xb? G?u?M?1.1?2731??0.0450kmol.m?2.s?1 29822.4?2?1 L?G(L/G)?0.045?1.931?0.0869kmol.m.s或313kmol.m.h （2） ?ya?ya?mxa?5?10?4?2?1?0?5?10?4
?yb?yb?mxb?0.05?1.3?0.0256?0.01667
(166.7?5)?10?4?46.1?10?4 ?ym?ln(166.7/5) h0?Gyb?ya0.045495()???6.44m Kya?ym(270/3600)46.1???4（3）当xa?0.001时，有ya?1.3?0.001?0.0013；而ya?13?10，比要求的
ya?5?10?4大，故增高填料层不能达到要求。
9-12 已知某清水吸氨塔的填料层高度h0?3m，进塔气体含氨yb?0.06，吸收率
?，温度20C，平衡关系为y?0.9x，气相流率??0.99，操作压力100kPa（绝）
G??580kg.m?2.h?1，液相流率，传质系数Kga?kGa?G0.3。问：当L?或G?加倍时，
应如何改变h0方可保持?不减小？
解 yb?0.06，ya?0.06(1?0.99)?6?10 xa?0，xb?0.06/0.9?0.0667
??4
L0.06?6?10?4?0.891 ()min?G0.0667?0
L720/18??1.952kmol液.(kmol气)?1 G580/28.3式中，28.3为含氨空气的平均摩尔质量：
M?29?0.94?17?0.06?28.3 而 xb?yb?ya0.0594?0??0.0304
L/G1.952 （1）当L?加倍。若塔仍能正常操作，用水吸收氨为气膜控制，故L?对KGa的影响可忽略；另一方面，L?加倍后出塔液浓度将减半（现xa?0），传质推动力因而增大，吸收率将随着提高，故h0可不变。以下计算L?加倍后的影响：
xb?0.0304/2?0.0152 y?b????mxb?0.9?0.0152?0.0137
?b??yb?y ?yb??0.06?0.0137?0.0463
0.0463?6?10?4???80.1?10?4 ?ymln(326/6)?/?ym?105.2/80.1?1.313 故 ?ym 在以平均推动力方法计算塔高的式（9-48）即h0?Gyb?ya()中现只有?ym因Kya?ymL?的加倍而增大，故所需的填料层高度h0因而反比地减为
h0?h0(?ym/?y?)?3?(1/1.313)?2.28m （2） 当G?增倍（仍设塔能正常操作），依题意KGa?G有h0?(G/KGa)h0?(2/20.7??20.7，按式（9-48），
?0.7)h0?1.23?3?3.69m（比原来增高23%）
?19-13 试求例9-6中的填料塔每平方米塔截面共可回收多少丙酮（以kg.h计）？若将原设计的填料层高减少1/3，回收量会减少多少？
解 例9-6中G?0.02kmol.m.s，yb?0.03，??0.98，故每平方米塔截面的回收量
R?Gyb??0.02?0.03?0.98?5.88?10kmol.s
?4?1?2?1换算为R?(kg.h?1)：丙酮(C3H6O)的摩尔质量M?58kg.kmol，故 R??RM?3600?5.88?10?4?1?58?3600?122.8kg.h?1
当填料层高h0减少1/3时。则原NOG?9.48，也相应减去1/3，即
??9.48?(1?1/3)?6.32；而A?L/mG?1.40并不改变。出塔气相组成可由式NOG（9-53）计算(S?1/A)：
6.32??1?yb1.4?0.4yb1?ln????3.5ln??0.714??
?1.4??0.4?1.4ya3.5ya???1.806?)/3.5?0.714?e则 (yb/ya?6.084
??3.5?(6.084?0.714)?18.8 yb/ya??0.03/18.8?0.001596 故 ya?)M?3600?0.02?(0.03?0.001596)?58?3600?118.6kg.h 回收量R???G(yb?ya回收量减少 R??R???122.8?118.6?4.2kg.h
减少的相对量为4.2/122.8?0.034或3.4%.
9-14 若例9-6中填料塔出塔水中的丙酮为80%饱和，其余数据不变，求所需水量及填料层的高度。
解 出塔水中丙酮的组成为 xb?0.8x?b?1?1?0.8?(0.03/1.75)?0.01371
对塔顶、塔底的物料衡算式（9-39）为
L(0.01371?0)?0.02?(0.03?6?10)
故L?0.0429kmol.m.s，为原用水量0.049kmol.m.s的0.875倍。
以下用平均推动力法求填料层高h0：
?ya?6?10与例9-6相同 ?yb?yb?mxb?(300?240)?10?4?4?4?2?1?2?1?60?10?4
(60?6)?10?4?23.45?10?4 ?ym?ln(60/6)yb?yaG(300?6)?10?4??1.25??15.7m 故 h0??4KGa?ym23.45?10所求h0为原高度11.8m的1.33倍。
9-15 在填料塔内用稀硫酸吸收空气中的氨。当溶液中存在游离酸时，氨的平衡分压为
零。下列三种情况下的操作条件基本相同，试求所需填料高度的比例：（1）混合气含氨1%，要求吸收率为90%；（2）混合气含氨1%，要求吸收率为99%；（3）混合气含氨5%，要求吸收率为99%。对于上述低浓气体，吸收率可按??(yb?ya)/yb计算。
解 因氨的平衡分压为零，即y?0，而有?ya?ya、?yb?yb，
??ym?(yb?ya)/ln(yb/ya)，于是
NOG?yb?yay?ln(b)
?ymya因吸收率??1?yay1?1，故b?，而有NOG?ln(1??)。 ybya1??现操作条件基本相同，故三种情况下的HOG?G/(Kya)可认为相等，于是所需的填料高之比为
h1:h2:h3?ln(1??1) ?ln(0.1)?1?1:ln(1??2)?1:ln(1??3)?1
:ln(0.01)?1:ln(0.01)?1
?lg10:lg100:lg100?1:2:2
9-16 矿石焙烧炉气含SO25%（体积分数），其余为惰性气体，经冷却后在填料塔内以清水吸收95%的SO2。塔径0.8m，操作温度303K，压力100kPa；入塔炉气流量，水量为最小值的1.2倍。平衡关系见习题9-6，给质系数：1000m3.h?1（操作状态）
kGa?5?10?4kmol.s?1.m?3.kPa?1，kLa?5?10?2s?1。求：（1）用水量和出塔液浓度；
（2）填料高度。
解 yb?0.05，ya?0.05?(1?0.95)?2.5?10及xa?0
?3xb由习题9-6算出的平衡数据求得，对yb?0.05，xb?0.00147，故最小液气比
??yb?ya(50?2.5)?10?3L??32.3 ()min???3G1.47?10xb?xa 而 G?LL?1.2()min?1.2?32.3?38.8 GGPV100?(1000/3600)??0.0219kmol4.m?2.s?1 22RT(?/4)d8.314?303(?/4)(0.8)?2?13?1（1）用水量L?G(L/G)?0.02194?38.8?0.851kmol.m.s，当用L?(m.h)表示时，
L??3600?(?/4)?0.8?(18/996)?0.851?27.8m.h 出塔液浓度（现xa?0）为
xb?xb/1.2?1.47?10??323?1/1.2?1.23?10?3
(2)填料层高。可仿照例9-7的方法，用近似梯级法得出NOG?6.3（图从略）。而在用式（9-65）求HOG时，
kya?kGa.P?5?10?4?100?5?10?2kmol.s?1.m?2
?1?2 kxa?kLa.C?0.05?(996/18)?2.76kmol.s.m?
操作范围内的平均斜率取为m?yb/xb?0.05/0.00147?34 HOG?GGm0.02190.0219?34????0.438?0.270?0.708m kyakxa0.052.76故 h0?HOGNOG?0.708?6.3?4.46m
9-17 含氨1.5%（体积分数）的气体通过填料塔用清水吸收其中的氨（其余为惰性气体），平衡关系为y?0.8x。用水量为最小值的1.2倍，气体流G?0.024kmol.m.s，总传质系数Kya?0.06kmol.s.m，填料层高度6m。（提示：在试算时，可取yb?ya?yb。）
（1）求出塔气体中的含氨量。
（2）可以采取哪些措施使?达到99.5%？
（3）对?达99.5%的措施做出估算，你选择哪一种？说明理由。
解 本题属于操作型问题：只知入塔气、液组成yb?0.015，xa?0；而出塔组成ya、
?1?3?2?1xb皆为未知；不便于以平均推动力法求解（需用试差法，含超越函数，初值难设定）。以下
采用吸收因数法。已知
HOG?G/(Kya)?0.024/0.060?0.40m
NOG?h0/HOG?6/0.4?15
吸收因数A?L/mG?1/S，已知m?0.8，但L/G需由物料衡算得出（xa?0)： L/G?(yb?ya)/(xb?xa)?(yb?ya)/xb (a) 现ya未知，但知ya《yb，可初步在yb?ya中忽略ya而有L/G?yb/xb，以得到A