化工原理第二版(下冊(cè))夏清賈紹義課后習(xí)題解答帶圖

1、v1.0可編輯可修改化工原理第二版夏清，賈紹義課后習(xí)題解答（夏清、賈紹義主編.化工原理 第二版（下冊(cè)）.天津大學(xué)出版）社，.）第1章蒸儲(chǔ)1 .已知含苯（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(jiàn)例1-1附表。t （C）859095100105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P*, P；,由于總壓P = 99kPa,則由x = （P-P b*）/（P ；-Pb*）可得出液相組成，這樣就可以得到一組繪平衡t-x11v1.0可編輯可修改圖數(shù)據(jù)。以1= c為例 x =(99-40) /

2、 ()=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)線由圖可得出當(dāng)x =時(shí)，相應(yīng)的溫度為92c2 .正戊烷(GH2)和正己烷(GH4)的飽和蒸汽壓數(shù)據(jù)列于本題附表，試求 P =下該溶液的 平衡數(shù)據(jù)。溫度C 5H2K C 6H14飽和蒸汽壓(kPa)解：根據(jù)附表數(shù)據(jù)得出相同溫度下 C5Hi2 (A)和GM (B)的飽和蒸汽壓 . 、 、 *以t= C時(shí)為例，當(dāng)t = C時(shí)PB = 查得FA =得到其他溫度下A? B的飽和蒸汽壓如下表t( C)248 251279289*FA (kPa)利用拉烏爾定律計(jì)算平衡數(shù)據(jù)平衡液相組成 以C時(shí)為例當(dāng) t= C 時(shí) x = (P-P B*)

3、/(P ；-P；)二 ()/()= 1平衡氣相組成以C為例當(dāng) t= C 時(shí) y = P ax/P = x 1/ = 1同理得出其他溫度下平衡氣液相組成列表如下22v1.0可編輯可修改t( C)279289x 10y 10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(duì)揮發(fā)度；在平均相對(duì)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(duì)揮發(fā)度理想溶減相對(duì)揮發(fā)度a = Pa/Pb計(jì)算出各溫度下的相對(duì)揮發(fā)度：t( C)a - - -取C和279c時(shí)的a值做平均 a m= ( +) /2 =按習(xí)題2的x數(shù)據(jù)計(jì)算平衡氣相組成y的值當(dāng)x =時(shí)，y = x 1+ x =同理得到其他

4、y值列表如下t( C)279289ax 10y 10作出新的t-x-y 曲線和原先的t-x-y曲線如圖33v1.0可編輯可修改4 .在常壓下將某原料液組成為(易揮發(fā)組分的摩爾)的兩組溶液分別進(jìn)行簡(jiǎn)單蒸儲(chǔ)和平衡蒸儲(chǔ)，若汽化率為1/3,試求兩種情況下的斧液和儲(chǔ)出液組成。假設(shè)在操作范圍內(nèi)氣液平衡關(guān) 系可表小為y = +解：簡(jiǎn)單蒸儲(chǔ)由ln(W/F尸/ xxFdx/(y-x)以及氣液平衡關(guān)系y = +得 ln(W/F)= / xxFdx/ = .汽化率 1-q = 1/3 則 q = 2/3 即 W/F = 2/3 ln(2/3)= 解得x =代入平衡關(guān)系式y(tǒng) = + 得y =平衡蒸儲(chǔ)由物料衡算 Fx

5、f = Wx + DyD + w = F 將W/F = 2/3代入得到xf = 2x/3 + y/3代入平衡關(guān)系式得x=再次代入平衡關(guān)系式得y =5 .在連續(xù)精儲(chǔ)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(二硫化碳的質(zhì)量分率，下同)。若要求釜液組成x時(shí)大于，儲(chǔ)出液回收率為88%。試求儲(chǔ)出液的流量和組分，分別以摩爾流量和摩爾分率表示。解：儲(chǔ)出回收率=Dx D/Fx f = 88 %得 儲(chǔ)出液的質(zhì)量流量Dx d = Fx f 88 % = 4000 XX = 1056kg/h結(jié)合物料衡算FXf = Wxw + DXdD + W = F 得 Xd =

6、儲(chǔ)出液的摩爾流量 1056/(76 X = h以摩爾分率表示儲(chǔ)出液組成x d = 76)/76)+154)44v1.0可編輯可修改6 .在常壓操作的連續(xù)精儲(chǔ)塔中分離喊甲醇與說(shuō).6 (均為摩爾分率)的溶液，試求以下各種進(jìn)料 狀況下的q值。(1)進(jìn)料溫度40 C； (2)泡點(diǎn)進(jìn)料；(3)飽和蒸汽進(jìn)料。溫度t液相中甲醇的氣相中甲酉的溫度t液相片甲醇的 氣相c摩爾分率摩爾分率C摩爾分率摩小100J中甲醇的分率常壓下甲醇-水溶液的平衡數(shù)據(jù)列于本題附表中。解：(1)進(jìn)料溫度40cC時(shí)，甲醇的汽化潛熱ri = 825kJ/kg水蒸汽的汽化潛熱2 = kgC時(shí)，甲醇的比熱Cvi = (kg C)水蒸汽的比熱C

7、v2 = (kg C)查附表給出數(shù)據(jù) 當(dāng)xa =時(shí)，平衡溫度t = C40C進(jìn)料為冷液體進(jìn)料即將imol進(jìn)料變成飽和蒸汽所需熱量包括兩部分一部分是將40c冷液體變成飽和液體的熱量Q,二是將C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 i = x 32x x () = kgQ 2 = 825 x x 32 + x x 18 = kJ/kg55v1.0可編輯可修改,q = 1 + (Q/Q2)=(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)料 q = 07.對(duì)習(xí)題6中的溶液，若原料液流量為100kmol/h ,儲(chǔ)出液組成為，釜

8、液組成為(以上均為易 揮發(fā)組分的摩爾分率)，回流比為，試求產(chǎn)品的流量，精儲(chǔ)段的下降液體流量和提儲(chǔ)段的上升 蒸汽流量。假設(shè)塔內(nèi)氣液相均為包摩爾流。解：產(chǎn)品的流量由物料衡算Fx f = Wxw+ DxdD + W = F代入數(shù)據(jù)得W = kmol/h產(chǎn)品流量 D = 100 - = kmol/h精微段的下降液體流量LL = DR = x = kmol/h提儲(chǔ)段的上升蒸汽流量V40 C進(jìn)料q =V = V ' +(1-q) F = D (1+R) = kmol/hV = kmol/h8 .某連續(xù)精儲(chǔ)操作中，已知精儲(chǔ)段 y = +;提儲(chǔ)段y =-若原料液于露點(diǎn)溫度下進(jìn)入精儲(chǔ)塔中，試求原料液，儲(chǔ)

9、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 = + 過(guò)(xd , Xd)Xd =提儲(chǔ)段 y = 一過(guò)(xw , xWxw=精微段與y軸交于0 , xD/ (R+1)即Xd/ (R+1)=66v1.0可編輯可修改連立精儲(chǔ)段與提儲(chǔ)段操作線得到交點(diǎn)坐標(biāo)為(X F =9 .在常壓連續(xù)精微塔中，分離苯和甲苯的混合溶液。若原料為飽和液體，其中含苯(摩爾分率, 下同)。塔頂儲(chǔ)出液組成為，塔底釜?dú)堃航M成為，回流比為，試求理論板層數(shù)和加料板位置。苯-甲苯平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)例1-1。解：常壓下苯-甲苯相對(duì)揮發(fā)度a =精微段操作線方程y = Rx/(R+1) = 2x/3 + 3=2x/3 +精儲(chǔ)段y

10、i = x d =由平衡關(guān)系式y(tǒng) = ax/1 +( a-1)x得xi =再由精微段操作線方程y = 2x/3 + 得y2 = 依次彳4至U x2 = y 3 =x3 = y 4 =x4 = x4 < x F = < x 3精儲(chǔ)段需要板層數(shù)為3塊提儲(chǔ)段x 1 = x 4 =提儲(chǔ)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= F代入數(shù)據(jù)可得 D = WL '/ (L'-W)= 4/3 W/(L

11、-W)= W/ (L+D) = W/3D = 1/3即提儲(chǔ)段操作線方程y' = 4x'/3 - 3;y 2=由平衡關(guān)系式y(tǒng) = ax/1 +( a-1)x 得x 2 =依次可以得到y(tǒng) 3= x 3 =y 4= x 4 =78v1.0可編輯可修改y 5= x 5 =X 5 < X W= < X 4提儲(chǔ)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

12、汽化熱為X 104kJ/kmol , 平均比熱為140 kJ/(kmol C)解：回流溫度改為20C,低于泡點(diǎn)溫度，為冷液體進(jìn)料。即改變了q的值精微段 不受q影響，板層數(shù)依然是3塊提儲(chǔ)段 由于q的影響，使得L'/ (L'-W)和W/ (L'-W)發(fā)生了變化q =(Q+Q) / Q2 = 1 +(Q/Q2)Q= CpAT = 140 x (83-20) = 8820 kJ/kmol _4Q= x 10 kJ/kmolq = 1 + 8820/X 104)=L'/ (L'-W) =V + W - F(1-q)/V - F(1-q)=3D+W- F(1-q)/

13、3D- F(1-q)D = W, F = 2D 得L'/ (L-W) = (1+q)/+q)=W/ (L -W) = D/3D- F(1-q)= 1/(1+2q)=提儲(chǔ)段操作線方程為y =-x；= X4 = 代入操作線方程得y2 =再由平衡關(guān)系式得到X2 = 依次計(jì)算y3 =X3 =y4 =X4 =y5 =X 5 < X w= < X 489v1.0可編輯可修改提儲(chǔ)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)精儲(chǔ)塔內(nèi)分離乙醇-水混合液，原料液為飽和液體，其中含乙醇（摩爾分率，下 同），儲(chǔ)出液組成不低于，釜液組成為；操作回流比為 2。若

14、于精微段側(cè)線取料，其摩爾流量 為儲(chǔ)出液摩爾流量的1/2,側(cè)線產(chǎn)品為飽和液體，組成為。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(jiàn)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 =開(kāi)始，在精儲(chǔ)段操作線與平衡線之間繪出水平線和鉛直線構(gòu)成梯級(jí)，當(dāng)梯級(jí) 跨過(guò)兩操作線交點(diǎn)d時(shí)，則改在提儲(chǔ)段與平衡線之間繪梯級(jí)， 直至梯級(jí)的鉛直線達(dá)到或越過(guò)點(diǎn) C（Xw , xW。如圖，理論板層數(shù)為10塊（不包括再沸器）出料口為第9層；側(cè)線取料為第5層12 .用一連續(xù)精儲(chǔ)塔分離由組分 A? B組成的理想混合液。原料液中含 A ,儲(chǔ)出液中

15、含A （以 上均為摩爾分率）。已知溶液的平均相對(duì)揮發(fā)度為，最回流比為，試說(shuō)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(guò)（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 1-47 R min = （x Dx q）- a （1-x D）/（1-x q）/ （ a -1 ）代入數(shù)據(jù)得=x q) X/(1-x q)/()99v1.0可編輯可修改Xq = 或Xq =(舍去)即Xq = 根據(jù)平衡關(guān)系式y(tǒng) = (1 + )得至U yq =q 線 y = qx/ (q-1 ) - x f/ (q-1 )過(guò)(，)，(，)q/

16、(q-1 ) = () / ()得 q =V 0 < q < 1原料液為氣液混合物13 .在連續(xù)精儲(chǔ)塔中分離某種組成為(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，具組成為，全 凝器提供組成為的合格產(chǎn)品。塔頂儲(chǔ)出液中易揮發(fā)組分的回收率96%。若測(cè)得塔頂?shù)谝粚影宓囊合嘟M成為，試求：(1)操作回流比和最小回流比；(2)若儲(chǔ)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) = a x/1 +( a -1)x代入已知數(shù)據(jù)= a/1 + ( a-1):i=第一塊板的氣相組成y 1

17、= (1 + )=x (1 + x)=在塔頂做物料衡算 V = L + DVy1 = Lx l + Dx d(L + D ) = +. L/D =即回流比為R =由式 1-47 R min = (x Dx q)- a (1-x D)/(1-x q)/ ( a -1 )泡點(diǎn)進(jìn)料 x q = x F. Rmin =(2)回收率Dx/Fxf = 96 %得到F = 100 X (X) = kmol/h15 .在連續(xù)操作的板式精儲(chǔ)塔中分離苯-甲苯的混合液。在全回流條件下測(cè)得相鄰板上的液相組成分別為，和，試計(jì)算三層中較低的兩層的單板效率Emv。1010v1.0可編輯可修改操作條件下苯-甲苯混合液的平衡數(shù)

18、據(jù)如下： xy解：假設(shè)測(cè)得相鄰三層板分別為第n-1層，第n層，第n+1層即X n-1 = X n = X n+1 =根據(jù)回流條件 y n+1 = X n y n = y n+1 = y n+2 =由表中所給數(shù)據(jù) a =與第n層板液相平衡的氣相組成y n* = x (1+x)=與第n+1層板液相平衡的氣相組成y n+1* = x (1+x)= *由式 1-51 E MV =(yn-yn+1)/ ( yn -y n+1)可得第n層板氣相單板效率EMVn=(Xn-1-Xn) / “n*-Xn)=()/ ()=%第 n 層板氣相單板效率 EMVn+1 =(Xn-Xn+1)/ (yn+1*Xn+1)=(

19、)/ ()=64%1111v1.0可編輯可修改121216 .在帶壓連續(xù)提饋塔中分離兩組分理想溶破。原料液加熱到泡點(diǎn)后從塔頂加入，原料液組0.02 （摩爾分?jǐn)?shù)，下同兀提謁塔由圣鐳釜和一坎實(shí)際板構(gòu)成?，F(xiàn)棚得塔頂謁出液中易 揮發(fā)組成的回收率為80%,且儲(chǔ)出班組成為。28,物樂(lè)相時(shí)揮發(fā)度為2.5,試求釜皴液組成 和該層塔板的板效率（用氣相表示L蒸僧登可視為一層理論板.【解】由題知xf=0.20, xd=0,28J d =2.5而且易揮發(fā)組分回收率為0.&即尸Xf0.2 8D02產(chǎn)=0.80即F=1.75D又根據(jù)全塔物料衡算得F=W+DFxF=Dxc+WxVf通過(guò)求解上面三個(gè)方程，得到鵬=0.

20、093由題意.從塔頂加料.所以只有提僧段.下面求其操作線方程 ,_ W“八'_利4»-用Xwv1.0可編輯可修改其中泡點(diǎn)進(jìn)料,，根據(jù)恒摩爾流假設(shè)有C寸V 邛二口又F=D十弗 F-l. 75D所以¥注二L75x(175xt即八十二1.75叫-0.07而取十 %y力其中yt=xD=0.282.5x0,093=0. 204y尸礦尸=1+ （5-1） xw 1+1.5x0.093由 丫； =1. 75落。, 07=0. 204 解得心二0. 157 2,5x0,157丫1=0. 3181+13x0.157028-0.204=65. 5網(wǎng)n -y：0.318-0.204第2章

21、吸收1.從手冊(cè)中查得，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。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)H kmol/(m 3 kPa)及相平衡常數(shù)m解：液相摩爾分?jǐn)?shù) x =(1/17) / (1/17) + (100/18)=1314v1.0可編輯可修改氣相摩爾分?jǐn)?shù)y =由亨利定律y = mx 得m = y/x =液相體積摩爾分?jǐn)?shù) C = (1/17 ) / (101 X 10-3/10 3) = X 103 mol/m3由亨利定律 P = C/H 得 H = C/P = = kmol/(m 3 - kPa)時(shí)，氧氣在水中的溶解度可用 P = X106x表示

22、。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 = X21% =氧在水中摩爾分率x = (X106)= x 103每立方米溶有氧 X 103 X 32/ ( 18X 10-6)=3.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。從 手冊(cè)中查得30c時(shí)CG水中的亨利系數(shù)E = x 105 kPa,試求溶解度系數(shù)H kmol/(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 gCO。解：由題意y = , m =曰P總=x

23、105/ = x 103根據(jù)亨利定律y = mx 得x = y/m = x 103 =即每100g與該氣體相平衡的水中溶有 CO x44X100/18 = gH = p/18E = 10 3/ ( 10X x 105) = x 10-4kmol/(m3 kPa)7 .在，27c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= (m3 kPa),氣膜吸收系數(shù)k g= x 10-5 kmol/(m2 - s kPa), 液膜吸收系數(shù)k l = x 10-5 kmol/(m 2 s kmol/m3)。試求總吸收系數(shù)Kg,并計(jì)算出氣膜阻力在總阻

24、力中所的百分?jǐn)?shù)。解：由1/Kg = 1/k g + 1/Hk l可得總吸收系數(shù)1/Kg = 1/ X10-5 + 1/ (XX 10-5)Kg = x 10-5 kmol/(m 2 s kPa)氣膜阻力所占百分?jǐn)?shù)為：(1/ k g) / (1/kG + 1/Hk l) = HkJ (Hk+ kG)1415v1.0可編輯可修改=(X) / (X + )=%8 .在吸收塔內(nèi)用水吸收混于空氣中的甲醇，操作溫度為 27C,壓強(qiáng)。穩(wěn)定操作狀況下塔內(nèi)某 截面上的氣相甲醇分壓為5kPa,液相中甲醇濃度位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：由已知可得 kg = x 10-5kmol/(m2

25、 s kPa)根據(jù)亨利定律P = C/H得液相平衡分壓P* = C/H = K g(P-P*)= X10-5 () = X10-5kmol/(m2 s)=kmol/(m2 h)9.在逆流操作的吸收塔中，于，25c下用清水吸收 混合氣中的CO,將其濃度從2%降至% (體積)。該系統(tǒng)符合亨利定律。亨利系數(shù)E =xl04kPa。若吸收劑為最小理論用量的倍，試計(jì)算操作液氣比L/V及出口組成X。解：(1) Yi = 2/98 = , Y 2 =m =曰P 總=x 104/ = X104由(L/V) m產(chǎn)(Y-Y2 ) /Xi = (Y1-Y2 ) / (Y/m)=()/ (545)L/V =(L/V)

26、min = 622由操作線方程Y =(L/V) X + Y2- (L/V) X2得 出口液相組成X 1= (Y-Y2 ) / (L/V) = () /622 = X 105 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 = E/P 總=X 104/1013 = X10-5(L/V)=(L/V) min =X 1 = (Y1-Y2 ) / (L/V) = () / = X1041515v1.0可編輯可修改10 .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(duì)應(yīng)的平衡線和操作線， 并用圖中邊式濃度的符號(hào)標(biāo)明各操作線端點(diǎn)坐標(biāo)。11 .在下用水吸收混于空氣中

27、的氨。已知氨的摩爾分?jǐn)?shù)為，混合氣體于40c下進(jìn)入塔底，體積流量為s,空塔氣速為so吸收劑用量為理論最小用量的倍，氨的吸收率為 95%且已估算出 塔內(nèi)氣相體積吸收總系數(shù) KYa的平土§值為（m3 s）。在操作條件下的氣液平衡關(guān)系為 Y=，試求 塔徑及填料層高度。1616v1.0可編輯可修改12 .在吸收塔中用請(qǐng)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SQ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 =,試求：(1)若取用水量為最小用量的倍，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)

28、如仍用(2)中求出的理論板數(shù)，而要求回收率從 95%提高到98%,用水量應(yīng) 增加到多少解：(1) y2 = y i (1-4)=x ()=Yi = = Y 2 =()=(L/V) min= (丫1-丫2)/X1 = (Y-Y2)/ (Y/) =()X(L/V) = (L/V) min=惰性氣體流量： V = 5000 X =用水量 L = X = 7684kmol/h(2)吸收操作線方程Y = (L/V) X + Y2代入已知數(shù)據(jù) Y = +在坐標(biāo)紙中畫(huà)出操作線和平橫線，得到理論板數(shù)Nr =塊13、1717v1.0可編輯可修改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H2S,進(jìn)塔

29、氣相中含HS(體積)要求吸收率不低于99%,操彳溫度300K,壓強(qiáng)，平衡關(guān)系為Y* = 2X,進(jìn)塔液體為新鮮溶劑， 出塔液體中H2S濃度為(H2S)/kmol(溶劑)已知單位塔截面上單位時(shí)間流過(guò)的惰性氣體量為(m2 s),氣相體積吸收總系數(shù)為 kmol/(m3 - s kPa)。求所需填料蹭高度。解：y2 = y i (1-4)=x =Y2 = y 2 = Y i =()= Ym = (Y-Yi*) -Y2/ln(Y-Y；) /Y2=()/ln() /.Nog = (Y1-Y2) / A Yn = () / =Hog = V/(K yaQ) =(X)H = Nog X Hog = X =15、

30、有一吸收塔，填料層高度為3m,操作壓強(qiáng)為，溫度20C,用清水吸收混于空氣中 的氨?；旌蠚赓|(zhì)量流速 G=580kg/(m3 h),含氨6%體積)，吸收率為99%水的質(zhì)量流速 W=770kg/(m2h)。該塔在等溫下逆流操作，平衡關(guān)系為 丫*=。KGa與氣相質(zhì)量流速為次方 成正比而與液相質(zhì)量流速大體無(wú)關(guān)。試計(jì)算當(dāng)操作條件分別作下列改變時(shí)，填料層高度應(yīng) 如何改變才能保持原來(lái)的吸收率(塔徑不變)：(1)操作壓強(qiáng)增大一倍；(2)液體流量增大 一倍；(3)氣體流量增大一倍。1919v1.0可編輯可修改解：已知Z =煙 s = IOl-J25frPeT - 29 升 0.06Yt =' O.ft63

31、8.Ti - 01-0.06匕(I -«£>) = 0 06JX jc (1 -0.99) = C.D0063SmVft.9x 19.28 0.4056混合氣你的平均摩爾質(zhì)拿2020由于上=且故”m pF叫二十一門(mén)I-0.102SOUGR 。ln- x。- 0.2028)+ 0.202S0.00063il-0= 5.496v1.0可編輯可修改匯打。K /p。故：R ' P匕0P1H.435Sx - -0.2179m尸2/三月 ”= L19Sw地料層高度比原來(lái)戚少了 "1- I月。2帆L - 2L丁、 z 用 附F I<2 )； 8 =反切團(tuán)=-

32、L IL VM ' y(計(jì)算過(guò)程同(D).液體流速的增加對(duì)犬產(chǎn)無(wú)星善影睛.H % - 壯35Mm 則：上 jV ,日 -496xO.135X - 2.35即所需填料層高度較原來(lái)強(qiáng)少了 3- 2.35 - 0 605m V - IVm(2V)=2xfl,4O56 = 0.8112InFlOO xfl -G.S1 L2> + 0.BI 12 =15 S 1-0 8112氣體質(zhì)曷流速增大吼總吸收系數(shù)相應(yīng)增大Z = U M |£國(guó) *0.501 =192附2121v1.0可編輯可修改第3章 干燥1.已知濕空氣的總壓強(qiáng)為50kPa,溫度為60c相對(duì)濕度40%,試求：(1)濕空氣中

33、水氣的分 壓；(2)濕度；(3)濕空氣的密度解：(1)查得60 c時(shí)水的飽和蒸汽壓PS =水氣分壓P水氣=P S(J) = X =(2) H = P 水氣 /(P-P 水氣)=x ()=kg/kg 絕干(3) 1kg絕干氣中含水氣x 絕干=(1/29)/(1/29)+18)=x 水氣=18)/(1/29)+18)=濕空氣分子量 M = 18x 水氣 + 29x 絕干氣= 18 X + 29 X=g/mol:濕空氣密度 p = MP/RT = (X 10-3 X 50X 103) / ( X 333)=kg/m3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(hào) 4中各數(shù)值的

34、求解過(guò)程在舁 廳P干球溫度濕球溫度濕度相對(duì)濕度始水氣分壓略點(diǎn)CCkg/kg 絕 T% kg/kg 絕下kPaC1603522140530240274090325320187550215430288595425序號(hào)千天遢度/,c濕球溫度/七濕1/ kg!區(qū)絕干氣相對(duì)濕度/%/KJ/他絕干氣水汽分S/Pa露點(diǎn)rc1(60)(35 )0.027211304.18292(40 )280.0243923.16(25 )3(20)170X11(75 )481,8164(30)290.0269496(4)283 .干球溫度為20C,濕度為kg/kg絕干的濕空氣通過(guò)預(yù)熱器加熱到 50 C,再送往常壓干燥器中，

35、離開(kāi)干燥器時(shí)空氣的相對(duì)濕度為80%。若空氣在干燥器中經(jīng)歷等始干燥過(guò)程，試求：(1) 1m3原濕空氣在預(yù)熱器過(guò)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)原濕空氣的始：I o = + t + 2490 H o=+X X 20 + 2490 X=43 kJ/kg絕干通過(guò)預(yù)熱器后空氣的始I 1 = + X X 50 + 2490 X=kJ/kg絕干始變化A H = I i - I 0 = kJ/kg 絕干空氣的密度p = MP/RT = (29X 103XX 103) / ( X 293)=kg/m 32323v1.0可編輯可修改 1m3原濕空氣烙的變化為A H = x =

36、 kJ/kg 濕氣（2）等始干燥 I i = I 2 = kJ/kg 絕干假設(shè)從干燥器中出來(lái)的空氣濕度t= C,查得此時(shí)水蒸汽的飽和蒸汽壓Ps = kPa. . H2 =小 Ps /（P-，Ps）=x x kJ/kg 絕干由 I 2 = =（ + ） t2 + 2490 H 2 試差假設(shè)成立H2 = kJ/kg 絕干獲得水分量：A H = H2 - H 0 = = kJ/kg 絕干x = kJ/kg 濕氣4.將to = 25 C,（J）0= 50 %的常壓新鮮空氣，與干燥器排出的 t2 = 50 C,力2= 80 %的常壓廢 氣混合，兩者中絕干氣的質(zhì)量比為1: 3。（1）混合氣體的溫度和始；（

37、2）現(xiàn)需將此混合溫空氣 的相對(duì)濕度降至10淅用于干燥濕物料，應(yīng)將空氣的溫度升至多少度解：解二（1）對(duì)混合氣列溫度和捻的衡算，得(1)%+3?=4%由附錄查得辦=25七時(shí)，水的飽和蒸汽壓已£ = 31684?口2424v1.0可編輯可修改%=50P時(shí).水的飽和蒸汽壓=12340尸口當(dāng)。二25七，伽=50%時(shí)，空氣的濕度和給分別為Q,622PCS0.622x0,5x3168.4, 匕/_H=上E = S00988衣/小絕干氣'P 牡后4101300-0.5x3168.4.1口 =(l.Ol+L88H0)x?o +2491品=(1.04 1 .* 8 0.0 8:9 8 &

38、) 2 5: 2 4 9 0二 533 KJJ嗜干氣當(dāng)自 二50七，8 =80%時(shí)，空氣的濕度和給分別為7=。622出0,622-12340 .： 0.5 = ° °館跳絕千氣*?-假行 _s 101300-12340x0.512 =(1,01+1,88)x+2490二(1.01 十 1.88 x0.0672)x 50 + 2490x 0.0672= 22,及隨絕干氣將以上數(shù)據(jù)代入式子(IX (2),即0,0 0 9$ 8x 3 0.50.事品22+4 4分別解得 凡季干氣1卅=180.獨(dú)/吆絕干氣目乙=。.01+書(shū)8笈叫）乂2+ 249。*.并代如況”及人的值解得心=44

39、.15'。加熱到相對(duì)濕度為10%時(shí)，空氣濕度不變H = 0.0529 kg/3絕干氣水汽分壓不變：則Pi =0.62 2/ 笈0.0529 =,解得1013-P7 07 由孰二二= 0.01：解得 P. =19 ,TCP a2626查水的飽和蒸汽壓表，得對(duì)應(yīng)的溫度為右二931。八=（L01 十 LS8氏）X & 十 2490H.= （1.04 1,8 8 0.0>5 2 9 >- 93.1 249 =235.01 Q/罐絕干氣5.采用如圖所示的廢氣循環(huán)系統(tǒng)干燥濕物料，已知數(shù)據(jù)標(biāo)于本題附圖中。假設(shè)系統(tǒng)熱損失可忽略，干燥操作為等始干燥過(guò)程。試求：(1)新鮮空氣的耗量；(

40、2)進(jìn)入干燥器的濕空氣的溫度及 始;(3)預(yù)熱器的加熱量循環(huán)比簫Iti = 50 VW；zO.M7 20水外國(guó)毛干氣F或器Q 干金產(chǎn)出Gu ： = 0, 05程我料Cl I 000 k I - a, 2習(xí)題5酎圖v1.0可編輯可修改2828解:m蔗鮮空氣消耗量X = =0,25kg J咫絕干物料_1 % 100-20X、=-;。3263附/根絕干物料1-W1100-5G = G1a-叫)=1000x(1-02) = 8。炒維干物料,h蒸發(fā)水量 巾=G® 一%)=8 00 x (0.25 0 05 263 ) = 15 7,密 zK/h絕干空氣用量 LH,-H.) = W15F瑪4 0

41、,0672-0.012760.5 Ag絕干氣 / h新鮮空氣用量 Z(U7Z > 276(k5 1=01史新氣/ h(1) 由于干燥過(guò)程為等烙過(guò)程，故進(jìn)出干燥器的空氣的燃相等1?二(1,0$ 1 .另 8 。.0q7%) 5 Ox 24 90 0.0 6 72= 2 2 4 KJf唯干氣?。?1.01+1 .88/7,m)x t 2490Zffn = 224A將=0.0529米/炫絕干氣代入上式，解出rL = 83.26TCi區(qū).的值在第4題中已簫出)所以，逑入干噪器的濕蒸道的溫度為83.26(.捻為224.1 KJJKg維干氣(2) 預(yù)熱器的加熱量g = £式1-/膽)其中

42、上用=4上=4乂276。.6 =11042明絕干氣飛所以 Qf =11042x(224.1 -180.7) =4.79x105£7/i=133.1A1F7.T7在一常壓逆流轉(zhuǎn)匍干燥器中汗燥某種晶狀物料.溫度to=25C相對(duì)溫度 倜=55%的新鮮空氣經(jīng)過(guò)預(yù)熱器使溫度升至t1=85t后送入干燥器中:離開(kāi)干燥器 時(shí)度變“=30C涕物料初始溫受出=24C謾基含水量嗚=。937：千噪完畢后濕度 升到8上=60C 濕基含水量降為 |匚=。.。0，干燥產(chǎn)品流量G2=1000kg/h,絕干物 料比熱容Cj=l .507KJ/(kg空干料轉(zhuǎn)筒干澡器的直役D=L3叫長(zhǎng)度Z=7ni.干 集器外壁向空氣的對(duì)

43、流一起射傳熱系數(shù)為3SKJ/(m、kQ.試求絕干空氣流量和 預(yù)熱泰中加熱蒸汽消耗量。加熱蒸汽的經(jīng)對(duì)壓強(qiáng)為l&OKPa.：(1)絕干空氣流量w f) 0 S 74103 st噴干物料1 - ui 1 00 0.0 3 7后直干物料0.002X.=-I -、0 ORg109 0,002v1.0可編輯可修改免干空氣流量水分蒸發(fā)量H _0.228嶼'101.3 xlO? (jpz s0.622x0.55x3168.41013x1(/0.55x3168=0.0109 kg/ k爹干氣G 二 G式 1 一 心)=1000x (I - 0.002)= 998任絕干物料 匕W = GQE _.

44、/) = 998x(00384-0.002)= 36.33短水 h由附錄查出25七時(shí)水的飽和蒸汽壓為3168尸口，故濕度為3030對(duì)干菜鑫與水分的物料衡算球?yàn)椴顪?zhǔn)，得(1)口足-0.0109) = 36.33對(duì)干桀器斂物料衡算，得LL-GJX =5+GH其中 4 =(L01+L8町)“十2490”：= (1.04 . £ 8 0 .(M 0 汨 85x249= L14； K/J依空干氣=0.01 + 1.8昕)乂30 + 2490萬(wàn)；=30.3 + 2546 注題紿Q二L507Kz檢絕干物料JC)1 =q%+XG日亍1 .5駿第4 0.50384x4 ,4 87 口4小儂仕物料 /

45、題給4 =3 5XV/(w;Z/CC)所以e = 垃=區(qū)(tdlx'i : 一環(huán))=3 5x( 3. 1x4 及 3 1左 君 一 4 5 J3 275 2 0/將以上各值代入熱量衡算式，得1L4.7£ + 998x40 = (30.3 + 2546 兄 比 + 99& 冥 90.9 十 32520(2)聯(lián)立式(1k(2 )f解得足=0.02261炮/短絕干氣 Z = 3102 *g,上軀干氣(2)預(yù)熱器中加熱蒸氣消耗量壓強(qiáng)為 180KPa , 由附錄查出相應(yīng)的汽化熱為丁 =1164C，預(yù)熱器中消耗熱量的速度為其中 & =(1.01十1.8&乂。.01

46、。9h25 + 2490乂0,0109 = 52.9及7/炮絕干氣小= 3102x(114.7-52.9) = 191700Q，A = 53.25ATB*KJkg加熱蒸氣消耗量=丹”86.6小后2214,39.某濕物料經(jīng)過(guò)小時(shí)進(jìn)行干燥操作。物料含水量由X = kg /kg絕干降至v1.0可編輯可修改X2 = kg /kg絕干。若在相同的條件下，要求將物料含水量由 Xi = kg /kg絕干降至X2 = kg /kg絕干。試求新情況下的干燥時(shí)間。物料的臨界含水量 Xc = kg /kg 絕干，平衡含水量 X* = kg /kg 絕干。假設(shè)在降速階段中干燥速率與物料的自由含水量(X-X)成正比。解：降速干燥階段dX/d T = -US/G'假設(shè)U = k (X-X*) _ * _ ' dX/d r = -Sk(X-X )/GdX/(X-X*) = -Skd r/G積分得T2 = G