yb?yaG(300?6)?10?4故 h0???1.25??15.7m ?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
?1?1?1 h1:h2:h3?ln(1??1):ln(1??2):ln(1??3)
?ln(0.1)?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
1000m3.h?1（操作状态），水量为最小值的1.2倍。平衡关系见习题9-6，给质系数：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。
?3解 yb?0.05，ya?0.05?(1?0.95)?2.5?10及xa?0
??xb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 ()min????32.3 ?3G1.47?10xb?xa 而 G?LL?1.2()min?1.2?32.3?38.8 GGPV100?(1000/3600)??0.02194kmol.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?3/1.2?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?23?1?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
?1?3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。）
?2?1（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、
xb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或S的初值A1、S1：
yyLL)1?1.2()min?1.2(b?)?1.2(b)?1.2m(?0.96) GGyb/mxbL1?1所以 A1?()1?1.2及S1?A1??0.8333
mG1.2根据NOG?15及S1?0.833插图9-11，得yb/ya1?65
因为 (?4 ya1?yb/65?0.015/65?2.31?10
当将得到的初值ya1代入式（a），以求较准确的L/G时，与初值(L/G)1比，将因计入
ya而略减，S因略增；从图9-11可见yb/ya略减，由此可知ya的实际值应较已算出的ya1?4为大。第二次设ya2?2.5?10，代入式（a）可求相应的A2:
xb?yb/m?0.015/0.8?0.01875
?y?yLL0.01475()2?1.2()min?1.2(b?a2)?1.2??0.944 GG0.01875xbL10.944 A2?()2???1.18,S2?1/1.18
Gm0.8从NOG?15，及A2?1.18求yb/ya时，图9-11欠精确，按式(9-53)计算： ??y?mxa1ln?(1?S)b?S? 1?S?ya?mxa?1.18?0.180.0151? 15?ln????
0.18?1.18ya1.18? NOG?2.288?10?3 e??0.8475
ya?4?4解得ya?2.54?10，与原设ya2?2.5?10相差甚少，不必再算下去，
2.288ya2?2.5?10?4即为最终值。
为使?提高到99.5%，可加大水量至L?或增高填料层至h0，都可用式（9-53）计算。此时
?4 ya?(1?0.955)?0.015?0.75?10
?yb?mxayb0.015???200 ?4ya?mxbya0.75?10在应用式（9-53）计算L?时，又需对A或S试差，其解法考虑到式中方括号中的数值
取对数后变化小，而写成
1ln?(1?S)?200?S? （b） 15方括号内的S查图9-11（纵、横坐标分别额15及200）得初值为0.375，代入式（b）方括号中算得等号左边1?S?0.2656，故S?0.7 344，与原设基本符合，可用于计算L?：
?2?1 L??mG/S?0.8?0.024/0.7344?0.0261kmol.m.s
1?S?而用水量据
yb?yaL(150?2.54)?10?4 ?1.2??1.2??0.944
Gxb??xa0.015/0.8得L?0.944G?0.944?0.024?0.0227kmol.m.s。用水量增大的比例为
?2?1L?/L?0.0261/0.0227?1.15，即增大15%；一般讲，在操作允许范围内。
增高填料层可从总传质单元数的增加直接计算：
L10.944??1.180 (S?0.848) Gm0.81.18?0.181???ln??200??22.6 NOG0.18?1.181.18?????0.4?22.6?9.04m 故 h0?HOGNOG比原来h0?6m增加了约51%。
9-18 气体混合物中溶质的摩尔分数为0.02，要求在填料塔中吸收器99%。平衡关系?为y?1.0x。求下列各情况下所需的气相总传质单元数。
（1）入塔液体xa?0，液气比L/G?2.0。 （2）入塔液体xa?0，液气比L/G?1.25。
A?（3）xa?0.0001，L/G?1.25。
（4）xa?0，L/G?0.8，最大吸收率为多少？
解 本题气液进出塔的4个组成易于得出，求NOG以用平均推动力法较便利。
?4（1） yb?0.02，ya?0.02?(1?0.99)?2?10
xa?0，xb?(G/L)(yb?ya)?(1/2)?(0.02?0.99)?0.0099 ya?0，yb?1?xb?0.0099 ?yb?yb?yb?0.02?0.0099?0.0101
???(101?2)?10?4?25.24?10?4 ?ym?ln(101/2)0.02?2?10?4?7.84 NOG??425.24?10?4（2）yb?0.02、ya?2?10、xa?0、?ya?ya与前相同，
yb?xb?(1/1.25)?(0.02?0.99)?0.01584 ?yb?0.02?0.01584?0.00416
?(41.6?2)?10?4?13.05?10?4 ?ym?ln(41.6/2) NOG?0.0198/0.001305?15.2
（3） xa?0.0001， ya?xa?0.01584?0.0001?0.01594 ?ya?0.0002?0.0001?0.0001 ?yb?0.02?0.01594?0.00406
?(40.6?2)?10?4?0.001069 ?ym?ln(40.6/2) NOG?0.0198/0.001069?18.5
（4）当L/G?(L/G)min时，对应于回收率?的最大值，xb与yb达到平衡，即
xb?yb/m，全塔物料衡算式为
G(yb?ya)?L(yb/m?0) 故 (yb?ya)/yb?L/(mG) ，即??A(?0.8)