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第1章蒸馆
1.已知含苯
0.5摩尔分率的苯-甲苯混合液,若外压为99kPa,试求该溶液的饱和温度苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1T附表t℃
80.1859095100105x
0.
9620.
7480.
5520.
3860.
2360.11解利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压%*,P,由于总压P=99kPa,则由x=PHV/P*P B*可得出液相组成,这样就可以得到一组绘图数据以t=
80.1°为例x=99-40/
101.33-40=
0.962同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x=
0.5时,相应的温度为92℃
2.正戊烷C H和正己烷GH H的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P=
13.3kPa下该溶液的平衡数据512温度CsH,
2223.
1233.
0244.
0251.
0260.
6275.
1291.
7309.3K C6HM
248.
2259.
1276.
9279.
0289.
0304.
8322.
8341.9饱和蒸汽压kPa
1.
32.
65.
38.
013.
326.
653.
2101.3解根据附表数据得出相同温度下CN2A和C6HH B的饱和蒸汽压以t=
248.2℃时为例,当t=
248.2c时P B*=
1.3kPa查得=
6.843kPa得到其他温度下A,B的饱和蒸汽压如下表t℃
248251259.
1260.
6275.
1276.
9279289291.
7304.
8309.3PkPa
6.
8438.
00012.
47213.
30026.
60029.
48433.
42548.
87353.
20089.
000101.300P,;kPa
1.
3001.
6342.
6002.
8265.
0275.
3008.
00013.
30015.
69426.
60033.250利用拉乌尔定律计算平衡数据平衡液相组成以
260.6℃时为例当
8260.6℃时x=P-P B*/P A*-P B*=
13.3-
2.826/
13.3-
2.826=1平衡气相组成以
260.6℃为例当t=
260.6℃时y=P*x/P=
13.3X1/
13.3=1A
8.在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇,操作温度为27℃,压强
101.33kPa稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa,液相中甲醇浓度位Z.llkmol/m试根据上题有关的数据算出该截面上的吸收速率解由已知可得k=
1.128X101kmol/m2•s•kPaG根据亨利定律P=C/H得液相平衡分压P*=C/H=
2.11/
1.995=
1.058kPaA NA=K Gp-p*=
1.128X10-55-
1.058=
4.447X10-5kmol/m2•s=
0.16kmol/m2•h
9.在逆流操作的吸收塔中,于10L33kPa,25℃下用清水吸收混合气中的CO,将其浓度从2%降至
0.1%体积该系统符合亨利定律亨利系数E二
5.52XlikPa若吸收剂为最小理论用量的
1.2倍,试计算操作液气比L/V及出口组成X解⑴Y,=2/98=
0.0204,Y=
0.1/
99.9=
0.0012m=E/P=
5.52X
107101.33=
0.0545X10总由L/V=Y-Y/Xi*=Y-Y/Yi/mrain
220.0204-
0.001/
0.0204/545二
518.28二L/V=
1.2L/Vm=622由操作线方程Y=L/V X+Y-L/V X得出口液相组成22X1=Y-Y2/L/V=
0.0204-
0.001/622=
3.12X10-5⑵改变压强后,亨利系数发生变化,及组分平衡发生变化,导致出口液相组成变化m E/P
5.52X10710133=
0.0545X10-5二总二L/V=
1.2L/V—=
62.2Xj=Y1-Y2/L/V=
0.0204-
0.001/
62.2=
3.12X10-
410.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案,示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线,并用图中边式浓度的符号标明各操作线端点坐标
11.在
101.33kPa下用水吸收混于空气中的中的氨已知氨的摩尔分率为
0.1,混合气体于40℃下进入塔底,体积流量为
0.556nf7s,空塔气速为
1.2m/s吸收剂用量为最小用量的
1.1倍,氨的吸收率为95%,且已估算出塔内气相体积吸收总系数Kva的平均值为
0.0556kmol/m3-s.水在20温度下送入塔顶,由于吸收氨时有溶解热放出,故使氨水温度越近塔底越高已根据热效应计算出塔内氨水浓度与起慰问度及在该温度下的平衡气相浓度之间的对应数据,列入本题气相氨平衡浓度Xkmol氨/kmol水Y*kmol/kmol
200023.
50.
0050.
0056260.
010.
010290.
0150.
01831.
50.
020.
027340.
0250.
0436.
50.
030.
05439.
50.
0350.
074420.
040.
09744.
50.
0450.
125470.
050.156解混合气流量G二兀D2u/4氨溶液温度t/℃氨溶液浓度附表中试求塔径及填料塔高度AD=4G/Ju1/2=[4X
0.556/
3.14X
1.2]1/2=
0.77mY\二
0.1/
0.9=
0.111y-yi1-n=
0.05X
0.1=
0.0052Y=
0.005/
0.995=
0.0052根据附表中的数据绘成不同温度下的X-Y*曲线查得与Y尸
0.111相平衡的液相组成X=
0.0425L/V min=Y,-YJ/X;=
0.111-
0.005/
0.0425=
2.497L/V=
1.1L/V.=
2.75in由操作线方程Y=L/V X+丫2可得X.=V/L Y-Y2=
0.111-
0.005/
2.75二
0.0386由曲线可查得与兄相平衡的气相组成YJ=
0.092△Y=AY,-AY/lnAY-AY m22二[
0.Ill-
0.092-
0.005]/ln
0.111-
0.092/
0.
005...N^二Y-Y/AYm=
0.lll-o.005/
0.0105=
10.1052惰性气体流量G=
0.556X1-
0.1=
0.556X
0.9=
0.5004m7s二
0.5004X
101.33X103/
8.314X313=
19.49mol/sH OG=V/K aQ=
19.49X103/
0.0556n X
0.772/4Y=
765.56X10-3m填料层高度H=N OG X Hex;=
10.105X
765.56X103=
7.654m
12.在吸收塔中用请水吸收混合气体中的SO2,气体流量为5000/标准/h,其中SO2占10%,要求SO的回收率为95%气,液逆流接触,在塔的操作条件下,SO在两相间的平衡关系近似为Y*=
26.7X,试求:1若取用水量为最小用量的L5倍,用水量应为多少?2在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数;3如仍用2中求出的理论板数,而要求回收率从95%提高到98%,用水量应增加到多少?解1丫2二1-n=o.IX1-
0.95=
0.005Y,=
0.1/
0.9=
0.111丫2=
0.005/1-
0.005=
0.005L/V=YE/X.*=Y-Y/Y./
26.7min2=
0.111-
0.005X
26.7/
0.Ill二
25.50L/V=
1.5L/V=
38.25rain惰性气体流量:V=5000X
0.9/
22.4=
200.89用水量L=
38.25X
200.89=7684kmol/h2吸收操作线方程Y=L/V X+丫2代入已知数据Y=
38.25X+
0.005在坐标纸中画出操作线和平横线,得到理论板数刈二
5.5块
14.在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态煌中的AS,进塔气相中含H2s体积
2.91%要求吸收率不低于99%,操作温度300K,压强10L33kPa,平衡关系为Y*=2X,进塔液体为新鲜溶剂,出塔液体中H2s浓度为
0.013km1OWkmol溶齐!J已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为
0.015kmol/m2•s,气相体积吸收总系数为
0.000395kmol/m3•s-kPa求所需填料蹭高度o解y=yi1-n=
0.0291X
0.01=
0.0002912Y=y=
0.000291Y,=
0.0291/1-
0.0291=
0.0299722AY-[Y-Yi*-Y]/ln[Y-Y;/Y]22=[
0.02997-
0.013X2-
0.000291]/In[
0.02997-
0.013X2/
0.000291]
0.0014二A NOG=Y I-Y/AY=
0.02997-
0.000297/
0.0014=
21.22mHoc.=V/K aQ=
0.015/
0.000395X
101.33Y=
0.375H NOG xH OG=
21.2X
0.375=
7.9m二第3章.干燥
1.已知湿空气的总压强为50kPa,温度为60℃相对湿度40%,试求1湿空气中水气的分压;2湿度;3湿空气的密度解1查得60℃时水的饱和蒸汽压Ps=
19.932kPa水气分压P Psd=
19.932X
0.4=
7.973kPa水气=2H=
0.622P P-P=
0.622X
7.973/50-
7.973水气/水气=
0.118kg/kg绝干31kg绝干气中含
0.118kg水气x1/29/[1/29+0,118/18]=
0.84绝干二x
0.118/18/[1/29+
0.118/18]=
0.16水气二・•・湿空气分子量Mo=18x+29x18X
0.16+29X
0.84水气绝干气二=
27.249g/mol・・・湿空气密度P=MP/RT=
27.24X10-3X50X103/
8.314X333=
0.493kg/m’湿空气
2.利用湿空气的HT图查出本题附表中空格内的数值,并给出序号4中各数值的求解过程受相对度焙2球温度湿J海水气分压序号二F球温度为露点kcr/kcrV kg/kf维不%冬不kPAi UU Ju U.UJzz14U JUU
240270.
024090325320180.
0137550215430280.
02585954253.干球温度为20C,湿度为
0.009kg/kg绝干的湿空气通过预热器加热到50℃,再送往常压干燥器中,离开干燥器时空气的相对湿度为80%若空气在干燥器中经历等焰干燥过程,试求1原湿空气在预热器过程中熔的变化;2In原湿空气在干燥器中获得的水分量解1原湿空气的焰Io=
1.01+
1.88Hot+2490Ho=
1.01+
1.88X
0.009X20+2490X
0.009=43kj/kg绝干通过预热器后空气的焰L=
1.01+
1.88X
0.009X50+2490X
0.0009=
73.756kj/kg绝干焰变化AH=L-Io=
30.756kj/kg绝干空气的密度P=MP/RT=29X103X
101.33X103/
8.314X293=
1.21kg/m3・•・1m3原湿空气焰的变化为AH=
30.756X
1.21/
1.009=
36.9kj/kg湿气2等焰干燥L二L二
73.756kj/kg绝干假设从干燥器中出来的空气湿度t二
26.8℃,查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压Ps=
3.635kPa・・・Il=
0.6226P/P-IP2s S=
0.622X
0.8X
3.635/
101.33-
0.8X
3.635=
0.0184kj/kg绝干由k=
73.756二
1.01+
1.88Ht+2490H试差222假设成立・・・H=
0.0184kj/kg绝干2获得水分量AH=H-Ho=
0.0184-
0.009=
0.0094kj/kg绝干2=
0.0094X
1.21/
1.009=
0.011kj/kg湿气
4.将t°=25℃,巾50%的常压新鲜空气,与干燥器排出的t2二50℃,巾2=80%的常压废气混合,两者中绝干气的质量比为13o分别用计算法和做图法求混合气体的湿度和焰解⑴查得25℃时和50℃时水的饱和蒸汽压分别为
3.291kPa和
12.34kPa新鲜空气湿度Ho=
0.6224o Ps/P-4oPs=
0.622X
0.5X
3.291/
101.33-
0.5X
3.291=
0.01027kg水/kg绝干废气湿度ft=
0.622*P/P-d Ps2s2=
0.622X
0.8X
12.34/
101.33-
0.8X
12.34=
0.20142kg水/3kg绝干混合气湿度H=
0.01027+
0.06714X3/1+3m=
0.0529kg水/kg绝干混合气温度t=25+50X3/1+3=43,75℃m・・・混合气焰L=
1.01+
1.88HJa+2490Hn=
1.01+
1.88X
0.0529X
43.75+2490X
0.0529=
180.26kj/kg绝干2做图发略
5.干球温度to=26℃,湿球温度t=23℃的新鲜空气,预热到t尸95℃后送入连续逆流干燥器内,离开w0干燥器时温度为t2=85℃湿物料初始状况为温度尸25℃,含水量3尸
1.5%O终了时状态为温度2二
34.5℃,a=
0.2%每小时有9200kg湿物料加入干燥器内绝干物料的比热容Cs=
1.84kj/kg绝干・℃干燥器内无输送装置,热损失为580kJ/kg汽化的水分◊试求1单位时间内回的的产品质量;2写出干燥过程的操作线方程;3在H-t图上画出操作线;4单位时间内消耗的新鲜空气质量解1G=Gi1-5=9200X1-
0.0015=9062kg/h・•・干燥产品质量G=G/l-o=9080kg/h222Xi=3/1-3=
0.01523X=w/1-w=
0.002222当干球温度t0=26℃,湿球温度为23℃时由图5-3查的空气的湿度Ho=
0.02kg水/kg绝干I,=
1.01+
1.88Hiti+2490用=
1.01+
1.88X
0.02X95+2490X
0.02=
149.322kj/kg绝干I;-I;=Cs「2+G X.0i-X022二
1.84X25-
34.5+
4.187X
0.01523X25-
0.002X
34.57=-
16.17kj/kg绝干围绕干燥器做物料衡算LL-L+GI/-I;=Q代入已知条件LL
149.322-I-
16.17X9062=580GX-X2L
149.322-I=
216068.74V绝干气消耗量L=GlXHQ/OVHi・・・L=
119.89/H-
0.022,
119.
89149.322-1=
216068.74H-
0.02即H+
0.0005551=
0.13略4将-=
1.01+
1.88H t+2490H代入222H+
0.0005551=
0.1解得H=
0.02122L=
119.89/H-
0.02=
99908.55kg干气/h2Li=L1+Ho=
99908.55X1+
0.02=
101906.7kg新鲜空气/h
9.某湿物料经过
5.5小时进行干燥操作物料含水量由X,=
0.35kg/kg绝干降至X=
0.1kg/kg绝干若在相同的条件下,要求将物料含水量由X,=
0.35kg/kg绝干降至X;=
0.052kg/kg绝干试求新情况下的干燥时间物料的临界含水量Xc=
0.15kg/kg绝干,平衡含水量X*=
0.04kg/kg绝干假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量X-X*成正比解降速干燥阶段dX/dT=-US/G假设U=k X-X*dX/d T=-Sk X-X*/GdX/X-X*=-Skd T/G积分得T=Gln[Xc-r/X-r]/Sk22总干燥时间T=T T=GX-Xc/SUc+Gln[Xc-X*/X-X*]/Sk1+22二Gln[X「Xc/Xc-X*]/Sk+G ln[X-X*/X-X*]/Skc2物料由Xi=
0.35kg/kg绝干降至X2=
0.1kg/kg绝干
5.5=
0.35-
0.15G/[
0.15-
0.04Sk]+G ln[
0.15-
0.04/
0.1-
0.04]/Sk=
2.426G/SkG/Sk=
5.5/
2.426=
2.267物料由Xi=
0.35kg/kg绝干降至X2=
0.05kg/kg绝干T=T1+12=
1.82G-/Sk+G In[
0.15-
0.04/
0.05-
0.04]/Sk=
4.218G/Sk=
9.57h即新情况下的干燥时间为
9.57h同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t℃
260.
6275.
1276.9279289X
10.
38350.
33080.02850y
10.
7670.
7330.5240根据平衡数据绘出t-x-y曲线
3.利用习题2的数据,计算⑴相对挥发度;⑵在平均相对挥发度下的x-y数据,并与习题2的结果相比较解
①计算平均相对挥发度理想溶液相对挥发度Q=P/P B*计算出各温度下的相对挥发度t℃
248.
0251.
0259.
1260.
6275.
1276.
9279.
0289.
0291.
7304.
8309.3a----
5.
2915.
5634.178--一取
275.1℃和279℃时的a值做平均a二
5.291+
4.178/2=
4.730
②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值当x=
0.3835时,y=
4.73X
0.3835/[1+
4.73-1X
0.3835]=
0.746同理得到其他y值列表如下t℃
260.
6275.
1276.9279289a
5.
2915.
5634.178X
10.
38350.
33080.20850y
10.
7460.
7000.5550
③作出新的t-x-y曲线和原先的t-x-y曲线如图
4.在常压下将某原料液组成为
0.6易挥发组分的摩尔的两组溶液分别进行简单蒸偏和平衡蒸储,若汽化率为3,试求两种情况下的斧液和储出液组成假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y=
0.46x+
0.549解
①简单蒸储由lnW/F=/x dx/y-x以及气液平衡关系y=
0.46x+
0.549xF得InW/F=J\dx/
0.549-
0.54x=
0.541n[
0.549-
0.54x/
0.549-
0.54x]F F・.,汽化率1-q=1/3则q=2/3即W/F=2/3A In2/3=
0.541n[
0.549-
0.54X
0.6/
0.549-
0.54x]解得x=
0.498代入平衡关系式y=
0.46x+
0.549得y=
0.804
②平衡蒸播由物料衡算F XP=Wx+DyD+W=F将W/F=2/3代入得到XE=2x/3+y/3代入平衡关系式得x=
0.509再次代入平衡关系式得y=
0.
7835.在连续精僧塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液◊已知原料液流量F为4000kg/h,组成XP为
0.3二硫化碳的质量分率,下同若要求釜液组成a不大于
0.05,储出液回收率为88%试求储出液的流量和组分,分别以摩尔流量和摩尔分率表示解储出回收率=D X/F XK=88%得储出液的质量流量DD X=F XP88%=4000X
0.3X
0.88=1056kg/hD结合物料衡算F XP=Wxw+D XDD+W=F彳导X D=
0.943储出液的摩尔流量1056/76X
0.943=
14.7kmol/h以摩尔分率表示储出液组成x=
0.943/76/[
0.943/76+
0.057/154]D
0.97二6,在常压操作的连续精储塔中分离喊甲醇
0.4与说.6均为摩尔分率的溶液,试求以下各种进料状况下的q值1进料温度40℃;2泡点进料;3饱和蒸汽进料常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中温度t液相中甲醇的气相中甲醇的温£t液相H呷醇的气相中耳醇的U摩尔分率修尔分率U摩尔分率摩尔分,
1000.0,U
75.
0.4J
0.7299b.4U..
13473.
0.5J
0.
77993.
50.04C.
23471.!
0.
60.
82591.
20.
06.
30469.
0.
70.
87089.
30.08C.
36567.
50.
800.
91587.
70.10C.
41866.
0.
900.
95884.
40.15C.
51765.
0.
950.
97964.1c
81.
70.20,
5791.
01.
078.
00.
300.665解1进料温度40℃
75.3℃时,甲醇的汽化潜热n=825kJ/kg水蒸汽的汽化潜热n二
2313.6kJ/kg
75.4℃时,甲醇的比热Cvi=
2.784kJ/kg-℃水蒸汽的比热C=
4.178kJ/kg•℃V2查附表给出数据当x,,二
0.4时,平衡温度t=
75.3℃・・・40℃进料为冷液体进料即将Imol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q”二是将
75.3℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2,即q=Q1+Q2/Q2=1+Q1/Q2Qi=
0.4X32X
2.784X
75.3-40=
2850.748kJ/kgQ=825X
0.4X32+
2313.6X
0.6X18=
35546.88kj/kg2=1+Q1/Q2=
1.082泡点进料泡点进料即为饱和液体进料,q=13饱和蒸汽进料q=
07.对习题6中的溶液,若原料液流量为100kmol/h,微出液组成为
0.95,釜液组成为
0.04以上均为易挥发组分的摩尔分率,回流比为
2.5,试求产品的流量,精微段的下降液体流量和提微段的上升蒸汽流量假设塔内气液相均为恒摩尔流解
①产品的流量由物料衡算F XF=W XR+DxnD+W=F代入数据得W=
60.44kmol/h・•・产品流量D=100-
60.44=
39.56kmol/h
②精储段的下降液体流量LL=DR=
2.5X
39.56=
98.9kmol/h
③提储段的上升蒸汽流量『40℃进料q=
1.08V=V+1-q F=D1+R=
138.46kmol/h・・・V、=
146.46kmol/h
8.某连续精储操作中,已知精储段y=
0.723x+
0.263;提储段y=
1.25x-
0.0187若原料液于露点温度下进入精储塔中,试求原料液,储出液和釜残液的组成及回流比解露点进料q=0即精储段y=
0.723x+
0.263过x,xA x=
0.949D提偏段y=
1.25x-
0.0187过xw,x».\xw=
0.0748精一段与y轴交于[0,X D/R+l]即XD/R+l=
0.263AR=
2.61连立精储段与提储段操作线得到交点坐标为
0.5345,
0.
6490.二XF=
0.
6499.在常压连续精偏塔中,分离苯和甲苯的混合溶液若原料为饱和液体,其中含苯
0.5摩尔分率,下同塔顶储出液组成为
0.9,塔底釜残液组成为
0.1,回流比为
2.0,试求理论板层数和加料板位置苯-甲苯平衡数据见例『1解常压下苯-甲苯相对挥发度a=
2.46精播段操作线方程y=Rx/R+1=2x/3+
0.9/3=2x/3+
0.3精微段y.二X二
0.9由平衡关系式y=ax/[l+aTx]得xi=
0.7853再由精微段操作线方程y=2x/3+
0.3得y=
0.8236依次得到x=
0.6549y=
0.7366223X3=
0.5320y=
0.6547tx.i=
0.4353xX F=
0.5x43精储段需要板层数为3块提储段x x=
0.43534提微段操作线方程y=Lx/L-W-Wxw/L-W饱和液体进料q=1L/L-W=L+F/V=1+W/3D由物料平衡F XF=Wxw+D XDD+W=F代入数据可得D=WL/L-W=4/3W/L-W=W/L+D=W/3D=1/3即提微段操作线方程y=4x73-
0.1/3Ay=
0.54712由平衡关系式y=a x/[l+a-lx]得xZ=
0.3293依次可以得到y=
0.4058x=
0.217333y4=
0.2564x=
0.12294y5=
0.1306x5=
0.0576,»*/X5Xw=
0.1X.1・・・提储段段需要板层数为4块,理论板层数为n=3+4+1=8块包括再沸器加料板应位于第三层板和第四层板之间
10.若原料液组成和热状况,分离要求,回流比及气液平衡关系都与习题9相同,但回流温度为20℃,试求所需理论板层数已知回流液的泡殿温度为83℃,平均汽化热为
3.2X104kJ/kmol,平均比热为140kJ/kmol•℃解回流温度改为20℃,低于泡点温度,为冷液体进料即改变了q的值精储段不受q影响,板层数依然是3块提偏段由于q的影响,使得L7L-W和W/L-W发生了变化q~Q1+Q2/Q2=1+Q1/Q2Q尸C AT=140X83-20二8820kj/kmolPQ=
3.2X10lkJ/kmol2J q=1+8820/
3.2X1O1=
1.2756L1/L-W=[V+W-Fl-q]/[V-Fl-q]=[3D+W-Fl-q]/[3D-Fl-q]VD=W,F=2D得L/L-W=l+q/
0.5+q=
1.2815W/L-W=D/[3D-Fl-q]=1/l+2q=
0.2815・・・提储段操作线方程为y=
1.2815x-
0.02815xi二X、=
0.4353代入操作线方程得…
0.5297再由平衡关系式得到X2=
0.3141依次计算y;=
0.3743x=
0.1956y=
0.222534x;=
0.1042y;=
0.1054XXw=
0.1X15・・・提储段板层数为4理论板层数为3+4+1=8块包括再沸器1L在常压连续精储塔内分离乙醇-水混合液,原料液为饱和液体,其中含乙醇
0.15摩尔分率,下同,储出液组成不低于
0.8,釜液组成为
0.02;操作回流比为2若于精微段侧线取料,其摩尔流量为微出液摩尔流量的1/2,侧线产品为饱和液体,组成为
0.6试求所需的理论板层数,加料板及侧线取料口的位置物系平衡数据见例1-7解如图所示,有两股出料,故全塔可以分为三段,由例17附表,在x-y直角坐标图上绘出平衡线,从x=
0.8D开始,在精储段操作线与平衡线之间绘出水平线和铅直线构成梯级,当梯级跨过两操作线交点d时,则改在提储段与平衡线之间绘梯级,直至梯级的铅直线达到或越过点Cx*,xOo如图,理论板层数为10块不包括再沸器出料口为第9层;侧线取料为第5层
12.用一连续精储塔分离由组分A,B组成的理想混合液原料液中含A
0.44,储出液中含A
0.957以上均为摩尔分率已知溶液的平均相对挥发度为
2.5,最回流比为L63,试说明原料液的热状况,并求出q值解在最回流比下,操作线与q线交点坐标xq,y位于平衡线上;且q线过x-,x,-可以计算出q线斜率即q/l-q,q这样就可以得到q的值由式1-47Rmin二[Xr/x-a1-X|/l-x]/a-1代入数据得q Q
0.63=[
0.957/x-
2.5X1-
0.957/l-x]/
2.5-1q q,xq=
0.366或Xq=
1.07舍去即Xq=
0.366根据平衡关系式y=
2.5x/1+
1.5x得到y=
0.591qq线y=qx/q-1-x/q-1过
0.44,
0.44,
0.366,
0.591Fq/q-1=
0.591-
0.44/
0.366-
0.44得q=
0.67•••0q1J原料液为气液混合物
13.在连续精储塔中分离某种组成为
0.5易挥发组分的摩尔分率,下同的两组分理想溶液原料液于泡点下进入塔内塔顶采用分凝器和全凝器,分凝器向塔内提供回流液,其组成为
0.88,全凝器提供组成为
0.95的合格产品塔顶储出液中易挥发组分的回收率96%若测得塔顶第一层板的液相组成为
0.79,试求1操作回流比和最小回流比;2若播出液量为100kmol/h,则原料液流量为多少?解1在塔顶满足气液平衡关系式y=ax/[l+a-lx]代入已知数据
0.95=
0.88a/[I+
0.88a-1]a=
2.591第一块板的气相组成yi=
2.591xi/1+
1.591x9=
2.591X
0.79/1+
1.591X
0.79=
0.907在塔顶做物料衡算V=L+DVyi=L XL+D XD
0.907L+D=
0.88L+
0.95D,L/D=
1.593即回流比为R=
1.593由式1-47R=[x/x-a1-XD/l-x]/由T泡点进料x=xmin Dq qq F・・・Rmin=
1.0312回收率D XD/F XF=96%得到F=100X
0.95/
0.5X
0.96=
197.92kmol/h
15.在连续操作的板式精储塔中分离苯-甲苯的混合液在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为
0.28,
0.41和
0.57,试计算三层中较低的两层的单板效率Ew操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数据如下x
0.
260.
380.51y
0.
450.
600.72解假设测得相邻三层板分别为第n-1层,第n层,第n+1层即Xn-1=
0.28Xn=
0.41x1=
0.57根据回流条件y i=xn+n+n/.y=
0.28y n=
0.41y„=
0.57n n+2由表中所给数据a=
2.4与第n层板液相平衡的气相组成y;=
2.4X
0.41/1+
0.41X
1.4=
0.625与第n+1层板液相平衡的气相组成y*=
2.4X
0.57/1+
0.57X
1.4=
0.483n+1由式1-51E MV=y-y i/yn*-y inn+n+可得第n层板气相单板效率E«vn=XnrXn/0*七”=
0.57-
0.41/
0.625-
0.41二
74.4%第n层板气相单板效率E阳血=x-x/y-x nn+1n+1n+1=
0.41-
0.28/
0.483-
0.28=64第2章吸收
1.从手册中查得
101.33kPa,25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为
0.987kPa已知o在此浓度范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H kmol/G,•kPa及相平衡常数m解:液相摩尔分数x=1/17解1/17+100/18=
0.0105气相摩尔分数y=
0.987/
101.33=
0.00974由亨利定律y二mx得m二y/x=
0.00974/
0.0105=
0.928液相体积摩尔分数C=1/17/101XW7103=
0.5824X103mol/m3由亨利定律P=C/H得H=C/P=
0.5824/
0.987=
0.590kmol/m3•kPa
2.10L33kPa,10℃时:氧气在水中的溶解度可用P=
3.31X表示式中P为氧在气相中的分压kPa;x为氧在液相中的摩尔分率试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧解氧在气相中的分压P=
101.33X21%=
21.28kPa氧在水中摩尔分率x=
21.28/
3.31X106=
0.00643X103每立方米溶有氧
0.0064X13X32/18X106二口.43g
3.某混合气体中含有2%体积C0,其余为空气混合气体的温度为30℃,总压强为
506.6kPa从手册中查得230℃时CO在水中的亨利系数E=
1.88X105kPa,试求溶解度系数H kmol/m3-kPa及相平衡常数小,并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCOz解由题意y=
0.02,m=E/P总=
1.88X
107506.6=
0.37X103根据亨利定律y二mx得x=y/m=
0.02/
0.37X103=
0.000054即每100g与该气体相平衡的水中溶有中
20.000054X44X100/18=
0.0132gH=P/18E=10710X
1.88X105=
2.955X104kmol/m3•kPa
7.在10L33kPa,27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽甲醇在气,液两相中的浓度都很低,平衡关系服从亨利定律已知溶解度系数H=L995kmol/m3・kPa,气膜吸收系数k=
1.55XW5kmol/m2-s-kPa,液膜吸收系数k=
2.G L08X10-5kmol/m2-s-kmol/m3o试求总吸收系数小并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数解:由1/K G=l/k+1/1Iki,可得总吸收系数G1/K=1/
1.55X10-5+1/
1.995X
2.08X10-5GK G=
1.128X10-5kmol/m2•s•kPa气膜阻力所占百分数为1/k/1/kc,+l/Hk=Hk,./Hk,+k GL G
1.995X
2.08/
1.995X
2.08+
1.55。