化工原理计算题答案

1、4.有一连续干燥器在常压下，生产能力为1000 （以干燥产品 计），物料水分由降为（均为湿基），空气的初时温度为，湿度为，经预热器后升温至，干燥器出口废气为，设空气在干燥器进出口处焙值相等。（初时空气的湿比容）。问：在图上表示空气状态变化？空气用量（单位为，初始状态下）为多(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故绝干空气用量为:厶干=wH2-

2、H0=10230kg/h8314x298x(1-0)kmol/(m 2 - s)空气用量为：L 干 =10230x0.857 = 8770m3/z6.氨气（A）与氮气（B）在一等径管两端相互扩散，管子各处的温度均为298K、总压均为i.013x105p?。在端点1处，氨气的摩尔分率Jai=0.15；在端点2处，=0.06，点1、2之间的距离为Im。已知此时 Dab =2.3xW5m2/5o试求A组分的传质通量，并求出 A组分的浓度 分布。解：由于管中各处的温度、压力均匀，因此若有Imol A从点1扩散到点2,则必有Imol B从点2扩散到点1,否则就 不能维持总压恒定。 该题属于等摩尔反向扩散

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)现在来求A组分的浓度分布：25豊叫"由于Na= -Nb ,故Na =Y Dab %d2yA =0匹一从而根据边界条件，对于等截面稳定扩散过程，匕为常数，对上式微分，得:忆+ C2 Ci?C2为积分常数z = O訝a =0.15;z = l,y a =0.06, A组分的 浓度分布为:y a = 0.09z + 0.157.在温度 25°C、总压1.013xl05Pa下，用水吸收空气中的

4、氨(A)o气相主体含氨1°% (摩尔分率，下同)。由 于水中氨的浓度很低，其平衡分压可取为零。若氨在气相中的扩散阻力相当于 2厚的停滞气层，求吸收的传质通量“仁 若吸收在35°C进行，其余不变，则结果 如何？已知25°C时扩散系数 D = 2.28x105m2/s解：(1)本题属于等截面单向扩散-5r?/5,25° C 时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下进行,D2 =9N；(T、T1.75=N 0T 严N'a = 4.91 x IO-5 x (308/298) 75 = 5.Q3xlQ5 kmol/(m2 - s)&在常压逆流接触的填料塔内，用纯溶剂S吸收混合气中 的可容组分A。入

6、塔气体中A的摩尔分率为0. 03,要求吸收率为95%。已知操 作条件下的解吸因素为1,物系服从亨利定律，与入塔气体相平衡的液相浓度为0. 03 (摩尔分率)。试计算：(1)操作液气比为最小液气比的倍数 ；解:(1)属于低浓度气体的吸收儿=八(1-7 ; ) = 0.03 x(l-95%) = 0.0015* * _ y 二由平衡关系j操作条件下的液气比：mx可得到XX b0.031=10.03最小液气比：丿=0.95L/G=1.05(L/G ) mui0.95兀-儿 Xb -L/G0.03 0.0015L0+ 0 =0.00159. 一逆流操作的常压填料吸收塔，拟用清水吸收混合气所 含的少量溶

7、质。入塔气体中含溶质1%（体积分率），经吸收后要求溶质被回收80%,此时水的用量为最小用量的 1. 5 倍，平衡线的关系为尸x,气相总传质单元高度为 1. 2m,试 求所需填料层的高度。解：由最小的液气比入手，通过计算出实际的液气比，找到脱吸因素，计算出传质单元数，最后确定整个塔高。儿=八(1-77) = 0.01x(1-80%) = 0.002 (% 一儿二几一儿二 ° ° 一 ° 2minAbXa-o-oi_o - ?1_=1.5x0.8 = 1.2L (L、=1.5 wJmin(1)平均推动力法首先需要求出吸收剂出塔时的浓度Xb,由全塔物料衡算 xb 二兀一

8、儿十乙=0.01-0.002 +0 = °006671.2& L/GAyb = yb - mxb = 0.01 -1 x 0.00667 = 0.00333A 儿=儿 _ma = 0.002-1x0 = 0.002儿=0.0026100092 =3 065 0.00261塔高：h = H 0G - Nog =1.2x3.065 = 3.1m（2）吸收因数法S=M =丄=0.833 L 1.21+ S = 3.06Nog i_sIn (1_S)儿-mxa此时塔高：h = H og- Nog = 1.2 x 3.06 = 3.7mio.有一精馅塔，已知 x °0.97

9、（摩尔分率），回流率 r=2,平衡关系a =2. 4,塔顶全凝器D=100kmol/h,求塔顶 第 二快板上升的气量 V及组成和下降的液量及组成。解：R = = 2 L = 2D = 200kmol / hDV = LAD = 300kmol/h精憾塔的相平衡方程：二 处” 二 2.4X”"1 +（ 6Z 1）X； 1 + 1 AXn " 1）精憾塔的操作线方程：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.将含24%的易挥发组分某混合液送入连续精馅塔，溜出液含易挥发组分95%,残液中含3%易挥发组分（均为 mol 分率），塔顶蒸汽量为850kmol/h,回流量为670 kmol/h,塔 顶为全 凝器，泡点回流。求塔顶回收率及精操线和提操线 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）精操线R1yn+1 = -.X n +X D(1)塔顶FXf由物料衡算方程：DDX D _兀评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几+ 13.72 + 1? +A0.95 = 0.7889201(3)提操线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提操线方程:,670 + y ” 2+1 x mm+1670 + 788.4-608.5 m 670 + 儿 + 1 = 1.716 心-0.0212.某

12、精馅塔分离 A, B混合液，进塔物料含易挥发组分A为50% (摩尔分率)的饱和蒸汽，处理量为 100kmol/h,塔 顶D=50kmol/h,精操线方程为儿+i = 0.833百+ 0.15，间 歇蒸汽加热，全冷凝。求：(1) Xd, XW； (2) V,W ； (3) 提操线方程。解：(1)由精操线方程得語一 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饱和蒸汽进料，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儿 +严 1.25 完-0.02513、一单效蒸发器需将 2000 kg/h的NaOH水溶液由15%（质 量浓度，下同）浓缩至 25%。已知蒸发压力为latm（绝对），蒸发器内溶液沸点为113°C,加热蒸汽压力为392KN/m2 (绝 压)。试计算在 20°C;沸点；130°C进料 情况下加热蒸汽消耗 量和单位蒸汽消耗量。解：蒸发器内溶液的蒸发量可通过物料衡算得：W = F(1- X°)= 2000 x (1 _ 15) = 800kg / hX 25加热蒸汽消耗量 D 可通过热量衡算得：D = (F-W)h r +WH f-FhQ/r查表 392KN/m 2(绝压 ) 加热蒸汽的潜热厂 =2140kj / kg 蒸发室压力(latm)下二次蒸汽的热焙=2675八/ / kg完成液(113° C, 25%NaoH)的热恰 % =4102 /kg