发布时间 : 星期日 文章天津大学化工原理第二版下答案1更新完毕开始阅读47f030f64693daef5ef73d65
物系的相平衡常数为26.7，载气的流量为250 kmol/h。若吸收剂用量为最小用量的1.55倍，要求二氧化硫的回收率为92%。试求水的用量（kg/h）及所需理论级数。 解：Y1?y10.085??0.0929 1?y11?0.085 Y2?Y1?1??A??0.0929??1?0.92??0.00743 用清水吸收，X2?0
?q ?n,L?q?n,Vqn,Lqn,V??m?A?26.7?0.92?24.564 ???min 操作液气比为
?1.55?24.564?38.074
水的用量为
35qn,L?38.074?250kmol/h?9.519?103kmol/h qm,L?9.519?10?18kg/h?1.713?10kg/h
A?qn,Lmqn,V?38.074?1.426 26.7 用清水吸收，???A?0.92
ln 由 NT?A??1???1
lnAlnNT?
1.426?0.921?0.92?1?4.198 ln1.42611. 某制药厂现有一直径为 0.6 m，填料层高度为6 m的吸收塔，用纯溶剂吸收某混合气体中的有害组分。现场测得的数据如下：V=500 m3/h、Y1=0.02、Y2=0.004、X1=0.004。已知操作条件下的气液平衡关系为 Y = 1.5 X 。现因环保要求的提高，要求出塔气体组成低于0.002（摩尔比）。该制药厂拟采用以下改造方案：维持液气比不变，在原塔的基础上将填料塔加高。试计算填料层增加的高度。
解：改造前填料层高度为
Z?HOGNOG
改造后填料层高度为
?NOG? Z??HOG?NOG? 故有Z??HOGZHOGNOG由于气体处理量、操作液气比及操作条件不变，故
??HOG HOGS??S
对于纯溶剂吸收X2?0，Y2*?0 由 NOG?1ln[(1?S)Y1?Y2*?S]
1?SY2?Y2* 9
故 NOG?Y1ln[(1?S)1?S] 1?SY2Y1ln[(1?S)1?S] 1?SY2???NOG因此，有
Y1?S]Y2?Z? ?Zln[(1?S)Y1?S]Y2ln[(1?S)操作液气比为
qn,Lqn,V?Y1?Y20.02?0.004??4
X1?X20.004?0S?mqn,Vqn,L?1.5?0.375 40.02?0.375]Z?0.002??1.509
0.02Zln[(1?0.375)?0.375]0.004Z??1.509?6m?9.054m
ln[(1?0.375)填料层增加的高度为
?Z?Z??Z?(9.054?6)m?3.054m
12. 若吸收过程为低组成气体吸收，试推导HOG?HG?1HL。
A解：HG?qn,Vkya?qn,L
HL?S?kxa?1mqn,V ?Aqn,LHG? 由 HOGqmqqqq11m1 HL?n,V?n,Vn,L?n,V(?)?n,VAkya?qn,Lkxa?a?kykxa?KYq?n,V KYa? 故 HOG?HG?1H L A13. 在装填有25 mm拉西环的填料塔中，用清水吸收空气中低含量的氨。操作条件为20 ℃及101.3 kPa，气相
?5?9的质量速度为0.525 kg/(m2·s)，液相的质量速度为2.850 kg/(m2·s)。已知20 ℃及101.3 kPa时氨在空气中的扩散系数为1.89?10m2/s，20 ℃时氨在水中的扩散系数为1.76?10m2/s。试估算传质单元高度HG、HL 。
解：查得20 ℃下，空气的有关物性数据如下：
?5 ?G?1.8?Pa·s ?G?1.205kg/m3 110由 HG??GβWγ?ScG?
0.5ScG?
?G?GDAB1.81?10?5??0.795 ?51.205?1.89?1010
查表8-6，??0.557，??0.32，???0.51
HG?0.557G0.32W?0.51?ScG?
0.5?0.557?0.5250.32?2.850?0.51?0.7950.5m?0.237m
查得20 ℃下，水的有关物性数据如下：
5 ?L?100.?Pa·s ?L?998.2kg/m3 5?10??由 HL???W???L???ScL?0.5
100.5?10?5ScL???572.1 ?9??LDAB998.2?1.76?10?L查表8-7，??2.36?10?3，??0.22
?W?HL?2.36?10?3????L??30.22?ScL?0.5
0.5?2.850??2.36?10???572.1m?0.325m ???5??100.5?10?14. 用填料塔解吸某含二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，已知进、出解吸塔的液相组成分别为0.008 5和0.001
0.226（均为摩尔比）。解吸所用载气为含二氧化碳0.000 5（摩尔分数）的空气，解吸的操作条件为35 ℃、101.3 kPa，此时平衡关系为Y=106.03X。操作气液比为最小气液比的1.45倍。若取HOL?0.82m，求所需填料层的高度。
解：进塔载气中二氧化碳的摩尔比为 Y1?y1?0.0005 最小气液比为
?qn,V?X?X10.0085?0.0016?2??0.00766 ???q??n,L?minmX2?Y1106.03?0.0085?0.0005操作气液比为
qn,Vqn,L A??1.45?0.00766?0.0111
吸收因数为
qn,Lmqn,V?1?0.850
106.03?0.0111液相总传质单元数为
NOL?
??X?X1*1ln??1?A?2?A?1?A?X1?X1*? 0.0005??0.0085??1106.03?0.850??3.334?ln??1?0.850??0.00051?0.850??0.0016?106.03??填料层高度为
Z?HOLNOL?0.82?3.334m?2.734m
15. 某操作中的填料塔，其直径为0.8 m，液相负荷为8.2 m3/h，操作液气比（质量比）为6.25。塔内装有DN50金属阶梯环填料，其比表面积为109 m2/m3。操作条件下，液相的平均密度为995.6 kg/m3，气相的平均密度为1.562
11
kg/m3。
（1）计算该填料塔的操作空塔气速；
（2）计算该填料塔的液体喷淋密度，并判断是否达到最小喷淋密度的要求。 解：（1）填料塔的气相负荷为 qV,V?8.2?995.63m/h?836.25m3/h
6.25?1.562填料塔的操作空塔气速为
u?836.25/3600m/s?0.462m/s
0.785?0.82（2）填料塔的液体喷淋密度为
U?qV,Lπ/4?D2?8.2m3/(m2?h)?16.32m3/(m2?h) 20.785?0.8328.72m? /(m最小喷淋密度为
3 Umin?(LW?109m2/(?m?h))main?0.08h)U?Umin，达到最小喷淋密度的要求。
16. 矿石焙烧炉送出的气体冷却后送入填料塔中，用清水洗涤以除去其中的二氧化硫。已知入塔的炉气流量为2400 m3/h，其平均密度为1.315 kg/m3；洗涤水的消耗量为50 000 kg/h。吸收塔为常压操作，吸收温度为20 ℃。填料采用DN50塑料阶梯环，泛点率取为60％。试计算该填料吸收塔的塔径。
解：查得20 ℃下，水的有关物性数据如下：
5 ?L?100.?Pa·s ?L?998.2kg/m3 5?10炉气的质量流量为
qm,V?2400?1.315kg/h?3156.0kg/h
采用埃克特通用关联图计算泛点气速， 横坐标为
qm,L?V0.5500001.3150.5()?()?0.575 qm,V?L3156998.2 查图8-23，得纵坐标为
2uF?F??V()?L0.2?0.038 g?L ???水?1 ?L 对于 DN50塑料阶梯环，由表8-10 和附录二分别查得
?F?1271/m
at?114.2m2m3
uF2?127?11.315 故 ??1.0050.2?0.038
9.81998.2 解出 uF?1.492m/s 操作空塔气速为
u?0.60uF?0.60?1.492m/s?0.895m/s
由 D?4qV,V πu12