化工原理下冊課后習(xí)題答案天津大學(xué)出版社主編夏清

1、化工原理課后習(xí)題解答（夏清、陳常貴主編 . 化工原理 . 天津大學(xué)出版社,2005. ）田志高第五章蒸餾1.已知含苯0.5 （摩爾分率）的苯-甲苯混合液，若外壓為99kPa,試求該溶液的飽和溫度。 苯和甲苯的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)見例 1-1 附表。t （） 80.1859095100105x0.9620.7480.5520.3860.2360.11解：利用拉烏爾定律計(jì)算氣液平衡數(shù)據(jù)查例 1-1 附表可的得到不同溫度下純組分苯和甲苯的飽和蒸汽壓PB* ， PA* ，由于總壓P=99kPq則由x=（P-Pb*）/（P a*-Pb*）可得出液相組成，這樣就可以得到一組繪平衡t-x圖數(shù)據(jù)。以 t=80.1

2、為例 x=（99-40） / （101.33-40 ） =0.962同理得到其他溫度下液相組成如下表根據(jù)表中數(shù)據(jù)繪出飽和液體線即泡點(diǎn)線2.正戊烷（C5H2）和正己烷（GH14）的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)列于本題附表，試求 P=13.3kPa下該溶液的平衡數(shù)據(jù)。溫度C5H12223.1233.0244.0251.0260.6275.1291.7309.3KC6H14248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9飽和蒸汽壓(kPa)1.32.65.38.013.326.653.2101.3解：根據(jù)附表數(shù)據(jù)得出相同溫度下QH2 (A)和QH4 (B)的飽和蒸汽壓以 t=248

3、.2 時(shí)為例，當(dāng) t=248.2 時(shí)PB* =1.3kPa查得PA*=6.843kPa得到其他溫度下A?B的飽和蒸汽壓如下表t( )248251259.1260.6275.1276.9279289291.7304.8309.3 *PA*PB*(kPa)1.3001.6342.6002.8265.0275.3008.00013.30015.69426.60033.250利用拉烏爾定律計(jì)算平衡數(shù)據(jù)平衡液相組成以 260.6 時(shí)為例當(dāng) t=260.6 時(shí)x=(P-P B*)/(P A*-PB*)=( 13.3-2.826 ) / (13.3-2.826 ) =1平衡氣相組成以 260.6 為例*當(dāng)

4、t=260.6 C 時(shí) y=dx/P=13.3 乂 1/13.3=1同理得出其他溫度下平衡氣液相組成列表如下t( )260.6275.1276.9279289x10.38350.33080.02850y10.7670.7330.5240根據(jù)平衡數(shù)據(jù)繪出 t-x-y 曲線3 .利用習(xí)題2的數(shù)據(jù)，計(jì)算：相對揮發(fā)度；在平均相對揮發(fā)度下的x-y數(shù)據(jù)，并與習(xí)題 2 的結(jié)果相比較。解：計(jì)算平均相對揮發(fā)度、 、 一 一一 . * * 一一 一 一一 .理想溶減相對揮發(fā)度a =B/Pb計(jì)算出各溫度下的相對揮發(fā)度：t( )248.0251.0259.1260.6275.1276.9279.0289.0291.7

5、304.8309.3a 5.2915.5634.178取 275.1 C和 279c 時(shí)的 a 值做平均 a m= (5.291+4.178 ) /2=4.730按習(xí)題 2 的 x 數(shù)據(jù)計(jì)算平衡氣相組成 y 的值x=0.3835 時(shí)，y=4.73 X 0.3835/1+(4.73-1)乂 0.3835=0.746同理得到其他y 值列表如下t( )260.6275.1276.9279289a 5.2915.5634.178x10.38350.33080.20850y10.7460.7000.5550作出新的 t-x-y ' 曲線和原先的t-x-y 曲線如圖4 . 在常壓下將某原料液組成為

6、 0.6 (易揮發(fā)組分的摩爾)的兩組溶液分別進(jìn)行簡單蒸餾和平衡蒸餾，若汽化率為 1/3 ，試求兩種情況下的斧液和餾出液組成。假設(shè)在操作范圍內(nèi)氣液平衡關(guān)系可表示為 y=0.46x+0.549解：簡單蒸儲由 ln(W/F尸 / xxFdx/(y-x)以及氣液平衡關(guān)系 y=0.46x+0.549得 ln(W/F)= / XxFdx/(0.549-0.54x)=0.54ln(0.549-0.54xf)/(0.549-0.54x);汽化率 1-q=1/3 貝U q=2/3 即 W/F=2/3 ln(2/3)=0.54ln(0.549-0.54 X 0.6)/(0.549-0.54x) 解得x=0.498

7、 代入平衡關(guān)系式y(tǒng)=0.46x+0.549 得y=0.804平衡蒸餾由物料衡算FxF=Wx+DyD+W=F1 W/F=2/3 代入得到xF=2x/3+y/3 代入平衡關(guān)系式得x=0.509 再次代入平衡關(guān)系式得y=0.7835 . 在連續(xù)精餾塔中分離由二硫化碳和四硫化碳所組成的混合液。已知原料液流量F 為4000kg/h ,組成Xf為0.3 (二硫化碳的質(zhì)量分率，下同)。若要求釜液組成x"大于0.05 ,餾出液回收率為88。試求餾出液的流量和組分，分別以摩爾流量和摩爾分率表示。解：儲出回收率=Dx/Fxf=88%得儲出液的質(zhì)量流量Dxd=Fx88%=4000X 0.3 X 0.88=

8、1056kg/h結(jié)合物料衡算FxF=WxW+DxDD+W=F# Xd=0.943儲出液的摩爾流量 1056/(76 X0.943)=14.7kmol/h以摩爾分率表示餾出液組成xD=(0.943/76)/(0.943/76)+(0.057/154)=0.976 .在常壓操作的連續(xù)精儲塔中分離喊甲醇 0.4與說.6 （均為摩爾分率）的溶液，試求以下各種進(jìn)料X況下的q值。（1）進(jìn)料溫度40C； （2）泡點(diǎn)進(jìn)料；（3）飽和蒸汽進(jìn)料。常壓下甲醇-水溶液的平衡數(shù)據(jù)列于本題附表中。溫度t液相中甲醇的氣;百中甲醇的溫度t液施,中甲醇的氣相斗甲醇的分率摩不分率C1的J分率摩爾行1000.0).075.30.4

9、00.72196.40.C20.13473.10.50().77993.50.C40.23471.20.60().82591.20.060.30469.30.700.87089.30.080.36567.60.800.91587.70.100.41866.00.900.95884.40.150.51765.00.950.97981.70.200.57964.01.01.078.00.300.665解：(1)進(jìn)料溫度40C 75.3 C時(shí)，甲醇的汽化潛熱r 1=825kJ/kg水蒸汽的汽化潛熱r 2=2313.6kJ/kg57.6 C時(shí)，甲醇的比熱 C/i=2.784kJ/(kg )水蒸汽的比熱

10、C/2=4.178kJ/(kg C)查附表給出數(shù)據(jù)當(dāng)xA=0.4 時(shí)，平衡溫度t=75.3 40C進(jìn)料為冷液體進(jìn)料即將 1mol 進(jìn)料變成飽和蒸汽所需熱量包括兩部分一部分是將40冷液體變成飽和液體的熱量Q1 ， 二是將 75.3 飽和液體變成氣體所需要的汽化潛熱 Q,即 q= (Q+Q) /Q2=1+ (Q/Q2)Q=0.4 義 32 X 2.784 義(75.3-40 ) =2850.748kJ/kgQ=825X 0.4 義 32+2313.6 義 0.6 義 18=35546.88kJ/kgq=1+ (Q/Q2) =1.08( 2)泡點(diǎn)進(jìn)料泡點(diǎn)進(jìn)料即為飽和液體進(jìn)料，q=1( 3)飽和蒸汽進(jìn)

11、料q=07. 對習(xí)題 6 中的溶液，若原料液流量為 100kmol/h ，餾出液組成為 0.95 ，釜液組成為 0.04(以上均為易揮發(fā)組分的摩爾分率)，回流比為 2.5 ，試求產(chǎn)品的流量，精餾段的下降液 體流量和提餾段的上升蒸汽流量。假設(shè)塔內(nèi)氣液相均為恒摩爾流。解：產(chǎn)品的流量由物料衡算FxF=WxW+DxD口+亞=我入數(shù)據(jù)得W=60.44kmol/h.產(chǎn)品流量 D=100- 60.44=39.56kmol/h精餾段的下降液體流量LL=DR=2.5X 39.56=98.9kmol/h提餾段的上升蒸汽流量V'40進(jìn)料q=1.08V=V'+（1-q ） F=D（1+R） =138.

12、46kmol/h. V=146.46kmol/h8. 某連續(xù)精儲操作中，已知精儲段 y=0.723x+0.263 ;提儲段y=1.25x -0.0187 若原料液于露點(diǎn)溫度下進(jìn)入精餾塔中，試求原料液，餾出液和釜?dú)堃旱慕M成及回流比。解：露點(diǎn)進(jìn)料q=0即精微段 y=0.723x+0.263 過（xd, xd）xd=0.949提儲段 y=1.25x - 0.0187 過（xw, xvy） /. xv=0.0748精餾段與 y 軸交于 0 ， xD/ （ R+1） 即 xD/ （ R+1） =0.263R=2.61連立精餾段與提餾段操作線得到交點(diǎn)坐標(biāo)為（ 0.5345 ， 0.6490 ）Xf=0.6

13、499. 在常壓連續(xù)精餾塔中， 分離苯和甲苯的混合溶液。 若原料為飽和液體， 其中含苯0.5 （摩爾分率，下同）。塔頂餾出液組成為 0.9 ，塔底釜?dú)堃航M成為 0.1 ，回流比為 2.0 ，試求理論板層數(shù)和加料板位置。苯- 甲苯平衡數(shù)據(jù)見例 1-1 。解：常壓下苯-甲苯相對揮發(fā)度a =2.46精餾段操作線方程y=RX/ （ R+1） =2X/3+0.9/3=2X/3+0.3精微段y產(chǎn)xd=0.9由平衡關(guān)系式y(tǒng)=ax/1+（ a-1）x得X1=0.7853 再由精餾段操作線方程y=2X/3+0.3 得y2=0.8236 依次得到x2=0.6549y3=0.7366x3=0.5320y4=0.65

14、47X4=0.4353 X4< xf=0.5<X3精餾段需要板層數(shù)為 3 塊提餾段 x1 =x4=0.4353提餾段操作線方程y=L x/ （ L -W） -WxW/ （ L -W）飽和液體進(jìn)料q=1L'/ （ L'-W） =（L+F） /V=1+W/（3D）由物料平衡FxF=WxW+DxDD+W=Fi入數(shù)據(jù)可得D=WL'/ （L'-W） =4/3W/ （L'-W） =W/（L+D） =W/3D=1/3即提儲段操作線方程y=4x/3-0.1/3. y 2=0.5471由平衡關(guān)系式 y=ax/1+（ a-1）x得 x'2=0.3293依

15、次可以得到y(tǒng)'3=0.4058x'3=0.2173y'4=0.2564x'4=0.1229y'5=0.1306x'5=0.0576x 5<xw=0.1<x4提儲段段需要板層數(shù)為4塊理論板層數(shù)為n=3+4+1=8塊（包括再沸器）加料板應(yīng)位于第三層板和第四層板之間10. 若原料液組成和熱狀況，分離要求，回流比及氣液平衡關(guān)系都與習(xí)題 9 相同，但回流溫度為20C,試求所需理論板層數(shù)。已知回流液的泡殿溫度為83C,平均彳化熱為3.2 X104kJ/kmol ,平均比熱為 140kJ/(kmol - C)解：回流溫度改為20，低于泡點(diǎn)溫度，為冷

16、液體進(jìn)料。即改變了q 的值精餾段不受q 影響，板層數(shù)依然是3 塊提儲段由于q的影響，使得L/ (L-W)和W/(L-W)發(fā)生了變化q=(Q1+Q2) /Q2=1+(Q1/Q2)Q=GAT=140X (83-20) =8820kJ/kmolQ2=3.2 x 104kJ/kmol. q=1+8820/(3.2 X 104)=1.2756L'/ ( L'-W) =V+W-F(1-q)/V-F(1-q) =3D+W-F(1-q)/3D-F(1-q)= D=W F=2D>L'/ ( L'-W) =(1+q)/(0.5+q)=1.2815W/(L'-W) =D

17、/3D-F(1-q)=1/(1+2q) =0.2815y=1.2815x-0.02815x1 =x4=0.4353 代入操作線方程得y2 =0.5297 再由平衡關(guān)系式得到x2'=0.3141 依次計(jì)算y3'=0.3743x3'=0.1956y4'=0.2225x4'=0.1042y5'=0.1054'x5 =0.0457X5 <XW=0.1<X4提儲段板層數(shù)為4理論板層數(shù)為3+4+1=8塊（包括再沸器）11 .在常壓連續(xù)精餾塔內(nèi)分離乙醇 -水混合液，原料液為飽和液體，其中含乙醇0.15 （摩爾分率，下同），餾出液組成不低于0

18、.8 ，釜液組成為 0.02 ；操作回流比為2。若于精餾段側(cè)線取料，其摩爾流量為餾出液摩爾流量的 1/2 ，側(cè)線產(chǎn)品為飽和液體，組成為 0.6 。試求所需的理論板層數(shù)，加料板及側(cè)線取料口的位置。物系平衡數(shù)據(jù)見例 1-7 。解：如圖所示，有兩股出料，故全塔可以分為三段，由例 1-7 附表，在 X-y 直角坐標(biāo)圖上繪出平衡線， 從 XD=0.8 開始， 在精餾段操作線與平衡線之間繪出水平線和鉛直線構(gòu)成梯級，當(dāng)梯級跨過兩操作線交點(diǎn) d 時(shí)，則改在提餾段與平衡線之間繪梯級，直至梯級的鉛直線達(dá)到或越過點(diǎn)C（XW， XW） 。如圖，理論板層數(shù)為 10 塊（不包括再沸器）9 層；側(cè)線取料為第 5 層12 .

19、用一連續(xù)精儲塔分離由組分 A?B組成的理想混合液。原料液中含 A0.44,儲出液中含A0.957 (以上均為摩爾分率)。已知溶液的平均相對揮發(fā)度為 2.5 ，最回流比為 1.63 ，試 說明原料液的熱狀況，并求出 q 值。解：在最回流比下，操作線與q線交點(diǎn)坐標(biāo)(xq, yq)位于平衡線上；且q線過(xf, xf)可以計(jì)算出 q 線斜率即 q/(1-q) ，這樣就可以得到 q 的值由式 1-47Rmin=(X d/X q)- a (1-x D)/(1-X q)/ ( a 1 )代入數(shù)據(jù)得0.63=(0.957/x q)-2.5 X (1-0.957)/(1-xq)/(2.5-1 ) .xq=0.

20、366 或 xq=1.07 (舍去)即 xq=0.366 根據(jù)平衡關(guān)系式y(tǒng)=2.5x/ (1+1.5x )得到y(tǒng)q=0.591q 線 y=qx/ (q-1 ) -xF/ (q-1 )過( 0.44 ， 0.44)，(0.366 ， 0.591 )q/ (q-1 ) =(0.591-0.44 ) / (0.366-0.44 )得 q=0.67V 0<q<1原料液為氣液混合物13. 在連續(xù)精餾塔中分離某種組成為 0.5 (易揮發(fā)組分的摩爾分率，下同)的兩組分理想溶液。原料液于泡點(diǎn)下進(jìn)入塔內(nèi)。塔頂采用分凝器和全凝器，分凝器向塔內(nèi)提供回流液，其 組成為 0.88 ，全凝器提供組成為 0.9

21、5 的合格產(chǎn)品。 塔頂餾出液中易揮發(fā)組分的回收率 96。若測得塔頂?shù)谝粚影宓囊合嘟M成為 0.79 ，試求：(1)操作回流比和最小回流比；(2)若餾出液量為 100kmol/h ，則原料液流量為多少？解：(1)在塔頂滿足氣液平衡關(guān)系式y(tǒng)=aX/1+( a-1)x代入已知數(shù)據(jù)0.95=0.88 a/1+0.88( a-1) . . a =2.591第一塊板的氣相組成 y1=2.591x1/ (1+1.591x1)=2.591 X0.79/ (1+1.591 X0.79) =0.907在塔頂做物料衡算V=L+DVy1=LxL+DxD0.907 (L+D =0.88L+0.95D；L/D=1.593即

22、回流比為 R=1.593由式 1-47Rmin=(X D/X q)- a (1-X D)/(1-X q)/ ( a -1 )泡點(diǎn)進(jìn)料 Xq=XFRnin=1.031(2)回收率Dx/Fxf=96%得至ijF=100X 0.95/ (0.5 X0.96) =197.92kmol/h15. 在連續(xù)操作的板式精餾塔中分離苯- 甲苯的混合液。在全回流條件下測得相鄰板上的液相組成分別為 0.28 ， 0.41 和 0.57 ，試計(jì)算三層中較低的兩層的單板效率EMV。操作條件下苯- 甲苯混合液的平衡數(shù)據(jù)如下： x0.260.380.51y0.450.600.72解：假設(shè)測得相鄰三層板分別為第n-1 層，第

23、 n 層，第 n+1 層即 xn-1=0.28x n=0.41x n+1=0.57 根據(jù)回流條件yn+1=xn .yn=0.28yn+i=0.41yn+2=0.57由表中所給數(shù)據(jù)a =2.4與第n層板液相平衡的氣相組成 yn*=2.4X0.41/ (1+0.41X1.4) =0.625與第n+1層板液相平衡的氣相組成 yn+i*=2.4 X 0.57/ (1+0.57 X 1.4 ) =0.483由式1-51EMV=( yn-y n+1) / ( yn -y n+1)可得第 n 層板氣相單板效率EMVn=(xn-1-x n) / (yn*-x n)=(0.57-0.41 ) / (0.625-

24、0.41 )=74.4第 n 層板氣相單板效率EMVn+1=(xn-xn+1) / (yn+1*-xn+1)=(0.41-0.28 ) / (0.483-0.28 )=64第六章吸收1.從手冊中查得101.33kPa,25 C時(shí)，若100g水中含氨1g,則此溶液上方的氨氣平衡分壓為0.987kPa。已知在此濃度范圍內(nèi)溶液服從亨利定律，試求溶解度系數(shù)Hkmol/(m3- kPa)及相平衡常數(shù) m解：液相摩爾分?jǐn)?shù)x=( 1/17) / (1/17 ) +(100/18 ) =0.0105氣相摩爾分?jǐn)?shù)y=0.987/101.33=0.00974由亨禾I定律 y=mx得 m=y/x=0.00974/0

25、.0105=0.928液相體積摩爾分?jǐn)?shù) C= ( 1/17) / ( 101 X 10-3/103) =0.5824 X 103mol/m3由亨利定律 P=C/H得 H=C/P=0.5824/0.987=0.590kmol/(m 3 kPa)2.101.33kPa,10 C時(shí)，氧氣在水中的溶解度可用P=3.31 x 106x表示。式中：P為氧在氣相中的分壓kPa； x 為氧在液相中的摩爾分率。 試求在此溫度及壓強(qiáng)下與空氣充分接觸的水中每立方米溶有多少克氧。解：氧在氣相中的分壓 P=101.33X21%=21.28kPa氧在水中摩爾分率 x=21.28/ (3.31 X 106) =0.0064

26、3X103每立方米溶有氧 0.0064 X 103X32/ (18X 10-6) =11.43g3.某混合氣體中含有2% (體積)CO,其余為空氣?；旌蠚怏w的溫度為 30C,總壓強(qiáng)為 506.6kPa。從手冊中查得30c時(shí)CO在水中的亨利系數(shù)E=1.88x 105kPa,試求溶解度系數(shù) Hkmol/(m3 kPa)及相平衡常數(shù)m,并計(jì)算每100g與該氣體相平衡的水中溶有多少 gCQ解：由題意 y=0.02, m=E/P總=1.88 X 105/506.6=0.37 X 103根據(jù)亨利定律 y=mx得 x=y/m=0.02/0.37 X 103=0.000054 即每100g與該氣體相平衡的水中

27、溶有 CO0.000054X 44X100/18=0.0132 gH=p /18E=103/ (10X 1.88 X 105) =2.955 x 10-4kmol/(m3 kPa)7. 在 101.33kPa ， 27下用水吸收混于空氣中的甲醇蒸汽。甲醇在氣，液兩相中的濃度都很低，平衡關(guān)系服從亨利定律。已知溶解度系數(shù)H=1.995kmol/(m3 kPa),氣膜吸收系數(shù)kG=1.55 x 10-5kmol/(m2 s - kPa),液膜吸收系數(shù) kL=2.08 乂 10-5kmol/(m2 s - kmol/m3)。試 求總吸收系數(shù)Kg,并計(jì)算出氣膜阻力在總阻力中所的百分?jǐn)?shù)。解：由1/KG=1

28、/kG+1/HkL可得總吸收系數(shù)1/Kg=1/1.55 X 10-5+1/ (1.995 X 2.08 X 10-5)Kg=1.128 x 10-5kmol/(m2 s - kPa)氣膜阻力所占百分?jǐn)?shù)為：(1/k G) / (1/kG+1/HkL) =HkL/ (HkL+kG)=(1.995 X2.08) / (1.995 X2.08+1.55 )=0.928=92.8 8. 在吸收塔內(nèi)用水吸收混于空氣中的甲醇，操作溫度為 27，壓強(qiáng) 101.33kPa 。穩(wěn)定操作狀況下塔內(nèi)某截面上白氣相甲醇分壓為5kPa,液相中甲醇濃度位2.11kmol/m3。試根據(jù)上題有關(guān)的數(shù)據(jù)算出該截面上的吸收速率。解

29、：由已知可得 kG=1.128x10-5kmol/(m2 s - kPa)根據(jù)亨利定律P=C/H得液相平衡分壓P*=C/H=2.11/1.995=1.058kPa. . N=K(P-P*)=1.128 X 10-5 (5-1.058 ) =4.447 X 10-5kmol/(m2 - s)=0.16kmol/(m 2 h)9.在逆流操作的吸收塔中，于101.33kPa, 25c下用清水吸收混合氣中的CO,將其濃度 從2%降至0.1 % (體積)。該系統(tǒng)符合亨利定律。亨利系數(shù)E =5.52 X 104kPa。若吸收劑 為最小理論用量的 1.2 倍，試計(jì)算操作液氣比 L/V 及出口組成X。解： Y

30、i=2/98=0.0204 , Y2=0.1/99.9=0.001m=E/P總=5.52 義 104/101.33=0.0545 義 104由( L/V ) min=( Y1-Y2) /X1*=( Y1-Y2) / (Y1/m)=(0.0204-0.001 ) / (0.0204/545 )=518.28L/V=1.2 （L/V） min=622由操作線方程Y= (L/V) X+Y- (L/V) X2得出口液相組成Xi= (Y-Y2) / (L/V) = (0.0204-0.001 ) /622=3.12 X 10-5改變壓強(qiáng)后，亨利系數(shù)發(fā)生變化，及組分平衡發(fā)生變化，導(dǎo)致出口液相組成變化m =

31、E/P 總=5.52 X 104/10133=0.0545 乂 10-5(L/V) =1.2 (L/V) min =62.2X1 = (Y1-Y2) / (L/V) = (0.0204-0.001 ) /62.2=3.12 X10-410 . 根據(jù)附圖所列雙塔吸收的五種流程布置方案， 示意繪出與各流程相對應(yīng)的平衡線和操作線，并用圖中邊式濃度的符號標(biāo)明各操作線端點(diǎn)坐標(biāo)。11 .在101.33kPa下用水吸收混于空氣中的中的氨。已知氨的摩爾分率為 0.1 ,混合氣體于40下進(jìn)入塔底，體積流量為0.556m3/s ，空塔氣速為1.2m/s 。吸收劑用量為最小用量的1.1 倍，氨的吸收率為95，且已估

32、算出塔內(nèi)氣相體積吸收總系數(shù)KYa 的平均值為0.0556kmol/(m 3 - s).水在 20 溫度下送入塔頂，由于吸收氨時(shí)有溶解熱放出，故使氨水溫度越近塔底越高。 已根據(jù)熱效應(yīng)計(jì)算出塔內(nèi)氨水濃度與起慰問度及在該溫度下的平衡氣相濃度之間的對應(yīng)數(shù)據(jù)，列入本題附表中試求塔徑及填料塔高度。氨溶液溫度t/ 氨溶液濃度氣相氨平衡濃度*Xkmol(氨)/kmol(水)Y kmol()/kmol()200023.50.0050.0056260.010.010290.0150.01831.50.020.027340.0250.0436.50.030.05439.50.0350.074420.040.0974

33、4.50.0450.125470.050.156解：混合氣流量G=Tt D2u/4 D=(4G/Tt u)1/2=(4 X 0.556)/(3.14 X 1.2) 1/2=077 mY1=0.1/0.9=0.111y2=y1 (1-4)=0.05X0.1=0.005Y2=0.005/0.995=0.005根據(jù)附表中的數(shù)據(jù)繪成不同溫度下的X-Y*曲線查得與Y=0.111相平衡的液相組成*X1*=0.0425(L/V) min=(Y1-Y1) /X1*=(0.111-0.005 ) /0.0425=2.497(L/V) =1.1(L/V) min=2.75由操作線方程Y=(L/V)X+Y2 可得X

34、1=(V/L)(Y 1-Y2)=(0.111-0.005)/2.75=0.0386由曲線可查得與X1 相平衡的氣相組成Y1*=0.092AY= ( AYi-AY>) /ln( AYi- AY2)= (0.111-0.092 ) -0.005/ln(0.111-0.092 ) /0.005=0.0105.Nog= (Y1-Y2) / AYm= (0.111-0.005 ) /0.0105=10.105惰性氣體流量 G=0.556 X (1-0.1)=0.556 乂 0.93=0.5004m3/s=(0.5004 X101.33 X103) / (8.314 X313)=19.49mol/s

35、HD=V/(KYaQ )=(19.49 乂 10-3)/(0.0556 兀 X 0.772/4) =765.56 X 10-3 m填料層高度 H=N o鄂 Hdg=10.105X 765.56 X10-3=7.654m12.在吸收塔中用請水吸收混合氣體中的SO,氣體流量為5000m （標(biāo)準(zhǔn)）/h，其中SO占10%,要求SO的回收率為95%。氣，液逆流接觸，在塔的操作條件下，SO在兩相間的平衡關(guān)系近似為Y*=26.7X ，試求：（ 1） 若取用水量為最小用量的 1.5 倍，用水量應(yīng)為多少？（ 2） 在上述條件下，用圖解法求所需理論塔板數(shù)；（ 3） 如仍用（2）中求出的理論板數(shù)，而要求回收率從95

36、提高到98，用水量應(yīng)增加到多少？解：(1) y2=y1 (1-4)=0.1 X (1-0.95 ) =0.005Y1=0.1/0.9=0.111Y 2=0.005/ (1-0.005 ) =0.005L/V) min=(Y1-Y2) /X1 =(Y1-Y2) / (Y1/26.7 )=(0.111-0.005 ) X 26.7/0.111=25.50L/V) =1.5 (L/V) min=38.25惰性氣體流量：V=5000X 0.9/22.4=200.89用水量 L=38.25 X 200.89=7684kmol/h( 2)吸收操作線方程Y=( L/V ) X+Y2 代入已知數(shù)據(jù)Y=38.2

37、5X+0.005在坐標(biāo)紙中畫出操作線和平橫線，得到理論板數(shù)NT=5.5 塊14.在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于氣態(tài)姓:中的HS,進(jìn)塔氣相中含HS (體積)2.91 %要求吸收率不低于99%,操作溫度300K,壓弓雖101.33kPa,平衡關(guān)系為Y=2X, 進(jìn)塔液體為新鮮溶劑，出塔液體中 HS濃度為0.013kmol(H2S)/kmol(溶劑J)已知單位塔截面上單位時(shí)間流過的惰性氣體量為0.015kmol/(m 2 - s),氣相體積吸收總系數(shù)為0.000395kmol/(m 3 s - kPa)。求所需填料蹭高度。解：y2=y1 (1-4)=0.0291 X0.01=0.000291

38、Y2=y2=0.000291Y1=0.0291/ (1-0.0291 ) =0.02997AYn= (Y-Y；) -Y2/ln(Y1-Y1*) /Y2=(0.02997-0.013 X2) -0.000291/ln(0.02997-0.013 X2) /0.000291=0.0014.Nog= (Y1-Y2) /AY= (0.02997-0.000297 ) /0.0014=21.2HOG=V/(KYaQ 尸0.015/ (0.000395 X 101.33)=0.375H=NogX HOg=21.2 X 0.375=7.9m第七章干燥1.已知濕空氣的總壓強(qiáng)為50kPa,溫度為60c相對濕度4

39、0%,試求：(1)濕空氣中水氣的分壓；( 2)濕度；(3)濕空氣的密度解：( 1)查得60時(shí)水的飽和蒸汽壓PS=19.932kPa水氣分壓 P水氣=Ps(i) =19.932 X0.4=7.973kPa(2) H=0.622P水氣/ (P-P水氣)=0.622 X7.973/ (50-7.973 )=0.118 kg/kg 絕干(3) 1kg 絕干氣中含 0.118kg 水氣x 絕干 =(1/29)/(1/29)+(0.118/18)=0.84x 水氣 =(0.118/18)/(1/29)+(0.118/18)=0.16濕空氣分子量 M=18x水氣 +29x 絕干氣 =18X 0.16+29X

40、0.84=27.249 g/mol濕空氣密度 P =MP/RT=( 27.24 X 103X50X 103) / (8.314 X333)=0.493 kg/m 3濕空氣2. 利用濕空氣的 H-I 圖查出本題附表中空格內(nèi)的數(shù)值，并給出序號4 中各數(shù)值的求解過程序號干球溫度濕球溫度濕度相對濕度焓水氣分壓露點(diǎn) kg/kg 絕干 kg/kg 絕干kPa160350.0322140530240270.024090325320180.0137550215430280.02585954253. 干球溫度為 20，濕度為 0.009 kg/kg 絕干的濕空氣通過預(yù)熱器加熱到50，再送往常壓干燥器中， 離開干

41、燥器時(shí)空氣的相對濕度為80。若空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓干燥過程，試求：(1) 1m3原濕空氣在預(yù)熱器過程中始的變化；(2) 1m3原濕空氣在干燥器中獲得的水分量。解：( 1)原濕空氣的焓：I 0=(1.01+1.88H 0)t+2490H0二(1.01+1.88 X 0.009) X20+2490X 0.009=43kJ/kg 絕干通過預(yù)熱器后空氣的始 Ii=(1.01+1.88 X 0.009) X50+2490X 0.0009=73.756kJ/kg 絕干焓變化 A H=Ii-I 0=30.756kJ/kg 絕干空氣的密度 P =MP/RT=(29X 10-3X 101.33 X 103)

42、/ (8.314 X293)=1.21 kg/m 3 . 1n3原濕空氣烙的變化為 A H=30.756X 1.21/1.009=36.9kJ/kg 濕氣( 2)等焓干燥I 1=I 2=73.756kJ/kg 絕干假設(shè)從干燥器中出來的空氣濕度t=26.8 ，查得此時(shí)水蒸汽的飽和蒸汽壓PS=3.635kPaH2=0.622(|)PS/ ( P- 力 Ps)=0.622 X 0.8 X 3.635/(101.33-0.8 乂 3.635)=0.0184kJ/kg 絕干由 12=73.756= (1.01+1.88H2)t2+2490H試差假設(shè)成立 H2=0.0184kJ/kg 絕干獲得水分量：A

43、H=H-H0=0.0184-0.009=0.0094kJ/kg絕干=0.0094 X 1.21/1.009=0.011kJ/kg 濕氣4 .將t0=25C,力0=50%的常壓新鮮空氣，與干燥器排出的t2=50C,力2=80%的常壓廢氣混合，兩者中絕干氣的質(zhì)量比為 1： 3。分別用計(jì)算法和做圖法求混合氣體的濕度和焓。解：( 1)查得25時(shí)和50時(shí)水的飽和蒸汽壓分別為3.291kPa 和 12.34kPa新鮮空氣濕度 H0=0.622 6 °Ps/ (P-(j)0P3)=0.622 X0.5 X3.291/ (101.33-0.5 X 3.291 )=0.01027 kg 水/kg 絕干

44、廢氣濕度 H=0.622 6 2Ps/ (P-(J)2Ps)=0.622 X 0.8 X 12.34/ (101.33-0.8 X 12.34)=0.20142 kg 水/3kg 絕干混合氣濕度 H= (0.01027+0.06714 X3) / (1+3)=0.0529 kg 水/kg 絕干混合氣溫度 tm= (25+50X 3) / (1+3) =43.75 C混合氣始：I m= (1.01+1.88Hm) tm+2490Hm=(1.01+1.88 X 0.0529) X 43.75+2490X0.0529=180.26kJ/kg 絕干2)做圖發(fā)略5 .干球溫度t0=26C,濕千溫度te23C的新鮮空氣,預(yù)熱到ti=95C后送入連續(xù)逆流干燥 器內(nèi)，離開干燥器時(shí)溫度為12=85C o濕物料初始X大況為:溫度8 1=25C,含水量1=1.5%終了時(shí)狀態(tài)為：溫度8 2=34.5 C,2=0.2 %。每小時(shí)有9200kg濕物料加入干燥器內(nèi)。絕干 物料的比熱容CS=1.84kJ/(kg絕干 C)。干燥器內(nèi)無輸送裝置，熱損失為 580kJ/kg汽化 的水分。試求：( 1) 單位時(shí)間內(nèi)回的的產(chǎn)品質(zhì)量；( 2) 寫出干燥過程的操作線方程；( 3) 在 H-I 圖上畫出操作