化工原理答案下冊的x

1、布w 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）天津大學(xué)出版）社,2011.8.）第1章蒸憾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 （°C） 80.1 859095100105x 0.962 0.748 0.5520.386 0.2360.11解：利用拉烏爾定律計算氣液平衡數(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j s由BA于總壓* * *P =99kPa ,則由x二0于b）/（P可得出液相組成，這樣就可以得到一組繪平衡你圖

2、數(shù)據(jù)。以 t= 80.1°C為例 x= （ 99-40 ） / （101.33-10 ）二 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線由圖可得出當(dāng)x=05時，相應(yīng)的溫度為92°C2正戊烷（C5H】2）和正己烷（CsHm）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291.7C H512309.3223.1233.0244.0251.0260.6275.1KC 6H 14248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9 舵 品 齡川飽和蒸汽壓(kPa) 1.3 2.65.38.

3、013.326.653.2101.3解：根據(jù)附表數(shù)據(jù)得出相同溫度下CsH 12 ( A)和CeH 14 (B)的飽和蒸汽壓*以 t二 248.2°C時為例，當(dāng) t= 248.2 °C時 Pb = 1.3kPa*查得 Pa 二 6.843kPa得到其他溫度下A?B的飽和蒸汽壓如下表t(°C) 248251 259.1 260.6 275.1 276.9 279289 291.7304.8 309.3Pa (kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.20089.000101.300PB*(kP

4、a) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.69426.600 33.250利用拉烏爾定律計算平衡數(shù)據(jù)平衡液相組成 以260.6 °C時為例* * *當(dāng)匕 260.6 °C時 x= dP b )/(P ab )=(13.3-2.826 ) / (13.3-2.826 )二 1平衡氣相組成以260.6 °C為例*當(dāng)匕 260.6 °C時 y 二 P a x/P = 13.3X1/L3.3 = 1同理得出其他溫度下平衡氣液相組成列表如下t(°C )260.6275.1 276.9 2

5、79289x 10.3835 0.33080.02850y 10.767 0.7330.5240根據(jù)平衡數(shù)據(jù)繪出曲線3利用習(xí)題2的數(shù)據(jù)，計算：相對揮發(fā)度；在平均相對揮發(fā)度下的xh數(shù)據(jù)，并 與習(xí)題2的結(jié)果相比較。卷品齡r#解：計算平均相對揮發(fā)度理想溶液相對揮發(fā)度a =Pa*/P b*計算出各溫度下的相對揮發(fā)度:t(°C ) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7304.8 309.3a- 5.291 5.563 4.178 - -取 275.1 °C和 279°C時的 a 值做平均 a m二(5.2

6、91+4.178 ) /2 = 4.730按習(xí)題2的x數(shù)據(jù)計算平衡氣相組成y的值當(dāng) x 二 0.3835 時，y = 4.73 X 0.3835/1+©73-1) X 0.3835> 0.746同理得到其他y值列表如下作出新的你刁曲線和原先的你刁曲線如圖4在常壓下將某原料液組成為0.6 (易揮發(fā)組分的摩爾)的兩組溶液分別進(jìn)行簡 單蒸憾和平衡蒸憾，若汽化率為1/3，試求兩種情況下的斧液和憎出液組成。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：簡單蒸憾由h冊步)二/ x xFdx/(y)以及氣液平衡關(guān)系y = 0.46x + 0.549X得h(JV /P

7、)=jxFdx/).549-0.54x)0.54h(0.549-0.54xf)/0.549_O54x).汽化率 lp = 1/3貝9 q 二 2/3 即 W /P = 2X3Ah(2Z3)= O.54h0549-O54X 0.6)/(0.549-0.54x)1解得t(°C ) 260.6.275.1276.9279289a5.2915.5634.178X10.38350.33080.20850y10.7460.7000.5550牝品 X= 0.498代入平衡關(guān)系式 y二0.46X+ 0.549 得y = 0.804平衡蒸憾由物料衡算Fxf二Wx+DyD + W = F 將W = 2/

8、3代入得到xf = 2xZ3 + 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)精懈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若要求釜液組成Xw為4000kg4i ,組成xf為0.3 （二硫化碳的質(zhì)量分率，下同） 不大于0.05,餛?出液回收率為88%。試求惚出液的流量和組分，分別以摩爾流量 和摩爾分率表示。解：懈出回收率=Dxd/Fxf=88%得憾出液的質(zhì)量流量Dxd = Fxf 88 % 二 4000 X 0.3 X0.88 = 1056kg仏 結(jié)合物料衡算Fx f = W xw + D x dD + W 二 F 得 xd 二

9、 0.943憎出液的摩爾流量1056/(76 X 0.943)二 14.7km oUi以摩爾分率表示徭出液組成 x d 二(0.943/76)4(0.943/76)+ (0.057/154)=0.976在常壓操作的連續(xù)精懈塔中分離喊甲醇0.4與說.6 （均為摩爾分率）的溶液，試 求以下各種進(jìn)料狀況下的q值。（1）進(jìn)料溫度40°C；（2）泡點進(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。96.40.020.13493.50.040.23491.20.060.30489.30.080.36587.70.100.41884.40.150.51781.70.200.5

10、7978.00.300.66573.10.500.77971.20.600.82569.30.700.87067.60.800.91566.00.900.95865.00.950.97964.01.01.0解：(1)進(jìn)料溫度40°C75.3 °C時，甲醇的汽化潛熱 n = 825kjAg水蒸汽的汽化潛熱r2二2313.6kJ/kg57.6 °C時，甲醇的比熱 CV1 = 2.784kJ/(kg °C )水蒸汽的比熱 C v2 = 4.178kJ/(kg- °C )查附表給出數(shù)據(jù)當(dāng)xa =0.4時，平衡溫度t=75.3 °C40

11、6;C進(jìn)料為冷液體進(jìn)料即將lm。1進(jìn)料變成飽和蒸汽所需熱量包括兩部分一部分是將40°C冷液體變成飽和液體的熱量 Qx ,二是將75.3 °C飽和液體變成氣體所需要的汽化潛熱02,即口=(Q1+Qz)/Q2=1+(Q1/Q2)Q 1= 0.4 X32X 2.784 X ( 75.3-10 ) = 2850.748kjAgQ 2= 825 X0.4 X32 + 2313.6X0.6 X 18 二 35546.88 kj/kgI q = 1 +(Q i/Q 2 ) 1.08(2) 泡點進(jìn)料泡點進(jìn)料即為飽和液體進(jìn)料q = 1(3) 飽和蒸汽進(jìn)料q = 07.對習(xí)題6中的溶液，若原料

12、液流量為100km 0M1，餛?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 鐳段的下降液體流量和提懈段的上升蒸汽流量。假設(shè)塔內(nèi)氣液相均為恒摩爾卷品齡r#流。解：產(chǎn)品的流量由物料衡算 Fx W xw + DxdD + W二F代入數(shù)據(jù)得W = 60.44 km 0M1產(chǎn)品流量 D = 100- 60.44 二 39.56 km oUi 精憾段的下降液體流量LL 二 DR - 2.5X39.56 = 98.9 km o/h 提憾段的上升蒸汽流量V'40 °C進(jìn)料 q = 1.08V = V '+ (lp

13、)F = D (1+R ) = 138.46 km oA V '二 146.46 km oUi8某連續(xù)精啊操作中，已知精憾段 y= 0.723x+ 0.263；提懈段y = l25x-0.0187若原料液于露點溫度下進(jìn)入精憾塔中，試求原料液，憾出液和釜殘液的組成及回流比。解：露點進(jìn)料q = 0即 精餡段 y 二 0723x+ 0.263 過(xd , xd) a xd =0.949提館?段 y = l25x- 0.0187 過(xw , xw) xw = 0.0748精餛!段與 y 軸交于 Q , Xd/ (R + l) 即 X d/ (R + l)二 0.263AR 二 2.61連立

14、精啊段與提館段操作線得到交點坐標(biāo)為(0.5345 , 0.6490 )/ x f = 0.6499. 在常壓連續(xù)精館塔中，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)。塔頂憾出液組成為0.9，塔底釜殘液組成為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精鐳段操作線方程y =Rx/ (R + 1)二2xZ3 + 09Z3=2x/S + 0.3精憎段y： =xn = 0.9由平衡關(guān)系式y(tǒng)二a x/l + ( a -l)x 得xl = 0.7853 再由精幗段操作線方程y=2x +

15、03 得y2 = 0.8236 依次得到心 二 0.6549 y 3= 0.7366x3 = 0.5320 y 4= 0.6547X| = 0.4353 xi < x f = 0.5 < x s 精飾段需要板層數(shù)為3塊提飾段 x 1 = x 4 = 0.4353提徭段操作線方程y二L x/ (L 4V ) -W xw/ ( L 4V )飽和液體進(jìn)料q二1/(L 哪)=(L+F) /V = 1 + W / (3D )由物料半衡Fxf二W x* + DxdD + W = F 代入數(shù)據(jù)可得D = WL / (L -W ) = 4/3W / ( L'哪)即提謂段操作線方程=W /

16、(L+D )二W Z3D二1/3 y '二4x ' -0.1/3 y 2二 0.5471由平衡關(guān)系式 y 二 a xAl + ( a -l)x得 x 2 = 0.3293依次可以得到y(tǒng)尸0.4058 x “ = 0.2173y '4二 0.2564 x 二 0.1229y 5= 0.1306 x 5 = 0.0576T X 5 Xw = 0.1 < Xi提飾段段需要板層數(shù)為 4塊理論板層數(shù)為n二3 + 4 + 1二8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20°

17、;C,試求所需理論板層數(shù)。已知回流液的泡殿溫度為83°C,平均汽化 熱為 3.2 X104kJ/km ol,平均比熱為 140 kj/(km ol °C )解：回流溫度改為20°C,低于泡點溫度，為冷液體進(jìn)料。即改變了 q的值 精憾段不受q影響，板層數(shù)依然是3塊提憾段 由于q的影響，使得L7( L'哪)和W / ( L'哪)發(fā)生了變化 q=(Q i+Q 2) /Q 2=1+(Q i/Q 2)Qi = CP T = 140 X ( 83-20 ) = 8820 kj/km ol4Q:3.2 X10kJk»412 q = 1 + 8820/(

18、3.2 X 104 )= 1.2756l7 ( l' tv )二 M + W -F (1)W -F (lp)二 ED +W -F (lp)/C3D-F (lp) D = W , F 二 2D 得LV ( f-W ) = (l + q)/0.5 + q)二 1.2815W / (L'4V ) = D/I3D-F(1)> 1/ (l + 2q) = 0.2815提憾段操作線方程為y= 1.2815x-0.02815> >X1 = X 4 = 0.4353代入操作線方程得y 2 = 0.5297再由平衡關(guān)系式得到X2= 0.3141 依次計算 y3.= 0.3743

19、X3 = 0.1956y4 二 0.2225xi = 0.1042y5 二 0.1054X5 = 0.0457*.* X 5 < X W = 0.1 < X 4提餡段板層數(shù)為4理論板層數(shù)為3 + 4 + 1二8塊（包括再沸器）11 在常壓連續(xù)精飾塔內(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）,憎出液組成不低于0.8,釜液組成為0.02；操作回流比為2。若于精憾段側(cè)線取料，其摩爾流量為憾出液摩爾流量的 1左，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

20、分為三段，由例1-7附表，在直角坐標(biāo) 圖上繪出平衡線，從xd = 0.8開始，在精憎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d時，則改在提飾段與平衡線卷 品 (/之間繪梯級，直至梯級的鉛直線達(dá)到或越過點C & , Xw) O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)精餛J塔分離由組分A?B組成的理想混合液。原料液中含A 0.44 ,惚出 液中含A 0.957 (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163 ,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線交點坐標(biāo)(心，

21、yj位于平衡線上；且q線過(xf , Xf)可以計算出q線斜率即q/(lp),這樣就可以得到q的值由式 1Y7 R mn =仗 D&q)-。(1D)/(l 下 q )/ ( Q T )代入數(shù)據(jù)得0.63 = (0.957AJ-2.5 X (1-0.957)/(1J/ (2.5-1 ). Xq = 0.366 或 Xq 二 1.07 (舍去)即Xq二0.366根據(jù)平衡關(guān)系式y(tǒng)=2.5x/ (l + 1.5x )得到 yq= 0.591q 線 y 二 qx/ ( q-1 ) -x f/ (q-1 )過(0.44 , 0.44 ) ,(0.366 , 0.591 )q/ (q-1 ) = (

22、0.591-0.44 ) / (0.366-0.44 )得 q = 0.670 q 1原料液為氣液混合物13在連續(xù)精憎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0.95的合格產(chǎn)品。塔頂鐳出液中 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)若懈出液量為100km 0U1 ,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)二a xAl + ( a -l)x代入已知數(shù)據(jù)0.95 = 0

23、.88a /I + 0.88( a -1)I a = 2.591第一塊板的氣相組成y i = 2.591x i/ (1 + 1.591xi)=2.591X 0.79/ (1 + 1.591 X0.79 )二 0.907在塔頂做物料衡算V二L + DVyi= Lxl+ D xd0.907 ( L + D ) = 0.88L + 0.95D .I L/D = 1.593即回流比為R = 1.593由式 W7 R mn = (X D/Xq)-Cl (1 D )/(1。T )泡點進(jìn)料 X q = X FRm 五二 1.03 1(2)回收率Dxd/Pxf= 96 %得到F = 100 X0.95/ (0

24、.5 X 0.96 ) = 197.92 km 0U115在連續(xù)操作的板式精錨塔中分離苯-甲苯的混合液。在全回流條件下測得相鄰板上的液相組層的單板效率EmV o成分別為0.28 , 0.41和0.57，試計算三層中較低的兩操作條件下苯-甲苯混合液的平衡數(shù)據(jù)如下：x 0.26 0.38 0.51y 0.45 0.60 0.72解：假設(shè)測得相鄰三層板分別為第n-1層，第n層，第n+1層即 X nT = 0.28 Xn= 0.41 X= 0.57 根據(jù)回流條件 y n+l 二 X n y n = 0.28 y n+i 0.41 y n+2=057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

25、成 yn *=2.4 X0.41/ ( 1+0.41 X1.4 ) =0.625*與第n+1層板液相平衡的氣相組成yn+i = 2.4 X0.57/(1+0.57 X 1.4 )二0.483由式1怖1 E MV =(y<y 沖)/( y/h 申)可得第n層板氣相單板效率E MVn =（ Xn-1之n） / （n j n）(0.57-0.41 ) / ( 0.625-0.41 )卷品齡r#=74.4%*第n層板氣相單板效率E MVn+l =(XCn+1) / ( yn+1之n+1 )(0.41-0.28 ) / (0.483-0.28 )=64第2章吸收1. 從手冊中查得101.33kPa

26、,25 °C時，若100g水中含氨lg,則此溶液上方的氨氣平 衡分壓為0,987kPao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 km 01/血3 - kPa)及相平衡常數(shù)m解：液相摩爾分?jǐn)?shù) x= (1A7 ) A(1/L7 ) + (100A8 )二 0.0105氣相摩爾分?jǐn)?shù) y = 0.987/L01.33 = 0.00974由亨利定律 y 二 mx 得 m 二 y/k 二 0.00974X).0105 =0.928"5333液相體積摩爾分?jǐn)?shù) C 二 (147 ) / (101X10 40 )二 0.5824 XlOmo血由亨利定律 P = C/H 得 H=

27、C 護(hù)=0.5824/0.987 = 0.590 km oW 3 - kPa)2.101.33kPa,10 °C時，氧氣在水中的溶解度可用P二3.31 X 10&X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 = 101.33 X 21% = 21.28kPa氧在水中摩爾分率 x 二 21.28/ (3.31 X106 ) = 0.00643 X 103每立方米溶有氧 0.0064 X 103X32/ ( 18X 10 ) = 11.43g3.某混合氣體中含有2%

28、 (體積)C02,其余為空氣?；旌蠚怏w的溫度為30°C,總 壓強(qiáng)為506.6kPao從手冊中查得30°C時C 0 2在水中的亨利系數(shù)E = 1.88 X105kPa,試求溶解度系數(shù)H km o/(hi 3 kPa)及相平衡常數(shù)m,并計算每100g與該 氣體相平衡的水中溶有多少gCO2 o解：由題意 y = 0.02 , m 二 E護(hù)總二 1.88 X 105/506.6 二 0.37X103根據(jù)亨利定律 y = mx 得 x = y血=0.02/0.37 X 103= 0.000054 即每100g與該氣體相平衡的水中溶有C0 2 0.000054 X44X100/18 =

29、 0.0132gH =pA8E = 10 3 / ( 10X 1.88 X 105) = 2.955 XIO1 km o/(jn 3 kPa)7在101.33kPa, 27°C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 =1.995km o/6 3 kP a),氣膜吸收系數(shù) k g = 1.55 X 10-5 km ol/fo 2 s kP a),液 膜吸收系數(shù)k l = 2.08 X 10 km o/血2 s km oUn 3)。試求總吸收系數(shù)Kg,并計 算出氣膜阻力在總阻力中所的百分?jǐn)?shù)。解：由1 /K g = 1/k

30、G+ 1/Hk l可得總吸收系數(shù)1/K g = 1/1.55 X 10吒 + 1/ ( 1.995 X2.08 X10吒)Kg = 1.128X10 kmo/(hi 2 s kPa)氣膜阻力所占百分?jǐn)?shù)為:(1/kc) / (im + 1/HkL)=HW (HkL+kG)=(1.995 X 2.08 ) / ( 1.995 X2.08 + 1.55 )=0.928 二 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°C,壓強(qiáng)101.33kPao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2.11km o血J試根據(jù)上題有關(guān)的數(shù)據(jù)算出該截面上的吸

31、收速率。解：由已知可得 kG 二 1.128 X lOkmol/dn 2 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 = 1.058kPaANa = K gG-P *)= 1.1280.16 km 0”血2 h)X 10吒(5-1.058 )二 4.447 X 10吒 km ol/b 2 s)9在逆流操作的吸收塔中，于101.33kPa, 25°C下用清水吸收 混合氣中的C02,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 =5.52X104kPao若吸收劑為最小理論用量的1.2倍，試計算操作液氣比L川及

32、出口組成X。解：Y=2/98 =0.0204,Y 2= 0.1/99.9 = 0.001m =E/f 總二 5.52X104/L01.33 = 0.0545X 104IIr| ( L/V ) m(Y】迪2 ) A ! *= (YT 2 ) / (Yi/fn )=(0.0204-0.001 ) / (0.0204/545 )=518.28L/V二 1.2( L/V)mb = 622由操作線方程Y二(L/V ) X + Y 2- (L/V ) X2得出口液相組成X 嚴(yán) (Y】刊2 ) / (L/V ) =(0.0204-0.001 ) /622 = 3.12 x io- 改變壓強(qiáng)后，亨利系數(shù)發(fā)生變

33、化，及組分平衡發(fā)生變化，導(dǎo)致出口液相組成變化m '二 E護(hù) 總=5.52 X 10440133 = 0.0545 X 10吒(L/V ) = 1.2 (L/V ) “ = 62.2X ! = (YHf2 ) / (L/V ) = (0.0204-0.001 ) /62.2 = 3.12 X 1010. 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°C下進(jìn)入塔底，體積流量為0.556m 3 /f

34、e ,空塔氣速為1.2m /s o吸收 劑用量為最小用量的11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)Kys的平均值為0.0556km ol/(m 3 s).水在20溫度下送入塔頂，由于吸收氨時有溶解熱放出，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 咼度。氨溶液溫度t/°C氨溶液濃度氣相氨平衡濃度卷品齡r#Xkm o 1(氨)/km ol(水)39.5Y *km o 10Am o 10420.040.09744.50.0450.125470.050.15620002

35、3.50.0050.0056260.010.010290.0150.01831.50.020.027340.0250.0436.50.030.0540.0740.035解：混合氣流量G = D2uAAD = (4G / Ji u) 1/2 = (4 X 0.556)/(3.14 x 1.2)皿二 0.77 mY i = 0.1 X).9 = 0.111y2 = y i (1- H ) = 0.05 X 0.1 = 0.005Y2 二 0.005X).995 = 0.005根據(jù)附表中的數(shù)據(jù)繪成不同溫度下的XT*曲線查得與Y】二0.111相平衡的液相組成X：二 0.0425(L/V ) mF (Y

36、l-Y i) /X = (0.111-0.005 ) /0.0425 = 2.497 (L/V ) = 1.1 C/V) 2.75由操作線方程Y =(L/V)X + Y 2可得X !二(V/L)(Y i 記2)=(0.111-0.005)/2.75=0.0386由曲線可查得與X】相平衡的氣相組成Y】*二0.092Ym= ( Yi- Y2) /h( Yi- Y2)(0.111-0.092) -0.005>( 0.111-0.092 ) /0.005=0.0105Nog二(Yi2)/ Ym 二(0.111-0.005 ) /0.0105=10.105惰性氣體流量 G' = 0.556

37、 X (1-0.1)= 0.556X0.9二 0.5004m 3/s=(0.5004 X101.33 X 103) / (8.314 X313)=19.49 m oVsHog= V/(K vaQ)= (19.49 X 2 )/0.0556 n X 0.77 2A)二 765.56X 10-3 m填料層高度 H 二 Nog X Hog 二 10.105 X765.56 Xio3=7.654m12在吸收塔中用請水吸收混合氣體中的S02,氣體流量為5000m (標(biāo)準(zhǔn))4),其中S02占10%,要求SO?的回收率為95%o氣，液逆流接觸，在塔的操作條件下，*2SO在兩相間的平衡關(guān)系近似為Y = 26.

38、7X ,試求：(1) 若取用水量為最小用量的15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%提高到98%,用水量應(yīng)增加到多少？解：(1) y2- y 1 (1- H ) = 0.1 X ( 1-0.95 ) = 0.005Yi = 0.1/0.9 = 0.111 Y2= 0.005/ ( 1-0.005 ) = 0.005(L/V )"二(YT 2) A i *=( Yi -¥2) / (Yi /26.7 )=(0.111-0.005 ) X 26.7X).111=25.50(L/V ) =1

39、.5 (L/V ) mF 38.25惰性氣體流量:V = 5000 X0.9/22.4 = 200.89用水量 L = 38.25 X 200.89 二 7684km oVh(2)吸收操作線方程Y = (L/V ) X + Y 2代入已知數(shù)據(jù)Y = 38.25X + 0.005卷 品 (/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)桂中的H2S,進(jìn)塔氣相中含H?S (體積)2.91 %要求吸收率不低于99%,操作溫度300K,壓強(qiáng)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H?S濃度為0.013km

40、 ol(H 2S)/km ol(溶劑)已知單位塔截面上單位時間流過的惰性氣體量為0015kmo/血2 s),氣相體積吸收總系數(shù)為0.000395 kmoW 3 s kPa)。求所需填料蹭高度。W： y2 = y ! (1- n ) =0.0291 X0.01 = 0.000291Y2 = y 2 = 0.000291 Y ： = 0.0291/(1-0.0291 ) = 0.02997* *Ym 二(YT ) -¥ 2/h( Y1 ) A 2=(0.02997-0.013X2) -0.000291>(0.02997-0.013 X 2)X).000291=0.0014N 二(丫

41、 迪)/ Y 二 (0.02997-0.000297 ) /0.0014 二 21.20G12mH OG = V/(K yqQ)二 0.015/(0.000395 X 101.33 )二 0.375H = N og X Hog21.2 X0.375 = 7.9m卷品齡r#第3章干燥1 已知濕空氣的總壓強(qiáng)為50kPa,溫度為60°C相對濕度40%,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°C時水的飽和蒸汽壓Ps二19.932kPa 水氣分壓 P 水氣二 P sd)二 19.932 X0.4 二 7.973kPa(2) H = 0.62

42、2 P 水氣 / (P于水氣)二0.622 X7.973/ ( 50T.973 )=0.118 kg/kg 絕干(3) lkg絕干氣中含0.118kg水氣x 絕干二(1/29)/(1/29)+(0.118/18)- 0.84x 水氣二(0.118/18)/(1/29)+(0.118/18)= 0.16濕空氣分子量 M = 18x+ 29x 二 18 X0.16 + 29 X 0.840水氣絕干氣二 27.249 g/fn ol濕空氣密度 P 二 MP/RT 二(27.24 X 10'3 X50 X 103 ) / (8.314 X 333)=0.493 kg/fn彳濕空氣2. 利用濕空

43、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/芟濕球溫,變濕f；£相)寸濕度1焙水氣岔if仃八°CO0/ ,丿K刃Kg 叫曠Z 0Kg/1a°C160350.03221405i30240270.024090325320180.0137550215卷 品 (/430280.02585954253干球溫度為20°C,濕度為0.009 kgAg絕干的濕空氣通過預(yù)熱器加熱到50°C, 再送往常壓干燥器中，離開干燥器時空氣的相對濕度為80%。若空氣在干燥器 中經(jīng)歷等恰干燥過程，試求：3(1) lm原濕空氣在預(yù)熱器過程

44、中焙的變化；3(2) lm原濕空氣在干燥器中獲得的水分量。解：(1)原濕空氣的?。篒o= (1.01 + 1.88H o)t+ 2490 H o二(1.01 + 1.88X 0.009) X 20 + 2490 X0.009二 43 kj/kg絕干通過預(yù)熱器后空氣的焙Ii = (1.01 + 1.88X0.009) X 50 + 2490 X0.0009=73.756 kjAg絕干恰變化 H = L-I 0- 30.756 kjAg 絕干"33空氣的密度 P 二 MP/RT 二(29X10 X101.33 X 10 ) / (8.314 X293) =1.21 kg/fn 3lm 3

45、原濕空氣恰的變化為H = 30.756 X 1.21/1.009 = 36.9 kj/kg濕氣(2)等恰干燥 I x= I 2 - 73.756 kjAg 絕干假設(shè)從干燥器中出來的空氣濕度 t= 26.8°C,查得此時水蒸汽的飽和蒸汽壓Ps 二 3.635 kPa H 2 = 0.622 © P s /( P-(bPs)二 0.622 X0.8 X3.635/(101.33-0.8X 3.635)二 0.0184 kj/kg 絕干由 12 二 73.756 = (1.01 + 1.88H 2 ) t2 + 2490 H 2 試差假設(shè)成立A H2= 0.0184 kj/kg

46、絕干牝品 獲得水分量:H = H2-H 0= 0.0184-0.009 - 0.0094 kjAg 絕干=0.0094X 1.214.009 二 0.011 kj/kg 濕氣4將to = 25°C, d）o二50%的常壓新鮮空氣，與干燥器排出的t2二50°C,（1）2二80%的常壓廢氣混合，兩者中絕干氣的質(zhì)量比為1： 3o分別用計算法和做圖法求混合 氣體的濕度和恰。解：（1）查得25°C時和50°C時水的飽和蒸汽壓分別為3.291 kPa和12.34kPa新鮮空氣濕度 Ho= 0.622 （l）oPs/（P- cboPs）=0.0529 kg水/kg絕干

47、混合氣焙：匚二(1.01 + 1.88H Q 4+ 2490 H m(1.01 + 1.88 X0.0529 ) X 43.75 + 2490 X 0.0529混合氣溫度 t “ 二(25 + 50X3) / (1 + 3) = 43.75 °C絕干=180.26 kj/kg(2)做圖發(fā)略二 0.622X0.5 X3.291/ (101.33-0.5 X3.291 )=0.01027 kg水/kg絕干廢氣濕度H 2 = 0.622©2 P S /(P-巾 2Ps)二 0.622X 0.8 X 12.34/ (101.33-0.8 X12.34 )=0.20142 kg水/3kg絕干混合氣濕度 Hm =( 0.01027+0.06714 X 3) / ( 1 + 3)5干球溫度t。二26 °C,濕球溫度two=23 °C的新鮮空氣，預(yù)熱到95 °C后送入 連續(xù)逆流干燥器內(nèi)，離開干燥器時溫度為t尸85°C。濕物料初始狀況為：溫度1 1e二25 °C,含水量3 = 15 %終了時狀態(tài)為：溫度0 2= 34.5 °C , 3 2=0.2%。每小時有9200kg濕物料加入干燥器內(nèi)。絕干物料的比熱容 Cs二1.84 kj/（kg 絕干 °C ）。干燥器內(nèi)無輸送 裝置，熱損失