南京理工大学化工原理第5-8章课后答案(6)

?2?1ln?0.?851.2?610?01?0.81??1??81 8.03?2.?64?31?00??.?273 进塔混合气流量 V3000?s?273?25 ＝122.69 kmol/h

22.4进塔惰气流量 V=122.69×（1－0.05）＝116.56 kmol/h 吸收塔的截面积 ?=0.785×0.882=0.608m2 气相总传质单元高度 HVOG?K?116.56Ya?211?0.608?0.908m

填料层高度 Z=NOGHOG=8.03×0.908=7.29m

可回收的丙酮 122.69×（0.05－0.00263）＝5.82 kmol/h 填料层加高3m后

NOG=Z’/HOG=10.29/0.908＝11.33 脱吸因数S不变，由

N?1ln?Y*1?Y2?OG

1?S??1?S??Y*?S?2?Y2??1ln??2?5.26?10?0???1?0.81?0.81??11.33 1?0.81?Y2?解得 Y-3

2=1.28×10 kmol丙酮/kmol惰性气体

可多回收丙酮 116.56×（0.00264-0.00128）＝0.158 kmol/h 6-12 低含量气体逆流吸收，试证： N?1OGln?Y1

1?mV?Y2L式中?Y1?Y1?Y*1为塔底的吸收推动力；?Y2?Y*2?Y2为塔顶的吸收推动力证明 由物料衡算得 X?XV2?L(Y?Y2)

低浓度吸收 Y*?mX

Y*?mXV2?mL(Y?Y2)

82

NOG??Y1dYY?Y*Y2??Y11Y?mX2?mVL(Y?Y2)Y2dY

??Y1dY(1?mVL)Y?((1?lnmVLY2?mX2)mVY2?mX2

Y2mVL?1?1mVL)Y1?LY2?mX2 L(X1?X2)?V(Y )?Y12 ?得 NOG?1?1mVLmVLlnY1?mVY2?mX2?L?1?1mVLlnm X1?Y1?Y2Y1?mX1Y2?mX2

6-13 一吸收塔，用清水吸收某易溶气体，已知其填料层高度为6m，平衡关系Y*=0.75X，混合气体流速50kmol/（m·h），清水流速40kmol/（m·h），y1=0.10，吸收率为98%。求（1）传质单元高度HOG；（2）若生产情况有变化， 新的气体流速为60kmol/（m·h），新的清水流速为52kmol/（m·h），塔仍能维持正常操作。欲使其它参数y1，y2，x2保持不变，试求新情况下填料层高度应为多少？假设KYa=AGL。

解 气相进塔摩尔比为

Y1?0.101?0.10?0.111kmol溶质/kmol惰性气体

0.70.3

2

2

2

2

气相出塔组成可由回收率求得

Y2= Y1(1-η)=0.111×(1-0.98) =2.22×10-3kmol溶质/kmol惰性气体 吸收剂进塔组成 X2=0 液气比 L?V4050?(1?0.1)mVL?0.750.89?0.89?0.84

脱吸因数S?气相总传质单元数 NOG*??Y1?Y2?ln??1?S??S?*1?SY2?Y2??1

?0?.?84? ?气相总传质单元高度 HOG?G?ZKYaNOG?ln??1?1?0.84?10.?840.1112.?22?3?10 13.6?613.6?0.44m

83

解得 KYa=102.3 kmol/（m·h） (2) 液气比 L?V5260?(1?0.1)?0.750.963

?0.96

脱吸因数S'?mVL?0.78

气相总传质单元数 NOG'? ??ln??1?1?0.78?0.70.3

*??Y1?Y2ln??1?S'??S'?*1?S'?Y2?Y2?1

10.?780.1112.?22?3?10?078?.??0.70.7 1.21G'G)0.3由题意KYa=AGL，即

G'G(KYa)'KYa)0.3?AG'AGL'L0.30.3?(5240)0.7(L'L)0.3

3

得 (KYa)'?KYa()0.7(L'L?102.3?(6050)0.7(?125.7kmol/（m·h）

气相总传质单元高度 HOG?G'(KYa)'?60?(1-0.1)125.7?0.43m

填料层高度 Z’=NOG’HOG’=11.2×0.43=4.82m

6-14 在一逆流填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质组分。已知入塔气体组成为0.015（摩尔比），吸收剂用量为最小用量的1.2倍，操作条件下气液平衡关系为Y=0.8X，溶质回收率为98.3%。现要求将溶质回收率提高到99.5%，问溶剂用量应为原用量的多少倍？

假设该吸收过程为气膜控制。 解 用纯溶剂吸收，则X2=0 最小液气比为 ()min?VLY1?Y2Y1m?X2?m??0.8?0.983?0.786

液气比

LV?1.2(LV)min?0.944

0.80.944?0.847

**脱吸因数S?mVL?Y2*=0， NOG

中的Y1?Y2Y2?Y2?Y1?0Y2?0?11??

气相总传质单元数

NOG?*????Y1?Y211?ln??1?S??Sln??1?S??S???*1?SY2?Y21??????1?S1

1??ln??1?0.847??0.847??14.951?0.847?1?0.983?1 84

溶质回收率提高后，填料层高度不变，因为该吸收过程为气膜控制，所以吸收系数主要与气相流量有关，气相流量不变，吸收系数不变，则气相总传质单元高度不变，因此气相总传质单元数前后不发生变化。

脱吸因数

S'?m

(LV)''?1?Y*N?

OG1?S'ln??1?S'?1?Y2?Y*?S'?2?Y2??11?S'ln???11???S'?1?1???1?S'??ln?1?S'???1?S'?1?0.995?S'??14.95?用试差法得S’=0.732（也可采用查NOG～Y1?Y*2关系图得S’）Y2?Y*2可得

(LV)'?1.093

所以溶剂用量应为原用量的倍数为 L'(L?V)'LL?1.0930.944?1.16

V

85

第七章 干燥

7-1 已知湿空气总压为50.65kPa，温度为60℃，相对湿度为40%，试求 （1）湿空气中水气分压；

（2）湿度；

（3）湿空气的密度。

解（1）查附录6，60℃时水的饱和蒸气压ps= 19.919kPa，

p??ps=0.4×

19.919=7.968kPa （2）H?0.622?ps=0.116kg水/kg绝干空气

pt??ps（3）根据比容定义，

v?273101.325H??0.773?1.244H?t273?50.65?(0.773?1.244?0.116)60?273?2

273?2.24m3/kg绝干气??1?Hv?1?0.116=0.498kg/m3

H2.247-2 利用湿空气的I-H图查出本题附表中空格项的数值。

习题7-2 附表1

序干球 湿球 湿 度 相对

水气 号 温度 温度 /℃ /℃ /（kg水·kg-1湿度

焓

绝干气）

分压 露点 ?×100

/（kJ·kg-1绝干气）

/kPa /℃ 1 60 35 2 40 3 20

75

25 4 30

4.0

解 根据教材中图7-5，可得

习题7-2 附表2

序干球 湿球

号 温度 温度

湿 度

相对湿度 焓 水气分压

露点

/℃ /℃ /（kg水/kg绝干气） ?×100

/（kJ·kg-1

绝干气） /kPa

/℃ 1 60 35 0.03 24 140 5 30 2 40 28 0.023 40 96 3.5 25 3 20 17 0.014 75 50 2 15 4

30

26

0.025

80

100

4.0

24

86

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