化工原理第四版陈敏恒答案

1、综合型计算4-13.拟用一板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液，已知过滤常数 K=7.5X15m2/so现要求每一操作周期得到 10m3滤液，过滤时间为 0.5h。悬浮液含固量（|）=0.015（m3固体/m3悬浮液），滤饼空隙率E=0.5,过滤介质阻力可忽略不计。试求：（1）需要多大的过滤面积？（2）现有一板框压滤机，框的尺寸为 0.65mX0.65mX0.02m 若要求仍为每过滤周期得到滤液量 10m3,分别按过滤时间和滤饼体积计算需要多少框？（3）安装所需板框数量后，过滤时间为 0.5h 的实际获得滤液量为多少？解：（1）q=jKF= =5 5:101800=0.36767m3/m2(2)按过

2、滤面积需要框n=27.22=33个2a20.65V310 x0.015V饼=110.50.015按滤饼体积需要框n=V、=0.3092=37个ba0.020.65取 37 个(3)安装 37 个框 A=37X2X0.652=31.3m2q=TK7=17.5 5父10晨1800=0.36767m3/m2不变V=qA=0.367X31.1=11.4m3V_10q-0.367=27.2m2=0.309m3传热综合型计算6-31,质量流量为7200kg/h的某一常压气体在250根25X2.5mnt勺钢管内流动,由25c加热到 85C,气体走管程，采用 198kPa 的饱和蒸汽于壳程加热气体。若蒸汽冷凝

3、给热系数 a 产 1xf0W/(m2.K),管内壁的 7垢热阻为 0.0004m2K/W,忽略管壁、管外热阻及热损失。已知气体在平均温度下的物性数据为：Cp=1kJ/(kg-K),入=2.8510-2W/(m.K),仙=1.9810-2mPas。试求：(1)饱和水蒸汽的消耗量(kg/h);(2)换热器的总传热系数 K(以管束外表面为基准)和管长； (3)若有 15 根管子堵塞，又由于某种原因，蒸汽压力减至 143kPa,假定气体的物性和蒸汽的冷凝给热系数不变，求总传热系数 K 和气体出口温度 t2。已知 198kPa 时饱和蒸汽温度为 120C,汽化潜热 2204kJ/kg；143kPa 时饱

4、和蒸汽温度为 110C。解：(1)Q=qm2Cp2(t2L)=7200父1父(8525)=120kW3600=0.05445kg/s=196.00kg/h%=泞J1031.981v2.8510气体被加热 b=0.4：2=0,023,Re0.8Pr04d2九08042.85M10一一0.8-0.422=0,023RePr=0.023257370.7=95.95W/m2.Kd0.02=十(R2+工)包=2+(0.0004+)竺=0,01363KL二2d210495.9520K=73.38W/m2KQ120一一22047200/360020.785250(0.02)2.2、=25.48kg/(m.s

5、)ReduPdGV0.0225.48ET1.9810_4=25737104=0.695:0.7Q=KAAtm=Kn叼外ltm；：tm_(T-t1)-(T-t2)lT-t285-258525:60.09C120-25In,Q120103I=Kn 叼外 Atm=1.39m73.382503.140.02560.0915 根管子堵塞，管程流量不变，速度增大为原来的 250/235=1.06 倍,仍为湍流，管程42=32M（虫）.8,&2=95.95x1.060.8=100.53W/m2K111、di11、25-=+(R2+=T+(0.0004+)=0.0130K12d2104100.5320

6、K=76.93W/m2KA=nnd外l=235父3.14父0.025父1.39=25.64m2137kPa 蒸汽温度为 110oC=qm2Cp2(t2t1)=KAt2T1lnUKAT-t2qm2cp2in以经110-t276.9325.6421103=0.9862得 t2=78.3C理论板数计算8-24.欲用填料塔以清水逆流吸收混合气体中有害组分 A。已知入塔气中 A 组分y 进=0.05（摩尔分率，下同），要求回收率为 90%。平衡关系 y=2x,HOG=0.8 米。采用液气比为最小液气比的 1.5 倍。试求：出塔液体浓度；填料层高度；现改用板式塔，需要多少块理论板?y y2= =y y1（

7、1-）=0. .050. .1=0. .005L/Gmin=L/Gmin=y y1-y-y2=m=m=20. .9=1. .8x x1e e- -x x2L/GL/G=1. .5L/GminL/Gmin=1. .51. .8=2. .7G,G,、-1,x x1=x=x2(y(y1-y-y2)=0( (0. .05-0. .005)=0. .01672.2=0. .7412. .7综合型计算8-25.在逆流填料塔中，入塔混合气含氨 0.02（摩尔分率），流率为 100kmol/m2ho 用含氨 0.0002 （摩尔分率， 下同） 的稀氨水吸收， 要求氨回收率 98%。 相平衡关系 y=1.2x,

8、设计液气比为最小液气比的 1.5 倍。填料的传质单元高度 HOG=0.5m,试求：（1）所需填料层高度为多少米？（2）该塔在应用时，另有一股含氨 0.001的稀氨水、流率为 40kmol/m2h 吸收剂也要加入该塔中部某处，并要求加料处无返混，塔顶吸 U剂用量减少 40kmol/m2h。要求氨回收率仍为 98%,其他条件不变。填料层应增加几米？该股吸收剂应在距塔顶往下几米处加入？解：x x2 2=0.0002y=0.0002y1=1=0.02y=1.2x0.02y=1.2x4 4=0.98,K Ky ya a=200kmol/mkmol/m3 3.h.hG=100kmol/mG=100kmol

9、/m2 2hyhy? ?=(1=(1)%=0.02)%=0.02父0.02=0.00040.02=0.0004H0G=0.5m(1)(L)(L)min=min=y y1 1-y2y2=0.02=0.020.00040.0004=1.19=1.19GyGy1 1/m/m-x x2 2照.0.00020.00021.21.2-=1.5(L)-=1.5(L)minmin= =1.51.19=1.785GG1.51.19=1.785GG(1)(2)(3)解：(1)(2)1mGmGN NOGOGln1-1ln1-1幺二陛八A A丫丫2-mx-mx2JJA A=4. .65H=HOGOG(3)N=N=A

10、AN NOGOG1 1=0. .80. .65=3. .72m mlnlnmGmGy y进mxmx 二y y出一mxmx进ln(ln(1/0.741)ln(ln(1/0.741)0.05-20.01670.05-20.0167、)=4.0204.020.005.005上塔段mG1.2mG1.2100100L138.5L138.5= =0.86640.8664N NOGOG 上一=mGmGy y出一mxmx进1 1一0.86640.8664lnln0.0015081.20.0010.0015081.20.0010.0004-1.20.00020.0004-1.20.0002 =4.902,下塔段

11、mGmGL LLL1.21.2100100178.5178.5-0.6723-0.6723N NOGOG 下1 1mGmGlnlny y进一mxmx出y-mxy-mx1 11-0.67231-0.6723lnln0.021.20.011360.021.20.011360.0015081.20.0010.0015081.20.001 =9.243,H H二H HOGOGN NOGOG= =0.50.511.34-5.67m11.34-5.67mG1G1X XI I=X=X2 2(y(y1 1-y y2 2)=0.0002(0.02)=0.0002(0.02-0.0004)=0.011180.00

12、04)=0.01118L1.785L1.785L=1.785G=178.5kmol/m2h(2)设另一股液体加入时无返混， 塔上部 L=178.5-40=138.5kmol/Mh 塔下部气液流量不变，加料处 x=0.001,全塔物料衡算JzG(yG(y进一y y出)=L(x=L(xx x进)+L(x)+L(x出一x)x), ,100X(0.02-0.0004)=138.5X(0.001-0.0002)+178.5X(x 出-0.001)得 x 出=0.01136,mG1.2mG1.2L L- -1.7851.785=0.6723=0.6723N NOGOG1ln(11ln(1-mGmG1-L

13、LmGmG) )y yi i-mxmx2 2y y2 2-mxmx2 2mGmGN NOGOG1 11 1-0.67230.6723ln(1ln(1-0.6723)0.6723)0.02-1.20.00020.02-1.20.00020.00040.00041.20.00021.20.00020.6723=11.340.6723=11.34LL力口料处y=yy=y出+ +(x(xx x进)=)=0.00040.0004+ +G G1385138513851385(0.001-0.0002)(0.001-0.0002)=0.001508100100NOG=4.902+9.243=14.145H=

14、14.145X0.5=7.07m,AH=7.07-5.67=1.4m加料口离塔顶距离 4.902X0.5=2.45m从塔顶向下 2.45 米处加另一股稀氨水入塔。14-13,某常压操作的理想干燥器处理物料量为 500kg 绝干料/h,物料进、 出口的含水量分别为 Xi=0.3kg 水/kg 干料，为=0.05 水/kg 干料。新鲜空气的温度 to为 20C,露点 td为 10C,经预热至 96c 后进入干燥器。干空气的流量为 6000kg 干气/h。试求：(1)进预热器前风机的流量，m3/h；(2)预热器传热量(忽略预热器的热损失)，kW；(3)干燥过程的热效率小葡热器v干燥器一灯ItHiIt

15、Hi工.产F煤产品湿温P1.23P1.23解：(1)H Hd d= =0.6220.622d d= =0.6220.00775kg0.6220.00775kg水/ /k k仃气d dP-pP-pd d100100-1.23-1.23H H0 0= =H Hd d= =0.00775kg0.00775kg水/kg/kg干气v vH H- -(2.8310(2.8310”4.56104H4.56104H0 0)(t)(t0 0273)273)_3_3_3_3二(2.83104.56100.00775)(20273)(2.83104.56100.00775)(20273)= =0.8395m0.83

16、95m3 3/kg/kg干气湿空气的体积 VV= =VvVvH H=6000=60000.83950.8395= =5037m5037m3 3/ /h h(2);对于预热器H H1= =H H0 0= =H Hd d= =0.00775kg0.00775kg水/kg/kg干气物料衡算W W=G=GC C(X(XI IX X2 2)=V(H)=V(H2 2-H-HI I) )500(0.3-0,05)=6000(H2-0.00775)H2=0.0286kg 水/kg 干气I1=(1.01+1.88H1)t1+2500H1=(1.01+1.88义0,00775)X96+2500义0,00775=117.7kJ/kg 干气I0=(1.01+1.88H0)t0+2500H0=(1.01+1.88X0.00775)X20+2500X0.0077