化工原理计算题答案.doc

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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除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焓值相等。(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)为多少? 解:(1)如图所示:H2H0(2)除去水分量:故绝干空气用量为:空气用量为:6. 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、总压均为。在端点1处,氨气的摩尔分率;在端点2处,点1、2之间的距离为1m。已知此时。试求A组分的传质通量,并求出A组分的浓度分

2、布。解:由于管中各处的温度、压力均匀,因此若有1mol A从点1扩散到点2,则必有1mol 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。现在来求A组分的浓度分布:由于,故 对于等截面稳定扩散过程,为常数,对上式微分,得: 从而 为积分常数 根据边界条件,A组分的浓度分布为: 7. 在温度、总压下,用水吸收空气中的氨(A)。气相主体含氨(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厚的停滞气层,求吸收的传质通量。若吸收在进行,其余不变,则结果如何?已知时扩散系数。解:(1)本题属于等截面单向扩散,时, 漂流因子 (2)若吸收在下

3、进行,由于:,因此, 8. 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;(2)出塔液体的浓度。解:(1)属于低浓度气体的吸收由平衡关系可得到, 操作条件下的液气比: 最小液气比:,9. 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y=x,气相总传质单元高度为1

4、.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。(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:塔高:(2)吸收因数法此时塔高:10.有一精馏塔,已知(摩尔分率),回流率R2,平衡关系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:精馏塔的相平衡方程: (1) 精馏塔的操作线方程: (2) ,由(1)式得: 把代入(2)式得: 把 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馏塔,溜出液含易挥发组分95%,残液中含3%易挥

5、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 (1)塔顶由物料衡算方程:(2)精操线 (3)提操线 提操线方程:12.某精馏塔分离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,间歇蒸汽加热,全冷凝。求:(1)xD,xW;(2)V,V/;(3)提操线方程。 解:(1)由精操线方程得 由 ,由 (2) 饱和蒸汽进料,(3)13、 一单效蒸发器需将2000 kg/h的Na0H水溶液由15%(质量浓度,下

6、同)浓缩至25%。已知蒸发压力为1atm(绝对),蒸发器内溶液沸点为1130C,加热蒸汽压力为392KN/m2(绝压)。试计算在200C;沸点;1300C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:加热蒸汽消耗量D可通过热量衡算得:查表392KN/m2(绝压)加热蒸汽的潜热 蒸发室压力(1atm)下二次蒸汽的热焓 完成液(1130C,25%NaoH)的热焓 料液(200C,15% NaoH)的热焓同理可得料液于沸点进料时 D=835kg/h, D/W=1.04料液于1300C进料时 D=778kg/h, D/W=0.97上述计算表明,随桌进料温度的增加,加热蒸汽的消耗量不断减少,单位蒸汽消耗量也减少。【精品文档】第 6 页

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