化工傳質(zhì)與分離過程 31－32學(xué)時(shí)

習(xí)題課（1）

試根據(jù)歐拉觀點(diǎn)，推導(dǎo)組分

A在組分

B中進(jìn)行三維不穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散（無主體流動(dòng)）的傳質(zhì)微分方程。設(shè)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，組分A的摩爾生成速率與其摩爾濃度成正比。傳質(zhì)過程基礎(chǔ)綜合練習(xí)題

（1）依題意，本題推導(dǎo)無主體流動(dòng)的傳質(zhì)微分方程，故無流動(dòng)項(xiàng)，只有分子擴(kuò)散。解:傳質(zhì)過程基礎(chǔ)綜合練習(xí)題分析

（2）本題給出組分

A的摩爾生成速率與其摩爾濃度成正比，即

（3）本題應(yīng)以摩爾為基準(zhǔn)進(jìn)行推導(dǎo)。采用歐拉（Euler）觀點(diǎn)推導(dǎo)流體微元邊長(zhǎng)：dx、dy、dz體積：dxdydz微分質(zhì)量衡算根據(jù)質(zhì)量守恒定律，可得出（輸出–輸入）＋（累積）–（生成）=0在流體中選取一流體微元傳質(zhì)過程基礎(chǔ)綜合練習(xí)題輸出的摩爾流率為輸出與輸入流體微元的摩爾流率差為組分

A

沿

x

方向輸入的摩爾流率為傳質(zhì)過程基礎(chǔ)綜合練習(xí)題y方向的摩爾流率差為

z方向的摩爾流率差為三個(gè)方向上的總摩爾流率差為傳質(zhì)過程基礎(chǔ)綜合練習(xí)題摩爾累積速率為流體微元中任一瞬時(shí)組分A的摩爾量為

反應(yīng)生成的摩爾速率為傳質(zhì)過程基礎(chǔ)綜合練習(xí)題代入守恒定律表達(dá)式，得由費(fèi)克第一定律傳質(zhì)過程基礎(chǔ)綜合練習(xí)題代入整理得傳質(zhì)過程基礎(chǔ)綜合練習(xí)題氣體吸收綜合練習(xí)題某化工廠現(xiàn)有一直徑為0.6m、填料層高度為6m的吸收塔，用純?nèi)軇┪漳郴旌蠚怏w中的有害組分?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的操作條件如下：V=500m3/h

Y1=0.02Y2=0.004X1=0.004已知操作條件下的氣、液平衡關(guān)系為

Y=1.5X。

現(xiàn)因環(huán)保要求的提高，要求出塔氣體組成低于0.002（摩爾比），試采用幾種不同的方案進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)不同的方案進(jìn)行比較。氣體吸收綜合練習(xí)題方案

1：保持L/V不變，將原塔填料層加高解:

原塔

改造后塔

原工況

HOG不變

S不變新工況

氣體吸收綜合練習(xí)題

純?nèi)軇┪諝怏w吸收綜合練習(xí)題氣體吸收綜合練習(xí)題方案

2：保持L/V不變，串聯(lián)相同直徑的塔

B

氣體吸收綜合練習(xí)題B

A

原工況新工況單塔增高較雙塔串聯(lián)總填料層高度大，為什么？氣體吸收綜合練習(xí)題方案

3：保持L/V不變，換比表面積大的填料

原工況新工況氣體吸收綜合練習(xí)題改用新填料的有效比表面積為原填料的1.513倍。若原填料為DN38金屬環(huán)矩鞍填料新填料改用DN25金屬環(huán)矩鞍填料可達(dá)到要求氣體吸收綜合練習(xí)題蒸餾綜合練習(xí)題

在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯－甲苯混合液。原料液流量為100kmol/h，組成為0.42（苯的摩爾分率，下同）；泡點(diǎn)進(jìn)料；塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)回流，操作回流比為最小回流比的1.6倍；要求餾出液組成為0.98，苯的回收率為92％；全塔效率為52％；空塔氣速近似取為0.85m/s；塔板間距為450mm。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得一組操作數(shù)據(jù)如下：xn-1=0.270，xn=0.230。試求：1.精餾塔的有效高度；2.精餾塔的直徑；3.再沸器和全凝器的熱負(fù)荷。4.第n塊塔板的板效率。注：（1）計(jì)算中忽略塔板壓降。（2）苯和甲苯的安托尼常數(shù)見習(xí)題1附表。（3）苯的汽化潛熱：393.9kJ/kg甲苯的汽化潛熱：363.0kJ/kg蒸餾綜合練習(xí)題蒸餾綜合練習(xí)題先進(jìn)行物料衡算

解出解出

解:蒸餾綜合練習(xí)題1.求

Z

分析需求

NT用簡(jiǎn)捷法求

NT，需求Rmin和Nmin泡點(diǎn)進(jìn)料蒸餾綜合練習(xí)題需求需求蒸餾綜合練習(xí)題需求采用試差法求

tD和tW已知露點(diǎn)計(jì)算℃

已知泡點(diǎn)計(jì)算℃

蒸餾綜合練習(xí)題蒸餾綜合練習(xí)題查吉利蘭圖得蒸餾綜合練習(xí)題2.求

D

按精餾段計(jì)算需求

tF定性溫度采用試差法求

tF已知泡點(diǎn)計(jì)算℃

℃

蒸餾綜合練習(xí)題按提餾段計(jì)算定性溫度℃

蒸餾