(譚天恩)第三版化工原理答案下冊(cè)

1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾濃度冷凝后第八章傳質(zhì)進(jìn)程導(dǎo)論8-1求例81中組成以摩爾比、質(zhì)雖濃度表爪時(shí)的平術(shù)關(guān)系。解 例81中的平循關(guān)系為:氣相氨分壓p=800Pa,液相氨質(zhì)量比w=lg氨/10g水。 （1）以摩爾出表示18(2)以質(zhì)瑩濃度表示例81中已求得摩爾玻度cAC = O.000328kmol m cAL =0. 582kmol m ,故Cv; = .Vf ( A(, = 17X0.000328=0.00558kg m-3(i =MACAL 17X0.5829. 90kg m-38-2空氣中含有四氯化碳（CCL）蒸氣山1013kPa、293K壓縮到1013kPa （絕） Vh通入冷卻冷凝器.測(cè)得313K

2、下開(kāi)始有CC1,冷凝，混合氣出冷凝器時(shí)的溫度為300K. 求,（1）壓縮前及冷凝前、后,CCh蒸氣的質(zhì)量比、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和摩爾濃度；（2） CCL蒸氣 冷凝的百分率（提樂(lè)：所述的進(jìn)程中，哪一參數(shù)保持不變？應(yīng)當(dāng)用什么組成進(jìn)行計(jì)算？）。四 氯化硯的飽和蒸氣圧數(shù)據(jù)如下.解（I）冷凝后CCL在空氣中的分壓加等于300K下的蒸氣壓，即Z3 = 16. 4kPa；冷 凝前CCh在空氣中的分壓內(nèi)等于313K下的蒸氣壓即/2 = 28.0kPa；壓縮前的分壓0 為仇的1/10,即2.80kPa.已知分壓后可如下計(jì)算質(zhì)量比:壓師質(zhì)量比云嚴(yán)肴船男W1摩爾濃度刁=書7在冷凝前的壓縮過(guò)程中質(zhì)量比和質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，故有w2=

3、u | =0.15L w2=ul =0.131 開(kāi)始冷凝時(shí)的摩爾濃度取為313K下的.為16.48.314X300=0.00658kmol m_1O1.3XO.3148.314（283*29T）L62X1OT kmol_2.56X10-5Nb& 314X298X0. 003101.399?8X3. 168=1.108X105kmol sw3 = 0. 0874/1. 0874=0. 0803(2)冷凝過(guò)程中氣相的空厲雖不變.應(yīng)當(dāng)用空氣為基準(zhǔn)作物料衡算.組成用質(zhì)雖比:冷凝分率巴口竺=1 一容需=0. 421或42.1%云0-151or8-3 一圓筒形容器高l2m,直徑lm,內(nèi)盛CCh至2/3,器

4、頂有一與外界平衡壓力的 小孔.由于晝夜溫度差.容器內(nèi)的空氣將因膨脹、收縮而通過(guò)小孔發(fā)生“呼吸”現(xiàn)象。若某 天內(nèi)最高溫度為20*C呆低為109 外界氣樂(lè)可暫認(rèn)為不變.試求因“呼吸”而損失的 CCI,雖(提示：可做適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化近似如躱氣壓可取平均溫度下的值.設(shè)為不變兒nv PV解 呼出的氣體畐：=RTi 一RT?式屮，P=101.3kPa, V-=(l-j)(j)Xl2X1.2-=0.31tm =283K, T2=293K其中CCh 氣的分率等于分壓分率山習(xí)題82數(shù)據(jù)可知在平均溫度288K下的燕氣 壓p=9.48kPa,可算得呼出的CCh質(zhì)就為G = S(P/P)Mq =(4. 62X 104) X

5、(9. 48/101. 3)X 154=6. 65X103kg8-4注盤內(nèi)盛水深5mm在101.3kPa、298K卜向只g發(fā)。假定傳質(zhì)阻力相當(dāng)于3mm序 的協(xié)止氣層.久層外的水蒸氣壓可以忽略求水蒸發(fā)定所需的時(shí)何。擴(kuò)故系數(shù)町由農(nóng)&2屮杳取。解已給出靜止朕的用度.可應(yīng)用式(820)計(jì)算：D PW帀貳(加一汕)e式中加為298K下水的蒸氣樂(lè)査附錄七得A1 = 3.168kPai又加=0,P101.3kPa9加(P-AI+P-AZ ”2= 101 33 168/2=99.8kPa水蒸氣點(diǎn)空氣中的擴(kuò)散系數(shù)由表8-2査得，在101.3kPa. 298K下,D-0.256cm2s_1, 即 2.56X10-

6、snr sL將已知值代人式(a)：或6A = 18X3600.VA=0. 718kg h_, nL而厚5mm的水層，每半方米的質(zhì)呈為5kg故蒸發(fā)時(shí)間0為0 5/0.7186.97h8-5估算101. 3kPa. 293K下氯化氫氣體(IICI)在(1)空代、(2)水(極稀鹽痕)中 的擴(kuò)歆系數(shù).解(1) HC1在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)DG在表彷2中未列出.需用式(8-21)估算.現(xiàn)P、 T 已給定 MA = 36.5,= 29, SVA = 1. 98+19. 5 = 21. 5, l：Vh = 20. 1.故1 013X 10一5 X2935x 仃/36 5+ 1/29)皿101.3X (2L5,/

7、3+20. 11/3)2= 1.71X10-5(10135 065) + (101. 30 66)2=98.5kPa0. 24X10T _x(227X1()7)X&311X295101.3 =0. 000443m 或 0. 443mmSt=(2) HC1 ft水中的擴(kuò)散系數(shù)氐按式(8-23)估算。對(duì)于水.a = 2.6. Ms = 18產(chǎn) l.OmPa- s(293K), 5 = 3. 7 + 24. 6 = 28. 3cn? mo故7-4X1O8X(2-6X18)1/ZX293IX 2& 3 &8%若例86的總壓繪加一倍.求心、虹及NA的變化.并做簡(jiǎn)要說(shuō)明。解 先從式（&19）號(hào)察NA：、心

8、=黠11】軒因式（8-21）表明D與總壓P成反比.故PD R衣 An不fifiP而變；加、加陸卩同步增械.如他/加】也不驗(yàn)卩變.因此.P對(duì)、A的影響取決于N 受的形響：若氣體的流速不變Re將隨P增倍（閃爪中的p與P成止比.使2減?。s與2“ 反比）.NA近丁増倍；若氣體的質(zhì)雖流速（冷）不變則皿不變NA也將不變.從式（8-27）看P對(duì)民的影響:NAFG（/AI-PA2）當(dāng)P增倍時(shí)PN增借，（陽(yáng)一 Au）也近似增倍；當(dāng)氣體流速不變時(shí)，NA近于增倍故晁近于不變也可從式（8-29） 同樣推得;面氣體質(zhì)量流速不變時(shí),由上可知屁近于祓半.8-7 一填料塔任常壓、295K下操作.用水洗去含氮代體中的氮.任塔

9、內(nèi)某處，氮莊氣 tn中的組成y. = 5%（縻爾分?jǐn)?shù)）.液相的平衡分壓=660Pa傳質(zhì)通量NA = 10_1kmol - s- - in2,氣相擴(kuò)做系ftDG=0.24cm2廠】試求氣膜的當(dāng)量耳度.解 本題可應(yīng)用式（8-25）算&；而式中的民由式（&為）求出住氣相傳質(zhì)中PAI=P)A = 113X0.05=5.065kPa, p、? = p 0.66kPa8-8在32OK、lOOkPa下.空氣以初速.,= 6mL向下流過(guò)內(nèi)徑32mm的圓管. 有一段0.8m高度的管壁為水膜所潤(rùn)濕（水膜厚度可忽略）.水溫保持在300K空氣在管出 口處的平均溫度為313K假定空氣只向水膜傳熱.試以柯?tīng)柋绢惐惹蟪鏊?/p>

10、化的給質(zhì)系數(shù) 和空U流過(guò)這段距離的壓降。已知Pr=0.71, Sol L的平均值.而Sf = SHPr/S* = EJ=Ec/C= （144 X103） X （3 X 10_3/55.5）=7. 78kPa可知過(guò)稈為脫吸。9-4隹爐煤氣（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）含粗苯30gmT.流量10000m3經(jīng)洗油吸收肩 （見(jiàn)圖91）降為l5gnT求粗苯的吸收挙和吸收顯.設(shè)粗苯的平均摩爾質(zhì)量可取為 100kg kmol-1.解現(xiàn)煤久屮的粗苯含量很低町川給岀的濃度之比代甘冷爾比。按式（41）吸收率為7= 1 G/CU = 1 1 5/30=0.95吸收雖G = 10000X （30-1. 5） X 103 = 285kg

11、 h1校核：按摩爾比再次計(jì)算如下.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下In?粗苯的物質(zhì)的雖心= 30/100=0. 3molIn?煤u的物質(zhì)的量w.e =1000/22. 4 = 44. 6mol時(shí)縻爾比丫產(chǎn)古二卅壬T6.77XKT3吸收后血=1. 5/100=0. 015mol煤氣中惰性氣量不變?nèi)詾?4.6-0.3=44.3mol其縻爾比Ya=0. 015/41. 3=3. 39X104故7= l-y-/Yb = l-O. 339X 107/（6. 77X 103） = 0. 950與以上按濃度計(jì)算的結(jié)果相同（取三位有效數(shù)字時(shí)）。9-5求溫度為10T及301時(shí)與lOOkPa（絕）空氣接觸的水屮.8 （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下計(jì)）的

12、彊 大濃度（分別以【m3 噸1、摩爾分?jǐn)?shù)表示）及溶解度系數(shù)（以kmol nCkPaT 表示）。氧在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為21%.解氧在水中的忌大濃度即為接觸狀態(tài)下的平衡濃度.可止本章附錄一査岀亨利系數(shù)E 后.由式（95）計(jì)算英摩爾分?jǐn)?shù)：T=p/E式屮氧的分壓=100X0. 21 = 21kPa氧在水中的厚爾濃度c=Cr其中總濃度1000/1 & 02 = 55. 5kmol“廠彳其質(zhì)址濃度F “需對(duì)c乘以氧的厚爾質(zhì)址32kgknxJT 再換算到噸L-i,需乘以IQS. 常解度系數(shù)按式（9-3） i|算,H=C/P.現(xiàn)將査得及算出的結(jié)果列于下表中.x/rE/MPa10fraiW/kmoHnT* /m

13、g L1105HAmol kP1033106 343.5211.271.6763048104.372 427. T21.15494二氧化硫與水在30V F的半衡關(guān)系為:w /kgS()z (100kg0. 1O.20.30.50.711.5XSOjJ/kPa0.6261. 572. 634.806.9310.516.7試換算成總壓lOOkPu （絕）卜的ry關(guān)系并在圖中作岀平衡曲線。 解根據(jù)例95中所得的算式x=w/(w +355.6)及 y=p/P=p/10Oil噌.取三位右效數(shù)字町得下表（作圖從略八104x2.R15.628.43H.O19.728. 142.06. 2615.726.34

14、&0$9 31051679-7 251及100kPa（絕）廠 有CO? 20%、空氣80%（體枳分?jǐn)?shù)，下同）的氣體In? 與lm的消木在容枳2n?的密丙容器小按觸，進(jìn)行傳質(zhì)。冋CO：在水屮的最終旅陵及剩余 氣體的總壓各為多少？若卜述過(guò)程在初始總壓為500kPa（絕）下進(jìn)行，求其結(jié)果.解解 現(xiàn)氣相體積V=lm3不變，隨著C02的溶解.分壓”將下降。最終達(dá)平衡時(shí)與 水中CO?摩爾分?jǐn)?shù)X的關(guān)系.可用亨利定律表示見(jiàn)式(9-5)即杳附錄一知 E=l66MPa,故有p* =1. 66X105xkPa()兩未知雖“與的另一關(guān)系是物料衡算：氣相失去的(：()？為M=(0.2Pp )(V/RT)(b)水屮得到的

15、C02為N產(chǎn)C55. 5x有NI = N2并將給定的P=100kPa及V、T代入式仆).得(20-卩)X1/(8.311X298) = 55. 5工20-p =1. 375X10$*(c)聯(lián)立方程(a), (c)求解.得到“ =109kPa x=6. 59X1O-5而容器內(nèi)剩余氣體總壓為P燼=80+p，=90.9kPa以上忽略水的蒸氣壓.若總壓為P500kPa,式(a)不變，代入式(b),得物料衡算式100-pM =1.375X10%與X(a)聯(lián)立求解得p，=54. 7kPa x=33.0X105容器內(nèi)剩余久體總壓為= 100+54. 7=155kPa9-8求習(xí)9-7在剛開(kāi)始接觸時(shí)的總傳質(zhì)推動(dòng)

16、力，分別以分圧殺.液相摩爾分?jǐn)?shù)笊及 濃度差表示。解以分壓差表示的總推動(dòng)力為g-pj剛開(kāi)始時(shí).加=20kPa, ； =0,故“,一PA =20kPa.以液相摩爾分?jǐn)?shù)差表示時(shí)，x* -X-20/(166X10*)-0=1.205X 10_1 kmolA molk( A + S)1以液相摩爾濃度吏表示時(shí)，c； -cA=C(.r* -x) = (997/18) X (1. 205X IO-4 ) = 6. 67X 10_3kmol m39-9在填料塔中用消水吸收氣體中所倉(cāng)的為酮熱氣.操作溫度20匸、斥力lOOkPn (絕人 若巳知給質(zhì)系數(shù)屁= 3.5X10Y|um)l廠】“嚴(yán)kPa-1. 4L-1.5

17、X1O1 m s 平銜關(guān)系服從卒利定律.亨利系數(shù)E=3.2MPa求傳質(zhì)系數(shù)心、匕、K”、和氣相陀力 在總阻力屮所占的比例。解解 從兩相給質(zhì)系數(shù)虹按以下公式求總傳質(zhì)系數(shù)&；式中溶解度系數(shù) H-C/E-55-5/3200-0-O1734kmol m3 kPa1!+ _? _f*3. 5X105 0. 01734X1. 5X101 f根據(jù)傳質(zhì)系數(shù)間的換算式.有Ky = K(；P=l 492X10一6X10021. 492Xl(Lkmol $一】 m2= 1.492Xir6kmol s1Kr=KLC=(KG/H)C=(l. 492X lO/O. 01730X55. 5 = 4. 78X105kmol

18、s1 m婦=LC= 1.5X10-4 X55 5=&33X KT?kmol s1 m2力在總阻力中所占的比例為=0. 426 或 42.6%R氣_K（；_ 1.492X10-6耳一燈一蔦一35X10-69-10根據(jù)以下収塔吸收的個(gè)流程圖.分別作岀其平衡線和操作線的示盤圖（誅吸收 液最初不含溶質(zhì)）并說(shuō)明務(wù)n適用于哪些情況習(xí)題910附圖解解 流程（I）相當(dāng)于一個(gè)氣液逆流的單塔.當(dāng)吸收所需的填料層區(qū)離.單塔有困難時(shí). 用此流程.在圖解中平衡線用（疔代表1、2兩塔的操作線分別用（1）、（2）表示（下同）.渝程（U）中每塔都送人新鮮溶劑.使全流程的推動(dòng)力校流程（I）為大.適用于吸收 耍求崗.所需滾劑雖大

19、的惰況ir.i（山）（III）0. 0495O 03846= 1.287(2)Aju Va wxa5X 10: 05X 101Avb = i,m.rb = 0. 05 1. 3X0. 0256 = 0. 01667(1667-5)X1OTln( 166. 7/5)44m4t) 1流程（111）屮氣體并流、液體逆流.可用于氣體屮溶質(zhì)易吸收（如伴有快速反應(yīng)八要 求出塔液體近于飽和（或相對(duì)髙）的情況。流程（| ）中第二塔氣液并流.適用于伴有化學(xué)反應(yīng)，或液備趙過(guò)吸收所需茯多，故推 動(dòng)力與流向關(guān)系不大的悄況通常后兩種流程在實(shí)用中少見(jiàn)尤其是（III）。ii：兔題可衣學(xué)生先做習(xí)題追行課堂討論.9-11擬設(shè)計(jì)

20、一常壓填料吸收塔,用淸水處理3000m3、含N陽(yáng)5% （體積分?jǐn)?shù)） 的空氣，要求N&的去除率為99%,實(shí)際用水畐為最小水帛的1.5倍.已知塔內(nèi)操作溫度 為25C,平術(shù)關(guān)系為y=l3亦取塔底空塔氣速為llms 氣相體積總傳質(zhì)系數(shù) 為270kmolhfm-試求：（1）川水量和岀塔溶液濃度；（2）填料層島度；（3）若入 塔水中已含氨0.1% （摩爾分?jǐn)?shù)）.冋即使填料層拓度町隨盤增加.能否達(dá)到99%的去除率?（說(shuō)明理山）。jb=0.05 a=yb(l-0.99)=5X104x； =0. 05/1.3=0. 03846 山.=0= 1.5X1.287 = 1.931(1)M 一幾 0. 0495 八“L

21、/C 1.931 -02560701G= upM = 1.1XX 22 4= 450kmol m 2 s 1L=G(L/G)=0. 015X1. 931 = 0. 0869kmol m2 s1 或 313kmol m2 LG (片兒一 0.045K 川藥丿(270/3600)（3） 3 x,-0.001 時(shí).y； =1.3X0.001 = 0.0013：而 ；-13X 104 比耍求的 % = 5b=0. 03號(hào)=098故毎平方米塔栽面的冋 收雖R=Gbr=0 02X0.03X0.98=5.88X104kmol s-1 換算為F(kghT人丙H (QH5O)的摩爾質(zhì)量M=58kg kmol-1

22、,故R=RMX36OO=5.88XKT X58X3600=122.8kg h_,當(dāng)填料層高Ao減少1/3時(shí),MRNOG-9.48,也柜應(yīng)減去1/3,即N&-9.48X (l-l/3)=6. 32；而A-L/mG-1.40并不改變。出塔氣相姐成可由式(953)計(jì)算(S-1/ A),6 32抽n冒X許+古卜3. 5吋占&+0.7u則(兒/，：3. 5+0. 714 = e,-8M=6. 084劉/心=3 5X (6.084-0. 714) = 18. 8故y： = 0. 03/1& 8=0.001596回收量疋=G(yb-y：)MX3600=0. 02X(0. 03-0. 001596)X58X3

23、600=11 & 6kg h1 冋收雖減少疋一疋=1228-118. 6=4. 2kg 1.9520 = 0.0594(60-6)X10-4ln(60/6)=23.45X10G 九_(tái)幾=(300-6) X10115. 7m減少的相對(duì)雖為4. 2/122. 8-0. 034或3. 4%。可見(jiàn)本題情況下.當(dāng)Mx,超過(guò)一定值(6.3)后，對(duì)回收呈的影響不大。9-14若例96中坦料塔出塔水中的丙酗為80%飽和.其余數(shù)據(jù)不變.求所需的水址及 填料層高度。解出塔水中丙瀏的組成為幾=0. 8討=0. 8X (0. 03/1. 75) = 0. 01371對(duì)塔頂、塔底的物料術(shù)算式(939)為L(zhǎng)(0.01371

24、-0)=0.02X(0.03-6X104)故 L=0.0429kmol m2 s1 為原用水 g 0. 049kmol rr一？ 的 0. 875 倍。以下用平均椎動(dòng)力法求填料層奇Ao:Av. = 6X10-4與例96相同亠九=九一5 =(30024O)X1()T =60 X10-*所求爲(wèi)為原高度ll8m的1.33倍。9-15任坦料塔內(nèi)用晞硫殷吸收空氣中的豆。、耳溶液中存任游離載吋.疑的平衡分壓為 零。下列三種情況下的操作條件基本相同.試求所需填料韋度的比例：(1)混合氣含氮 1%婆求吸收率為90%；(2)混合氣含氨1%婆求吸收率為99%； (3)混合氣含氨5% 耍求吸收率為99%.對(duì)于上述低

25、濃氣體，吸收舉可按=(”一幾)/九計(jì)算.解因氨的平術(shù)分圧為零，即y* =0而有3b =九，% =(列一幾)/1|】 (兒/兒)，于是心養(yǎng)泊嘅)岡吸收率7=1豐9故扌二1；!而4 N(M, = ln(l-7)_I 現(xiàn)操作條件星本相同故三種悄況卜的H(M；=G/(K,a)町認(rèn)為柿等于是所需的填料 筒之比為W hz =ln(l 巾)T : Ind-J)-1 : ln(l_%)T= In(0.1)-1 : ln(O.Ol)-1 : ln(0.01)-1= lglO : IglOO : igl00 = l ： 2 ： 29-16礦石焙燒爐氣含S(E5%(體枳分?jǐn)?shù)).兀余為惰性氣體，經(jīng)冷卻后在填料塔內(nèi)以

26、清水吸收95%的SO? 塔徑0. 8n).操作溫度303K壓力100kPa；入塔爐氣1000m3(操作狀態(tài)).水雖為呆小值的12倍.平衡艾系見(jiàn)習(xí)題96給質(zhì)系數(shù)：ha = 5X10Tkmol s-1 m-3 kPa-1 jtLa=5X 10-2s_l 9 求:(1)用水雖和岀塔溶液濃度；(2)填 料高度.解 =00 y,=Q. 05X(l-0. 95) = 2.5X1O-3 及兀=0 x；由習(xí)題46算出的平衡數(shù)據(jù)求得對(duì)jb-0. 05. fix； -0.00147.故最小液氣比= 1.2X32. 3 = 38.8nun因?yàn)閭鳎┡R）“譙）=1. 2m(=0. 96)100X(1000/3600)

27、Q O2194kmolRTMM 8.31 1X303(/1)(0. 8)2(1)用水量 L=G(L/G)=0.02194X38.8=0.851kmol tn2 s_1.當(dāng)用 /(m3 - h-1)表示時(shí)/ = 3600X (jt/4) X0.82 X (18/996) X0. 851 = 27. 8m3 h_,出塔溶液濃度（現(xiàn)xa-0）為/l. 2=1. I7X 103/l. 2= 1. 23X 103（2）填料層高.可仿照例卜7的方法.用近似梯級(jí)法得出MK,=6.3 （圖從略）而在用 式（9-65）求從町時(shí)，kvakGa P = 5X10_,X100=5X102kniol s1 nLkakm

28、 C-0.05X（996/18）-2. 76kmol s_1 nL操作范網(wǎng)內(nèi)的平均斜率取為需=0.05/0. 00147 = 34 冊(cè)=$+嚴(yán)=|+。鴛嚴(yán)=0 438+0. 270=0. 708mkya k ra 0.052.76故人o = （）（；）（” =0. 708X6. 3= l46m9-17含氮1.5% （體枳分?jǐn)?shù)）的氣體通過(guò)填料塔用清水吸收其中的気（其余為惰性氣 體），平衙關(guān)系為y = 08z用水雖為最小值的12倍，氣體流率G = 0.021kmol-nr2 總傳質(zhì)系數(shù)K皿=0060knwlm7填料層為度6m.（提示：在試算時(shí)可先 取片一列心兒。）（1）求出塔氣體中的含氮量.（2）

29、 可以釆取哪斗描施使q達(dá)到99.5%?（3） 對(duì)。達(dá)99.5%的措施做出估算.你選擇哪一種？說(shuō)明理山.解 本題屬于操作舉問(wèn)題：只知入塔氣、液組成 = 0.015,心=0；而出塔組玻兒、 兒皆為未知；不便于以平均推動(dòng)力法求解（需用試左法含超越函數(shù)初值難設(shè)定）以下 釆用吸收因數(shù)法。已知H（x； =（；/（ /皿）=0. 024/0.060= 0. 40mNg =AO/H（J（； = 6/0. 4 = 15吸收岡數(shù)A = L/M=1/S,已知加=08（H L/G S由物料術(shù)算得岀（xn=0）:L/G= （%ya） /（ Jb x,） = （y, ）/xt（a）現(xiàn)兒未知.但知片幾可初步住y中忽略y而右

30、1/（；9幾/幾以得到A或 S的初值A(chǔ)】、S1：所以AL (為)廠 1. 2 及 =A* =占=0.8333(50-2.5)X1071.47X1O3根據(jù) = 15及Si =0.833査圖9-11.得山/兒=65幾I al/65 = 0 015/65 = 2. 31X 1040.014750.01875-0. 914= （l ；-S4nlx200+當(dāng)將得到的初代入Z（a）,以求校準(zhǔn)確的L/G時(shí)，與初值（L/G）!比.將因計(jì)入 兒血略減S因而略增；從圖9-11 UJ見(jiàn)鞏/劃略減，山此町知片的實(shí)際值應(yīng)較已算出的 九i為大.第二次設(shè)九?=25X10T .代入式（小可求相應(yīng)的缶：C： =yb/加=0 0

31、15/0. 8=0.01875人產(chǎn)（吉M 卜轡=1.18, S2 = l/1.18從N*； = 15及很=118求幾/必時(shí)，圖911欠希確.按式053）計(jì)算:為使可提高到99.5%,可加大水量至L或堆高填料層至譏,都可用式（953）計(jì)算。此時(shí)頭=（1一0 995）X0.015 = 0. 75X10-4$廠加兀=也.15=200片一加 片 0. 75X 104在應(yīng)用式（9-53）計(jì)算廠時(shí)乂需對(duì)A或S試差.其解法考慮到式中方插號(hào)中的值取對(duì)數(shù)后 變化小，而寫成l-S=*n（LS）XZ00 十 3（b）方括號(hào)內(nèi)的S査圖911 （縱.橫坐標(biāo)分別為15及200）得初值為0. 735.代入式（b）方括號(hào) 中

32、算稈等號(hào)左邊1-S-0. 2656,故S-0.7344,與原設(shè)基本符合,可用于計(jì)算U：Z/=ZHG/S=0. 8X0. 024/0. 7344=0.0261 kmol m2 s1而原用水畐據(jù)得 L=0.944G=0.944 X0.024 = 0.0227kmol m2 s1.用水量增大的比例為 f/L =0.0261/0.0227=1. 15即增大15%； 一般講.在操作允許范圍內(nèi).增高填料懇可從總傳質(zhì)單元數(shù)的增加直接計(jì)算：A誌 A 罟？T18。（5=0.848）故譏=Hg Nd =0.4X22.6=9.01m比廉來(lái)A = 6m贈(zèng)加了約51%。十 L 1&0.嘰0.015 ,1 115=0.1

33、8，nL1.18X % +1.18嚴(yán)閔= 4412+0. 8475解得兒=254X10-即為最終0LS與廉設(shè)=2.5X10-*相差甚少,不必再算下去, = 2.54X10-九一加兀f傳）池借）0L2X（1-S）（150-254）X10T0.015/0.822.6(4L6-2)X1O4ln(41.6/2)= 13.05X10-(3)(I0.6-DX104ln(40. 6/1)0.0010699-18氣體混合物中涪質(zhì)的厚爾分?jǐn)?shù)為0.02,要求在填料塔中吸收其99%。平衡關(guān)系 為y*=1.OT.求下列各情況下所需的氣相總傳質(zhì)單元數(shù).(1) 入塔液體兀=0液氣比L/C；=2.0.(2) 入塔液體 J.

34、=0, L/G= 1. 25(3) 事=0.0001 鄉(xiāng) L/G= 1. 25o(4) x.-0, L/G-0. 8,最大吸收率為多少?解 本題氣液進(jìn)出塔的4個(gè)紹成易于得出.求Ng以用平均推動(dòng)力法較便利.(1)片=02 y,=Q. 02X(l-0. 99) = 2X10-= JVb =0- 020. 0099 = 0. 0101(2)0. 02、 = 2X IO1、f 0. 兒=兒與前相同,y； -xk- (1/1.25) X(0- 02X0.99)-0- 01584g =0. 02-0.01581=0.00416NQ K(=0.0198/0.001305=15.2%=O 0001.=斗=0

35、0001T Fb = 0 01584+0. 0001-0.01594= 0. 0002-0. 0001=0. 0001Ajb =0 02-0-01594=0.00406N)G = 0 0198/0. 001069= 18.5(I) FL/GVL/GL時(shí)，對(duì)應(yīng)于回收率9的員犬值，心與幾達(dá)到平術(shù)即心LAb/ 八全塔物料衡算式為G5 一兒)=1幾/加一 )故(弘一幾)/列=(賦八即廠人(=0.8)說(shuō)明當(dāng)A1吋，最大吸收率不能超過(guò)A.9-19氣體中介有40% (體積分?jǐn)?shù))氨.需在填料塔中以水吸收其中氨的95%水雖 為最小債的11倍塔內(nèi)總壓P = 0. IMPa塔底的氣體流率Gb = 0.024kmol

36、n12.54.581217233242=6. 564解 本題屬高濃氣體的吸收應(yīng)用式(9732：/IOI/G.C NG.C(a)式中.HG,C取塔0(、底的平均值.已給定塔底Cb=0.024；塔頂G需通過(guò)物料衡算. 悄性氣流率為GiLGb(lpb)O024X(10. 4)=0. O144kmol m-2 s_1塔底摩爾比Yu=O. l/(l-0.4)=0. 667塔頂摩爾比=Yh(l =O 667X(10. 95)=0. 0333塔頂流率G. =GB( 14-Y.) =0.0144X1.0333=0.0149kmol - m2 s_1傳質(zhì)系數(shù)KG“需換算到以準(zhǔn)爾分?jǐn)?shù)為單位：Kya=P K(；u

37、= 0.1K(；故塔底、塔頂?shù)膫髻|(zhì)單元高度分別為/“、_ 久 _ 0.021,(Hg)b = KMpm)b = E5莎6m、一 仏 0.01488 _八 9(HG.C 人一心(1 -弘)a 一o 1X0 26一572m平均值HG.C = ( HG.C)b+( H 0333y7. 22x/(lx) +1.0333現(xiàn)據(jù)此式算岀一些y衡算關(guān)系(如下表所示)以作岀拯作線(曲線)八如附圖所示習(xí)題419附圖102x012345678& 8ioS3. 239.6115.321.125. 129.333. 136.639.842.2說(shuō)=1 一町_145X（磊廠X16.7193XX 801X10)如附圖所示.再

38、作岀操作線人與平衡線0E垂直距成中點(diǎn)的聯(lián)線MVL町按倍克法作 出梯級(jí).其級(jí)數(shù)為39,即NG439.代入式（a）,得局H仃.NdO 586X3. 9=2.3m9-2U若將習(xí)題917用清水吸收含氮?dú)怏w的過(guò)程改在宵8層理論板的板式塔中進(jìn)行. 用水址和氣體流率不變，試雨新計(jì)算該題的（1）小題。解解 應(yīng)用式（9-76）,其中尢=0, NT=8故W 幾=（人9一1）心一1）據(jù)習(xí)題917 （1）的用水量及平衡關(guān)系已得A = l. 18代入上式.得幾卅（人一1）/（人9 一 1）O.O15X（11886X10T421填料塔用38mm M鞍瓷質(zhì)填料 = 193m2 m3）以清水吸收空中的低濃 SO?.溫度303

39、K壓力lOOkPa （絕）體、液體的質(zhì)量流率分別為0. 62kgnT? 和 16.7kg-m-2廠】。計(jì)算風(fēng)a、虹“和H（；、Hko解解式（9-91）雖片為水吸收S（b但填料的差別較大.還是應(yīng)用通川形式的恩田式較 好；為此要先找出所需的物性數(shù)據(jù)。（1）液體物性,按303K的水：pi, = 996kg m_3 i_=0. 801 mPa s廠712mN m-1擴(kuò)敞系數(shù)DL應(yīng)用式（8-23）.從表85查得SO的分子體枳VA = 44.8crn3 - moF1,水 的締合參數(shù)a=2.6,摩爾質(zhì)量Ms = 18g - mor1,代人式（8-23）：DL =7.4X1O-8 J2. 6X18X303/（

40、0. 8）1 X44. 8 6）= 1.956X10-5山？ s_IhP 1.956X109m2 s_IS=d=（）燦 Xl（廠L DL 996X1.956X10-9（2） 氣體物性.按303K及l(fā)OOkPa的空氣MP_ 29X100.-3 = RT=8.314X30=L151kg，m“G = l86Xl()7Pa sDe, =0. 122 X (303/293)1 75 X10-4 = 1. 294 X10-5 mf s_1(表 8-2： 293K F SO?在空氣中 D(, = 0.122cm2 - s_,)Sg = 1.86X107/(1. 294X107 XI. 151) = 1.24

41、9用式(9-95)計(jì)算有效傳質(zhì)面積。先從表49査得陶瓷的 “61mN/ 16- 72 X 193 fft ft5y(992X9. 81 丿= l-cxp(-l. 45X0. 8905X1. 597X1. 297X0. 459)= l-cxp(-l. 228)=0. 707193X0. 707= 136. 5m2 m34）川式（9-96） i|算液相給質(zhì)系數(shù)16. 72996X0. 0712X193=(10-2XI3)(136.5X0fi801X10-3r4ir，/?9960. 801X103X9.81 350f+220. 237In腔=6.078261341 943/-219.37;第十章蒸

42、館10-1苯-甲苯物系初始時(shí)含苯40%（摩爾分?jǐn)?shù)）.求其在101.3kPa及100匸下的液氣比 （摩爾比）.解法一由例1卜1中的* 10-2 #此物系在指定條件卜的氣液半衡組成=0.256,円.455,設(shè) 液相所占的摩爾分?jǐn)?shù)為g可列出方程0.256（/+0.455（ !-/）-0.4解得故液弋比為g/（l-q）=0 276/0. 721=0.381 解法二作較準(zhǔn)確的計(jì)算。苯（A）和甲苯（B）的蒸氣壓靈、佩按F述安托萬(wàn)方程il算:則當(dāng) f=10（TC時(shí).求得 p； = 180.0kPa佩=7417kPa.IR據(jù)拉烏爾定律和道爾頓定律.得以下方程組：（=29.8kPa. p=9.88kPa0解由式

43、（10-4）P-虛代入P、譏、P紅可求得液相組成小2679 88 二29.8-9. 88-0. 814lnp；=6 02232-1206. 350z + 220. 237lnp$=6 07826 1343. 943f + 219. 377故PA = P3=29. 8X0. 844 = 25. 2kPaPB = P-PA=26. 7-25. 2=1. 5kPa3r=/)A/P=25. 2/26.7=0. 942a = p；/加=29. 8/9. 88=3.0210-3乍甲苯混合液的組成x-0.4 (縻爾分?jǐn)?shù)).求其在總壓P-80kPa (絕)下的泡 點(diǎn)及平御氣相組成.從本題、習(xí) 10-2與P=1

44、013kP“下平術(shù)數(shù)據(jù)的對(duì)比.分析總壓變化 的影響：現(xiàn)以(./-y)/(.y-x)表示不同總壓P下的偏差.苴中.工、y為P = 101.3kPa的半 衡組成，y為英他總壓下與工平衡的氣相組成。解(1)應(yīng)用式(10-3)山題盤有P = 80kPaTA =0. 4% = 1 0 4 = 0. 6則有80-0.1從+0 6p： 顯然,當(dāng)蒸氣壓/;、加滿足I:式的溫度f(wàn),即為泡點(diǎn)。塊立下述安托萬(wàn)方程.可通過(guò)計(jì)算機(jī)求解得/:也可用下述的試左法于算.由表10-1屮的數(shù)需可估算出/略低于88匸先設(shè)f=87l,則由安托萬(wàn)方稈可求得p； = 124.70kPa旎=49.17kPa代人式(10-3),可求得P=7

45、9.38kPa稍低于給定的P=80kPa,說(shuō)明所諫/偏低。 再設(shè)t=87. 50V,則山安托萬(wàn)方程可求得”；= 12655kP“. /g=49. 99kPa代入式(10-3),可求得P-80.61kPa,略高于給定的P=8okPa.說(shuō)明所設(shè)/備高。 再調(diào)節(jié)87.2510,則由安托萬(wàn)方程可求得/1-125.62kPa,陰1958kPa代入式(10-3),可求得P=79996kPa與題中給岀的P=80kPa 1h常接近。故認(rèn)為所求的泡點(diǎn)=87. 251.此狀況下的半衡氣相組成為(1)y = P；才/P = 125. 62 X 0. 4/80=0.628 在P=101.3kPa F，工=0.4時(shí)的平

46、衡7相組成可按例10-2 i|由表1卜3可得a = 2. 36 + 0. 25.r代人x=0.4,則有=246。于是2.46X0.4 八“，1 + 1.46X0.4 0,6-1y（i）-y_o. 628-0. 621 _我 0 0/V-J：0.621-0.40032 或 32以本題(1)中同樣的求解方法求P=26.7kPa, T=0.4時(shí)的泡點(diǎn)。求得 f=55.14t pi=43.81kPa, /J=15. 23kPa此時(shí)半銜汽相組成為y=P；T/P=43 81 X0. 4/26. 7=0- 656匸/臨黑警皿或158%由以上計(jì)算結(jié)泉可知.當(dāng)總壓變化不大時(shí)(80/101.3=0.79),按本題

47、定義的偏差不大 (0.032)；但總壓變化甚大時(shí)(26. 7/101.3 = 0. 264)相應(yīng)的偏差也較大(0.158)不能 忽略.10-4甲醉(A)-水(B)的蒸氣壓數(shù)據(jù)和101.3kPa下的汽-液平衡數(shù)據(jù)如下。若將此 混合液作為理想溶液.按蒸氣床求其相對(duì)揮發(fā)度“隠組成*的變化；乂按實(shí)消關(guān)系求a 隨匸的變化.以上結(jié)果能說(shuō)明什么？r/V6LS70753090100從/心101.3123.3149.6IM. 4252.6349.8P；/kPd24.531.23& 547.370.1101.3T00.020.060.1O 20.30.40.50 60.70.80.90.951y00.1340.

48、3010. 4180. 5780.6650.7290.7790.8250.870.9150. 9580. 9791解若將甲醉水混介液作為理想溶液.則根據(jù)r=(Pp：)/(p：-毘)嚴(yán)PSP可分別求得不同溫度下的工、丿、a列于下表。穴j*yaf/TXyaS4.51.0001.0004.135800.4060.7233.814700. 7610. 9263. 952900.1710.4263. 6037S0. 5650. 8353. 8861000.0000.0003.4S3對(duì)于實(shí)測(cè)a可根據(jù)下列計(jì)算：將不同的實(shí)測(cè)工、$代入結(jié)果見(jiàn)卜表。i0.020. 060. 10.20.30. 10.50.60.

49、70.80.90.95a7.5826 8436.4645.4794.6324.0353 5253 H32 86R2. 692 5342.454對(duì)比兩表可見(jiàn).在丄較小處.相對(duì)揮發(fā)惟顯然較按理甩溥液計(jì)算的值偏大；而在丄較大處 則顯然偏小.故甲醇水物系與理想溶液的偏差較大，不能作為理想溶液.10-5在101. 3kPa下對(duì)=06 （摩爾分?jǐn)?shù)）的甲醇水溶液進(jìn)行簡(jiǎn)單蒸懾求館岀1/3 時(shí)的釜液及餡出組成。提示：根據(jù)習(xí)題KM中的數(shù)據(jù)分析怎樣表示本題的相平術(shù)關(guān)系 較好？解 由習(xí)題1（H給出的ry數(shù)據(jù).在2=0.51.0范圍內(nèi)*r近似呈應(yīng)線.經(jīng)擬合, 有 円 4447工+0 5578（疋-0.9998）干是在簡(jiǎn)

50、單蒸錨中，冇y=0. 4447/+O. 5578=0 6 W? = （1 1/3）Wl =2W, /3代人式（1043）,得 W| 二 1（0 1447-1）X0. 6+0.5578ln 21/3O.4447-lln （0.4447 1 ）乜+0. 5578山此求得釜液組成也=0.498另由物料衡算式（1014）得僧出液組成_叫小-九吐 _Wj X0. 6-2W/3X0 498_兀= =HV3=- 80410-6使j0 =0.6 （厚爾分?jǐn)?shù)）的“甲醇水”厲流通過(guò)一分凝器，將的2/3冷凝 為飽和液體求苴氣、液組成。若冷凝呈增大（如至3/4）組成將怎樣變化（不必計(jì)算）? 乂如瘠口=0.6 （摩爾分

51、數(shù)）的甲醇水溶液以閃蒸方式汽化1/3其汽液平衡組成將為多 少？試將木題結(jié)果與習(xí) 10-5比絞，操作圧力皆為101.3kPa.解 使jo =0.6的蒸氣冷凝2/3,設(shè)梵氣、液組成分別為，和工，則對(duì)甲醇的物料衡算 式為91亍W=06即2+y= 1.8 V J由習(xí)題105可知，此情況下的相系可用下述直線表示：y-0.4447x4-0. 5578兩式聯(lián)立可解待.r=0.508, y=0.784若冷凝雖:增大（如至3/4）,組成將變大（結(jié)果為T = 0. 535. y = 0. 796）使心=0.6 的液體汽化1/3,其結(jié)果與上述悄況相同.本題所得的分離效果校習(xí)題1卜6略差，這是山于平衡蒸懈所得的氣相系

52、與最終液相Y 衡；帀在簡(jiǎn)單蒸岡開(kāi)始時(shí).液郴濃度啟i其平衡氣相濃度也高.故氣相懾出液的平均濃度也 較高.10-7在常壓下,使下述兩股甲滬水混合物充分接觸：（1） 2kmok *0.56 （摩爾分 數(shù)）的飽和液體；（2） lkmok -0=0. 68 （靡爾分?jǐn)?shù)）的飽相蒸問(wèn)最后結(jié)果如何？屮醇 與水的摩爾汽化潛熱可認(rèn)為近似相等.設(shè)接觸器與外界絕羔.解 在所述的熱狀況下.液體和蒸氣在接觸洲后的物質(zhì)的量不變。設(shè)接觸后氣液達(dá)到Y(jié) 衡時(shí)的組成為y和廠對(duì)甲醉作接觸前后的物料衡算.有2z+=2XO.56+lXO68=1.8即 2=+y=l8 與習(xí)題10-6完全相同而平衡關(guān)系也町用習(xí)題16的來(lái)農(nóng)示.故得到的解答與

53、習(xí)題16完 全相同.即=0. 508. y=0 7841卜8 常壓帶憎塔用于分離屮酸-水物系，若憎出液組成工門=0.95 (厚爾分?jǐn)?shù))，回 流比R3,以計(jì)算法求出離開(kāi)第二展塔板的氣、液組成旳及孔。解 相平術(shù)關(guān)系取J =0.9-1.0范闈內(nèi)的直線(延伸至=08處，誤走也不大)：y= 1 -0. 42( 1 -,r) = 0. 58+0. 42x(1)物料術(shù)算按下式計(jì)算：J.+1 =諾T* + 詳7=0 75幾 + 0 25J：D( 2)應(yīng)用以上兩式可解出各組成：y|-xD-0.95離開(kāi)第一板的液相組成心勺力達(dá)到平衡，則應(yīng)用(1)得X)=(卩-0. 58)/0. 42=(0. 95-0. 58)/

54、3. 42=0. 881離開(kāi)第二板的氣相組成刃與4的關(guān)系按物料衡算式(2)求得：,2 = 0 75 X 0. 881 +0. 25 X 0. 95=0. 898離開(kāi)第二板的液相組成七與力達(dá)到平衡，則x2 = (0. 898-0. 58)/0. 42=0. 7571(卜9求例109在飽和蒸氣進(jìn)料時(shí)的理論板數(shù).解用第三節(jié)所述的圖解法.類似例1卜9作出平衛(wèi)線.對(duì)角線、梢懾段操作線仮、并 定出點(diǎn)H仁對(duì)飽和蒸氣進(jìn)料.g線的斜率為0,即g線為通過(guò)點(diǎn)/的水平線。它與線相 交丁點(diǎn)d連加得提懾段的操作線.作圖可知蒂協(xié)段約S7.7E提懾段需15.0-7.7- 1 = 6. 3 層。10-10設(shè)計(jì)一分離苯甲苯溶液的

55、連續(xù)杵慍塔料液含苯0.5妥求謂出液中含苯 0.97釜?dú)堃褐泻?低于004 (均為摩爾分?jǐn)?shù)).泡點(diǎn)加料.冋沆比取用小冋沆比的1.5 倍。苯與甲苯的相對(duì)揮發(fā)度町半均取為2.5。試川逐板計(jì)算法求所需的理論板數(shù)和加料 位置.解 由題意冇xD = 0. 97； 2=6 04, xF=0. 5; a=2. 5ftlfifi關(guān)系為_(kāi) 2.5x嚴(yán)訐話由于q=l，則將&=05代入平衡關(guān)系.求得-=0.714,即定出點(diǎn)e(05, 0.714). 由最小回流比的定義可知,該線經(jīng)11 e(0.5, 0.714)和a(0.97. 0.97)。應(yīng)用式(10- 40),得R _5一兒_097071%何一一斗一 0. 714

56、-0.5 _u 丄所以，實(shí)際回流比RN1.JR喚= 1.79,可求得斯苗段操作紅為=R m . 1.790.975R + 1X 十 R+T1.79+1X 十 1.79 + 1即yO. 6416x+O. 3477提僧段操作線町山(和)及精協(xié)段操作線和g線的交點(diǎn)決定。將丫=05代入Ji=0. 928xlo=0. 226ji =0.143j|2=0. 081xI3=0. 0408g =0.0169解得（2）又知精憎段操作線.求得y=0 6685即有水0. 5. 0. 6685）. 由此.可求得提館段操作線為y=l 366J0.0146. 下面進(jìn)行逐板計(jì)算：榆懵段yi =才【=97C a（a l）yi

57、 2. 51. 5ji力=o 6416心 +0. 3477=0. 6416X0. 928+C. 3477=0. 943 乃=0869（用平衡關(guān)系）3=0. 905（用物料衡算即操作線）JTj-O. 793（用平衡關(guān)系）久=0856 （用操作線）；心=0. 705 （用平衡關(guān)系）Js =0. 800（用操作線）;.75=0.615（用平衡關(guān)系）%0742（用操作線”丄6=0. 535（用平衡關(guān)系）v7=0. 691（用操作線）；x7-0.472（用平術(shù)關(guān)系）提協(xié)段j8 = l-366x7-0.0146=0. 631（用操作線）;r8=0. 406（用平衡關(guān)系）y9 =0. 5401 z9 = 0

58、. 319J1OSO. 422;Jn=0. 294；J）2 =0 181;）13 =0 096： 0. 0111因此，理論板數(shù)為（14一1） = 13層，進(jìn)料位置為第7層板。 IO-H 某連續(xù)梢惚塔在常屋卜分離甲醇水溶液.料液量為100knKlh-*.紐成文卜=0. 4, 其蒂懾段的操作線方程為v=0.63卜0.361：提協(xié)段的操作線力程為嚴(yán)1.805文一000966.試求：（1）此塔的操作回流比；（2）塔頂懾出液雖*（3） g值.解（1）根段操作線方程可知屛 0.63R = l7用=0.36】從而可求得,=0. 9757又因提懾段操作線與對(duì)角線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)即為故 rw = 1. 895J

59、W 0. 00966 解得=0.012根據(jù)物料倒算有JF=D+W10. IF=O. 9757D+O.O12W解彳gD=40. 3ktnol h 1其中故同理2. 13X0 2851 1. 13X0.285丁0 430O285卄】一0. 492-0. 285=0. 7002. 43X0.1731 + 1.43X0. 173=0. 3350. 285-0. 1730. 335-0. 173=0. 6910.492/TH(3)杞據(jù)兩操作線可求得其交點(diǎn)d的坐標(biāo)：vO. 63x+O 361y= 1. 805o0. 00966由此求得d(0.3155, 0.5597).由于點(diǎn)d和點(diǎn)/(xF.rF)的連線即

60、為g線,其斜率為q _0. 4-0. 5597_C/-10.4-0.3155解 fi)q=O. 65410-12為側(cè)定塔內(nèi)某種塔板的效率，在常壓下對(duì)苯甲茶物系進(jìn)行全回流柄餡。待操作 齢后測(cè)得相鄰三戾塔様?shù)囊合嘟M成為：幾=0.430,孔+i=0.285心+2=0.173從枚 三個(gè)數(shù)據(jù)可以得到什么結(jié)果？解 根據(jù)單板效率的定義對(duì)板方同時(shí)對(duì)全冋流的物料衡算為兒+|=心從所測(cè)得的數(shù)據(jù)可得到第 卄X卄2板的效率如下:mv.w+11(卜13若已知例1卜6的斯錦塔在減壓下操作，在題示的范闈內(nèi).可取平均相對(duì)揮發(fā)度 為a=1.45泡點(diǎn)進(jìn)料.回流比R = 4。求帶錦段和提憎段各需的理論板數(shù)。擺示：現(xiàn)兩組 分的靡爾質(zhì)