化工原理例题

1、化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 例例2：在过滤压强差为：在过滤压强差为0.3MPa条件下，利用板框压滤条件下，利用板框压滤 机对某药物悬浮液进行恒压过滤，过滤面积机对某药物悬浮液进行恒压过滤，过滤面积21m2,得得 到不可压缩滤饼，且滤饼体积与滤液体积之比为到不可压缩滤饼，且滤饼体积与滤液体积之比为 0.018。已知当过滤压强差为。已知当过滤压强差为0.1 MPa而其它操作条件而其它操作条件 相同时，该压滤机的过滤常数相同时，该压滤机的过滤常数qe=0.0217 m3/m2， e=2.81 s。试求当所得滤饼体积为 。试求当所得滤饼体积为0.26m3时，

2、所获得时，所获得 的滤液体积及所需的过滤时间。的滤液体积及所需的过滤时间。 解：解： 3 s m 44.14 018. 0 26. 0 V V滤液体积滤液体积 23 m/m 69. 0 21 44.14 A V q 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 过滤过滤 九、过滤机的生产能力九、过滤机的生产能力 化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 例：用框数为例：用框数为26的的BMS20/635-25压滤机恒压过滤压滤机恒压过滤 每升水中含每升水中含25g固相的悬浮液固相的悬浮液,料浆温度为料浆温度为25oC,已已 知，知， , 。

3、每次过滤。每次过滤 完毕用清水洗涤滤饼完毕用清水洗涤滤饼,洗水温度及表压与滤浆相同洗水温度及表压与滤浆相同 而体积为滤液的而体积为滤液的8%。辅助操作时间为。辅助操作时间为l5min。已。已 知知 。求。求Q。 /sm10678. 1 24 K 23/m m0217. 0 e q T V Q V T 恒压过滤方程恒压过滤方程 W D 0179. 0 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 过滤过滤 九、过滤机的生产能力九、过滤机的生产能力 化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 解：解： 22 m21262635. 0 A过滤面积过

4、滤面积 32 m262. 026025. 0635. 0 滤框总容积滤框总容积 (1)(1)求求V 滤饼充满滤框时对应的滤液体积滤饼充满滤框时对应的滤液体积 3 m64.14 0179. 0 262. 0262. 0 V 过滤终了时的过滤终了时的q值值 23 mm6981. 02166.14 AVq 化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 (2)(2)求求 )()( 2 ee Kqq恒压过滤方程式恒压过滤方程式 )81. 2(10678. 1)0217. 06981. 0( 42 s3085 第三节第三节 过滤过滤 九、过滤机的生产能力九、过滤机的生产能力 (3

5、)(3)求求 W VV W %8 3 173. 166.1408. 0m EW ) d d ( 4 1 ) d d ( VV E 2 )(24 1 e VV KA 化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离 sm /10119. 6 34 4557. 066.14 2110678. 1 8 1 ) d d ( 24 W V s V V 1917 10119. 6 173. 1 d d 4 W W W hm942. 8 3600 3 DW V Q 3 4557. 0210217. 0mAqV ee 第三节第三节 过滤过滤 九、过滤机的生产能力九、过滤机的生产能力 化工

6、原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第二节第二节 流体在管内的流动流体在管内的流动 例例: :某压缩机的吸入管路直径为某压缩机的吸入管路直径为200mm200mm，压出管路直，压出管路直 径为径为80mm80mm，吸入管内气体压强为，吸入管内气体压强为9.739.7310104 4PaPa，温度，温度 为为3030，压出管路内气体压强为，压出管路内气体压强为5.8865.88610105 5PaPa（表（表 压），温度为压），温度为8080，已测得吸入管内气体平均，已测得吸入管内气体平均流速流速 为为20m/s20m/s，试求压出管的流速、质量流速和压缩机的，试求压出管的流速、质量流速

7、和压缩机的 排气量（以质量流量表示）排气量（以质量流量表示） 3 5 4 1 m/kg12. 1 10013. 1 1073. 9 30273 273 4 .22 29 2 111 m/kg4 .222012. 1u G 解：吸入管解：吸入管 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第二节第二节 流体在管内的流动流体在管内的流动 3 5 55 2 m/kg81. 6 10013. 1 10886. 510013. 1 80273 273 4 .22 29 3 2 2 2 2 2 1 12 m/kg140 08. 0 2 . 0 4 .22 d d G G m/s6 .2081. 6/1

8、40/G u 222 s/kg704. 0 4 2 . 0 4 .22AGw 2 11s 压出管压出管 压缩机的排气量压缩机的排气量 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第二节第二节 流体在管内的流动流体在管内的流动 例例: :求求WeWe 1200kg/m 1200kg/m3 3 P=101325Pa P=101325Pa。 蒸发室压强蒸发室压强2OOmmHg(2OOmmHg(真空度真空度) )。 15m, 15m, 6868 4mm,2Om4mm,2Om3 3/h, /h, 全部能损为全部能损为12OJ/kg12OJ/kg

9、。 求泵的有效功率求泵的有效功率 分析：分析： 上游截面：上游截面： 下游截面：下游截面： 1-11-1，3-33-3， 4-44-4 5-55-5，2-22-2，6-66-6 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 解：由柏努利方程：解：由柏努利方程： fe h pu gZW pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 其中其中 ),Pa(26666101330 760 200 2 表表压压 p )(0, 0,0 111 表表压压 puZ m,15 2 Z 3 /1200mkg kgJhf/120 m/s97. 1 1000 60 4 3600 20 22 A V u s kg

10、JWe/9 .246 skgVW ss /67. 6 3600 )120020( W1647 see WWN 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第二节第二节 流体在管内的流动流体在管内的流动 例例:求求Z Z 小区输水系统小区输水系统 水管管径水管管径 6868 4mm,4.0m4mm,4.0m3 3/h, /h, 全部能损为全部能损为2OJ/kg(2OJ/kg(不含出口不含出口) )。 求液面距管出口的垂直距离。求液面距管出口的垂直距离。 分析：分析： 上游截面：上游截面：1-1 1-1 下游截面：选择管道出口的内侧为下游截面：选择管道出口的内侧为2-22-2截面截面 1 1

11、2 2 基准水平面：出口管轴线所在水平面基准水平面：出口管轴线所在水平面 解：柏努利方程解：柏努利方程: : 其中其中 s /m382. 1 032. 0 4 14. 3 3600 0 . 4 d 4 3600 V u 22 h 2 20 2 382. 1 Z81. 9 2 1 Z1=2.14m d=0.068-20.004=0.032m fe h pu gZW pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 )(0, )(0,0 212 表压表压ppZ kg/J20h f 0u 1 0eW 1 1 2 2 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 化工原理化工原理第一章第一章 流体流

12、动流体流动 第二节第二节 流体在管内的流动流体在管内的流动 例：例：求求p。某车间用压缩空气。某车间用压缩空气 压送稀硫酸压送稀硫酸(密度密度1240kg/m3)， 流量为流量为2m3/h，37373.5mm3.5mm的的 无缝钢管，总能量损失为无缝钢管，总能量损失为 10J/kg(10J/kg(不包括出口损失不包括出口损失) )，贮，贮 槽液位恒定，输送管路出口高槽液位恒定，输送管路出口高 于贮槽内液面于贮槽内液面10M10M，求所需压，求所需压 缩空气的压力。缩空气的压力。 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第二节第二节 流体在管内的流动流体在管内的流动 smu/786. 0

13、 03. 0 4 3600/2 2 2 f h u gZ p 2 2 2 2 1 kgJ /4 .10810 2 786. 0 1081. 9 2 Pap 5 1 1034. 112404 .108 (表压表压) 解：取贮槽液面为解：取贮槽液面为1-1截面，管路出口内侧为截面，管路出口内侧为2-2， 在在1-1和和2-2两截面之间列柏努利方程两截面之间列柏努利方程 f h p ugz p ugz 2 2 22 1 2 11 2 1 2 1 mZZ10, 0 21 0u1 0p 2 (表压表压) 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第二节第二节 流体在管内的流动流体在管内的流动 例例

14、: :求求u u 水平通风管道，直径自水平通风管道，直径自400mm400mm渐渐 缩到缩到200mm200mm。为了粗略估计管道中空气的。为了粗略估计管道中空气的 流量，在锥形接头两端各装一个流量，在锥形接头两端各装一个u u型压差型压差 计。现测得粗管端计。现测得粗管端u u型压差计的读数为型压差计的读数为 100mm100mm水柱，细管端的水柱，细管端的u u型压差计的读数型压差计的读数 为为80mm80mm水柱，空气流过锥形水柱，空气流过锥形管的能量损管的能量损 失可以忽略，管道中空气的平均失可以忽略，管道中空气的平均密度约密度约 为为1.2kg1.2kgm m3 3，试求管道中的空气

15、流量。，试求管道中的空气流量。 分析：分析： 0 f h(2)(2)理想流体：理想流体： (1)(1)因空气在锥形管两端的压强变化仅因空气在锥形管两端的压强变化仅20mm20mm水柱，故可水柱，故可 按不可压缩流体来处理。按不可压缩流体来处理。 m 2 2 2 m 1 2 1 p u 2 1p u 2 1 解：在解：在1-11-1和和2-22-2两截面之间列柏努利方两截面之间列柏努利方 程。程。 22 22 12 11 2 1 2 1p ugz p ugz 4 1 ) 4 . 0 2 . 0 () d d ( u u 22 1 2 2 1 12 4uu 981Pa0.19.811000gRp

16、ZZ 1OH 2 1 21 ,0Pa0.9.811000gRp OH2 8 .78408 22 5 .163 2 . 1 8 .784981p-p 2 u15 m 21 2 1 u1=4.7m/s s/m6 . 07 . 44 . 0 4 ud 4 V 32 1 2 1S 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 例：水在附图所示的虹吸管内作定例：水在附图所示的虹吸管内作定 态流动，管路直径没有变化，水流态流动，管路直径没有变化，水流 经管路的能量损失可以忽略不计，经管路的能量损失可以忽略不计， 试计算管内截面试计算管内截面2-22-2、3-33-3、4-4- 44、5-55-5处的压强

17、。大气压强为处的压强。大气压强为 1.01331.013310105 5PaPa。图中所标注的尺寸。图中所标注的尺寸 均以均以mmmm计。计。 解：由题可知：解：由题可知： 11截面：截面：P1=1.013105Pa u=0 若以若以22截面为基准水平面，则截面为基准水平面，则z1=3m 22截面：设管内流速为截面：设管内流速为u z2=0 33截面：截面： u, z3=3m 44截面：截面： u, z4=30.5=3.5m 55截面：截面： u, z5=3m 66截面：截面： u, z6=2m, P6=P1=1.013105Pa 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 6 2 6 1

18、 1 2 Pu gz P gz fe h pu gZW pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 We=0, hf=0 11截面和截面和66截面之间计算来获取速度截面之间计算来获取速度u： pu gZ pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 u2/2=g(z1z6)=9.8 2 2 2 1 1 2 Pu gz P gz P2=1.209105Pa 3 2 3 1 1 2 Pu gz P gz 5 2 5 1 1 2 Pu gz P gz 4 2 4 1 1 2 Pu gz P gz P4=0.866105Pa P3=0.915105Pa P5=0.915105Pa 化工原理化

19、工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第四节第四节 流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力 例例:20:20o oC C水的流量为水的流量为20m20m3 3/h/h。高位液面比贮罐液面。高位液面比贮罐液面 高高10m10m。吸入管为。吸入管为 8989 4mm4mm无缝钢管无缝钢管, ,直管长直管长5m,5m,一一 个底阀、一个个底阀、一个9090标准弯头标准弯头; ;排出管为排出管为 5757 3.5mm 3.5mm 无缝钢管无缝钢管, ,直管长直管长20m,20m,有一个全开闸阀、一个全开有一个全开闸阀、一个全开 截止阀和两个标准弯头。液面恒定且与大气相通。截止阀和两个标准弯头。液面恒

20、定且与大气相通。 求泵的轴功率（泵的效率为求泵的轴功率（泵的效率为70%70%）。）。 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第四节第四节 流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力 f h pu gZ e W pu gZ 2 2 2 2 1 2 1 1 22 ZZ1 1=0,Z=0,Z2 2=10m,u=10m,u1 1 0,u0,u2 2 0,p0,p1 1=p=p2 2=0(=0(表表) ) ff hhgZ e W1 .98 2 故故： 解：以水槽液面为上游截解：以水槽液面为上游截 面面1-11-1 ，高位槽液面为下游，高位槽液面为下游 截面截面2-22-2 ，并以截面，并以截面

21、1-11-1 为为 基准水平面。在截面基准水平面。在截面1-11-1 与与 2-22-2 之间列柏努利方程式得之间列柏努利方程式得 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第四节第四节 流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力 (1)(1)吸入段：吸入段： 式中式中 m081.0004.02089.0 a d m/s08. 1 2 081. 0)4(3600 20 a u 2 2 , a u a a d a l aa h a h a h fff 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第四节第四节 流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力 由附录由附录2 2查得查得2020o

22、oC C时时 =998.2kg=998.2kg m m-3 -3， ， =1.004=1.004 1010-3 -3Pa Pa s s， 029. 0 a 查图查图1-291-29 a u a d a Re 取取 =0.3mm，则则 0037. 0 81 3 . 0 d 4 3 1070. 8 10004. 1 2 .99808. 1081. 0 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第四节第四节 流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力 底阀底阀 5 . 1 9090 标准弯头 标准弯头75. 0 进口进口 5 . 0 c 75. 25 . 075. 05 . 1 a 61. 2

23、2 08. 1 75. 2 081. 0 5 028. 0 2 , af h (2)(2)排出段：排出段：同理可得同理可得 J/kg36.88 , bf h 局部阻力：局部阻力： 化工原理化工原理第一章第一章 流体流动流体流动 第四节第四节 流体在管内的流动阻力流体在管内的流动阻力 (3)(3)总能量损失：总能量损失： J/kg47.91 , bfaff hhh J/kg6 .18947.911 .98 2 fe hgZW kWW VWWWN sesee 05. 14 .1051 2 .998 3600 20 6 .189 外功：外功： 有效功率：有效功率： kW N N e 5 . 1 7

24、. 0 05. 1 轴功率：轴功率： 例例: :二氧化碳的体积分数为二氧化碳的体积分数为3030的某种混合气体与水的某种混合气体与水 充分接触，系统温度为充分接触，系统温度为30,30,总压为总压为101.33kPa101.33kPa。 试求液相中二氧化碳的平衡组成，分别以摩尔分试求液相中二氧化碳的平衡组成，分别以摩尔分 数和物质的量浓度表示。在操作范围内亨利定律数和物质的量浓度表示。在操作范围内亨利定律 可适用。可适用。 第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 三、气液相平衡关系式三、气液相平衡关系式亨利定律亨利定律 道尔顿定律：道尔顿定律：Pyp 解：解： kPa4 .303 . 033.10

25、1 查表得：查表得：3030 kPaE 5 1088. 1 E p x * 4 5 10617. 1 1088. 1 4 .30 第二节第二节 气液相平衡气液相平衡 三、气液相平衡关系式三、气液相平衡关系式亨利定律亨利定律 4 10617. 1* x S As M cM c c x 18 441000 c c c 33 /1098. 8 18 *1000 *mkmol x c cc c 44100018 18 1000 18c S s EM H )/(10955. 2 181088. 1 1000 34 5 mkPakmol Hpc * 3 34 1098. 84 .3010955. 2 m

26、kmol 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 二、吸收剂用量与最小液气比二、吸收剂用量与最小液气比 例例: :拟设计一填料吸收塔，处理某制药厂含拟设计一填料吸收塔，处理某制药厂含SOSO2 2的废的废 气。用水逆流吸收炉气中的气。用水逆流吸收炉气中的SOSO2 2。气量。气量100m100m3 3hh-1 -1, ,炉 炉 气温度气温度20,20,含含SOSO2 29%(9%(体积体积) )。要求。要求SOSO2 2的回收率为的回收率为 90%,90%,吸收剂用量为最小用量吸收剂用量为最小用量1.31.3倍。已知操作压力倍。已知操作压

27、力 和温度为和温度为101.33kPa101.33kPa和和2020, ,平衡关系为平衡关系为Y=36X-Y=36X- 0.01620.0162。(1)(1)当当X X2 2=0.0003=0.0003时时, ,求求L L和和X X1 1；(2)(2)当当XX2 2=0=0 时时, ,求求X X1 1。 解：解： (1)(1)总的气体摩尔流量为：总的气体摩尔流量为： h kmol h mol RT PV V S 16. 41016. 4 )20273(314. 8 1001033.101 3 3 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 二

28、、吸收剂用量与最小液气比二、吸收剂用量与最小液气比 惰性组分的摩尔流量为：惰性组分的摩尔流量为： h kmol yVV79. 3)09. 01(16. 4)1( 1 进塔气体中进塔气体中SOSO2 2的摩尔比为：的摩尔比为： 099. 0 09. 01 09. 0 1 1 1 1 y y Y 出塔气体中出塔气体中SOSO2 2的摩尔比为：的摩尔比为： 0099. 0)90. 01(099. 0)1( 12 A YY hkmolV/16. 4 20273 273 4 .22 100 或或 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 二、吸收剂用

29、量与最小液气比二、吸收剂用量与最小液气比 与与Y Y1 1平衡的液相浓度为：平衡的液相浓度为： 最小液用量为：最小液用量为： 实际液用量为：实际液用量为： 0032. 0 36 0162. 0099. 0 36 0162. 0 1* 1 Y X h kmol XX YY VL44.116 0003. 00032. 0 0099. 0099. 0 79. 3 2 * 1 21 min h kmol LL37.15144.1163 . 13 . 1 min 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 二、吸收剂用量与最小液气比二、吸收剂用量与最小

30、液气比 出塔液相浓度为：出塔液相浓度为： 00253. 00003. 0)0099. 0099. 0( 37.151 79. 3 )( 2211 XYY L V X (2)(2)最小液用量为：最小液用量为： h kmol XX YY VL53.105 0032. 0 0099. 0099. 0 79. 3 2 * 1 21 min 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 二、吸收剂用量与最小液气比二、吸收剂用量与最小液气比 实际液用量为：实际液用量为： 出塔液相浓度为：出塔液相浓度为： h kmol LL19.13753.1053 . 1

31、3 . 1 min 00246. 00)0099. 0099. 0( 19.137 79. 3 )( 2211 XYY L V X 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 三、填料层高度的计算三、填料层高度的计算 例：以清水在填料塔内逆流吸收空气氨混合气中例：以清水在填料塔内逆流吸收空气氨混合气中 的氨，混合气含氨的氨，混合气含氨4.0%(4.0%(体积体积),),要求回收率为要求回收率为0.96,0.96, 气相流率为气相流率为 , ,采用的液气比为最小采用的液气比为最小 液气比的液气比的1.41.4倍，平衡关系为倍，平衡关系为 , ,

32、 总传质系总传质系 数数 , ,试求试求:塔底液相浓度塔底液相浓度 X1 ；所需填料层高度所需填料层高度H 。 )(0123. 0 2 smkmol XY92. 0* )(043. 0 3 smkmolaKY 解：解： 0417. 0 04. 01 04. 0 1 1 1 1 y y Y 0017. 0)96. 01(0417. 0)1( 12 YY 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 三、填料层高度的计算三、填料层高度的计算 ) * (4 . 1)(4 . 1)( 21 21 min XX YY V L V L 235. 1) 0

33、92. 0 0417. 0 0017. 00417. 0 (4 . 1 （1 1） )()( 2121 XXLYYV 0324. 0)0017. 00417. 0( 235. 1 1 )( 2211 XYY L V X （2 2） OGOG NHZ m aAK V H Y OG 274. 0 043. 0 96. 00123. 0 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 三、填料层高度的计算三、填料层高度的计算 解吸因数法：解吸因数法： mNHZ OGOG 09. 2631. 7274. 0 * * )1ln( 1 1 22 21 S Y

34、Y YY S S N OG 745. 0 235. 1 92. 0 L mV S 631. 7745. 0 00017. 0 00417. 0 )745. 01ln( 745. 01 1 OG N 化工原理化工原理课件课件第一章第一章 流体流动流体流动 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 三、填料层高度的计算三、填料层高度的计算 对数平均推动力法：对数平均推动力法： m OG Y YY N 21 mNHZ OGOG 09. 263. 7274. 0 0119. 00324. 092. 00417. 0* 111 YYY 0017. 000017. 0* 222 YYY 2 1 21 ln

35、Y Y YY Ym 00524. 0 0017. 0 0119. 0 ln 0017. 00119. 0 63. 7 00524. 0 0017. 00417. 0 OG N 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 四、吸收塔的操作型计算四、吸收塔的操作型计算 例：在一填料吸收塔内用纯吸收剂吸收某气体混合例：在一填料吸收塔内用纯吸收剂吸收某气体混合 物中的可溶组分，溶质的初始含量为物中的可溶组分，溶质的初始含量为0.050.05，回收率，回收率 为为6060，吸收液出口含量为，吸收液出口含量为0.098(0.098(均为摩尔比均为摩尔比) )。 操作条件下的气液平衡关系为操作条件下的气液平衡关

36、系为 ，两相逆流，两相逆流 接触。已知该过程为气相阻力控制，试求液体流量接触。已知该过程为气相阻力控制，试求液体流量 增加一倍时，可溶组分的回收率有何变化？增加一倍时，可溶组分的回收率有何变化？ XY5 . 0* 原工况下的液气比为原工况下的液气比为 306. 0 098. 0 02. 005. 0 21 21 XX YY V L 解：解：02. 04 . 005. 0)1( 12 A YY 原工况下的传质单元数为原工况下的传质单元数为 73. 4 02. 0 098. 05 . 005. 0 ln 02. 0)098. 05 . 005. 0( 02. 005. 0 21 m OG Y YY

37、 N 气相阻力控制，故气相阻力控制，故L增加，增加， 及及 近似不变近似不变 aKY OG H 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 三、填料层高度的计算三、填料层高度的计算 73. 4 )(1ln( 1 1 22 21 S mXY mXY S S N OG 73. 4 ) 1ln( 1 1 2 1 S Y Y S S N OG 第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算 三、进料热状况和进料方程三、进料热状况和进料方程 例：在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇例：在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇0.40.4与与 水水0.60.6（摩尔分率）的溶液，进料的热状况参数为（摩尔分

38、率）的溶液，进料的热状况参数为 1.11.1，原料液流量为，原料液流量为100kmol/h100kmol/h，要求塔顶易挥发组，要求塔顶易挥发组 分的回收率不低于分的回收率不低于0.940.94，釜液组成为，釜液组成为0.040.04（以上均（以上均 为易挥发组分的摩尔分率），回流比为为易挥发组分的摩尔分率），回流比为2.52.5，试求，试求 产品的流量、精馏段和提馏段的操作线方程及提馏产品的流量、精馏段和提馏段的操作线方程及提馏 段上升的蒸汽流量。假设气液相均为恒摩流动。段上升的蒸汽流量。假设气液相均为恒摩流动。 解解: : (1) (1) h kmol WDF100 WDF WxDxFx

39、94. 0)()( FD FxDx h kmol W60 h kmol D40 94. 0 D x 817. 0 306. 02 5 . 0 L mV S 817. 0 05. 0183. 0 ln 183. 0 1 73. 4 2 Y 00582. 0 2 Y %36.88 05. 0 00582. 005. 0 1 21 Y YY 回收率为：回收率为： 第三节第三节 吸收塔的计算吸收塔的计算 三、填料层高度的计算三、填料层高度的计算 第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算 三、进料热状况和进料方程三、进料热状况和进料方程 (2)(2)精馏段操作线方程精馏段操作线方程:

40、269. 0714. 0 15 . 2 94. 0 15 . 2 5 . 2 1 1 1 1 nnDnn xxx R x R R y (3) (3) h kmol LR D L 100405 . 25 . 2 h kmol qFLL2101001 . 1100 提馏段操作线方程提馏段操作线方程: 016. 04 . 1 1 mWmm xx WL W x WL L y 第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算 三、进料热状况和进料方程三、进料热状况和进料方程 (4)(4)WVL h kmol WLV15060210 FqVV)1( 另另 h kmol FqDL FqVV 150

41、 100) 1 . 11 ()40100()1 ()( )1 ( 第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算 三、进料热状况和进料方程三、进料热状况和进料方程 例：在一两组份连续精馏塔中，进入精馏塔中第例：在一两组份连续精馏塔中，进入精馏塔中第n n层层 理论板的气相组成为理论板的气相组成为0.750.75，从该板流出的液相组成为，从该板流出的液相组成为 0.65(0.65(均为摩尔分数均为摩尔分数) )，塔内气液比，塔内气液比V/LV/L2 2，物系的相，物系的相 对挥发度为对挥发度为2.52.5，求：，求：从该板上升的蒸汽组成；从该板上升的蒸汽组成； 流入该板的液相组成；流

42、入该板的液相组成；回流比回流比R R。 解解: : 已知已知 75. 0 1 ， n y 65. 0， n x n y n x和和 成平衡成平衡 n n n x x y )1(1 823. 0 65. 05 . 11 65. 05 . 2 第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算 三、进料热状况和进料方程三、进料热状况和进料方程 求求 1 n x由第由第n n板的物料衡算可得：板的物料衡算可得： )()( 11nnnn xxLyyV 65. 0)75. 0823. 0(2 1 n x 796. 0 1 n x 方法方法2 2： n y和和 1 n x满足精馏段操作线关系。满足

43、精馏段操作线关系。 RDL DRV)1( 2 1 1 R R V L 1 R 第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算 四、理论板数的确定四、理论板数的确定 例：某苯与甲苯的混合原料，苯的摩尔分率为例：某苯与甲苯的混合原料，苯的摩尔分率为0.4。 拟采用精馏塔加以分离，原料液处理量为拟采用精馏塔加以分离，原料液处理量为100kmol/h。 要求塔顶产品含量为要求塔顶产品含量为0.9，苯的回收率不低于，苯的回收率不低于90， 原料预热至泡点加入塔内。塔顶采用全凝器冷凝，回原料预热至泡点加入塔内。塔顶采用全凝器冷凝，回 流比为流比为1.875。已知在操作条件下，物系的相对挥发。已

44、知在操作条件下，物系的相对挥发 度为度为2.47。求为完成分离任务所需要的理论板数及加。求为完成分离任务所需要的理论板数及加 料位置。料位置。 解解: : (1)(1)求求D，W 100 WDF 90. 0)()( FD FxDx h kmol W60 h kmol D40 9 . 0 D x 4 . 0 F x 100 F (2)(2)求精馏段操作线方程求精馏段操作线方程 Dnn x R x R R y 1 1 1 1 313. 0652. 0 1 nn xy 9 . 0 D x 875. 1 R 第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算 四、理论板数的确定四、理论板数的确

45、定 WDF WxDxFx 0667. 0 W x 1.1.逐板计算法：逐板计算法： (3)(3)求提馏段操作线方程求提馏段操作线方程 Wmm x WqFL W x WqFL qFL y )()( 1 7540875. 1 RDL 60 W100 F 1 q 0359. 0522. 1 1 mm xy (4)(4)求相平衡方程求相平衡方程 由由 (5)(5)计算精馏段理论板数计算精馏段理论板数 9 . 0 1 D xy 1 1 1 47. 147. 2y y x 785. 0 9 . 047. 147. 2 9 . 0 0667. 0 W x x x y )1(1 y y x )1( y y 4

46、7. 147. 2 313. 0652. 0 1 nn xy由由 825. 0313. 0785. 0652. 0 2 y 656. 0 2 x74. 0 3 y 536. 0 3 x 662. 0 4 y 443. 0 4 x 379. 0 5 x 602. 0 5 y 4 . 0 5 F xx 415 )( 精馏段精馏段T N 第第5 5块板为加料板块板为加料板 以下计算提馏段操作线方程代替精馏段操作线方程以下计算提馏段操作线方程代替精馏段操作线方程 (6)(6)计算提馏段理论板数计算提馏段理论板数 0359. 0522. 1 1 mm xy 由由 379. 0 5 1 xx 542. 0

47、0359. 0379. 0522. 1 2 y 324. 0 2 x457. 0 3 y 254. 0 3 x 350. 0 4 y 179. 0 4 x 237. 0 5 y 112. 0 5 x )(516 )( 不不含含再再沸沸器器 提提馏馏段段 T N )(6 )( 含含再再沸沸器器 提提馏馏段段 T N )(10 含再沸器含再沸器 T N 134. 0 6 y 0667. 0059. 0 6 x 第四节第四节 双组分连续精馏塔的计算双组分连续精馏塔的计算 五、回流比的影响及选择五、回流比的影响及选择 例：某混合物在一常压连续精馏塔进行分离。进料例：某混合物在一常压连续精馏塔进行分离。进料 中轻组分中轻组分A A含量为含量为0