第一章流體流動(dòng)與輸送機(jī)械

1、燃燒重油所得得燃燒氣，經(jīng)分析知其中含COE、5%。7、5%,N?76%,HQ8%（體積%），試求此混合氣體

在溫度500'C、壓力101、3kPa時(shí)得密度。

解：混合氣體平均摩爾質(zhì)量

Min=E)，M=0.085x44+0.075x32+0.76x28+0.08x18=28.86xkg/mol

混合密度

pM_101.3xl03x28.86xlQ-3

m=0.455必/〃/

RT-8.31x(273+500)

2.已知20°C下水與乙碑得密度分別為998、2kg/n?與789kg/m3,試計(jì)算50%（質(zhì)量％）乙醇水溶液得容度。

又知其實(shí)測值為935kg/m3,計(jì)算相對誤差。

解：乙醇水溶液得混合密度

0.50.5

_L=&&-----+----

PmP\Pl998.2789

:=881.36kg/〃d

相對誤差：

Pm'L億〃X100%=h一圖理］X100%=5.74%

Pm實(shí)(935J

3.在大氣壓力為101、3kPa得地區(qū)，某真空蒸偷塔塔頂?shù)谜婵毡碜x數(shù)為85kPa。若在大氣壓力為90kPa得

地區(qū)，仍使該塔塔頂在相同得絕壓下操作，則此時(shí)真空表得讀數(shù)應(yīng)為多少？

解：P絕=Pa-P箕=P;一EK

p%=pa-（pa-p；x）=90-（101.3-85）=73.1kPa

4.如附圖所示，密閉容器中存有密度為900kg/m,得液體。容器上方得壓力表讀數(shù)為42kPa,又在液面下裝一

壓力表，表中心線在測壓口以二0、55m,其讀數(shù)為58kPa。試計(jì)算液面到下方測壓口得距離。

解:液面下測壓口處壓力

〃=%+%乂=P|+pgh

Pi+Pgh-PoP「Poi仁(58-42)x103

Az=+0.55=2.36/zz

Pgpg900x9.8l

5、如附圖所示，敞口容器內(nèi)盛有不互溶得油與水，油層與水層得厚度分別為700nm與600mm,在容器底部

升孔與玻嫡首和連。已知油與水用密度分冽為800kg/m'與10U0kg/m\

（1）計(jì)算破域管內(nèi)水柱得高度；

⑵判斷A與B、C與D點(diǎn)得壓力就是否相等。

解：（1）容器底部壓力

P=Pa+P油的+。水gn=幾+P水gh

.力二/由"+°水)=&/力幽.07+0.6=616加

夕水P水-1000

⑵PA*PBPC=PD

6.為測得某容端內(nèi)的壓力，采用如圖所示的u形壓力沖，指水

液為水銀。己知該液體密度為900kg/in3,h=O.8m.R=O.45m.試計(jì)

算容器中液面上方的表壓.

解：如圖，1-2為等壓向。

Px=P+PghP2=Pa+PogR

題6附圖

P+pgh=Pa+PogR

則容腓內(nèi)表壓：

p-pa=pogR-pgb=13600X0.45x9.81-900x0.8x9.81=53.0kPa

7.如附圖所示，水在管道中流動(dòng).為測得無」'、

B-B'截面的壓力壟，在管路上方安裝U形壓尾計(jì)，

指示液為水銀。已知樂差計(jì)的讀數(shù)夫=180mm.試計(jì)

VIA-A'、B-B'戰(zhàn)面的壓力差。已知水與水銀的密度

分另1J為1000kg/n/格|13600kg/m\

解：圖中，1-1'面與2-2'血間為悖止、連續(xù)的

同種流體，旦處于同?水平面，因此為等壓面，即

Pi=2［，Pi=P2-

又Pv=PA-PS”】

Px=22+PoUR=P2+

=PB-核。〃+R)+PogR

所以PA-P&n=PB-PSU"+A)+p^gR

整理得PA-PB=（Po-P）gR

由此可見，U形壓差計(jì)所測壓差的大小只與被測流體及指示液的密度、讀數(shù)尺有關(guān),

而與U形壓差計(jì)放置的位置無關(guān)。

代入數(shù)據(jù)pA-pB=(13600—1000)x9.81x0.18=22249Pa

8.用U形壓差計(jì)測量某氣體流經(jīng)水平管道兩截面的壓力差，指示液為水，密度為

1000kg/m\讀數(shù)及為12mm.為了提高測量精度,改為雙液體U管壓差計(jì)，指示液A為含40

%乙醇的水溶液，密度為920kgm3,指示液C為煤油，密度為HOkg/n?。向讀數(shù)可以放大

多少倍？此時(shí)讀數(shù)為多少？

解：用U形壓差計(jì)測量時(shí)，因被測流體為氣體，則有

P\-Py"Rg"o

用雙液體U管東差計(jì)測量時(shí)，有

Pi-Pi=Rg(〃-"c)

因?yàn)樗鶞y壓力差相同，聯(lián)立以上二式，可得放大倍數(shù)

_=2。=1。。。=14.3

Rpi-Pc920—850

此時(shí)雙液體U管的讀數(shù)為

R=14.3R=14.3xl2=171.6mm

9.圖示為汽液宜接混合式冷凝器，水蒸氣與冷水相遇被冷凝為

水,并沿氣壓管流至地溝排出。現(xiàn)已知真空表的讀數(shù)為78kPa,求氣

樂管中水上升的高度h。

解：P+Pgh=pa

PaP7xl3

水柱島度h^~=-^°=7.95m

PS10,x981

10.硫酸源經(jīng)由大小管組成得呂聯(lián)管％其尺寸分別為076X4mm與057X3、5mm□已知硫酸得密度為1831

kg/m;體積流量為9m7h,試分別計(jì)算硫酸在大管與小管中得⑴質(zhì)量流量；⑵平均流速；⑶質(zhì)量流速。

解：(1)大管：076x4〃〃”

叫=Vv.p=9xl831=16479kg!h

%=一二9/36。。心

0.785/0.785xO.O682

Gx=u.p=0.69x1831=1263.4kg/m

(2)小管：057x3.5〃〃〃

質(zhì)量流量不變msl=16479kg/h

匕9/3600

u=1.27m/s

0.785“；-0.785x0.052

2

或：u2=%(赍)2=0.69(^)=1.27W/5

2

G2=W2p=1.27X1831=2325Akg/m-5

11.如附圖所示，用虹吸管從高位槽向反應(yīng)器加料，高位槽與反應(yīng)器均與大氣相通，且高位槽中液面恒

定。現(xiàn)要求料液以1m/s得流退在管內(nèi)流動(dòng)，設(shè)料液在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)得能量損失為20J/kg(不包括

出口)，試癰定高位槽中得液面應(yīng)比虹吸管得出口高出得距離。1

解:以高位槽液面為1-1'面，管出。內(nèi)側(cè)為2-2'面，在17'?2-2’間列柏努

力方程：

Z|g+△+<"；=Z2g+^-+^-u1+z%.

P2p2

簡化：〃一己〃；+ZW/)/g

=(^x1+20)4-9.81=2.09,77

13.如附圖所示，用高位槽向?密閉容器送水,容器中的

表壓為80kPa己知檢送管路為。48x3.5mm的鋼管，管路系

統(tǒng)的能量損失叮流速的關(guān)系為E印｝=6.Su2(不包括出口能量

損失)，試求：

題13附圖

(1)水的流量：

(2)若需將流量增加20%,高位槽應(yīng)提高多少皿？

解：(1)如圖在高位槽液向1-1與管出3內(nèi)側(cè)2-2間列柏努利方程

Z1g+互+；〃：=/+互++X%

p2p2

簡化：z[g=^+L〃；+Z印,.(1)

P27

SOxlO31、,

即10x9.81=-----------+-?/；+6.8?；

100022*

解得“2=1.57m/s

2-333

流量Vz=0.785x0.041x1.57=2.07x1O/M/s=7.45m/h

14.附圖所示得就是丙端粉餡塔得回流系統(tǒng),丙烯由貯楮回流至塔頂。丙烯貯槽液面恒定,其液面上方得

壓力為2、OMPa（表壓），精餡塔內(nèi)操作壓力為1、3MPa（表壓）。塔內(nèi)丙端管出口處高出貯槽內(nèi)液面30m,管內(nèi)

徑為140nm,丙端密度為600kg/n?。現(xiàn)要求輸送量為40X101g/h,管路得全部能量損失為150J/kg（不包括出

口能量攬失），試核算該過程就是否需要泵。

解：在貯槽液面1-1'與回流管出口外側(cè)2-2'間列柏努力方程：

工送+包+:〃；+we=z?g++EW

P2p2

簡化：乃+叱，=Z,g+正+■!■〃：+ZW,

PP2

''I%。。"。。

=1.2/77/5

0.78510.785x0.142

,W-以泮％豹.2—+150

=-721.6J4cg

/.不需要泵.液體在壓力差的作用下可自動(dòng)回流至塔中

15.用壓縮空氣將密閉容器中的硫酸壓送至敞口高位

槽，如附圖所示。輸送量為2m3/h,輸送管路為037X3.5mm

?15附圖

的無縫鋼管.兩槽中液位恒定.設(shè)笆■路的總壓頭損失為hn（不包括出口），硫酸的密度為

1830kg/m\試話算壓縮空氣的壓力。

解：以容器中液面為1-1,面，管出口內(nèi)側(cè)為2-2-面，口.以1-1-血為基準(zhǔn)，住

1-1,?2-2'間列柏努力方程：

Pl1

—+—M12+與+Z2+Z3

Pg2g

簡化:

P\12

-=—^2

PS2g

其中:一上——0.786m/s

一2.20.785x0.03-

代入：Pl=咫（/-厲+%+?,）

=1830x9.81x（——-——x0.7862+12+1）

2x9.81

-2341^1（表）上）

17.用泵將常壓貯槽中的稀堿液送至蒸發(fā)器中濃縮，如附圖所示。泵進(jìn)口管為389X

3.5mm，堿液在其中的流速為L5m/s：泉出口管為076X3mm“

貯槽中堿液的液面跖蒸發(fā)器入口處的垂直距離為7m。堿液在

管路中的能員損失為40J/kg（不包括出口）蒸發(fā)器內(nèi)堿液蒸發(fā)

壓力保持在20kPa（去壓），堿液的密度為1100kgnA設(shè)泵的

效率為58%,試求該泉的軸功率。

解：取貯槽液而為1-1截而，蒸發(fā)器進(jìn)料口管內(nèi)側(cè)為2-2

截面，且以1-1截面為基準(zhǔn)面。

在1-1與2-2間列柏努利方程:

Zig+—+—/<+TVe=Z^g+—+—i^+E^y儲(chǔ)）

P2p2

或匕=仁一4區(qū)+為了-〃/）+2二A+皿（b）

2P

其中：zi=0：pi=0（表壓）：ni^O

Z2=7m：「2=20X10’Pa（表壓）

一知泵入口管的尺寸及堿液流速，可根據(jù)連續(xù)性方程計(jì)算泵出口管中堿液的流速:

“2=?，入（筌尸=L5得下=2.06m/s

P=1100kgzm3?S^p=40J/kg

將以上各值代入＜b＞式,可求得輸送堿液所需的外加儲(chǔ)0

匕=7x9.81+—X2.062+20—1(^i+40=129J/kg

21100

堿液的質(zhì)量:流房

，，？_=—d-Tu-,p—0.785xO.O72x2.06x11OO=8.72kg/s

4

泵的有?效功率

N.==129x8.72=1125W=1125kW

案的效率為58%.則泵的軸功率

N==1125=1.94kW

rj0.58

20.如附圖所示，用泵將2O'C水從水池送至高位槽，槽內(nèi)水面高出池內(nèi)液面30m。輸送量為30m，/h,此葉管路

得全部能量損失為40J/kg。諛泵得效率為70%,試求泵所需得功率。

解：在水池1面與高位槽2面間列柏努力方程：

++

Z]g+^+；〃；+We=Z2＜?—+ZWr

p2p2

簡化：we=z2^+zvv/

=30x9.81+40=334.37/^

3()

P=fn-W=VoWe=--xlOOOx334.3=2.7862W

P="=^^=3.98ZW

；70.7

39.在一定轉(zhuǎn)速下測定某離心泵的性能,吸入管。壓出省的內(nèi)徑分別為70mm和50imn.

當(dāng)流質(zhì)為301n3小時(shí)，泵入口處真.空表與出口處壓力表的讀數(shù)分別為40kPa和215kPa.兩測

壓口間的垂口距離為0.4m,軸功率為3.45kW。試”?算泵的壓頭與效率。

30/

解：——/360Q2.166^

0.785x0.072/s

30/

——乃600=4.246

0.785x0.05-/s

在泵進(jìn)出口處列拍努力方程，忽略能或損失:

127TTP，127

+Z

-三一"1+Z1+/=—W22

Pg2gPg2g

(215+4O)xlO3

1(4.2462-2.1162)+0.4

103X9.812x9.81

=27.07m

33

、=QHpg=%6OOxlOx9.81x27.07=2.213kW

N'913

/.n=—2-X100%=X100%=64.1%

N3.45

45.用離心泵從真空度為360mmHg的容器中輸送液體,所用泵的必需汽蝕余笊為3m

該液體在轆送溫度下的飽和蒸汽壓為200mmHg,密度為9OOk&m3,吸入管路的壓頭損失為

0.5m,試確定泵的安裝位置。若將容器改為敞口，該泵又應(yīng)如何安裝？（當(dāng)?shù)卮髿庖矠?/p>

lOOkPa)

解：（1）當(dāng)容器內(nèi)真空度為360mmHg時(shí),

孫允■%入

Ho

(lOOxlD3X101325)--X101325

=---------------@---------------Z60-------------3-0.5=-0.63m

900x9.81

故泵宜安裝在液而以TF(0.63+0.5)=1.13m更低的位置.

（2）當(dāng)容器敞口時(shí),

TTPO~PV

H屋=---------(NPSH)r-Zh網(wǎng)人

pg

lOOxlO3-—X101325

---------------------3-0.5=4.8m

900x9.81

故泵宜安裝在液面以上低于（4.8—0.5）=4一3m的位置。

第三章傳熱

1、某加熱器外面包了一層厚為300mm得絕緣材料，該材料得導(dǎo)熱系數(shù)為0、16W/(m「C),已測得該絕緣層外

緣溫度為30'C,距加熱器外壁250mm處為75℃,試求加熱器外里面溫度為多少？

=生&4_

%九i

0.16

2、某燃燒爐得平壁由下列三種磚依次砌成；

耐火轉(zhuǎn)6f=230mm"l=1、05W/(m?℃)

絕熱轉(zhuǎn)b產(chǎn)230mm,2廣0、151W/(m?"C)

建筑磚的240團(tuán)1,方=0、93W/(m?℃)

已加時(shí)火磚內(nèi)側(cè)溫度為1000'C,耐火轉(zhuǎn)與絕熱磚界面處得溫度為940°C,要求絕熱轉(zhuǎn)與建筑磚界而處得

溫度不得超過138c試求：

(1)絕熱層需幾塊絕熱轉(zhuǎn)；

(2)普通轉(zhuǎn)外側(cè)溫度為多少？

解：⑴b*?

。Jf=473

Ab}b2

入I九2

1000-940940-138?.八

--------------=-------------=273.9

0.23

1.050.151

b2=0.442m

230mm<b2=442mm<230X2mm

則：絕熱層需兩塊絕熱礴。

校核tF?

940—1-1.

E"9

0.151

Z,=105.6℃<138℃

⑵心?

—=^^■=273.9=105.6-/4

4仇0.24

入30.93

r4=34.9℃

3、O50X5wn得不銹鋼管，導(dǎo)熱系數(shù)A,=16W/(m?K),外面包裹厚度為30m導(dǎo)熱系數(shù)4?=0、2W/(n?K)

得石棉保溫層。若鋼管得內(nèi)表面溫度為623K,保溫層外表面溫度為373K,試求每米管長得熱損失及鋼管外

表面得溫度。

解：已知綱管得內(nèi)半徑八=‘°=20mm

50

綱管得外半徑r2==25mm

保溫層得外半徑弓=25+30=55mm

根據(jù)式(3-12a),每米管長得熱損失

2兀心(八一口)

Q=

1,r\r

——In—2+——In—3

r

入］rt122

271x1x(623-373)1570

=397W

±ln25+_Lln550.014+3.94

16200.225

由于就是定態(tài)熱傳導(dǎo)，故各層傳導(dǎo)得熱量應(yīng)該相等，可得到鋼管外表面得溫度t?。

Q1,2=623-3971,25…叱

r2-t\1--------------In--------x—In——=622K

-2n/人I2TCX11620

16、每小時(shí)8000m'(標(biāo)準(zhǔn)狀況)得空氣在蒸汽加熱器中從12,C被加熱到42'C,壓強(qiáng)為400kPa得飽與水荻氣在

管外冷凝。若設(shè)備得熱損失估計(jì)為熱負(fù)荷得5$,試求該換熱器得熱負(fù)荷與蒸氣用量。

解:熱量衡算：Q=1.05Q冷=1.05xmx2xcp2x(r2-/))

查得標(biāo)準(zhǔn)狀況下得空氣物性參數(shù)

p=1.293kg/m'cp=1.005kJ/(kg-°C)

400kp漁和水蒸氣的潛熱r=2138.5kJ/kg

ROOOxI293

Q=1.05。冷=1.05x°x1.005x(42-12)=9IkW

蒸汽用量：%I=2=91=0.0426kg/s

r2138.5

17、在一套管式換熱器中，用冷卻水將1、25kg/s得苯由350K冷卻至300K,冷卻水進(jìn)出口溫度分別為290K

與320K?試求冷卻水消耗量。

解：由苯得定性溫度f=生等”=325K,查蒙得物性參數(shù)Cp=1.84kJ/(kg-℃)

由呆計(jì)算熱負(fù)荷Q=wslxcp]x(Tj-7；)=1.25xl.84x(350-300)=115kW

)90-320

由冷卻水舁定性溫度/=-一廠工=305K.爸水得物性參數(shù)%=4.18kJ/(kg.℃)

J

Q=mx2xcp2x(t1-t})

115

Q=0.916kg/s

cp2x(f2-li)4.18x(320-290)

18、在一列管式換熱器中，將某溶液自15C加熱至40'C,載熱體從120C降至60'C。試計(jì)算換熱器逆沆與并

流時(shí)得冷、熱流體平均溫度差。

解：(1)逆流時(shí)平均溫度差為

△八一加2_80-45

甑“逆==60.83°C

In3嗎

45

^1=9=5L3°C

并流：Mn并=

In(獸)1碟)

A/220

19、在一單殼程、四管程得列管式換熱器中，用水冷卻油。冷卻水在殼程流動(dòng)，進(jìn)出口溫度分別為15℃與

32'C。油得進(jìn)、出口溫度分別為100"C與40C。試求兩流體間得溫度差。

解：先按逆流時(shí)計(jì)算，逆流時(shí)平均溫度差為

M謎=^^=露=43。℃

ln(—)

25

折流時(shí)得對數(shù)平均溫度差為M,n=巾&〃,逆其中＞=/（/?,P）

/?=ZL-71=100-40=3.53

32-15

。借福=。2

由圖3-27(a)查得勿=().9,故純〃=0.9x43.0=38.7℃

20、在一內(nèi)管為^180x10mm得娶管式換熱器中，管程中熱水流量為3000kg/h,進(jìn)、出口溫度分別為為90'C與

60C?殼程中冷卻水得進(jìn)、出口溫度分別為20°C與5（TC,總傳熱系數(shù)為2000W/（m?「C）。試求：（1）冷卻水用

量；（2）逆流流動(dòng)時(shí)得平均溫度差及管子得長度；（3）并流流動(dòng)時(shí)得平均溫度差及管子得長度;

解：(1)水得比熱=4.l86kJ/(kg°C)

"1xCp]X⑺一4)=rns2XCp2X(r2T])

"%xCp]1-T)3000X4.186x(90-60)

2=3()00kg/h

4.186x(50-20)

（2）逆流時(shí)平均溫度差為

40+40公

AAr?=----------=40c

2

C=,Milxcplx(T1-T2)=/CW,?

A”13卬Y)=3000x4186xd、(9。-6。)二⑶而

3600x2000x40

八

—=2.32m

nd3.14x0.18

（3）并流時(shí)平均溫度差為

△〃逆=包二組=駕=3。.8℃

噴）嚼

Q=%ixc/Ax(7]-72)=必紂”

A=如",叼F)=3000X4-86X103、(9。-6。)=5nl

K-3600x2000x30.6

八

—=3.03m

nd3.14x0.18

21、點(diǎn)一內(nèi)管為"5*2、5mm得套管式娓效篙中，CO?氣體本管巖流動(dòng)，對流傳執(zhí)系數(shù)為40光春中

冷卻水得對流傳熱系數(shù)為3000W/(m〈C)。試求：(1)總傳輸系數(shù)；⑵若管內(nèi)CO2氣體得對流傳熱系數(shù)娉大一

倍，總傳熱系數(shù)增加多少；(3)若管外水得對流傳熱系數(shù)增大一倍，總傳熱系數(shù)增加多少；(以外表面積F)

解：d2=0.02m,山=O.O25m,dm=0.0225m,b=0.0025m

22

a2=40W/(m-K),囚=3000W/(m-K)

查得碳鋼得導(dǎo)熱系數(shù))=45W/(mK)

取管內(nèi)Ca側(cè)污垢熱阻等產(chǎn)0,53x10'3(m2-K/W)

管外水側(cè)熱阻心=0、21x10-3(m2K/W)

(1)總傳熱系數(shù)(以外表面積計(jì))

11nb4d\nd[14

----=------FRid---------卜-----F

5%Xdm*d2a2d2

=—!—+0.21X10-3+°'QQ25X0,0254-O.53xlO-3x0.02510.025

X

3000450.02250.02400.02

=3.25xlO-2m2-K/W

&=30.7W/(in2.K)

⑵管內(nèi)C0?氣體得對流傳熱系數(shù)增大一倍，即a'2=80W/(m2.K)

11cb4

TT=-+R、1+

K|a.Xdm

3000450.02250.02SO0.02

=1.69xlO-2(ni2-K)/W

&=59.2W/(nrK)

*；―%=59?2-30?7x1(jo%=92.8%

K；30.7

總傳熱系數(shù)增加92、8%

(3)若管外水得對■流傳熱系數(shù)增大一倍，a，=6000W/(m'.K)

11°bd]J(1<7]

K、a]X{"d2a2d2

1八>-30.00250.025八0,0.0250.025

=------+0.21x10in+---------x---------+0.53x1I0n3x------H-----X-------

6000450.02250.02400.02

=3.23xlO-2(m2-K)/W

K[=30.9W/(m2?K)

總傳熱系數(shù)增加0、7%

第五章氣體吸收

氣液平衡

1.在常壓、室溫條件下，含溶質(zhì)得混合氣得中，溶質(zhì)籽體積分率為10%,求混合氣體中溶質(zhì)得摩爾分率與摩

爾比各為多少？

解：

當(dāng)壓力不太高，溫度不太低時(shí)，體積分率等于分摩爾分率，即

尸0、10

根據(jù)丫=上，所以丫=且一=0.11

1-y1-0.1

2.向盛有一定量水得效泡吸收器中通入純得CO?氣體，經(jīng)充分接觸后，測得水中得CO,平衡濃度為2、875X10

Tkmol//鼓泡器內(nèi)總壓為101、3kPa,水溫30℃,溶液密度為1000kg/m\試求亨利系數(shù)E、溶解度系數(shù)H

及相平衡常數(shù)m。

解：

查得30c水得p$=4.2kPa

p\=p-p、=101.3-4.2=97.1kPa

1000”

稀溶液.：cH—P——------55.56kmol/m

M,18

嗡匚5」7*叱

七=區(qū)=97.1=1876x105kPa

x5.17X1()T

〃===2.875x10?=2%x10-4kmol/(kPa.m3)

PA971

E1.876x1()'-

m=—=--------------=1854

p101.3

3.在壓力為101、3kPa,溫度30c下，含C0?20%（體積分率）空氣一CO,混合氣與水充分接觸，試求液相中CO；

得摩爾濃度、摩爾分率及摩爾比。

解：

查得30℃下CO?在水中港亨利系數(shù)E為1、88X105kPa

C0?為難溶于水得氣體，故溶液為稀溶液

H二小二1°0°

=2.96xl04kmol/(ni3-kPa)

EM01.88X105X18

p：=yp=0.20x101.33=20.3kPa

c：=Hp、=2.96x10tx20.3=6.01x103kmol/m3

E1.88x105

m=—=---------=1852

p101.3

x-3

=1.08x1O-4

in1852

*=上。8"08x10-4

1-x1-1.08x104

5.用清水逆流吸收混合氣中得氮，進(jìn)入常壓吸收塔得氣體含氨6%（體積），氮得吸妝率為93、3%,溶液出口

濃度為0、012（摩爾比），操作條件下和平衡關(guān)系為y'=2.52Xo試用氣相摩爾比表示塔頂與塔底處吸收

得推動(dòng)力。

解：

X=一^=006=0.064Y：=2.52X,=2.52x0.012=0.03024

1-y,1-0.06

Y2=丫|。一神=0.064(1-0.933)=0.00429匕=2.52X?=2.52x0=0

塔頂：AY?=%-C=0.00429=0.00429

塔底：\Yx=Yy-Y；=0.064-0.03024=0.034

吸收過程設(shè)計(jì)型計(jì)算

10.用20℃得清水逆流吸收氮一空氣混合氣中得氨，已知混合氣體總壓為101、3kPa,其中氮得分壓為1、

0133kPa,要求混合氣體處理量為773m3/h,水吸收混合氣中氮得吸收率為99%。在操作條件下物系得平衡

關(guān)系為y'=0.757X,若吸收劑用量為最小用得2倍，試求（1）塔內(nèi)每小時(shí)所需清水得量為多少kg?（1）

塔底液相濃度（用摩爾分率表示）。

解:

⑴x啜=忐

Y2=y,(l-77)=0.01(1-0.99)=1X1(L

V=773x273(1—ooD=318kmol/h

293x22.4

匕一八31.8(0.01—0.0001)

L.=V=23.8kmol/h

mmX,-X需。

實(shí)際吸收劑用量￡=2Lc=2X23、8=47、6kmol/h

=856、8kg/h

31.8(0.01-0.0001)八八山

(2)%=%+%K-防〃=o------------------=0.0066

47.6

11.在一填料吸收塔內(nèi)，用清水逆流吸收混合氣體中得有害組分A,已知進(jìn)塔混合氣體中組分A得濃度為0,

04（摩爾分率，下同），出塔尾氣中A得濃度為0、005,出塔水溶液中組分A得濃度為0、012,操作條件下氣液

平衡關(guān)系為y*=2.5Xo試求操作液氣比就是最小液氣比得倍數(shù)？

解：

^-=0.0417

4二1-y,1-0.04

0.005

Y2==0.005

1一%1-0.005

皿=0.0121

X1=

1-x,1-0.012

(L}x—匕r,-r.n匕、0.005、

lvjnlinX；-X2HX0.0417

m

=2.2

LY-Y.0.0417-0.005…

VXt-X20.0121-0

12.用S0?含量為1、1X10R摩爾分率）得水溶液吸收含S0?為0、09（摩爾分率）得混合氣中得S0?。已知進(jìn)

塔吸收劑流量為37800kg/h,混合氣流量為100kmol/h,要求SO?得吸收率為80、。在吸收操作條件下，系統(tǒng)得

平衡關(guān)系為y*=17.8X,求氣相總傳質(zhì)單元數(shù)。

37X00

解：吸收劑流量L=-——=2100kmol/h

18

X=y；(1-=0.099(1-0.8)=0.0198

惰性氣體流量V=100(1—x)=100(1—0.09)=91kmol/h

VQ1

-3

X,=X2+y(｝；-K)=l.lxio+^^(0.099-0.0198)=4.53x10^

Ar,=y；-r；=0.099-17.8X4.53X10-3=0.0184

3

△K=y2-K=0.0198-17.8x1.1X10-=2.2x10^

△x-Ar_0.0184-2.2X104

AK2=4.1x103

tn,AK；~~0.0184

In-LIn-

△X2.2x104

X-K0.099-0.0198—

N°G—.........=-------------------------------=IQ3

AK,4.1x103

12.空氣中含丙酮2與（體枳百分?jǐn)?shù)）得逞合氣以0、024kmol/m??s得流速進(jìn)入一填料塔，今用流速為0、

2

065kmol/m?s得清水逆流吸收混合氣中得丙酮，要求丙酮得回收率為98、8%0已知操作壓力為100kPa,

操作溫度下得亨利系數(shù)為177kPa.氣相總體積吸收系數(shù)為0、0231kmol/m'-s,試用解吸因數(shù)法求填料層

高度。

解

2y,_0.0204

已知y=----------=0.0204Y.==0.0208

,100-21--1-0.0204

Y20.0208(1-0.988)-0.000250

x2=0

E177…

ni=—=-----=1.77

p100

V

因此時(shí)為低濃度吸收，故不a0.（）24kmol/m’?

5=^=1.77x0.024=(k654

L0.065

匕一"式2_匕_1--=83.3

Y2-mX2Y21-7/1-0.988

N°G總3<小

1

In[(1-0.654)x83.3+0.654]

1-0.654

=11、o

NOG也可由S=0.654與--絲工之=83、3,查圖5-25得到N℃尸、78

Y2-inX2

上&

“OGr04m

KYaQ0.0231

所以Z=NOG?HOG=9、78X1、04=10,17m

第六章蒸儲(chǔ)

3.試計(jì)算壓力為101、3kPa時(shí)，笨一甲苯混合液,在960C時(shí)得氣液平衡組成。已知96'C時(shí),a°=160、52kPa,3°=65、

66kPa<>

P-Pn0101.3-65.66

解：液相率得分率：xi=--------=---------------------=0.376

AP：一P；160.52-65.66

丁?/_160.52x0.376

氣相苯得分率：），.=---------=----------------------=U.Jvt)

P101.3

5.根據(jù)某理想物系得平衡數(shù)據(jù)，試計(jì)算出相對揮發(fā)度并寫出相平衡方程式。

溫度/℃R°/kPa請/kPa

70123、331、2

80180、447、6

90252、670、1

100349、8101、3

解：

溫度/℃708090100

3、9523、7903、6033、453

3.952+3.790+3.603+3.453°)八

(1)am=----------------------------------=3.70

4

3.7x

⑵

l+2.7x

6.在一連續(xù)操作得新惚塔中，某混合液流量為5000kg/h,其中輕組分含量為0、3（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），要求