化工原理計(jì)算題答案

1、4.有一連續(xù)干燥器在常壓下，生產(chǎn)能力為1000 （以干燥產(chǎn)品 計(jì)），物料水分由降為（均為濕基），空氣的初時(shí)溫度為，濕度為，經(jīng)預(yù)熱器后升溫至，干燥器出口廢氣為，設(shè)空氣在干燥器進(jìn)出口處焙值相等。（初時(shí)空氣的濕比容）。問：在圖上表示空氣狀態(tài)變化？空氣用量（單位為，初始狀態(tài)下）為多(1.01 + 1.88X 0.01) X70 + 2492 x 0.01=(1.01 +1.88 比)x 45 + 2492H 2H2 = 0.02kg / kg除去水分量：小 W-w° 0.12-0.03,W=G,1 = 1000 x = 102.3 尿 / h2 W1-0.12故絕干空氣用量為:厶干=wH2-

2、H0=10230kg/h8314x298x(1-0)kmol/(m 2 - s)空氣用量為：L 干 =10230x0.857 = 8770m3/z6.氨氣（A）與氮?dú)猓˙）在一等徑管兩端相互擴(kuò)散，管子各處的溫度均為298K、總壓均為i.013x105p?。在端點(diǎn)1處，氨氣的摩爾分率Jai=0.15；在端點(diǎn)2處，=0.06，點(diǎn)1、2之間的距離為Im。已知此時(shí) Dab =2.3xW5m2/5o試求A組分的傳質(zhì)通量，并求出 A組分的濃度 分布。解：由于管中各處的溫度、壓力均勻，因此若有Imol A從點(diǎn)1擴(kuò)散到點(diǎn)2,則必有Imol B從點(diǎn)2擴(kuò)散到點(diǎn)1,否則就 不能維持總壓恒定。 該題屬于等摩爾反向擴(kuò)散

3、。Dab(Pai -PAI)_。的尸(* 1 - *2)RT( S 一可)RT( s 一可)=8.46 x 10Na2.3x10 ' xl.013xl0'(0.15 0.06)現(xiàn)在來求A組分的濃度分布：25豊叫"由于Na= -Nb ,故Na =Y Dab %d2yA =0匹一從而根據(jù)邊界條件，對(duì)于等截面穩(wěn)定擴(kuò)散過程，匕為常數(shù)，對(duì)上式微分，得:憶+ C2 Ci?C2為積分常數(shù)z = O訝a =0.15;z = l,y a =0.06, A組分的 濃度分布為:y a = 0.09z + 0.157.在溫度 25°C、總壓1.013xl05Pa下，用水吸收空氣中的

4、氨(A)o氣相主體含氨1°% (摩爾分率，下同)。由 于水中氨的濃度很低，其平衡分壓可取為零。若氨在氣相中的擴(kuò)散阻力相當(dāng)于 2厚的停滯氣層，求吸收的傳質(zhì)通量“仁 若吸收在35°C進(jìn)行，其余不變，則結(jié)果 如何？已知25°C時(shí)擴(kuò)散系數(shù) D = 2.28x105m2/s解：(1)本題屬于等截面單向擴(kuò)散-5r?/5,25° C 時(shí)DAB -zj = 0.062（厶耳=血2810 RT（ SS）PBMT = 298K P = 1.013x105Papai =0.10x1.013x10 =0.1013 X10”。0 , PB2 = 1.013X105P<2P

5、BmP B2 PB1 ln(p B2/p B1)1.013x105 0.9117x10ln (1.013/0.9117)=0.9615 xlO 5NAPh01*1。5= 1.054漂流因子P Bm 0.9615xl0 5汕 X29M002 "4x( 0.1013x10 .91x10%。 (宀)(2)若吸收在由于:因此，35° C下進(jìn)行,D2 =9N；(T、T1.75=N 0T 嚴(yán)N'a = 4.91 x IO-5 x (308/298) 75 = 5.Q3xlQ5 kmol/(m2 - s)&在常壓逆流接觸的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇㏒吸收混合氣中 的可容組分A。入

6、塔氣體中A的摩爾分率為0. 03,要求吸收率為95%。已知操 作條件下的解吸因素為1,物系服從亨利定律，與入塔氣體相平衡的液相濃度為0. 03 (摩爾分率)。試計(jì)算：(1)操作液氣比為最小液氣比的倍數(shù) ；解:(1)屬于低濃度氣體的吸收兒=八(1-7 ; ) = 0.03 x(l-95%) = 0.0015* * _ y 二由平衡關(guān)系j操作條件下的液氣比：mx可得到XX b0.031=10.03最小液氣比：丿=0.95L/G=1.05(L/G ) mui0.95兀-兒 Xb -L/G0.03 0.0015L0+ 0 =0.00159. 一逆流操作的常壓填料吸收塔，擬用清水吸收混合氣所 含的少量溶

7、質(zhì)。入塔氣體中含溶質(zhì)1%（體積分率），經(jīng)吸收后要求溶質(zhì)被回收80%,此時(shí)水的用量為最小用量的 1. 5 倍，平衡線的關(guān)系為尸x,氣相總傳質(zhì)單元高度為 1. 2m,試 求所需填料層的高度。解：由最小的液氣比入手，通過計(jì)算出實(shí)際的液氣比，找到脫吸因素，計(jì)算出傳質(zhì)單元數(shù)，最后確定整個(gè)塔高。兒=八(1-77) = 0.01x(1-80%) = 0.002 (% 一兒二幾一兒二 ° ° 一 ° 2minAbXa-o-oi_o - ?1_=1.5x0.8 = 1.2L (L、=1.5 wJmin(1)平均推動(dòng)力法首先需要求出吸收劑出塔時(shí)的濃度Xb,由全塔物料衡算 xb 二兀一

8、兒十乙=0.01-0.002 +0 = °006671.2& L/GAyb = yb - mxb = 0.01 -1 x 0.00667 = 0.00333A 兒=兒 _ma = 0.002-1x0 = 0.002兒=0.0026100092 =3 065 0.00261塔高：h = H 0G - Nog =1.2x3.065 = 3.1m（2）吸收因數(shù)法S=M =丄=0.833 L 1.21+ S = 3.06Nog i_sIn (1_S)兒-mxa此時(shí)塔高：h = H og- Nog = 1.2 x 3.06 = 3.7mio.有一精餡塔，已知 x °0.97

9、（摩爾分率），回流率 r=2,平衡關(guān)系a =2. 4,塔頂全凝器D=100kmol/h,求塔頂 第 二快板上升的氣量 V及組成和下降的液量及組成。解：R = = 2 L = 2D = 200kmol / hDV = LAD = 300kmol/h精憾塔的相平衡方程：二 處” 二 2.4X”"1 +（ 6Z 1）X； 1 + 1 AXn " 1）精憾塔的操作線方程：RXn 2-.1 =x = 一 x + 0.34X=0.93 y 2R + l " R + 13 "yi = xd= °7，由（1）式得：把兀1=0.93代入（2）式得：把y2 =09

10、4 再代入（1）式得:11.將含24%的易揮發(fā)組分某混合液送入連續(xù)精餡塔，溜出液含易揮發(fā)組分95%,殘液中含3%易揮發(fā)組分（均為 mol 分率），塔頂蒸汽量為850kmol/h,回流量為670 kmol/h,塔 頂為全 凝器，泡點(diǎn)回流。求塔頂回收率及精操線和提操線 方程。解：已知XF =0.24XD =0.95X w = 0.03V = 850kmol/ hL = 610kmol/ h二-=0.2283=90.4%FXf0.24（2）精操線R1yn+1 = -.X n +X D(1)塔頂FXf由物料衡算方程：DDX D _兀評(píng)X D _ X尸024-003=0.2283F0.95-0.03n+

11、i R + l " R + l DV = L + DD = y -=850- 670 = ISOkmol/hL _ 670= 3.72D _1803.72幾+ 13.72 + 1? +A0.95 = 0.7889201(3)提操線L + qF ,WL + qF-W x mL + qF-W 兀7 =02283F = 0 A83 = oZ=788-44aZMW = F D = 788.44 180 = 60S.5kmol/ hq = i提操線方程:,670 + y ” 2+1 x mm+1670 + 788.4-608.5 m 670 + 兒 + 1 = 1.716 心-0.0212.某

12、精餡塔分離 A, B混合液，進(jìn)塔物料含易揮發(fā)組分A為50% (摩爾分率)的飽和蒸汽，處理量為 100kmol/h,塔 頂D=50kmol/h,精操線方程為兒+i = 0.833百+ 0.15，間 歇蒸汽加熱，全冷凝。求：(1) Xd, XW； (2) V,W ； (3) 提操線方程。解：(1)由精操線方程得語一 0.833 R = 5由 F = D+W , W = F-D = 100-50 = 50hmol/h 由 FXf = DXd50+VXw=0.1(2) V = L + D = RD + D = 5x50 + 50 = 300vf = V-(l-q)F飽和蒸汽進(jìn)料，q = 0W = y

13、(1 q)F 二 300100 = 200,L + qF ,Wym+l L + qF-W m L + qF-W wXmXw-L八W L八WLr = L + qF = L = DR = 250hmol / h50x0.1,L' , W 250y y ym+1 Vf m V 250-50 m 200兒 +嚴(yán) 1.25 完-0.02513、一單效蒸發(fā)器需將 2000 kg/h的NaOH水溶液由15%（質(zhì) 量濃度，下同）濃縮至 25%。已知蒸發(fā)壓力為latm（絕對(duì)），蒸發(fā)器內(nèi)溶液沸點(diǎn)為113°C,加熱蒸汽壓力為392KN/m2 (絕 壓)。試計(jì)算在 20°C;沸點(diǎn)；130°C進(jìn)料 情況下加熱蒸汽消耗 量和單位蒸汽消耗量。解：蒸發(fā)器內(nèi)溶液的蒸發(fā)量可通過物料衡算得：W = F(1- X°)= 2000 x (1 _ 15) = 800kg / hX 25加熱蒸汽消耗量 D 可通過熱量衡算得：D = (F-W)h r +WH f-FhQ/r查表 392KN/m 2(絕壓 ) 加熱蒸汽的潛熱廠 =2140kj / kg 蒸發(fā)室壓力(latm)下二次蒸汽的熱焙=2675八/ / kg完成液(113° C, 25%NaoH)的熱恰 % =4102 /kg