1、吸收1.在一內徑為0.8m、填料塔高度為4m的吸收塔中，用清水吸收混合氣體中的溶質組分。吸收塔操作壓強為101.33kPa、溫度為20C,混合氣體積流量為1000nVh,進塔氣相組成為0.05,出塔氣相組成為0.01(均為摩爾分數)。吸收劑用量為96kmol/h。操作條件下相平衡關系為*、，一.Y=2X(X、Y為摩爾比)，試求：(1)吸收劑用量為最小吸收劑用量的倍數；(2)氣相體積吸收總系數Ka,kmol/(m3?h?kPa)解：(1)最小吸收劑用量可用下式計算：Lm產V(Yi-Y2)/(Y1/m)-Y2其中：Y=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.0526%=y2/(1-y2

2、)=0.01/(1-0.01)=0.0101X2=0m=2惰性氣體摩爾流量為：V=(V/22.4)X273/(273+t)X(1-y1)=(1000/22.4)X(273/293X)(1-0.05)=39.5kmol/hLmin=39.5X(0.0526-0.0101)/(0.0526/2)-0=64kmol/hL/Lmin=96/64=1.5(2)Kyc=V(Yi-Y2)/ZQAYm其中：Q=(3.14/4)X0.82=0.502nfZ=4mAYm=(AY-AY)/ln(AY1/AY2)因出塔液相組成為：Xi=(V/L)(Y1-Y2)+X2=(39.5/96)乂(0.0526-0.0101)

3、+0=0.0175AY1=Y-mX=0.0526-2X0.0175=0.0176A%=Y-m%=0.0101AYm=(0.0176-0.0101)/ln(0.0176/0.0101)=0.0135因AY/AY=0.0176/0.0101=1.74?2,AYm&可用算術平均值運算，即AYm=(Y+Y)/2=(0.0176+0.0101)/2=0.0139Kyc=39.5X(0.0526-0.0101)/(4X0.502X0.0135)1/10=61.9kmol/(m3?h)Kgc=KydP=61.9/101.33=0.611kmol/(m3?h?kPa)2、在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混

4、合氣體中的溶質組分A。進塔氣體組成為0.03(摩爾比)，吸收率為99%出塔液相組成為0.013(均為摩爾分數)。操作壓強為101.33kPa、溫度為27C,操作條件下相平衡關系為Y=2X(X、Y為摩爾比)。已知單位塔截面上惰性氣體流量為54kmol/(m?h),氣相體積吸收總系數為0.95kmol/(m3?h?kPa),試求所需的填料塔高度。解：Z=HOGNd=(V/KyQ9X(Y1-Y2)/AYm其中：Y1=0.03Y2=Y1(1-(|)a)=0.03X(1-0.99)=0.0003X1=0.03X2=0AYm=(Y-mX)-(Y+mX)/ln(Y1-mX)/(Y2-mXz)=(0.03-2

5、X0.013)-(0.0003-0)/ln(0.03-2X0.013)/(0.0003-0)=0.00143KycfKgqXP=0.95X101.33=96.26kmol/(m3?h)V/Q=54kmol/(m/10?h)WJ:Z=(54/96.26)X(0.03-0.0003)/0.00143=11.7m蒸儲1、在連續精儲塔中分離兩組分理想溶液，原料液流量為100kmol/h,組成為0.3(摩爾分數)，其中精儲段操作線和提儲段操作線分別為：y=0.714x+0.257和y=1.686x-0.0343試求：(1)儲出液組成和釜殘液組成(2)精儲段下降液體流量，kmol/h；(3)進料熱狀況參數

6、q。解：(1)求Xd,Xw儲出液組成可由精儲段操作線方程與對角線方程聯立求得xd=0.257/(1-0.714)=0.899釜殘液組成可由提儲段操作線方程與對角線方程聯立求得x行0.343/(1.686-1)=0.05(2)精儲段下降液體流量L=RD由R/(R+1)=0.714得R=2.5D+W=F=1000.899D+0.05W=100X0.3解得D=29.5kmol/h,W=70.5kmol/h故L=RD=2.5X29.5=73.8kmol/h(3)進料熱狀況參數qq線方程為y=qx/(q-1)-xF/(q-1)=qx/(q-1)-0.3/(q-1)上式中的x,y可由兩操作線方程聯立求得0

7、.714x+0.257=1.686x-0.0343解得：x=0.3將x=0.3代入操作線方程可得y=0.714X0.3+0.257=0.471將x,y值代入q線方程，可得q=1(泡點進料)2.用板式精儲塔在常壓下分離苯-甲苯溶液，塔頂為全凝液，塔釜間接蒸汽加熱，平均相對揮發度為2.47。已知為飽和蒸汽進料，進料流量為150kmol/h,進料組成為0.4(摩爾分數)，操作回流比為4,塔頂儲出液中苯的回收率為0.97,塔釜采出液中甲苯的回收率為0.95,試求:(1)塔頂儲出液及塔釜采出液的組成；(2)精儲段及提儲段操作線方程；(3)回流比與最小回流比的比值；(4)若塔改為全回流操作，測得塔頂第一塊

8、板的氣相默弗里板效率為0.6,全凝器冷凝液組成為0.98,求由塔頂第二塊板上升的氣相組成。解：(1)Xd和Xw分析：本題已知塔頂易揮發組分的回收率刀D及塔底難揮發組分的回收率4W將它們與物料衡算關系結合即可求出Xd和Xw由全塔易揮發組分物料衡算式可得：Xf=(D/F)X+(W/FXw(a)由塔頂易揮發組分回收率定義式可得：3/10D/F=dX/Xd(b)由塔底難揮發組分回收率定義式可得：W/F=tW1-Xf)/1-Xw(c)把式(b)和式(c)代入式(a)得Xf=DdXf+TW(1-Xf)/1-XWXW即：0.4=0.97X0.4+0.95(1-0.4)/1-XqXw解得Xw=0.0206因為

9、D/F=(Xf-XW/(%Xw)二”的/Xd即(0.4-0.0206)/(X0.0206)=0.97X0.4/Xd解得Xd=0.929精微段操作線方程因為飽和蒸汽進料得解得又由(y-XW)/得(y-0.0206)(2)求精儲段及提儲大操作線方程y=(R/R+1)x+Xd/(R+1)=(4/5)x+0.929/5=0.8x+0.1858q=0,所以yd=Xf=0.4,把yd代入精儲段操作線方程0.4=0.8Xd+0.1858Xd=0.2678(X-Xw)=(yd-XW/(Xd-Xw)/(X-0.0206)=(0.4-0.0206)/(0.2678-0.0206)化簡上式得提儲段操作線方程y=1.

10、535x-0.011(3)求R/Rmin因為q=0,ye=Xf=0.4所以Xe=ye/a(a-1)ye=0.4/(2.47-1.47X0.4)=0.2125貝URmin=(Xd-ye)/(ye-Xe)=(0.929-0.4)/(0.4-0.2125)=2.82R/Rmin=4/2.82=1.42倍(4)全回流操作時求y20已知Emv,1=0.6,塔頂為全凝器所以y仁X=0.98,全回流是操作線方程為yn+仁Xn,所以y*1=aX/1+(a-1)X=ay2/1+(a-1)y2=2.47y2/(1+1.47y2)則Emv,1=(y1-y2)/(y*1-y2)=(0.98-y2)/2.47y2/(1

11、+1.47-y2=0.6整理上式得y22+0.7507y2-1.6667=0解得y2=0.969,y2=-1.7198(舍去)4/10所以y2=0.969干燥1、在常壓流化床干燥器中將顆粒狀物料的含水量從0.18降到0.025(干基)。濕物料處理量為2000kg/h0已測得在流化狀態下該物料的臨界含水量為0.02,平衡含水量接近0010=30C小=40%勺空氣經預熱器升溫至100c(對應濕球溫度為1w=33C)后進入干燥器，廢氣濕度為0.027kg/kg絕干氣。試求：(1)絕干空氣消耗量；(2)預熱器的傳熱量；(3)離開干燥器的廢氣溫度及物料溫度。假定空氣在干燥器內為等始過程。30c下水的飽和

12、蒸氣壓為4.242kPa解：(1)絕干空氣消耗量H=H=0.6226ps/(P-dps)=0.622義0.4義4.242/(101.33-0.4義4.242)=0.0106kg/kg絕干氣G=G/(1+X1)=2000/(1+0.18)=1695kg/hL=G(X-X2)/(H2-H1)=1695(0.18-0.025)/(0.027-0.0106)=16020kg/h(2)預熱器的傳熱量l0=(1.01+1.88H0)10+2490H=(1.01+1.88X0.0106)X30+2490X0.0106=57.3kJ/kg絕干氣l1=(1.01+1.88H0)11+2490H=(1.01+1.

13、88X0.0106)X100+2490X0.0106=129.4kJ/kg絕干氣貝UQp=L(I1-I0)=16020X(129.4-57.3)=11.55X105kJ/h=320.8kW或Qp=L(1.01+1.88H0)(I0-I1)=320.8kW(3)廢氣溫度及物料出口溫度5/10對于等始干燥過程，符合下列關系：(1.01+1.88H2)t2+2490H2=11(1.01+1.88X0.027)t2+2490X0.027=129.4解得t2=58.2C在恒速干燥階段，物料表面溫度t等于空氣的濕球溫度tw=33Co2、在常壓絕熱干燥器中將1500kg濕物料從原始含水量18僻到1.5%(均

14、勻濕基)。t0=25C、H3=0.010kg/kg絕干氣的空氣在預熱器中升溫至90c后進入干燥器，離開干燥器空氣的溫度為50Co試求：(1)完成上述干燥任務所需空氣量；(2)預熱器中加熱蒸汽消耗量(蒸汽的相變熱為2205kJ/kg,忽略預熱器損失)；(3)干燥系統的熱效率；(4)通過恒定條件下的干燥測得，物料的臨界含水量Xc=0.10kg/kg絕干料，平衡含水量X*=0.01kg/kg絕干料；已知干燥面積為48m，恒速階段的干燥速率Uc=2.2kg/(m2?h),假定降速階段干燥速率與自由含水量(X-X)呈直線關系，則所需干燥時間為若干。解：(1)所需空氣量GC=G(1-1)=1500(1-0

15、.18)=1230kgX=cdi/(1-1)=18/(100-18)=0.2195X2=1.5/(100-1.5)=0.01523W=GXi-X2)=1230X(0.2195-0.01523)=251.3kgL=W/(H-H1)(1)由I1=I2(1.01+1.88X0.01)X90+2490X0.01=(1.01+1.88H2)X50+2490H2解得H2=0.02593kg/kg絕干氣將有關數值代入式(1),得L=251.3/(0.02593-0.01)=1.578X104kg/kg絕干氣Lw=L(1+H)=1.578X104(1+0.01)=1.594X104kg新鮮氣(2)預熱器中加熱

16、蒸汽消耗量Qp=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)6/10=1.578X104(1.01+1.88X0.01)X(90-25)=1.055X106kJ加熱蒸汽消耗量為W=Qp/r=1.055X106/2205=478.6kg(3)干燥系統的熱效率4二W(2490+1.88t2)/Qp=251.3乂(2490+1.88乂50)/1.055乂106=0.6157=61.57%(4)干燥時間T=GC(X1-Xc)+(Xc-X*)ln(Xc-X*)/(X2-X*)/SUc=1230(0.2195-0.10)+(0.10-0.01)ln(0.10-0.01)/(0.01523-0.01)/(48

17、X2.2)=4.375h3、在常壓絕熱干燥器中用熱空氣干燥某種濕物料。空氣的有關參數為：溫度為25C、濕度為0.009kg/kg絕干氣，在預熱器中升溫至t1后進入干燥器離開干燥器的溫度為50C、濕度為0.03kg/kg絕干氣。濕物料進出干燥器的干基含水量分別為0.25及0.025kg/kg絕干料，干燥產品量為0.5kg/s0試計算：(1)新鮮空氣用量；(2)預熱器的傳熱量；(3)空氣進入干燥器的溫度；(4)若被干燥物料為熱敏性物質，空氣進入干燥器的溫度不允許超過75C,試定性分析對原干燥流程應如何改進？解：(1)新鮮空氣用量LwG=G(1+X2)=0.5/(1+0.025)=0.4878kg/

18、sW=G(X-X2)=0.4878X(0.25-0.025)=0.1098kg/sL=W/(H-H1)=0.1098/(0.03-0.009)=5.23kg絕干氣/sLw=L(1+H)=5.23(1+0.009)=5.28kg新鮮空氣/s(2)預熱器的熱負荷QQ=L(I1-I0)對于絕熱干燥器有I1=I2,由題名&條件I2和I0均可求得，即10=(1.01+1.88H0)t0+2490H7/10=(1.01+1.88x0.009)X25+2490X0.009=48.1kJ/kg絕干氣同理I2=(1.01+1.88H2)t2+2490H=(1.01+1.88X0.03)X50+2490X0.03

19、=128.0kJ/kg絕干氣WJQp=(128-48.1)X5.23=418.0Kw(3)空氣進入干燥器的溫度t1t1由Ii反求，理想干燥器的Ii=I2,即(1.01+1.88Hi)t1+2490H=128.0解得t1=102.8Ct1也可根據Qp求算，即L(1.01+1.88H0)(t1-to)=418.0解得t1=102.8C(2)對原流程的改進采用部分廢氣循環流程來調節11不高于75c。1.解：在貯槽液面1-1和高位液面2-2間列柏努利方程式，并以1-1為基準面，可得：2We=gAZ+Ap/p+Au/2+2hfZ=12mAu=0p=0(表壓)2hf=入(l+le/d)+26u2/2U=V

20、/A=2.015X10-3/0.785X0.0382=1.778m/sRe=dup/仙=0.038X1.778乂1260/1乂10-3=8.51乂104(湍流)入=0.3164/Re0.25=0.3164/(8.51乂104)0.25=0.0185hf=(0.0185X50/0.038)+1.5X1.7782/2=40.85J/kgW=12X9.81+40.85=158.5J/kgwfe=VSp=2.015X103x1260=2.54kg/sN=W.W4=158.5X2.54/0.6=671W=0.671KW2解：由總傳熱速率方程知：Q=KSoATmQ=WcCpc(t2-t1)W=Mp=53X800/3600=11.78kg/sQ=11.78X2X103X(80-60)=4.17X105wSo=njidoL=368乂ji乂0.019X6=131.7m28/10_5t卡Q/K0&=4.17X10/110X131.7=32.5Ctm=At1+At2/2=(T-60)+(T-80)/2=32.5解得T=102.5C驗算t2/4t1=(102.5-60)/(102.5-80)=1.822合理3解：(1)由精儲段操作線方程y=0.8x+0.19知：R/R+=0.8得R=4X/R+1=0.19得X=0.95由回收率定義DXd/Fxf=0.9故塔