化工原理下考试大题

精品1、今有连续逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理惰性气体量为1000m3力,(操作状态)，原料中每立方米惰性气体含甲醇100g,吸收后水中含甲醇量等于与进料气体中相平衡时浓度的67%。设在常压、25c下操作，吸收的平衡关系取31为Y=1.15X,甲醇回收率要求为98%,塔径为0.84mKYa=100kmolmh。试1求：(1)水的用量为多少kgh?(2)传质单兀高度Hog；(3)传质单兀数Nog；(4)填料层高度。1、解：（1）VB=1000,273=40.9kmolh1（1分）22,427325= 0.0764（1分）10010，32-1273A.，22,427325Y2=Y1（1-中）=0.0764父（1一0,98）=0.00153（1分）Y10.0764八X1=0.67=0.67父=0.0445（2分）m1.15LS丫1 -丫2X1 -X-Vb 20.0764 -0.00153 八 . j40.9 = 68.81 kmol h0.0445感谢下载载=1238.6kgh，（2分）（2）H OGVb40.9Kya1 100 0.84 24= 0.7384m （2 分）（3）Y1 = 0,0764 , Y2 =0.00153 , X1= 0.0445 , X2 =0二 丫 =1.15X1 =0.0512 ,Y2 =0/* A 1* A .。（Y -Y1Y2 ） （0.0764-0.0512）-0.00153* Y1 -Yln 二Y2 -Y21ng0.00153=0.00845N OGY1 -Y20.0764 -0.00153,Ym0.00845= 8.86（4分）mV1.1540.9或用解析法求Nog=0.684L68.811Nog = 77（ mV1 - -mVY1mX2mVln11+IL人Y2-mX21ln1-0.6840.07640.684:=8.861-0.684_0.00153（4）Z=NogHog=8.86M0.7384=6.54m（2分）2、用一精储塔分离二元理想混合物，塔顶为全凝器冷凝，泡点温度下回流，原料液中含轻组分0.5（摩尔分数，下同），操作回流比取最小回流比的1.4倍，所得塔顶产品组成为0.95,釜液组成为0.05,料液的处理量为100kmol/h,料液的平均相对挥发度为3,若进料时蒸气量占一半，试求：（1）提微段上升蒸气量；（2）自塔顶第2层板上升的蒸气组成。一：汉3x,2、解：（1）由相平衡方程y=（1分）1（-1）x12x一、巾qXf0.50.5八及进料万程y=x-=x-=x+1（1分）q-1q-10.5-10.5-1联立解得22x + 2x- 1 = 0-2 - .4 8x =取X=0.367（2分）q3Xq则yq=0.633（1分）12XqRminXd - yq0.95 - 0.63= yyq -Xq0.63-0.37（2分）R=1.4Rmin=1.722（1分）再由物料衡算方程F = D +w 及FXf -DXw WXw解得 D=50kmol/hW =F D =50kmol/hV=(R1)D=(1.7221)50=136.1kmol/h(3分)V=V-(1-q)F=V-0.5F=136.1-50=86.1kmol/h(2)已知y1=xD=0.95(1分)由相平衡关系x1 二二 0.86二-(：-1)y1(1分)再由精微段操作线方程解得y2 =X1XdRd1.7221.722 10.860.951.722 1= 0.88(2分)某精微塔用于分离苯甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h,进料中苯的摩尔率为0.5,塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为0.95和0.10 ,采用回流比为最小回流比的1.5倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度“=2.40。求塔顶、底的产品量;(2)若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。答文解：F=D+WFxF=Dxd+Wxw30=D+W30X0.5=DX0.95+WX0.10D=14.1kmol/hW=15.9kmol/hXe=xF=0.5,ye=“Xe/1+(a-1)Xe=2.40X0.5/1+(2.40-1)X0.5=0.706Rmin=(xDye)/(yexe)=(0.95-0.706)/(0.706-0.5)=1.18R=1.5X1.18=1.77y=R/(R+1)x+xD/(R+1)=1.77/(1.77+1)x+0.95/(1.77+1)=0.639x+0.343y1=xD=0.95X1=y1/ay1(a1)=0.95/(2.40-0.95(2.40-1)=0.888y2=0.639x1+0.343=0.639X0.888+0.343=0.910X2=0.910/2.40-0.910(2.40-1)=0.8084采用常压干燥器干燥湿物料。每小时处理湿物料1000kg,干燥操作使物料的湿基含量由40%减至5%,干燥介质是湿空气，初温为20C,湿度H0=0.009kg水/kg绝干空气，经预热器加热至120C后进入干燥器中，离开干燥器时废气温度为40C,若在干燥器中空气状态沿等I线变化。试求：(1)水分蒸发量Wkg/s;(2)绝干空气消耗量Lkg绝干气/s;(3)干燥收率为95%时产品量kg/s;(4)如鼓风机装在新鲜空气进口处，风机的风量应为多少m3/s?答文(1)W=GC(xix2)xi=0.4/(10.4)=0.667x2=0.05/(10.05)=0.0526Gc=1000(1-0.4)=600kg绝干料/hW=600(0.667-0.0526)=368.64kg/h=0.1024kg/s(2)L=W(H2-H1)H1=Ho=0.009kg水/kg绝干气ti=120C,t2=20CH2未知，可通过I1=12求算11=(1.01+1.88Hi)ti+2490H1=1.01ti+(1.88ti+2490)H112=(1.01+1.88H2)t2+2490H2=1.01t2+(1.88t2+2490)H2.H2=(1.01X120+(1.88X120+2490)X0.009-1.01X40)/(1.88X40+2490)=0.041kg水/kg绝干气L=0.1024/(0.041-0.009)=3.1974kg绝干气/s(3) G2=0.95G2，G2=0.95XGc(1+x2)=0.95X600/3600X(1+0.0526)=0.167kg/s(4) V=LvH=3.1974(0.772+1.244Ho)(to+273)/273=3.1974(0.772+1.244X0.009)X(20+273)/273=2.69m3/s5用填料塔从一混合气体中逆流吸收所含的苯。混合气体中含苯5%(体积%),其余为空气，要求苯的回收率为90%(以摩尔比表示)，吸收塔为常压操作，温度为25C,入塔混合气体为每小时940标准m3,入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的平衡关系Y=0.14X(其中Y、X为摩尔比)，已知气相体积传质系数Kya=0.035Kmol/m3.s,纯煤油的平均分子量Ms=170,塔径D=0.6m。试求：(1)吸收剂的耗用量为多少Kg/h?(2)溶液出塔浓度xi为多少？(3)填料层高度Z为多少m?答文解：(1)90%,yb=0.05,进口：Yb=yb/(1-yb)=0.05/(1-0.05)=0.05263(mol苯/mol气体)出口Ya=Yb(1-力=0.005266(气体+苯流量)V=940/22.4=41.96kmol/h(气体流量)Vb=V(1-yb)=41.96(1-0.05)=39.87kmol/h(LsNb)min=(Yb-Ya)/(Yb/m)=(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14)=0.126Ls=1.5Lsmin=1.5X0.126X39.87=7.536kmol/h=7.536X170Kg/h=1281Kg/h(2) Xb=(Yb-Ya)/(1.5(Ls/Vb)min)=(0.05263-0.00526)/(1.5X0.126)=0.251xb=Xb/(1+Xb)=0.2006(3) Hog=Vb/(KyaQ)=(39.87/3600)/(0.035X0.785X0.62)=1.12mNog=(Yb-Ya)/AYmAYb=Yb-Yb*=0.05263-0.14X0.251=0.01749AYa=Ya-Ya*=0.005260=0.00526AYm=(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526)=0.01018NOG=(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65Z=HogXNog=1.12X4.65=5.2m6在B-S部分互溶物系的单级萃取中，料液中溶质A与稀释剂B的质量比为4060。采用纯溶剂S=200kg,溶剂比S/F为1,脱出溶剂后萃余液R浓度xA=0.3(质量分率)，选择性系数P=8。试求：萃取液量E为多少kg?.二yXa=yAXaNaXaYbXbNbXb(1-Na)/(1-Xa):Xa1 (1 -1)Xa8 0.31 (8 -1) 0.3= 0.774F =S 二200kg,XF =40/(40 60) =0.4FXf =EYa RXaF =E R200 0.4 = E 0.774 R 0.3200 = E R7在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为l 000kg/h ,温度为20为4%（湿基，下同），要求干燥后产品的含水量不超过0.5%。空气的初始温度为对湿度为50%,将空气预热至100 c进干燥器，出干燥器的温度为50 C,湿度为C ,含水量20 ,相0.06 kg/kg绝干气。20 C时空气的饱和蒸气压为 2.3346kPa试求（1）新鲜空气的消耗量；（2）预热器的加热量Qp1.解：(1) (6分)新鲜空气消耗量，即L=H 2 - H1绝干物料 G=G(1W1 )=1000(1 0.04 kg绝干料/h =960kg绝干料/h4X1 = kg/kg 绝干料 =0.04167kg/kg 绝干料960.5X2 =kg/kg绝干科 =0.00503kg/kg 绝干科99.5所以 W =G(X1 -X2) =960(0.04167 -0.00503)kg/h =35.17kg/h20 C时空气的饱和蒸气压为Ps =2.3346kPa0.622 . o PsH 0 -101.33- oPs0.622 0.5 2.3346101.33 0.5 2.3346kg/kg绝干气=0.00725 kg/kg绝干气H2 -H135.170.06 -0.00725kg绝干气/h= 666.7 kg 绝干气/hL0=L(1+H0)=666.7(1+0.00725Jkg新鲜空气/h=671.6kg新鲜空气/h(2)预热器的加热量Qp,用式11-31计算Qp,即(4分)Qp=L(1.011.88H)(t1=666.71.011.880.00725100-20kJh=54596kJ,h=15.17kW8在连续精微塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100kmol/h,其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求储出液中易挥发组分的回收率为96%,釜液的组成为0.033。试求（1）储出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65,写出精储段的操作线方程；（3）提储段的气、液相负荷。（4）提储段的操作线方程8解：（1）储出液的流量和组成（6分）由全塔物料衡算，可得qn,DXD=0.96qn,FXF=0.96黑100M0.45kmol/h=43.2kmol/hqn,WXW=(10.96)100M0.45kmol/h=1.8kmol/h1.8qnWXW=kmol/h=54.55kmol/h0.033qn,D=qn,F-qn,W=(100-54.55)kmol/h=45.45kmol/h43.2Xd=0.950545.45（2）精微段操作线方程（2分）R Xd 2.65y 二x 二xR 1 R 1 3.650.9505 =0.726x 0.26043.65（3）提储段的液、气相负荷(4分)qn,L = qn,L qQn,F = RQn,D+qn,F=(2.65父45.45+100)=220.4kmol/hqn,v/=qn，V-qn,F（1一q）=qn,V=qn,D（1+R）=165.9kmol/h2.丫=虹工qn,WxW=1.32x0.0108（2分）（4）qn,V，qn,V，W9在101.3kPa及25C的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔的组成分别为Yi=0.0417、Y2=0.002。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为4.13X103kPa,吸收剂用量为最小用量的1.45倍。求：（1）试计算吸收液的组成；E4.13103-9（1）m=40.77（6分）pt101.3吸收剂为清水，所以X2=0qn,L丫1-丫20.0417-0.002一138.81qn,vmin丫1m-X20.041740.77-0所以操作时的液气比为qn,Lqn,v=1.45qn,L，v=1.45 38.81 =56.27吸收液的组成为X1=虹丫1-丫2Xq=0.0417-0.0020=7.05510工qn,L56.27（2）. Em 二一Pt4.13 103一 1013=4.077（4分）f 、qn,Lqn,v Jmin0.0417 - 0.0020.0417 40.77 -0=3.881丫1 -丫2Y1 m -X2=1.45 3.881 =5.627X/=叫（Y-丫2）+Xq=m（0.0417-0.002）+0=7.055父103（qn,LJ5.62710一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分Ao已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m,进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0128,操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求:(1)液气比为最小液气比的多少倍?(2)所需填料层高度？(3)若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033，求此时填料层高度为若干米?10解=让04171-0.040.1X)128一=0.U 12971-0,00128K= 00053 =U.O0533I -O.W53LIV工O,Ul2y7-UR0.0417-0.1X)533)-=-=2,181),0417tuvy=2,8oyAis|的$=郴炉/L=2,5/804=0.892Ng =wln 1-0,892I-0.H92= 5,H0.U4I7 u让出】533 0+ 0.892,收Z=A/jYxX.=1.5x5J1=7,67和(3)此条书，的域料层岛配:，-U.ULI331I-IHMJ53先”】=752Z*-HgxAT=L5x7d52=1L28ff/11.在连续精微塔中分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.6(摩尔分数，下同)，储出液组成为0.9,釜残液组成为0.02。泡点进料。(1)求每获得1kmol/h微出液时的原料液用量F;（2）若回流比为1.5,它相当于最小回流比的多少倍？（3）假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.6,求上升到加料板上的气相组成。（物系的平均相对挥发度为3）11解：（1）求当D=1kmol/h时F为多少？已知xF=0.6,xD=0.9,xW=0.02,D = 1kmol/h ,由全塔物料衡算可得:F = D W =1 Wx x一 m xq求Rmin ,求R/Rmin ,Xd -Yq 0.9-0.818yq -Xq0.818-0.6=0.376（2分）15R/ Rmin一 = 3.990.376 （倍）（1 分）求上升到加料板上的气相组成。因加料板是提储段第一层板，故所求量为y2=R * D = 15 父 1 =15 kmol/h（i 分）泡点进料 q=1,已知 F=1.52kmol/h , W =0.52kmol/h , xW = 0.02 , xl = 0.6Ym1 =提福段操作线方程为：L qFL qF -W XWL qF W ，代入已知量：FxF=DxD+W，Xw（2分）代入已知量可得:0.6（1+W）=1M0.9+0.02W可求出（0.60.02W=0.90.6=0.3解出W=0.52kmol/h,F=1.52kmol/h。（2分）3（2）求R/Rmin,已知m泡点进料q=1,则xq=xF=0.6（1分），由气液平衡方程:30.6yq=0.818（2分）q1：m-1xq120.61.5+1.52，0.52黑0.02Ym*1.5+1.52-0.52xm1.5+1.52-0.52,即ymM=1.208xm0.00416（3分）所求Y2=1.208xi-0.00416=1.208x0.6-0.00416=0.721（1分）45%干燥到3% ,湿物料的12在恒定干燥条件下的箱式干燥器内，将湿染料由湿基含水量处理量为8000 kg湿染料，实验测得：临界湿含量为30%,平衡湿含量为1%,总干燥时间为28h。试计算在恒速阶段和降速阶段平均每小时所蒸发的水分量。WlXi = = 0.81812 解：wi = 0.451 -Wikg 水/kg 干料w2X2 = = 0.031w2 = 0.031 -w2kg 水/kg 干料同理 X0 = 0.429 kg水/kg干料 X* = 0.01 kg水/kg干料 （4分）Gc-X1-X0Au。（1分）_ * *Gc（X0 -X % X0 -X.2 二ln 彳Au0 X2-X（1分）1 1 = 0.31 2 2 （2 分）又. + 2 2= = = 28h（1 分） 1 1 = 6.6h2 2 = 21.4h（2 分）干料（2分）Gc=8000X（10.45）=4400kgGcX1-X01-二259.3kg 水/h（1分）GcX0-X2-81.8kg 水/h（1分）13在常压下逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质组分。入塔气体流量为1120m3/h（标准状况），入塔气体中溶质的浓度为5%（体积），吸收率为90%,操作条件下的气液平衡关系为Y*=1.5X,液气比L/V=3,体积传质系数KYa=100kmol/m2h（iY）,塔径为0.8m。试求（1）出塔液体浓度X1;（2）所需填料层高度Z。112022.4解：（1）进塔惰性气体量V=乂（10.05）=47.5kmol/h0.05Y = =0.05261 - 0.05丫2=Y1_=0.05260.1=0.00526X2 =0X1丫_丫2=-0.0526-0.00526=0.01578(2)Y =1.5 0.01578 -0.02367*丫2 =0N OG丫1 -丫20.0526 -0.005260.0526 -0.02367 -0.005260.0526 -0.02367In= 3.410.00526H OG47.5Kya11.一 _2100 0.785 0.8=0.9455L3Z=HogNog=0.94553.41=3.224在一常压精储塔内进行分离，要求14有苯和甲苯混合物，含苯0.4,流量1000kmol/h塔顶储出液中含苯0.9(以上均为摩尔分率)，苯的回收率不低于90%,泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍，已知相对挥发度=2.5。试求(1)塔顶产品量D;塔底残液量W及组成xw；(2)回流比R及精微段操作线方程；(3)由第二块理论板(从上往下数)上升蒸汽的组成。解：(1)0.9D=90%D=400kmol/hW=600kmol/h10000.410000.4-4000.910000.4=4000.9600xwxw-=0.0667600qZf(2)q=1y=xq线万程：x=0.4q7q-1x2.5x平衡线方程：=2.5y=y=1-i；工1x11.5x联立求得：xd=0.4yd=0.625Rmin=xD-yd=0.9-0.625=1.222R=1.5Rmin=1.8333yd-xd0.625-0.4精福段操作线:Rxdy=x=0.647x0.317R1R1（3） y1 =xd =0.9由平衡线方程可得:0.9 =2.5x111.5x1x1 = 0.7826由精微段操作线:y2 =0.647x1 0.317=0.823415 （12分） 干球温度为 20 C、湿度为0.009 kg水/ kg绝干气的湿空气通过预热器加热到80 C后，再送至常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为35 C,若空气在干燥器中经历等始干燥过程,试求（1） 1 m 3原湿空气在预热过程中烙的变化；（2） 1 m 3原湿空气在干燥器中获得的水分量。（3） 2 m3原湿空气在预热器中的加热量。.H = 0.772 1.244H 27301.解：（解：（1） 1 m 3原湿空气在预热器中焰的变化当 tc=20 C、H0 =0.009 kg/kg 绝干气时，计算 I。=43kJ/kg 绝干气。当 t1=80 C、H1 =H0 =0.009 kg/kg 绝干气时，计算 I1 =104 kJ/kg 绝干气。故1 kg绝干空气在预热器中焰的变化为I =I1 10 =(104 43)kJ/kg 绝干气 =61kJ/kg 绝干气原湿空气的比体积H =1：0.772 1.244H273 t0 1.013 10527327320=0.772+1.244父0.009km3湿空气kg绝干气273=0.84m3湿空气/kg绝干气故1m3原湿空气焰的变化为9L=-6LkJ/m3湿空气=72.6kJ/m3湿空气.h0.84（2）1m3原湿空气在干燥器中获得的水分由12=35C、I2=I1=104kg/kg绝干气求出空气离开干燥器时的湿度H2=0.027kg/kg绝干气。故1m3原空气获得的水分量为H2 -H10.027 -0.0090.84kJ/m3原湿空气 =0.0214kJ/m3原湿空气Qp=L(I1-I0)=72.6M2=145.2KJ16在连续操作的精微塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50kmol/h,要求储出液中易挥发组分的收率为94%。已知精储段操作线方程为y=0.75x+0.238;q线方程为y=2-3x。试求（1）操作回流比及储出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及yq;（4）提储段操作线方程2.解：（1）解：（1）操作回流比及储出液组成由题给条件，得-R-=0.75及-x=0.238R1R1解得R=3,xd=0.952（2）进料热状况参数及原料液组成由于qc口xF，一=-3及=2q-11-q解得q=0.75（气液混合进料），xf=0.5（3）两操作线交点的坐标值xq及yq联立操作线及q线两方程，即y=0.75x0.238y=2-3x解得xq=0.4699及yq=0.5903（4）提储段操作线方程其一般表达式为.qn,L-qn,Wy=xxwqn,V-qn,V-式中有关参数计算如下qn,DAq n,FXFXd0.94 50 0.50.952kmol/h =24.68kmol/hqn,w=qn,Fqn,D=(50-24.68ymol/h=25.32kmol/hXw二二 A qn,FxFqn,W1 -0.9450 0.5一 25.32= 0.0592qn= Rqn,D +qqn,F =(3 父24.68+0.75父50 Kmol/h =111.54kmol/hqn=qn_qn,W =(111.54 25.32 kmol/h =86.22kmol/h一111 5425 32贝Uyx 0.0592 =1.294x-0.0173986.2286.2217在一直径为0.8 m的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45 kmol/h ,二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为 Y = 34.5X ,气相总体积吸收系数为 0.0562 kmol/(m 3 s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76% ,要求回收率为 98% 。求水的用量(kg/h )及所需的填料层高度。3.解：Y=y= 0.032 =0.03311 -y11 -0.032K=Y1-a =0.0331 1 -0.98 =0.000662Y10.03314X1*1=口3。=9.594 io4m 34.5_4 _/X1 =0.76X1* =0.76 9.594 10 =7.291 10惰性气体的流量为qn,V =45 M(1 -0.032 )kmol/h =43.56kmol/h水的用量为qn,V Yi -Y243.560.0331 -0.000662qn,L =X1 -X2一一一 _4 一7.291 10-0kmol h =1.938 103 kmol. hqm,L =1.938 M103 M18kg/h =3.488 父104 kg/h求填料层高度H ogqn,VKYa1143.56/3600_20.0562 0.785 0.82m = 0.429mY=Y-Y*=0.0331-34.57.29110“=0.00795Y2=丫2-丫2*=0.000662-34.50=0.000662-YmY3Y ln0.00795 -0.0006620.00795In0.000662= 0.00293Y2Nog0.0331 -0.0006620.00293= 11.07Z=NogHog=11.070.429m=4.749m2 .在一连续精微中分离苯、甲苯的混合，进料量为100kmol/h,原料液中苯0.4,塔顶储出液中苯的回收率为83.3%,塔底储出液中含苯0.1(以上均为摩尔分数)，原料液为饱和液体进料，笨甲苯的相对挥发度为2.5,回流比为最小回流比的3倍，塔底为主凝器，。(1)储出液及釜残夜量(2)塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。(3)离开塔顶第一层理论板的液相组成解：(1)储出液及釜残夜量F=DW=FxF=DxDWxW=DxD=0.838FxfDxD=0.838FxF= 64.8kmol /hW(0.162FxF)0.162*100*0.4xw0.1D=FW=100-64.8=35.2kmol/hxD=0.952(2)塔釜产生的蒸汽量及塔顶回流的液体量。Rmin=(Xd-yq)/(yq-Xq)当原料液位饱和液体进料时q=1Xq=XfxRmin=-D-(1-Xd)/(1-Xf)/(：-1)=0.952/0.4-2.5*(1-0.952)/(1-0.4)/(2Xf.5-1)=1.453R=3Rminl/D=R：l=RD3mRnD3*1.453*35.21513m4olh/VW=L=V=L-W=LF-W=153.4100-64.8=188.6kmol/h(3)离开塔顶第一层理论板的液相组成xD=0.952y=1x/1(1-1)xy=xD=0.952工=2.50.952=2.5x/(11.5x)x=0.8883 .一连续干燥器中，每小时处理湿物料1000kg经干燥后物料含水量有8%降至2%(均为湿基)湿度为0.009kg水/kg,绝干气的新鲜空气经预热器预热后进入干燥器后空气湿度为0.022kg水/kg绝干气。(1)水分蒸发量(2)新鲜空气的消耗量。解：(1)水分蒸发量G=G1*(1训)=1000*(1-0.08)=920kg/h第一种解方法：G2=G1(1-叫)/(1-W2)=920/(1-0.2)=938.8kg/hW=G1-G2=1000-938.8=61.2kg/h=0.017kg/s第二种解方法：X1=皿/(1一四)X2=W2/(1W2)W=G(X1X2)代入数据解得W=61.2kg/h(2)新鲜空气的消耗量。L=W/(H2-H1)=61.2*(0.022-0.009)=4707.7kg/h新鲜空气消耗量:L=L(1Hi)=4707.7*(10.009)=4750kg/h4 .每小时将15000kg含苯40%(质量分数下同)和甲苯60%的溶液，在连续精储塔中进行分离，要求釜残夜中含苯不高于2%,塔顶储出液中苯的回收率为97.1%.(p171-4)(1)求出储出液和釜残液的流量及组成以及摩尔流量及摩尔分数表示。解：苯的摩尔质量为78,甲苯的摩尔质量为92进料组成XF40/7840/78 60/92= 0.44釜残液组成2/782/78 98/92= 0.0235原料液的平均摩尔质量Mf=0.44*780.56*92=85.8依题意知DxD/FxF=0.971所以DxD=0.971*175*0.44Dxd+Wxw=Fxf或全塔物料衡算D+W=F=175Dx0.0235W=175*0.44XD联立式a、式b、式c,解得D=80.0kmol/h,W=95.0kmol/h,Xd=0.9355 .在一单壳程、四管程管壳式换热器中，用水冷却热油，冷水在管内流动，进口温度为15C,出口温度为32C,。热油在壳方流动，进口温度为20C,出口温度为40C,热油流量为1.25kg/s，平均比热容为1.9KJ/(kg*C)。若传热的总传热系数为470W/(itf*C),试求换热器的彳热面积。(p2364-8)Q解：换热器传热面积可根据总传热速率方程求得，即S=J,换热器的传热量为KmQ=WhCph(1-丁2)=1.25*1.9*103(120-40)=190kW1-4型管壳式换热器的对数平均温度差先按逆流计算，即tm(120 -32) -(40 -15)ln,120-32In40 -15二50 C温度差校正系数为：R=TT2=120-40=4.17p=kdl=32-15=062t2-t132-15T1-t1120-15由图4-17(a)中查得：Qf!tm=0.89,所以tm=.：tm=0.89*50=44.5C故S =-Q-K tm190*103470*44.5= 9.1m6 .在单效蒸发器中将每小时5400kg、20%NaOH水溶液浓缩至50%。原料液温度为60C,平均比热容为3.4KJ/(kg*C),加热蒸汽与二次蒸汽的绝对压强分别为400KPa及50KPa,操作条件下溶液的沸点为126C,总传热系数为Ka=1560W/(KJ/(itf*C)。加热蒸汽的冷凝饱和水在饱和温度下排除。热损失忽略不计。试求(1)考虑浓缩热时加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量传热面积30 C(2)忽略浓缩热时加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量若原料液的温度改为及126C,分别求一项。(p3105-3)解：从附录分别查出加热蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有关参数如下400kPa:蒸汽的烙H=2742.1kJ/kg,汽化热r=2138.5kJ/kg冷凝水的焰hw=603.61kJ/kg,温度T=143.44c50kPa:蒸汽的烙H=2644.3kJ/kg,汽化热r=2304.5,温度T=81.2七(1)考虑浓缩热时加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量X 0.2蒸发量W=F(1-d)=5400(1-)=3240kJ/kgXI 0.5由图5-14查出60七时20%NaOH水溶液的燃、126C时50%NaOH水溶液的燃分别为h=210kJ/kg,h1=620kJ/kg用式5-11a求加热蒸汽消耗量，即_WH(F-W)几-Fh03240*2644.3(5400-3240)*620-5400*210=4D二二r2318.5102kJ/kg41023240=1.266传热面积QK0：tm3Q=Dr=4102*2138.5=8772*10kJ/kg=2437kWK0=1560W/(m2*C)=1.56kW/(m2*C).,tm=143.4-126=17.4C2437o所以So=89.78m21.56*17.42取20%的安全系数。则So=1.2*89.78=107.7m(2)忽略浓缩热时忽略浓缩热时按式5-21计算加热蒸汽消耗量。因忽略热损失，故式5-21改为cWrFCpo(t1-to)3240*2304.55400*3.4(126-60)D=p=4058kJ/kgr2138.5=1.2524058e=3240由此看出不考虑浓缩热时约少消耗1%的加热蒸汽。计算时如果缺乏溶液的燃浓数据,可先按不考虑浓缩热的式5-21计算，最后用适当的安全系数加以校正。改变原料液温度时的情况原料液为30C时：= 4316kJ/kg3240*2304.55400*3.4(126-30)2138.5= 1.3324316e二3240原料液为126C时:kJ/kg3240*2304.55400*3.4(126-126)_2138.5ID3492=1.0783492e=324018=DXdFXf=0.8，D/F=0.533(2分)D/F=(Xf-Xw)/(XdXw)=0.533.Xw=0.0857(2分)L/V=F/D=1.876(1分)W/V=W/D=(F-D)/D=0.876(1分)ym+1=(L/V)Xm-(W/V)Xw=1.876Xm-0.0751(2分)ym=X/1+(1k】=3X/(1+2X丫2分)ym=Xw/1+(a-1)Xw=0.22(1分)x1=(ym+0.0751)/1.876=0.157(1分)y1=Xd=0.3(1分)x*1=y1/“-(a-1)y1=0.125(1分)EML=(Xn-1-Xn)/(Xn-1-X*n)=(Xf-x1)/(Xf-X*1)=0.573(1分)18如图示的精微塔由一只蒸储釜及一层实际板所组成，只有提储段，没有精储段。料液由塔顶加入，泡点进料，L=F,V=D,XF=0.2(摩尔分率，下同)，今测得塔顶易挥发个理论组分的回收率为80%,且XD=0.3,系统相对挥发度“=3.0。设蒸储釜可视为板。试求：(2)该层塔板的液相默夫里板效率EML。提示：E ML=(蒸播釜W,XwF-Xi*)Xn-1-Xn)/(Xn-1-Xn*)=(Xf-X1)/(XD,Xd感谢下载!欢迎您的下载，资料仅供参考