1、第七章傳質(zhì)與分離過程概論5.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù),出塔氣體中氨的摩爾比Y1、丫2。在吸收塔中用水吸收混于空氣中的氨。已知入塔混合氣中氨含量為卜同），吸收后出塔氣體中氨含量為0.2%,試計(jì)算進(jìn)、由于解：先計(jì)算進(jìn)、出塔氣體中氨的摩爾分?jǐn)?shù)0.055/17yi和V2。y10.09030.055/170.945/290.002/17y20.00340.002/170.998/29進(jìn)、出塔氣體中氨的摩爾比Yi、Y2為Yi0.09030.099310.09030.0034Y20.003410.0034由計(jì)算可知，當(dāng)混合物中某組分的摩爾分?jǐn)?shù)很小時,摩爾比近似等于摩爾分?jǐn)?shù)。2.試證明由組分A和B組成的雙組分混合物系統(tǒng)

2、，下列關(guān)系式成立:(1)解:(2)dwAdxA(1)dwAdxAXadwAxAMaMBdxA,.、2(XAMAXBMB)dwAwawb2MaMb(一一)MaMbMaXAwAXamaXbmbMa(xaMaXbMB)XbMaXaXAMa(1Xa)mbxaMa(MaMb)2(XAMAXbMb)MAMBdXA2(XamaXbmb)wAMAwAwBMaMbMAMB(xAxB)2(XAMAXBMB)dxA上（0擋）墮（上!）MAMAMbMaMaMbwAdwA（wAwB）2mamb1（wAwAB）MMAB（wA.2MAMbABwB）2MBwAMaMb（二madwA故dxAwAwB2MaMb（一一）MAMB3

3、. 在直徑為0.012m、長度為0.35m的圓管中，CO氣體通過N2進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散。管內(nèi)N2的溫度為373K,總壓為101.3kPa,管兩端CO的分壓分別為70.0kPa和7.0kPa,試計(jì)算CO的擴(kuò)散通量。解：設(shè)ACO;BN2查附錄一得Dab0.318104m2.sPB1p總PA1101.370kPa31.3kPaPB2p總pA2101.37.0kPa94.3kPaPb2Pbi94.331.3Pbm-kPa57.12kPalnPB2,94.3lnpbi31.3NaDabPPa1Pa2RTzPbm0.318104101.38.3143730.3557.1270.0-7.0kmolm2s3.2

4、73106kmol.m2s在總壓為101.3kPa,溫度為273K下，組分A自氣相主體通過厚度為0.015m的氣膜擴(kuò)散到催化劑表面，發(fā)生瞬態(tài)化學(xué)反應(yīng)A3B。生成的氣體B離開催化劑表面通過氣膜向氣相主體擴(kuò)散。已知?dú)饽さ臍庀嘀黧w一側(cè)組分A的分壓為22.5kPa,組分A在組分B中的擴(kuò)散系數(shù)為1.85X0-5m2/s。試計(jì)算組分A和組分B的傳質(zhì)通量NA和NB。解：由化學(xué)計(jì)量式A3B可得NB3NANNaNb2Na代入式（7-25）,得NaNaDabCICadz2YaNadpApAHA2HANaRTdzp總分離變量，并積分得DabP總,P總2PaiNaInRTzp總1.85105101.3|101.322

5、2.5252-Inkmol/(ms)1.01210kmol/(m8.3142730.015101.35252Nb3Na31.01210kmol/(ms)3.03610kmol/(ms)在溫度為278K的條件下，令某有機(jī)溶劑與氨水接觸，該有機(jī)溶劑與水不互溶。氨自水相向有機(jī)相擴(kuò)散。在兩相界面處，水相中的氨維持平衡組成，其值為0.022(摩爾分?jǐn)?shù)，下同)，該處溶液的密度為998.2kg/m3;在離界面5mm的水相中，氨的組成為0.085,該處溶液的密度為997.0kg/m3。278K時氨在水中的擴(kuò)散系數(shù)為1.24XI0短m2/s。試計(jì)算穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散下氨的傳質(zhì)通量。解：設(shè)ANH3；BH2O離界面5mm處為

6、點(diǎn)1、兩相界面處為點(diǎn)2,則氨的摩爾分?jǐn)?shù)為s)xA10.085xA20.022X1X10.0850.915xB21x1A20.0220.978xbmxB2xB1lnxB2xB10.9780.915,0.978ln0.9150.946B1A1點(diǎn)1、點(diǎn)2處溶液的平均摩爾質(zhì)量為M10.085170.91518kg.kmol17.92kgkmolM20.022170.97818kg.kmol17.98kgkmol溶液的平均總物質(zhì)的量濃度為2M21 997.0998.233-()kmol/m55.58kmol/m2 17.9217.98故氨的摩爾通量為NaDAB%zxBM(xA1xA2)1.241055.

7、5770.0050.946一272(0.0850.022)kmol/(ms)9.17910kmol/(ms)4. 試用式（7-41）估算在105.5kPa、288K條件下，氫氣（A）在甲烷（B）中的擴(kuò)散系數(shù)Dab。解：查表7-1,得vA7.07cm3/mol查表7-2,計(jì)算出VB33(16.51.984)cm/mol24.42cm/mol由式7-411.013105T.75(!-)1/2DABMaMbP偵VA)1/3(VB)1/32心、51.75111/21.01310288()2167.試米用式（7-43）估算在293時二氧化硫（A）在水（B）中的擴(kuò)散系數(shù)Dab。1/31/32m2s6.24

8、105m2s105.5(7.0724.42)2解：查得293K時水的黏度為B1.00510Pas查表7-3,得2.6查表7-4,得VbA44.8cm3/mol由式（7-43）dab7.41015(MB)”2TV0.6BVbA7.42938.有一厚度為151/22932,10(2.618)m/s1.508101.00510344.80.68mm、長度為800mm的荼板。在荼板的上層表面上有大量的_2m/s45C的常壓空氣沿水平方向吹過。在45C下，荼的飽和蒸氣壓為73.9Pa固體荼的密度為1152kg/m3,由有關(guān)公式計(jì)算得空氣與荼板間的對流傳質(zhì)系數(shù)為0.0165m/s。試計(jì)算荼板厚度減薄5%所

9、需要的時間。解：由式（7-45）計(jì)算荼的傳質(zhì)通量，即NakLCAiCAbCAb0；CAi為荼板表面式中0為空氣主體中荼的濃度，因空氣流量很大，故可認(rèn)為處氣相中荼的飽和濃度，可通過荼的飽和蒸氣壓計(jì)算，即CAipAiRT73.983143183kmol/m一一.一52.79510kmol/m3NakL(cAicAb)0.0165(2.795102、0)kmol/(ms)4.6127.2、10kmol/(ms)設(shè)荼板表面積為S,由于擴(kuò)散所減薄的厚度為b,物料衡算可得SbANaMaSbA1NAMA0.050.00811527S4.6121012837.806103s2.168h第八章氣體吸收1.在溫度

10、為40C、壓力為101.3kPa的條件下，測得溶液上方氨的平衡分壓為15.0kPa時，氨在水中的溶解度為76.6g(NH3)/1000g(H2O)。試求在此溫度和壓力下的亨利系數(shù)E、相平衡常數(shù)m及溶解度系數(shù)Ho解：水溶液中氨的摩爾分?jǐn)?shù)為76.61776.61000vT80.075由p*Ex亨利系數(shù)為p*E-x相平衡常數(shù)為15.0,kPa0.075200.0kPaEmpt200.0101.31.974由于氨水的濃度較低，溶液的密度可按純水的密度計(jì)算。40C時水的密度為992.2kg/m3溶解度系數(shù)為992.233Hkmol/(m3kPa)0.276kmol/(m3kPa)EMs200.018在溫

11、度為25C及總壓為101.3kPa的條件下，使含二氧化碳為3.0%(體積分?jǐn)?shù))的混合空氣與含二氧化碳為350g/m3的水溶液接觸。試判斷二氧化碳的傳遞方向，并計(jì)算以二氧5化碳的分壓表示的總傳質(zhì)推動力。已知操作條件下，字利系數(shù)E1.6610kPa,水溶液的密度為997.8kg/m3。解：水溶液中CO2的濃度為350/1000ckmol/m0.008kmol/m44對于稀水溶液，總濃度為997.8kmol/m355.43kmol/m3水溶液中由P*18CO2的摩爾分?jǐn)?shù)為c0.00841.44310Ct55.43-_5-_4_Ex1.66101.44310kPa23.954kPa氣相中CO2的分壓為

12、pPty101.30.03kPa3.039kPa<p*故CO2必由液相傳遞到氣相，進(jìn)行解吸。以CO2的分壓表示的總傳質(zhì)推動力為pp*p(23.9543.039)kPa20.915kPa在總壓為110.5kPa的條件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空氣中的氨氣。測得在塔的某一截面上，氨的氣、液相組成分別為y0.032、c1.06koml/m3。氣膜吸收系數(shù)kG=5.2x10-6kmol/(m2kPa),液膜吸收系數(shù)ki_=1.55x10-4m/s。假設(shè)操作條件下平衡關(guān)系服從亨利定律，溶解度系數(shù)H=0.725kmol/(m3kPa)o(1) 試計(jì)算以p、c表示的總推動力和相應(yīng)的總吸收系數(shù)；(

13、2) 試分析該過程的控制因素。解：(1)以氣相分壓差表示的總推動力為PPP*Ptyc(110.50.032H6)kPa2.074kPa0.725其對應(yīng)的總吸收系數(shù)為1Kg1(40.7251.5510KgHkLkG(8.8991031.923105)(m2s4.97106kmol/(m2skPa)126)(mskPa)/kmol5.210Pa)/kmol2.012105(m2sPa)/kmol以液相組成差表示的總推動力為_一_一_-3_3cc*cpHc(110.50.0320.7251.06)kmol/m1.504kmol/m其對應(yīng)的總吸收系數(shù)為1Kl11.55104.一6.°725-

14、m/s6.85510m/s5.2(2)吸收過程的控制因素氣膜阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)為些住冬業(yè)；100%1/KgkG5.21095.58%Kl、Kx及Ky;(3)吸收速率。25C時水的密度為kxCtJ1_1kKgkG1.64kyPtkG由Kl-q321.17410kmol/(ms)2.126mHp總Ms2.1260.248105.01811m10.248KykyKx1.72933101.17410Ky1.266103kmol/(m2s)KxmKy0.2481.266103kmol/(m2s)3.140因溶質(zhì)組成很低，故有,2.(ms)/kmol7.896_2210(ms)/kmolKxCtKL55

15、.395.67310104kmol/(m2s)KyPtKG(3)吸收速率為105.01.2061062kmol/(m52kmol/(ms)s)3.1421.266一4210kmol/(m103kmol/(m2s)s)NaKlc*c5.6731062.1267.52.85kmol/(m2s)7.4293210kmol/(ms)氣膜阻力占總阻力的絕大部分，故該吸收過程為氣膜控制。在某填料塔中用清水逆流吸收混于空氣中的甲醇蒸氣。操作壓力為105.0kPa,操作溫度為25C。在操作條件下平衡關(guān)系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系數(shù)為2.126kmol/(m3kPa)o測得塔內(nèi)某截面處甲醇的氣相分壓為7

16、.5kPa,液相組成為2.85kmol/m3,液膜吸收系數(shù)kL=2.12x10-5m/s,氣相總吸收系數(shù)Kg=1.206X10-5kmol/(m2s*Pa)。求該截面處(1)膜吸收系數(shù)kG、kx及ky；(2)總吸收系數(shù)解：(1)以純水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，997.0kg/m3溶液的總濃度為997.0,3“3kmol/m55.39kmol/m3185255.392.1210kmol/(ms)1,1-、，2(5)(mskPa)/kmolHK1.2061052.1262.12105_426.07310(mskPa)/kmol105kmol(m2skPa)105.01.647105kmol/(

17、m2s)1.729103kmol/(m2s)Kg1.2061056m/s5.67310m/sH997.01013kPa而其他條件不變，再求吸收液的組成。0.040.041710.041. 在101.3kPa及25C的條件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合氣中的二氧化硫。已知混合氣進(jìn)塔和出塔的組成分別為y1=0.04、y2=0.002。假設(shè)操作條件下平衡關(guān)系服從亨利定律，亨利系數(shù)為4.13X103kPa,吸收劑用量為最小用量的1.45倍。(1) 試計(jì)算吸收液的組成；(2) 若操作壓力提高到解：(1)丫1乂y20.0021y10.0020.00240.77E4.13103m一pt101.3吸收劑為

18、清水，所以X2qn,Lqn,VminY1mX2所以操作時的液氣比為0.04170.00238.810.041740.770qn,Lqn,L1.45qnVqn，Vmin1.4538.8156.27吸收液的組成為Xiqn,V丫1qn,L丫2Xq0.04170.00207.05510456.27(2)E4.13103pt10134.077qn,Lqn，Vmin丫丫20.04170.002123.881Y1mX20.041740.770qn,Lqn,L1.453.8815.627qn,VminX1qn,V一丫1丫2qn,L.3Xq0.04170.00207.055105.627在一直徑為0.8m的填料

19、塔內(nèi)，用清水吸收某工業(yè)廢氣中所含的二氧化硫氣體。已知混合氣的流量為45kmol/h,二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為0.032。操作條件下氣液平衡關(guān)系為Y34.5X,氣相總體積吸收系數(shù)為0.0562kmol/(m3s)o若吸收液中二氧化硫的摩爾比為飽和摩爾比的76%，要求回收率為98%。求水的用量kg/h)及所需的填料層局度。解:丫旦旦冬0.03311y10.032Y2Y1a0.033110.980.000662Xi*Yl0.033134.549.594107.291104X10.76X1*0.769.594104惰性氣體的流量為qn,V4510.032kmol/h43.56kmol/h水的用量為qn,v

20、Yi丫243.560.03310.0006623,u_4_7.291100XiX2qn,L-kmolh1.93810kmolh34qm,L1.9381018kgjh3.48810kg,h求填料層高度Hogqn,V43.56/36002m0.05620.7850.820.429mYYY*0.033134.57.2911040.007950.00066234.500.000662NogY1Y20.03310.000662Ym.0.00293ZNogHog11.070.429m4.749m2. 某填料吸收塔內(nèi)裝有5m高，比表面積為221m2/m3的金屬階梯環(huán)填料，在該填料塔中，用清水逆流吸收某混合氣

21、體中的溶質(zhì)組分。已知混合氣的流量為50kmol/h,溶質(zhì)的含量為5%（體積分?jǐn)?shù)%）;進(jìn)塔清水流量為200kmol/h，其用量為最小用量的1.6倍；操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y2.75X;氣相總吸收系數(shù)為3104kmol/（m2s）；填料的有效比表面積近似取為填料比表面積的90%。試計(jì)算（1）填料塔的吸收率；（2）填料塔的直徑。解：（1）惰性氣體的流量為qn,v5010.05kmol/h47.5kmol/h對于純?nèi)軇┪誵n,LYY2qn,vminmaY/mX2依題意qn,L200qn,vmin2.63247.51.6(2)Yqn,Lqn,g些95.71%2.750.050.05260.05qn

22、,Vqn,L0.0526YY2X2Y*0.052610.957147.52002.750.05260.01200.002260.0022600.01200.0196Y2Y2丫2*0.002262.7500.00226YmY%；Y-ln0.0196瞞02260.00803,0.0196In0.00226NogYm0.05260.002266.2690.00803HogNogm0.798m6.269由HOGqn,VKy3Qqn,vKyBHog47.5/360024m31042210.90.79820.277m2填料塔的直徑為D40.277.m0.594m3.14V】1V1V21V20.000526

23、10.0005260.000526在101.3kPa及20C的條件下，用清水在填料塔內(nèi)逆流吸收混于空氣中的氨氣。已知混合氣的質(zhì)量流速G為600kg/(m2h),氣相進(jìn)、出塔的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.05、0.000526,水的質(zhì)量流速W為800kg/(m2h),填料層高度為3m。已知操作條件下平衡關(guān)系為Y=0.9X,KGa正比于G瞞而于W無關(guān)。若(1)操作壓力提高一倍；(2)氣體流速增加一倍；(3)液體流速增加一倍，試分別計(jì)算填料層高度應(yīng)如何變化，才能保持尾氣組成不變。解：首先計(jì)算操作條件變化前的傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)0.050.052610.05YmX1qn,Vmqn,LYY20.4060.05

24、260.0005260.0211操作條件下，混合氣的平均摩爾質(zhì)量為MXiMi0.051710.0529kg.kmol28.4kgkmolqn,v60010.05kmolm2h20.07kmol2.mh28.4qn,L80010kmolm2h44.44kmol.m2hQ18mqn,v0.920.07一S0.40644.44qn,LHogqn,VHog0.435KGap總Q212ZHOGNOG0.2185.499mZZZ(1.1993)m即所需填料層局度比原來減少1.801m。(2)qn,V2qn,VKGap總Qm0.218m1.801mS1.199mqn,VHOGYYiYi*0.05260.02

25、110.0315Y2Y2Y2*0.00052600.000526NogLln1,0.0315In6.89010.4060.000526HOGNogm0.435m6.890(1)Pt2ptPtPt一mPtmqn,V0.4060.2032若氣相出塔組成不變,則液相出塔組成也不變。所以1YY0.0526-20.02110.04210.00052600.000526Nog.0.0421ln5.499Y210.2030.000526mqn,V-2S20.4060.812L若保持氣相出塔組成不變，則液相出塔組成要加倍，即X12X1YiY1Y1YimXiYSYiY20.05260.8120.05260.00

26、05260.0103*Y2Y2Y20.00052600.000526NogYY2-ln0.010310.8120.00052615.82Hogqn,VKYaQqn,VKGaPQqn,V0"8qqn,V0.2,VHog0.2qn,Vqn,VHog20.20.435m0.500mHogNog0.50015.82m7.910mZZZ(7.9103)m4.910m即所需填料層高度要比原來增加4.910m。(3)qn,L2qn,Lmqn,V0.40620.203Nogln11S*Y2*Y2Y2ln10.2030.2030.052600.00052600.2035.497W對KGa無影響，即qn

27、,L對Kga無影響，所以傳質(zhì)單元高度不變，即HogHog0.435mZHogNog0.4355.497m2.391mZZZ（2.3913）m0.609m即所需填料層高度比原來減少0.609m。某制藥廠現(xiàn)有一直徑為1.2m,填料層高度為3m的吸收塔，用純?nèi)軇┪漳硽怏w混合物中的溶質(zhì)組分。入塔混合氣的流量為40kmol/h，溶質(zhì)的含量為0.06（摩爾分?jǐn)?shù)）；要求溶質(zhì)的回收率不低于95%;操作條件下氣液平衡關(guān)系為Y=2.2X;溶劑用量為最小用量的1.5倍；氣相總吸收系數(shù)為0.35kmol/（m2h）。填料的有效比表面積近似取為填料比表面積的90%。試計(jì)算（1）出塔的液相組成；（2）所用填料的總比表面

28、積和等板高度。解：（1）Y1旦0.060.06381V110.06¥Y1A0.063810.950.00319惰性氣體的流里為qn,V4010.06kmolh37.6kmolhqn,V2.20.952.09qn,Lminqn,L2.0937.6kmolh78.58kmolhminqn,L1.578.58kmolh117.9kmolhX1qn,Vqn,L37.6X20.06380.0031900.0193117.9(2)丫丫丫*0.06382.20.01930.0213丫2乂丫2*0.003192.200.00319Ym0.02130.003190.00954,0.0213ln0.00

29、319Nog丫1丫20.06380.003196.3530.00954HogNogm0.472m6.353由Hog填料的有效比表面積為qn,VaHogKyQ37.62m2m3201.35m2m30.4720.350.7851.22填料的總比表面積為201.352323atm2/m3223.72m2/m30.9NOGlnSnts1Ntmqn,vqn,L2.237.6117.90.7026.353(0.7021)ln0.7025.351ZHETPNt填料的等板高度為HETPm0.561m5.35110.用清水在塔中逆流吸收混于空氣中的二氧化硫。已知混合氣中二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)操作條件下物系的相平衡常

30、數(shù)為26.7,載氣的流量為250kmol/h。若吸收劑用量為最1.55倍，要求二氧化硫的回收率為為0.085,小用量的92%。試求水的用量（kg/h）及所需理論級數(shù)。解:Y11V、0.0850.092910.085A0.092910.920.00743用清水吸收，X2qn,Vqn，LminA26.70.9224.564操作液氣比為qn,Vqn,L1.5526.724.56438.074水的用量為qn,L38.074250kmolh9.519103kmol.h35qm,L9.5191018kg.h1.71310kg.hqn,Lmqn,V38.07426.71.426用清水吸收，a0.92由NtN

31、tlnA-1nA1.4260.92ln14.19810.92ln1.42611.某制藥廠現(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)場測得的數(shù)據(jù)如下：V=500m3/h、Yi=0.02、Y2=0.004、Xi=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）。該制藥廠擬采用以下改造方案：維持液氣比不變，在原塔的基礎(chǔ)上將填料塔加高。試計(jì)算填料層增加的高度。解：改造前填料層高度為ZHogN*改造后填料層高度為ZHogNog故有ZHOGNogZHogNog由于氣體處理量、操作液氣比及操作條件

32、不變，故HOGHOGSS對于純?nèi)軇┪誜20,Y2*0由Nog1ln(1:1SfYS)Y2y2*Y2*故Nog1ln(11SS)Y1丫2SNog1ln(11SS)丫1丫2S因此，有ZcYln(1S)Y1Y2SZ5US操作液氣比為qnY1丫20.02qn0.004mqn,vqn,L1.540.375業(yè)0.37500晉1.509ln(10.375b0.020.3750.0041.5096m9.054mln(10.375)Z填料層增加的高度為ZZZ(9.0546)m3.054m1Hog"A。解：Hgqn,vkYaQHlqn,LkxaQs1Amqn,vqn,LHg1aHlqn,Vmqn,vq

33、n,LkyaQqn,LkxaQ由Hogqn,vKYaQ故HogHgAHl13.在裝填有-25mm拉西壞的填料塔中，,若吸收過程為低組成氣體吸收，試推導(dǎo)12.qn,V1maQkvkxyxqn,V1aQKy用清水吸收空氣中低含量的氨。操作條件為20C及101.3kPa,氣相的質(zhì)量速度為0.525kg/(m2s),液相的質(zhì)量速度為2.850kg/(m2s)。已知20C及101.3kPa時氨在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為1.891045m2/s,20C時氨在水中的擴(kuò)散系數(shù)為1.76109m2/s。試估算傳質(zhì)單元高度Hg、Hl。解：查得20C下，空氣的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下1.81105Pasg1.205kg/m3由H

34、gGW'Scg°5Scg51.81105gDab1.2051.891050.795查表8-6,0.557,0.32,0.51Hg0.320.510.557GW0.5Scg0.5570.5250.322.8500.51查得20C下，水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：_一05_0.795m0.237mL5100.5105PasLHlW0.5SclLSclL100.5105LDAB998.21.76108-7,2.36103,0.220.22Hl2.36103W(Scl由0.5L查表998.2kg/m39572.10.220.5572.1m0.325m2.8505100.510514.用填料塔

35、解吸某含二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，已知進(jìn)、出解吸塔的液相組成分別為0.0085和0.0016（均為摩爾比）。解吸所用載氣為含二氧化碳0.0005（摩爾分?jǐn)?shù)）的空氣，解吸的操作條件為35C、101.3kPa,此時平衡關(guān)系為Y=106.03X。操作氣液比為最32.36103小氣液比的1.45倍。若取Hol0.82m,求所需填料層的高度。解：進(jìn)塔載氣中二氧化碳的摩爾比為Y1乂最小氣液比為0.0005qn,Vqn,Lmin操作氣液比為X2X1mX2Y0.00850.0016106.030.007660.00850.00050.007660.0111qn,V1.45qn,L吸收因數(shù)為A土mqn,V08

36、50106.030.0111液相總傳質(zhì)單元數(shù)為Nolln1AX2X1*aX1X1*填料層高度為ln10.8500.00050.00850.850106.030.8503.3340.00050.0016106.03ZHolNol0.823.334m2.734m15.某操作中的填料塔，其直徑為0.8m,液相負(fù)荷為8.2m3/h,操作液氣比(質(zhì)量比)為6.25。塔內(nèi)裝有DN50金屬階梯環(huán)填料，其比表面積為109m2/m3。操作條件下，液相的平均密度為995.6kg/m3,氣相的平均密度為1.562kg/m3。計(jì)算該填料塔的操作空塔氣速；計(jì)算該填料塔的液體噴淋密度，并判斷是否達(dá)到最小噴淋密度的要求。(

37、1)填料塔的氣相負(fù)荷為8.2995.633mh836.25mh6.251.562(1)(2)解:qV，V填料塔的操作空塔氣速為836.25/3600u歹m/s0.462m/s0.7850.8UqV，LUD2(2)填料塔的液體噴淋密度為16.32m3m2h8.2322mmh0.7850.8最小噴淋密度為Umin(LW)minat320.08109m3/(m2h)328.72m3/(m2h)UUmin,達(dá)到最小噴淋密度的要求。用清水洗滌以除去其中的二氧化硫。16.礦石焙燒爐送出的氣體冷卻后送入填料塔中，已知入塔的爐氣流量為2400m3/h,其平均密度為1.315kg/m3；洗滌水的消耗量為5000

38、0kg/h。吸收塔為常壓操作，吸收溫度為20C。填料采用DN50塑料階梯環(huán)，泛點(diǎn)率取為60%。試計(jì)算該填料吸收塔的塔徑。解：查得20C下，水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：5L100.510PasL998.2kg/m3爐氣的質(zhì)量流量為qm,V24001.315kg，h3156.0kg/h采用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速,0.5V500001.3153156998.2qm,L0.5橫坐標(biāo)為0.575qm,V得縱坐標(biāo)為查圖8-23,2UFFV02FF(1)L0.038gl對于DN50塑料階梯環(huán)，由表8-10f1271mat114.2mm3U212711.315021.0050.29.81998.2和附錄二分別

39、查得0.038解出uF1.492m/s操作空塔氣速為u0.60uF0.601.492m/s0.895m/s由d4qVVV如42400/3600.m0.974m兀0.895圓整塔徑，取D=1.0m校核D覷208,故所選填料規(guī)格適宜。d50取(LW)min0.08m3/(mh)最小噴淋密度為32Umin(LW)minat0.08114.2m3/(m2h)329.136m3/(m2h)操作噴淋密度為50000/998.23232Um3/(m2h)63.81m3/(m2兀21.04操作空塔氣速為24003600ms0.849ms/1.024泛點(diǎn)率為uf0.849100%100%56.90%1.492經(jīng)

40、校核，選用D=1.0m合理。h)>Umin第九章蒸僻1.在密閉容器中將A、B兩組分的理想溶液升溫至82C,在該溫度下，兩組分的飽和蒸氣壓分別為pA=107.6kPa及pB=41.85kPa,取樣測得液面上方氣相中組分A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.95。試求平衡的液相組成及容器中液面上方總壓。解：本題可用露點(diǎn)及泡點(diǎn)方程求解。ya*PaPap總PbXa*-P總P總PaPb107.6Pl41.85p總107.641.850.95解得p總=99.76kPa*P總Pb*PaPb99.7641.85107.641.850.8808本題也可通過相對揮發(fā)度求解*2.571*Pb41.85Pa107.6由氣液平衡方程

41、得0.950.952.57110.88080.95*P總=PaXaPb1Xa107.60.880841.8510.8808kPa99.76kPa2.試分別計(jì)算含苯0.4（摩爾分?jǐn)?shù)）的苯-甲苯混合液在總壓100kPa和10kPa的相對揮發(fā)度和平衡的氣相組成。苯（A）和甲苯（B）的飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系為-*lgPa6.0321206.35t220.24*lgPb6.0781343.94t219.58式中p*的單位為kPa,t的單位為C。苯一甲苯混合液可視為理想溶液。（作為試差起點(diǎn)，100kPa和10kPa對應(yīng)的泡點(diǎn)分別取94.6C和31.5C）解：本題需試差計(jì)算總壓p總=100kPa同理初設(shè)泡點(diǎn)

42、為-*lgPa-*lgPb94.6C,貝U1206.356.0322.2094.6220.241343.946.0781.8094.6219.58,I*得Pa158.49kPa*pB63.10kPaXa10063.10.3860.4158.4963.1P總=0.4158.490.663.1kPa101.26kPa*Pa158.49*pB63.12.511(1)x2.510.40.62611.510.4總壓為p總=10kPa*通過試差，泡點(diǎn)為31.5C,pa=17.02kPa,Pb=5.313kPa即0.579810.54ln-10.549-0.54xw0.549-0.540.55解得xw=0.

43、3784yxfnwnDxfxw0.555644A440.7645100%61.16%1000.550.550.37840.764517.023.2035.3133.2030.4egy0.68112.2030.4隨壓力降低，a增大，氣相組成提高。3.在100kPa壓力下將組成為0.55（易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)）的兩組分理想溶液進(jìn)行平衡蒸儲和簡單蒸儲。原料液處理量為100kmol，汽化率為0.44o操作范圍內(nèi)的平衡關(guān)系可表示為y0.46x0.549。試求兩種情況下易揮發(fā)組分的回收率和殘液的組成。解：（1）平衡蒸儲（閃蒸）依題給條件q10.440.56qyxq1由平衡方程yxf0.560.55x1.2

44、51.273xq10.5610.5610.46x0.549聯(lián)立兩方程，得y=0.735,x=0.4045no0.44m0.44100kmol=44kmolnoymxF100%440.735100%58.8%1000.55（2）簡單蒸儲nD44kmolnw56kmolnFln-nw100ln56o.55dxxwyx簡單蒸儲收率高（61.46%），釜?dú)堃航M成低（0.3784）在一連續(xù)精儲塔中分離苯含量為0.5（苯的摩爾分?jǐn)?shù)，下同）苯一甲苯混合液，其流量為100kmol/h。已知儲出液組成為0.95,釜液組成為0.05,試求（1）儲出液的流量和苯的收率；（2）保持儲出液組成0.95不變，儲出液最大可

45、能的流量。xfxwqn,Dqn,FxDxW解：（1）儲出液的流量和苯的收率kmolh50kmolh0.05100些0.050.95500.951000.5100%95%qn,DxDA100%qn,FxF（2）儲出液的最大可能流量當(dāng)用=100%時，獲得最大可能流量，即qx四竺I00_kmol/h52.63kmol/hxD0.95在連續(xù)精儲塔中分離A、B兩組分溶液。原料液的處理量為100kmol/h,其組成為0.45（易揮發(fā)組分A的摩爾分?jǐn)?shù)，下同），飽和液體進(jìn)料，要求儲出液中易揮發(fā)組分的回收率為96%,釜液的組成為0.033。試求（1）儲出液的流量和組成；（2）若操作回流比為2.65,寫出精儲段的

46、操作線方程；（3）提儲段的液相負(fù)荷。解：（1）儲出液的流量和組成由全塔物料衡算，可得qn,DXD0.96q"XF0.961000.45kmol/h43.2kmol/hqn,WXW10.961000.45kmol/h1.8kmol/h1.8.qnWXWkmol/h54.55kmol/h0.033qn,Dqn,Fqn,W10054.55kmol/h45.45kmol/hXD43.245.450.9505（2）精e留段操作線方程XDR12.65x3.650.95053.650.726x0.2604（3）提儲段的液相負(fù)荷qn,Lqn,Lqqn,FRqn,Dqn,F2.6545.45100km

47、ol/h220.4kmol/h4. 在常壓連續(xù)精儲塔中分離A、B兩組分理想溶液。進(jìn)料量為60kmol/h,其組成為0.46（易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)，下同），原料液的泡點(diǎn)為92C。要求儲出液的組成為0.96,釜液組成為0.04,操作回流比為2.8。試求如下三種進(jìn)料熱狀態(tài)的q值和提儲段的氣相負(fù)荷。（1）40C冷液進(jìn)料；（2）飽和液體進(jìn)料；（3）飽和蒸氣進(jìn)料。已知：原料液的汽化熱為371kJ/kg，比熱容為1.82kJ/（kg?C）。解：由題給數(shù)據(jù)，可得qnDqnFXw60046kmol/h27.39kmol/h,XdXw0.960.04qn,w6027.39kmol/h32.61kmol/h(1)4

48、0C冷液進(jìn)料CptbtFq值可由定義式計(jì)算，即1.2551.829240371qn,VR1qn,d1qqn,F2.8127.3911.25560kmol/h119.4kmol/h（2）飽和液體進(jìn)料此時q=1qn,Vqn,VRqn,D3.827.39kmol/h104.1kmol/h（3）飽和蒸氣進(jìn)料qn,Vqn,Vqn,Fq=0104.160kmol/h44.1kmol/h三種進(jìn)料熱狀態(tài)下，由于q的不同，提儲段的氣相負(fù)荷（即再沸器的熱負(fù)荷）有明顯差異。飽和蒸氣進(jìn)料qn,V最小。7.在連續(xù)操作的精儲塔中分離兩組分理想溶液。原料液流量為50kmol/h,要求儲出液中易揮發(fā)組分的收率為94%。已知精

49、儲段操作線方程為y=0.75x+0.238;q線方程為y=2-3x。試求（1）操作回流比及儲出液組成；（2）進(jìn)料熱狀況參數(shù)及原料的總組成；（3）兩操作線交點(diǎn)的坐標(biāo)值Xq及yq；（4）提儲段操作線方程。解：（1）操作回流比及儲出液組成0.75及-x0.238R1R1由題給條件，得解得R=3,xd=0.952（2）進(jìn)料熱狀況參數(shù)及原料液組成由于解得XF=0.5解得q=0.75（氣液混合進(jìn)料），（3）兩操作線交點(diǎn)的坐標(biāo)值xq及yq聯(lián)立操作線及q線兩方程，即y0.75x0.238y23xxq=0.4699及yq=0.5903(4)提儲段操作線方程其一般表達(dá)式為qn,Lqn,WyxXwqn,Vqn,V式

50、中有關(guān)參數(shù)計(jì)算如下_Aqn,FxF0.94xdqn,D500.5kmol/h24.68kmol/h0.952qn,Wqn,Fqn,D5024.68kmol/h25.32kmol/hxw1Aqn,FxF10.94500.50.059225.32qn,LRqn,Dqqn,F324.680.7550kmol/h111.54kmol/hqn,Vqn,Lqn,w111.5425.32kmol/h86.22kmol/h111.5425.32x0.05921.294x0.0173986.2286.22習(xí)題8附圖9.在板式精儲塔中分離相對揮發(fā)度為2（易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)，下同），釜?dú)堃航M成為上升的蒸氣量為93

51、kmol/h,從塔頂回流的液體量為液的處理量；（2）操作回流比為最小回流比的倍數(shù)。解：（1）原料液的處理量對于泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1qn,Vqn,VR1qn,D93kmol/hqn,Dqn,Vqn,L9358.5kmol/hqn,Wqn,Fqn,D則0.6qn,F0.9534.5qn,F34.5解得qn,F56.45kmol/h的兩組分溶液，泡點(diǎn)進(jìn)料。儲出液組成為0.950.05,原料液組成為0.6。已測得從塔釜58.5kmol/h，泡點(diǎn)回流。試求（1）原料由全塔的物料衡算求解。34.5kmol/h0.058.在連續(xù)精儲塔中分離苯-甲苯混合液，其組成為0.48（苯的摩爾分?jǐn)?shù)，下同），泡點(diǎn)進(jìn)料。要求儲出液組成為0.95,釜?dú)堃航M成為0.05。操作回流比為2.5,平均相對揮發(fā)度為2.46,試用圖解法確定所需理論板層數(shù)及適宜加料板位置。解：由氣液平衡方程計(jì)算氣液相平衡組成如本題附表所示。習(xí)題8附表X00.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0y2.46x0.1