发布时间 : 星期六 文章化工原理（第三版）习题解（谭天恩）第九章习题解更新完毕开始阅读
总阻力中所占的比例。
解 从两相给质系数kG、kL按以下公式求总传质系数KG KG?(11?1?) kGHkL3?1式中溶解度系数H?C/E?55.5/3200?0.01734kmol.m.kPa
KG?(11?1?6?1?2?1 ?)?1.492?10kmol.s.m.kPa?6?43.5?100.01734?1.5?10根据传质系数间的换算式，有
Ky?KGP?1.492?10?6?100?1.492?10?4kmol,s?1.m?2
Kx?KLC?(KG/H)C?(1.492?10?6/0.01734)?55.5?4.78?10?3kmol.s?1m?2?4?3?1?2 kx?kLC?\\1.5?10?55.5?8.33?10kmol.sm
气相阻力在总阻力中所占的比例为
R气R总?kG?1?1KGKG1.492?10?6???0.426或42.6% kG3.5?10?69-10 根据以下双塔吸收的四个流程图，分别作出其平衡线和操作线的示意图（设吸收
液最初不含溶质）并说明各自适用于哪些情况。
解 流程（Ⅰ）相当于一个气液逆流的单塔。当吸收所需的填料层甚高，单塔有困难时，用此流程。在图解中平衡线用OE代表，1、2两塔的操作线分别用（1）、（2）表示（下同）。
流程（Ⅱ）中每塔都送入新鲜溶剂，使全流程的推动力较流程（Ⅰ）为大。适用于吸收要求高、所需溶剂量大的情况。
流程（Ⅲ）中气体并流、液体逆流，可用于气体中溶质易吸收（如伴有快速反应），要求出塔液体近于饱和（或相对较高）的情况。
流程（Ⅳ）中第二塔气液并流，适用于伴有化学反应，或液量超过吸收所需甚多，故推动力与流向关系不大的情况。
通常后两种流程在实用中少见，尤其是（Ⅲ）。 注：本题可在学生先做习题后进行课堂讨论。
9-11 拟设计一常压填料吸收塔，用清水处理3000m.h、含NH35%（体积分数）的空气，要求NH3的去除率为，实际用水量为最小水量的1.5倍。已知塔内操作温度为
3?125?C，平衡关系为y?1.3x；取塔底空塔气速为1.1m.s?1，气相体积总传质系数Kya为270kmol.h?1.m?3。试求：（1）用水量和出塔液浓度；（2）填料层高度；（3）若入塔水中已
含氨0.1%（摩尔分数），问即使填料层高度可随意增加，能否达到99%的去除率？（说明理由）。
?4解 yb?0.05,ya?yb(1?0.99)?5?10
xb?0.05/1.3?0.03864，xa?0 (?y?yL0.0495)min?b?a??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?2?1 L?G(L/G)?0.045?1.931?0.0869kmol.m.s或313kmol.m.h ?4?4（2） ?ya?ya?mxa?5?10?0?5?10
?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??（3）当xa?0.001时，有ya?1.3?0.001?0.0013；而ya?13?10?4，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？
?2?1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
?4?1 R?Gyb??0.02?0.03?0.98?5.88?10kmol.s
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??1yb?1.4?0.4yb1?ln????3.5ln??0.714??
?1.4??0.4?1.4ya3.5ya????)/3.5?0.714?e1.806?6.084 则 (yb/ya??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?1 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?0.8xb?0.8?(0.03/1.75)?0.01371
?1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：
?4 ?ya?6?10与例9-6相同
?4?4 ?yb?yb?mxb?(300?240)?10?60?10
?4?2?1?2?1(60?6)?10?4?23.45?10?4 ?ym?ln(60/6)