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化工原理习题.doc

化工原理习题

原谅俄没你想象中旳坚强 2017-09-28 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《化工原理习题doc》,可适用于工程科技领域,主题内容包含化工原理习题目录第一章流体流动与输送设备()第二章非均相物系分离()第三章传热()第四章蒸发()第五章吸收()第六章蒸馏()第七章干燥()第一章流体符等。

化工原理习题目录第一章流体流动与输送设备()第二章非均相物系分离()第三章传热()第四章蒸发()第五章吸收()第六章蒸馏()第七章干燥()第一章流体流动与输送设备燃烧重油所得的燃烧气经分析知其中含CO,O,N,HO,(体积,)试求此混合气体在温度、压力kPa时的密度。解:混合气体平均摩尔质量,M,,yM,,kgmolmii混合密度,pMm,,,,kgmmRT()(已知下水和乙醇的密度分别为kgm和kgm,试计算,(质量,)乙醇水溶液的密度。又知其实测值为kgm计算相对误差。解:乙醇水溶液的混合密度aa,,,,,m?,,kgmm相对误差:,,,,,mm实,,,,,,,,m实(在大气压力为kPa的地区某真空蒸馏塔塔顶的真空表读数为kPa。若在大气压力为kPa的地区仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作则此时真空表的读数应为多少,''解:p,p,p,p,paa绝真真''p,p,(p,p),,(,),kPa?aa真真(如附图所示密闭容器中存有密度为kgm的液体。容器上方的压力表读数为kPa又在液面下装一压力表表中心线在测压口以上m其读数为kPa。试计算液面到下方测压口的距离。解:液面下测压口处压力p,p,g,z,p,gh题附图,pgh,pp,p(,)?,z,,h,,m,,gg如附图所示敞口容器内盛有不互溶的油和水油层和水层的厚度分别为mm和mm。在容器底部开孔与玻璃管相连。已知油与水的密度分别为kgm和kgm。()计算玻璃管内水柱的高度()判断A与B、C与D点的压力是否相等。hAB解:()容器底部压力hDCp,p,gh,gh,p,ghaa油水水题附图,,,hh油水油?h,,hh,,m,,水水p,p()p,pCDAB(水平管道中两点间连接一U形压差计指示液为汞。已知压差计的读数为mm试分别计算管内流体为()水()压力为kPa、温度为的空气时压力差。,p,(,,,)Rg,(,),Pa解:()()空气密度,pM',,,,kgmRT()'',p,(,,,)Rg,(,),Pa',p,,Rg空气密度较小(用一复式U形压差计测量水流过管路中A、B两点的压力差。指示液为汞两U形管之间充满水已知h=mh=mh=mh=m试计算A、B两点的压力差。p,p解:图中、为等压面即p,p,gRp,p,ghA?p,gh,p,gR()Ap,p,p,gh,gR又Bp,p,p,,g(h,h)题附图,p,gh,gR,,蒸汽在壳程冷凝(排出时为饱和液体)原料油在管程流动并由加热到。列管换热器尺寸为:列管直径为φmm、管长为m共有根管子。若换热器的传热量为kW蒸汽冷凝传热系数为W,(m)油侧污垢热阻可取为(m),W管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略试求管内油侧对流传热系数。又若油的流速增加一倍此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的倍试求油的出口温度。假设油的物性不变。解:t=S=nπDL=π=mmQK===W(m•)S,tmddR,siK,dd,iiiddiR,(,,),(,,,si,dKd,)ii,,,W(m,K)iQ=WC(t–t)=(–)=kWPQ=WC(t–)=(t–)P(,),(,t)Q(t,),t,,,m,K,sln,tt=答:α,W,(m)t,i第四章蒸发、用一单效蒸发器将kgh的NaOH水溶液由浓缩到(均为质量百分数)已知加热蒸气压力为kPa蒸发室内压力为kPa,溶液的沸点为比热容为kJ(kg)热损失为kW。试计算以下两种情况下所需加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。(,)进料温度为()沸点进料。解:()求水蒸发量W应用式()xW,F(,),(,),kghx()求加热蒸汽消耗量应用式()FCttWrQ(,)'LD,r由书附录查得kPa和下饱和蒸汽的汽化潜热为和kJkg则进料温度为时的蒸汽消耗量为:(,)D,,,kgh单位蒸汽消耗量由式(a)计算则D,W原料液温度为时D,,kgh单位蒸汽消耗量D,W由以上计算结果可知原料液的温度愈高蒸发kg水所消耗的加热蒸汽量愈少。、试计算(质量百分数的NaOH水溶液在kPa(绝)压力下的沸点。解:'?t,T'ΔA‘T查蒸汽在kPa下的饱和温度为汽化潜热为kJkg'Δ',fΔ'由式()可求Δ常其中f由式()求得即(T')()f,,,r'Δ'查附录为常Δ'则==常'?Δ,,即t,,A、在一常压单效蒸发器中浓缩CaCl水溶液已知完成液浓度为,(质分数)密度为kgm若液面平均深度为m加热室用MPa(表压)饱和蒸汽加热求传热的有效温差。解:确定溶液的沸点t'()计算Δ‘’查附录p=kPa,T=,r=kJkg查附录常压下的CaCl水溶液的沸点近似为t,A'?Δ,,,''Δ()计算,g,h,avp,p,,kPaav查附录当p=kPa时,对应的饱和蒸汽温度T=avpav''?Δ,,,'''Δ,()取()溶液的沸点t,T'Δ'Δ''Δ''',,则传热的有效温度差为:,tMkPa(表压)饱和蒸汽的饱和蒸汽温度T=,t,T,t,,,,、用一双效并流蒸发器将(质量,下同)的NaOH水溶液浓缩到已知原料液量为kgh沸点进料原料液的比热容为kJkg。加热蒸汽用蒸气压力为kPa(绝)冷凝器压力为kPa各效传热面积相等已知一、二效传热系数分别为K=W(mK)K=,W(mK)若不考虑各种温度差损失和热量损失且无额外蒸汽引出试求每效的传热面积。解:()总蒸发量由式()求得xW,F(,),(,),kghxn()设各效蒸发量的初值当两效并流操作时W:W,:又W,WWW,,kghW,kgh再由式()求得Fxx,,,(F,W)x,()假定各效压力求各效溶液沸点。按各效等压降原则即各效的压差为:,,p,,kPa故p==kPap=kPa查第一效p=kPa下饱和水蒸气的饱和蒸汽温度T=其r=kJkg查第二效p=kPa下饱和水蒸气的饱和蒸汽温度T=其r=kJkg查加热蒸汽p=kPa下,饱和温度T=,r=kJkg()求各效的传热面积由式()得因不考虑各种温度差损失和热损失且无额外蒸汽引出故加热蒸汽消耗D,W,kghD,W,kgh'T,T?T,tT,tQDr,A,,m,K,tK(T,t)(,)WrQA,,,m,'K,t(,)K(T,t)()校核第次计算结果由于AA重新计算。)A=A=A调整后的各效推动力为:Q',t,KAQ',,tKA将上式与式()比较可得AtAt,,''tt=,,,,AA'',t,t,,t,t且经处理可得:A,tA,t,mA,,'',t,t'',t,,t,则)重新调整压降''',t,T,tt,,,则''r,kJkgp=kPa时,其其对应的饱和压力第五章吸收气液平衡(向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO气体经充分接触后测得水中的CO平衡浓度,为kmolm鼓泡器内总压为kPa水温溶液密度为kgm。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。解:p,kPa查得水的s*p,p,p,,,kPaAs,c,,,kmolm稀溶液:MS,c,Ax,,,c*pAE,,,kPa,x,c,AH,,,kmol(kPa,m)*pAEm,,,p(在压力为kPa的吸收器内用水吸收混合气中的氨设混合气中氨的浓度为(摩尔分数)*p,x试求所得氨水的最大物质的量浓度。已知操作温度下的相平衡关系为。A解:混合气中氨的分压为p,yp,,kPaA与混合气体中氨相平衡的液相浓度为p*,Ax,,,**,c,xc,,kmolmA(在压力为kPa温度下含CO,(体积分数)空气CO混合气与水充分接触试求液相中CO的物质的量浓度。解:查得下CO在水中的亨利系数E为kPaCO为难溶于水的气体故溶液为稀溶液,,SH,,,kmol(m,kPa)EMS*p,yp,,kPaA*,,c,Hp,,kmolmAA(含CO,(体积分数)空气,CO混合气在压力为kPa温度下通入盛有m水的m密闭贮槽当混合气通入量为m时停止进气。经长时间后将全部水溶液移至膨胀床中并减压至kPa设CO大部分放出求能最多获得CO多少kg,。CO在水中的平衡关系服从亨利定律亨利系数E为kPa。设操作温度为解:*p,Ex()A*p,xA气相失去的CO物质的量,液相获得的CO物质的量*(p,p)VGAA,cVxLRT*(,p)A,x,*,p,x()A,()与()解得:x,Em,,,减压后:py,x,,,mWx,X,稀溶液:W,x,W,,kg,W,,kg,W,,,kg(用清水逆流吸收混合气中的氨进入常压吸收塔的气体含氨,(体积)吸收后气体出口中含*氨,(体积)溶液出口浓度为(摩尔比)操作条件下相平衡关系为。试用Y,X气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。解:y*Y,,,Y,X,,,y,y*Y,,,Y,X,,,y,*,Y,Y,Y,,塔顶:*,Y,Y,Y,,,塔底:(在操作条件、kPa下用CO含量为(摩尔分数)的水溶液与含CO,(体积分数)的CO,空气混合气在一容器充分接触试:()判断CO的传质方向,且用气相摩尔分数表示过程的推动力())设压力增加到kPaCO的传质方向如何并用液相分数表示过程的推动力。解:()查得、kPa下CO,水系统的E,MPaEm,,,p*y,mx,,?y,*y,y所以CO的传质方向由液相向气相传递解吸过程。*,y,y,y,,,解吸过程的推动力为E'm,,,()压力增加到kPa时'py*,x,,,'m,?x,*x,x所以CO的传质方向由气相向液相传递吸收过程。*,,,吸收过程的推动力为,x,x,x,,,由上述计算结果可以看出:当压力不太高时提高操作压力由于相平衡常数显著地提高导致溶质在液相中的溶解度增加故有利于吸收。扩散与单相传质(某容器内装有mm四氯化碳在的恒定温度下逐渐蒸发通过近似不变的mm静止空气层扩散到大气中设静止的空气层以外的四氯化碳蒸气压为零已知、大气压为kPa下,四氯化碳通过空气层的扩散系数为ms。求容器内四氯化碳蒸干所需时间为多少小时,解:查得下四氯化碳饱和蒸气压为kPa密度为kgm四氯化碳分子量M,kgkmolA气相主体中空气(惰性组分)的分压p,p,p,,,kPaBA气液界面上的空气(惰性组分)的分压p,p,p,kPaBA四氯化碳的气化速率为,hAM,A扩散速率为pDpBN,lnARTzpB定态传质时四氯化碳的气化速率等于其在空气中的扩散速率即,phDpBAN,ln,AMRTzp,BARTzh,A,,,s,h,p,BlnMDplnApB(在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇已知某截面上的气、液两相组成为p=kPaAc=kmolm设在一定的操作温度、压力下甲醇在水中的溶解度系数H为kmol(mkPa)A,,液相传质分系数为k,ms气相传质分系数为k,kmol(mskPa)。试求以LG分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率、及液相阻力的分配。解:以分压表示吸收总推动力cA*p,,,kPaAH*,p,p,p,,,kPaAAA总阻力,GLGKHkk,,,,,(m,s,kPa)kmol总传质速率*,N,K(p,p),,kmol(m,s)AGAA液相阻力的分配HkL,,,KG由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。(对习题的过程若吸收温度降低甲醇在水中的溶解度系数H变为kmol(mkPa)设气、液相传质分系数与两相浓度近似不变试求液相阻力分配为多少,并分析其结果。吸收温度降低时总传质阻力,GLGKHkk,,,,,(m,s,kPa)kmol液相阻力的分配HkL,,,KG由液相阻力占吸收过程总阻力的可知此吸收过程为气相传质阻力控制过程。吸收过程设计型计算(用的清水逆流吸收氨,空气混合气中的氨已知混合气体温度为总压为kPa其中氨的分压为kPa要求混合气体处理量为mh水吸收混合气中氨的吸收率为,。*在操作条件下物系的平衡关系为若吸收剂用量为最小用的倍试求()塔内每Y,X小时所需清水的量为多少kg,()塔底液相浓度(用摩尔分数表示)。解:pAY,,,()p,B,Y,Y(,,),(,),V,(,),kmolhY,Y(,)L,V,,kmolhmin*X,X,实际吸收剂用量L=L==kmolhmin,kgh(,)()X=XV(YY)L=,(在一填料吸收塔内用清水逆流吸收混合气体中的有害组分A已知进塔混合气体中组分A的浓度为(摩尔分数下同)出塔尾气中A的浓度为出塔水溶液中组分A的浓度为*操作条件下气液平衡关系为。试求操作液气比是最小液气比的倍数,Y,X解:yY,,,,y,yY,,,,y,xX,,,,x,Y,YY,YYL,,,,,m(,),(,),,*YVX,XY,,minm,Y,YL,,,,VX,X,LL,,,,,,minVV,,(用SO含量为(摩尔分数)的水溶液吸收含SO为(摩尔分数)的混合气中的SO。已知进塔吸收剂流量为kgh混合气流量为kmolh要求SO的吸收率为。在吸收操*作条件下系统的平衡关系为求气相总传质单元数。Y,X解:吸收剂流量L,,kmolhyY,,,,y,Y,Y(,,),(,),V,(,y),(,),kmolh惰性气体流量V,,X,X(Y,Y),(,),L*,,Y,Y,Y,,,*,,,Y,Y,Y,,,,,Y,,Y,,,Y,,,m,Ylnln,,YYY,,N,,,OG,Y,m(用清水逆流吸收混合气体中的CO已知混合气体的流量为标准mh进塔气体中CO含量为(摩尔分数)操作液气比为最小液气比的倍传质单元高度为m。操作条件下物,系的平衡关系为Y,X。要求CO吸收率为,试求:()吸收液组成及吸收剂流量()写出操作线方程()填料层高度。解:()由已知可知惰性气体流量V,(,),kmolhYY,,X=YLY,YY,Y,,,,,m,最小液气比,,*VX,XYm,,minLL,,,,m,,,操作液气比,,VV,,minL,,V吸收剂流量L,,,kmolh,,V,,yY,,,,y,VV,吸收液组成X,X(Y,Y),XY,,,LLLL,()操作线方程Y,X(Y,X),X(,)VV整理得Y=XmV()脱吸因数S,,,LY,mXN,ln(,S)SOG,,,SY,mXN,ln(,),OG,,,,Z,N,H,,mOGOG(在逆流吸收的填料吸收塔中用清水吸收空气,氨混合气中的氨气相流率为kg(mS)。*操作液气比为最小液气比的倍平衡关系为气相总传质系数为KaY,XYkmol(mS)。试求:()吸收率由,提高到,填料层高度的变化。()吸收率由,提高到,吸收剂用量之比为多少,)吸收率为,时:解:(V,,,kmol(mS)VH,,,mOGKayY,YY,YL,,,,,m,,,,,*VX,XYm,,minLL,,,,,,,VV,,minL,,kmol(mS)mVS,,,LY,mXN,ln(,S)SOG,,,SY,mXN,ln(,),OG,,,,Z,N,H,,mOGOG吸收率为,时:V'H,H,,,mOGOGKaY''Y,YY,YL,,',,,m,,,min,,*'VX,XYm,,'LL,,'(),,,min,,VV,,‘L,,kmol(mS)mV'S,,,'L,YmX'''N,ln(,S)SOG,,'',S,YmX'N,ln(,),OG,,,,''Z,N,H,,mOGOG'Z,,Z()L,,kmol(mS)‘L,,kmol(mS)'L,,L用纯溶剂在填料塔内逆流吸收混合气体中的某溶质组分已知吸收操作液气比为最小液气比的倍数为β溶质A的吸收率为η气液相平衡常数m。试推导出:L()吸收操作液气比与η、β及m之间的关系V()当传质单元高度H及吸收因数A一定时填料层高度Z与吸收率η之间的关系OGY,Y,,解:()YY,YY,YL,,,,,m,,,*VX,XYm,,minLL,,,,,,,m,,VV,,minY,YZ,N,H,H,()OGOGOG(Y,mX),(Y,mX)Y,mXlnY,mXYVV,XXYYY,(,),,,LLAmY,YH,YmXOGZ,H,,lnOGY,mX,YmVY,Y,mXLlnY,,Y,Ym,HHAmOGOGA,ln,lnmVmV(,,),,Y,,LL吸收过程的操作型计算(用清水在一塔高为m的填料塔内吸收空气中的丙酮蒸气已知混合气体质量流速为kg(ms)混合气中含丙酮(摩尔分数)水的质量流速为kmol(ms)在操作条件下相平衡常数为气相总体积吸收系数为Ka,kmol(m,s)。问丙酮的吸收率Y为,时该塔是否合用,yY,,,解:已知,y,Y,Y(,,),(,),M,y,M(,y)M,(,),kgkmolABmVS,,,Lln()N,,SSOG,,,,S,N,ln(,),OG,,,,VH,,,mOGKa,YZ,N,H,,mOGOG'因为实际吸收塔所以该吸收塔合用能够完成分离任务。Z,,Z,(某逆流吸收塔入塔混合气体中含溶质浓度为(摩尔比下同)吸收剂进口浓度为*实际液气比为此时出口气体中溶质为操作条件下气液相平衡关系为。若实际Y,X液气比下降为其它条件不变计算时忽略传质单元高度的变化试求此时出塔气体溶质的浓度及出塔液体溶质的浓度各为多少,mVS,,,解:原工况LY,mXN,,SSln()OG,,,SY,mX,N,ln(,),OG,,,,'mV'新工况S,,,'L,YmX'''N,ln(,S)SOG,,'',S,YmX'H,H因传质单元高度不变即OGOG'又因Z,Z所以传质单元数不变即,'N,N,ln(,),OGOG,,',Y,',Y,解得V''',X,X()(Y,Y),(,),L*(在一逆流操作的吸收塔中如果脱吸因数为气液相平衡关系为吸收剂进塔Y,X浓度为(摩尔比下同)入塔混合气体中溶质的浓度为时溶质的吸收率为。试求入塔气体中溶质浓度为时其吸收率为多少,若吸收剂进口浓度为零其它条件不变则其吸收率又如何,此结果说明了什么,X,解:时:Y,Y(,,),(,),原工况S,Y,mXN,,SSln()OG,,,SY,mX,N,ln(,),OG,,,,''H,H新工况Z,ZOGOG'Y,mX'N,ln(,S)SOG,,',SY,mX,'N,N,ln(,),OGOG,,',Y,',解得Y,'',YY,,',,,,,'YX,时:原工况Y,Y(,,),(,),S,Y,mXN,,SSln()OG,,,SY,mXN,ln(,),OG,,,''H,H新工况Z,ZOGOG'Y'N,ln(,S)SOG,,',SY'N,N,ln(,),OGOG,,',Y',Y,解得'',YY,,',,,,,'Y从计算结果看塔高一定当用纯溶剂吸收混合气体中的溶质时入塔气体组成变化其它条件不变其吸收率不变。在一逆流操作的填料塔中用纯溶剂吸收混合气体中溶质组分当液气比为时溶质的吸收*率为,在操作条件下气液平衡关系为。如果改换新的填料时在相同的条件下Y,X溶质的吸收率提高到,求新填料的气相总体积吸收系数为原填料的多少倍,mVS,,,解:原工况:LY,mXln()N,ln(,S)S,,SSOG,,,,,SY,mX,,S,N,ln(,),OG,,,,'新工况:S,S'N,ln(,),OG,,,,VZVZ'H,,H,,OGOG''NKaN,OGKa,YOGY''NKaOGY,,,KaNYOG在一填料吸收塔内用洗油逆流吸收煤气中含苯蒸汽。进塔煤气中苯的初始浓度为(摩尔比*下同)操作条件下气液平衡关系为操作液气比为进塔洗油中苯的浓度为Y,X出塔煤气中苯浓度降至。因脱吸不良造成进塔洗油中苯的浓度为试求此情况下()出塔气体中苯的浓度()吸收推动力降低的百分数,解:原工况:mVS,,,LY,mXN,ln(,S)SOG,,,SY,mX,N,ln(,),OG,,,,YY,,,,,,YmNOG'''H,H新工况:Z,ZOGS,SOG,'N,N,ln(,),OGOG,,',Y,'Y,解得'YY,,'Y,,,,mNOG'YY,,,m,m,,,Y,m(在一塔径为m的常压填料吸收塔内用清水吸收混合气体中的丙酮已知填料层高度为m,在操作温度为时混合气体处理量为mh其中含丙酮,。若出塔混合物气体中丙酮含*量达到,每kg出塔吸收液中含kg丙酮。操作条件下气液平衡关系为试Y,X求:()气相总体积传质系数及每小时回收丙酮的kg数()若将填料层加高m可多回收多少kg丙酮,解:Ω,,mV,(,),kmolhX,Y,,X,,,*,Y,Y,Y,,,*,Y,Y,Y,,,*,Y,Y,Y,,Y,,Y,,Y,,,m,Ylnln,YYY,,N,,,OG,YmVZH,,OGKaΩNYOGVKa,N,,kmol(m,h)YOGZΩW,V(Y,Y),(,),kmolh,kghVZH,,,,m()OGKaΩNYOG''ZN,,,OGHOGY,YL,,,,VX,X,'S,S,,'N,ln(,),OG,,',Y'解得Y,''W,V(Y,Y),(,),kmolh,kgh',W,W,W,,,kgh(用纯溶剂在一填料吸收塔内逆流吸收某混合气体中的可溶组分。混合气体处理量为Nms要求溶质的回收率为。操作液气比为吸收过程为气膜控制。已知下相平衡关系*气相总传质单元高度为m。试求:Y,X*()吸收温度升为时溶质的吸收率降低到多少,(时相平衡关系)Y,X()若维持原吸收率应采取什么措施(定量计算其中的个措施)。解:mV()原工况:S,,,LY,mXln()N,ln(,S)S,,SSOG,,,,,SY,mX,,S,N,ln(,),OG,,,,Z,N,H,,mOGOG''H,H新工况:Z,ZOGOG'm'S,S,,m'N,N,ln(,),OGOG,,',,,',,解得()温度升高平衡线上移推动力减小保持吸收率不变可采取措施:)LV增加即增加溶剂量'S,S'mVmV,'LL'm'L,L,L,Lm)增加填料层高度'm'LV不变温度升高S,S,,推动力减小靠增加塔高弥补。m'N,ln(,),OG,,,,'H,H,温度改变对气膜控制吸收过程传质单元高度不变OGOG''Z,N,H,,mOGOG,Z,,,m(在一塔高为m填料塔内用清水逆流吸收混合气中的氨入塔气体中含氨(摩尔比)混合气体流率为kmol(ms),清水流率为kmol(ms)要求吸收率为,气相总体积*吸收系数与混合气体流率的次方成正比。已知操作条件下物系的平衡关系为试求:Y,X()当混合气体量增加,时吸收率不变所需塔高,()压力增加倍时吸收率不变所需塔高,(设压力变化气相总体积吸收系数不变)解:Yy,,,原工况:YV,(,),kmol(m,s)mVS,,,Lln()N,,SSOG,,,,S,N,ln(,),OG,,,,VZH,,,,mOGKa,NYOG()气体流量增加,因水吸收氨为气膜控制所以V增加传质单元高度变化VVH,,,VOGKaΩVY''HVOG,(),,HVOG'H,,mOG'mV'S,,,L'N,ln(,),OG,,,,'''Z,N,H,,mOGOGp'm,m,,()压力加倍'p'mV'S,,,L'N,ln(,),OG,,,,V?H,OGKaΩY?H不变OG''Z,N,H,,mOGOG(在一吸收,解吸联合流程中吸收塔内用洗油逆流吸收煤气中含苯蒸汽。入塔气体中苯的浓度*为(摩尔分数下同)吸收操作条件下平衡关系为吸收操作液气比为Y,X进塔洗油中苯的浓度为出塔煤气中苯的浓度降至气相总传质单元高度为m。从吸收塔排出的液体升温后在解吸塔内用过热蒸汽逆流解吸解吸塔内操作气液比为解吸条件下*的相平衡关系为气相总传质单元高度为m。试求:Y,X()吸收塔填料层高度,()解吸塔填料层高度,解:()吸收塔yY,,,已知,y,yY,,,,y,mVS,,,LY,mXN,ln(,S)S,,OG,SY,mX,,ln,,,,,,吸收塔高为Z,N,H,,mOGOG()对于吸收塔V吸收液浓度X,X(Y,Y),(,),L对于解吸塔'X,X,溶液进口浓度'X,X,溶液出口浓度'Y,LA,,,Vm''*X,X,,,''*,X,X''*X,XN,,AAln,,OL''*,A,X,X,,,N,ln,,OL,S,,因为AH,SH,,m所以OLOG解吸塔塔高为Z,N,H,,mOLOL第六章蒸馏、质量分数与摩尔分数的相互换算:)甲醇水溶液中甲醇(CHOH)的摩尔分数为试求其质量分数。(()苯甲苯混合液中苯的质量分数为试求其摩尔分数。解:()因为x=AxMAAw,,,所以AxMxM(,)AABB()因为w=AwMAAx,,,所以AwMwM(,)AABB、在压强为kPa下正己烷正庚烷物系的平衡数据如下:t,xy试求:()正己烷组成为(摩尔分数)的溶液的泡点温度及其平衡蒸汽的组成()将该溶液加热到时溶液处于什么状态,各相的组成是多少,()将溶液加热到什么温度才能全部气化为饱和蒸汽,这时蒸汽的组成是多少,解:由所给平衡数据做txy图(见本题附图)。()当x=时由图中读得泡点温度At=其平衡瞬间蒸汽组成y=sA()当t=时溶液处于气液共存状态此时‘’x=y=AA()由图知将溶液加热到时才能全部汽化为饱和蒸汽蒸汽组成为。、在常压下将某原料液组成为(易挥发组分的摩尔分数)的两组分溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏若汽化率为试求两种情况下的釜液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y=x。解:()简单蒸馏时因为DF=所以WF=将y=x直接代入式()(m,)xbFFln,lnWm,(m,)xbW(,),,ln,ln,,ln,ln(,x)W,(,)xW解之x=wFW由式()y,x,xFWDDWF其中,,,DD所以y,x,x,,,FW()平衡蒸馏时由Fx=DyWxF得,yx与y=x联立求解得到x=y=、在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四氯化碳所组成的混合液。已知原料液流量为kgh组成w为(二硫化碳的质量分数下同)。若要求釜液组成w不大于馏出液回收率为,。FW试求馏出液的流量和组成分别以摩尔流量和摩尔分数表示。解:wMFAx,,,因为FwMwM(,)FAFBwMWAx,,,WwMwM(,)WAWB原料液平均摩尔质量M=()=kgkmolF所以F==kmolh馏出液回收率DxFx=DFDx==D由全塔物料衡算F=DW=DWFx=DxWx=WFDW解之D=kmolh故x==D、在连续精馏塔中分离苯苯乙烯混合液。原料液量为kgh组成为要求馏出液中含苯釜液中含苯不超过(均为质量分数)。试求馏出液量和釜液产品量各为多少,解:统一用摩尔流量及摩尔分数x,,Fx,,Dx,,WF,,kmolh所以(,)由全塔物料衡算整理得x,x,FWD,F,,kmolhx,x,DWW=FD==kmolh、在一连续精馏塔中分离某混合液混合液流量为kgh其中轻组分含量为,(摩尔百分数下同)要求馏出液中能回收原料液中,的轻组分釜液中轻组分含量不高于,试求馏出液的摩尔流量及摩尔分数。已知M=kgkmol,M=kgkmol。AB解:由于F,,kmolh又DxFx=DF所以由全塔物料衡算F=DW=DWFx=DxWx=WFDW解之D=kmolhFxF所以x,,,DD、在一连续精馏塔中分离苯甲苯混合液要求馏出液中苯的含量为(摩尔分数)馏出液量kgh塔顶为全凝器平均相对挥发度为回流比为试求:()第一块塔板下降的液体组成x()精馏段各板上升的蒸汽量及下降液体量。解:()因塔顶为全凝器所以y=x=D,xy,由得(,)x,yx,,,,,,(,)y,D,,kmolh()L=RD==kmolhV=(R)D=()=kmolh、连续精馏塔的操作线方程如下:精馏段:y=x提馏段:y=x试求泡点进料时原料液、馏出液、釜液组成及回流比。解:由于精馏段操作线方程为RxDy,xRRR所以R=,RxDx=,DR因为(xx)为提馏段操作线上一点所以将x=xy=x代入提馏段操作线方程WWWWx=x解之x=WWW由于泡点进料时x=x即两操作线交点的横坐标为原料组成所以qFx=xFF解之x=F、在常压连续操作的精馏塔内分离正己烷,正庚烷混合液。已知原料液中正己烷含量为(摩尔分数)进料温度为试求进料热状况参数q并写出q线方程。此物系的气液平衡数据见习题。解:由第题中txy相图知x=时对应泡点温度t=故此为冷进料。Fs查=下C==kJ(kg)PAC==kJ(kg)PB则C=CxMCxMPmPAAAPBBB==kg(kmol)查t=下r=kJkgr=kJkgsAB则r=rxMrxMmAAABAA==kJkmolCttr(,)(,)PmsFmq,,,所以rmq线方程为xqFy,x,,x,,x,q,q,,,、某理想混合液用常压精馏塔进行分离。进料组成含A,含B,(摩尔百分数下同)饱和液体进料塔顶为全凝器塔釜为间接蒸气加热。要求塔顶产品为含A,塔釜为含B,此物系的相对挥发度为回流比为。试用()逐板计算法()图解法分别求出所需的理论板层数及进料板位置。解:()逐板计算法由于塔顶为全凝器所以y=x=D由相平衡方程式及精馏段操作线方程式:,xxy,,(,,)xxxRDy,x,xnnRR由上两式交替计算至x=<xF所以第三层为进料板。因为泡点进料q=故提馏段操作线方程:'WxWxLLqFWW,,,,yxxmm'',,V(q)FV(q)FVVWxWxLFLFWW,x,,x,mmVVLDLDLFWFF,RDDDDD,x,x,x,xmWmWLLRRDDxx,F,DW,,,又因为Dxx,,FW,,所以y,x,,x,mmm由相平衡方程式与上述提馏段操作线方程式交替计算至x=<xW所以理论板层数N==层(不包括塔釜)。T计算结果如下表yx()图解法xD由在图中做精馏段操作线因,R为q=故q线为一垂直线并与精馏段操作线相交交点与()点连接得到提馏段操作线。然后在操作线与平衡线之间绘阶梯如该题附图所示得到N==层(不包括塔T釜)第三块为进料板。两种方法结果一致。、在常压操作的连续精馏塔中分离含甲醇与水(摩尔分数下同)的混合液其流量为kmolh馏出液组成为釜液组成为回流比为。试求:()馏出液流量()饱和液体进料时精馏段的下降液体量和提馏段的上升蒸气量()进料温度为时提馏段下降液体量和上升蒸气量。解:()由全塔物料衡算F=DW=DWFx=DxWx=DWFDW解之D=kmolh()由LD=R=得L=RD==kmolhV=(R)D=()=kmolh因为饱和液体进料q=‘所以V=V=kmolh()由题给平衡数据查x=时的t=Fs已知进料温度t=F查=下C=KJ(kg)C=kJ(kg)PBPA所以C=CxMCxMPmPAAAPBBB==kJ(kmol)由t=查得r=kJkgr=kJkgsAB所以r=rxMrxMmAAABBB==kJkmolCttr(,)(,)pmsFmq,,,rm‘所以L=LqF==kmolh‘V=V(q)F==kmolh、在连续精馏操作中已知精馏段操作线方程及q线方程分别为y=xy=x,试求:()进料热状况参数q及原料液组成x()精馏段和提馏段两操作线交点坐标。F解:由q线方程y=x知q,,故q=q,xF,,又故x=(q)=()=Fq,因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q线的交点所以y=xqqy=x联立求解x=y=qqqq、用逐板计算习题中泡点进料时精馏段所需理论板层数。在该组成范围内平衡关系可近似表达为y=x解:由习题知x=、x=、R=FD设塔顶为全凝器故y=x=D由平衡关系y=x=得x=由精馏段操作线方程xRDy,x,x,xnnnnRR得y==又x=得x=同理y==又x=得x=y==又x=得x=<xF精馏段理论板层数为层第四层为进料板。、在常压连续精馏塔中分离苯,甲苯混合液。若原料为饱和液体其中含苯(摩尔分数下同)塔顶馏出液组成为釜液组成为操作回流比为。试求理论板层数和进料板位置。平衡数据见例表。解:用图解法求NT在yx相图上找出x=、x=、x=对应点为c、e、a。WFD由回流比R=得精馏段操作线截距xD,,,R在图中确定b点并连接ab为精馏段操作线。已知原料为饱和液体故q=q线为e点出发的一条垂直线与精馏段操作线交于d点连接cd为提馏段操作线。绘阶梯数为故N=(不包括再沸器)。T由图可知第五块为进料板。、在常压下用连续精馏塔分离甲醇,水溶液。已知原料液中甲醇含量为(摩尔分数下同)馏出液及釜液组成分别为和泡点进料塔顶为全凝器塔釜为间接蒸汽加热操作回流比为最小回流比的倍。求()理论板层数及进料板位置()从塔顶向下第二块理论板上升的蒸汽组成。平衡数据见习题。解:()根据第题的平衡数据作出yx图由图中可知q线与平衡线交点坐标为x=、y=qq由式()得xy,,DqR,,,,minyx,,qqR=R==minxD,,由精馏段操作线截距与a点连接作出精馏段操作线ab。Rab与q线交于d连接cd即为提馏段操作线。绘出阶梯数为故理论板层数为(包括再沸器)进料板为第块()图中查得从塔顶第二块板上升的蒸汽组成为。、用简捷法求算习题中连续精馏塔所需的理论板层数。解:由习题图中读得q线与平衡线交点坐标为x=y=qq由式()得xy,,DqR,,,minyx,,qqR,R,min吉利兰图中横坐标,,RNN,Tmin,由吉利兰图中读得纵坐标NT由例知α=m由式(a),xxWDlg()()lg,xxDW,,,,,,,,Nmin,lglgmN,T,所以解之N=(不包括再沸器)TNT与习题结果一致。、一常压操作的连续精馏塔中分离某理想溶液原料液组成为馏出液组成为(均为轻组分的摩尔分数)操作条件下物系的相对挥发度α,若操作回流比R=R进料热状况min参数q=塔顶为全凝器试计算塔顶向下第二块理论板上升的气相组成和下降液体的组成。解:,xxy,,由相平衡方程式(,,)xxxqFy,x,,x,,x,由q线方程q,q,式联立求解得到交点坐标x=、y=qq由式()得xy,,DqR,,,minyx,,qqR=R==min精馏段操作线方程为xRDy,x,x,xRR用逐板计算法:因塔顶为全凝器则y=x=Dx由平衡线方程y,得x=x由精馏段操作线方程y,x,,xy,由相平衡方程得x=x、用常压连续精馏塔分离苯,甲苯混合液。已知原料液流量kmolh组成为馏出液及釜液组成分别为和(均为摩尔分数)进料温度为塔顶全凝器泡点回流R=塔釜为间接蒸汽加热加热蒸气压力为kPa(绝压)若忽略热损失试求:()加热蒸汽用量()冷却水用量(设冷却水进出口温差为)解:由全塔物料衡算x,x,FWD,F,,kmolhx,x,DW查得x=时泡点温度t=而进料温度t=故为冷进料。FsF查t=时苯、甲苯的汽化潜热为sr=KJkgr=KJkgAB则r==kJkmolm查,下C=C=kJ(kg)PAPB则C==kJ(kmol)PmCttr(,)(,)PmsFmq,,,所以rm精馏段上升蒸汽量V=(R)D=()=kmolh‘提馏段上升蒸汽量V=V(q)F=()=kmolh塔釜和塔顶分别按纯甲苯和苯计算:‘()查x=时t=对应的汽化潜热r=kJkgwsB‘则Q=Vr==kJhBB又查kPa(绝压)下饱和水蒸气的汽化潜热r=kJkg则塔釜加热蒸汽消耗量QBW,,,kghBr‘’()查x=时t=对应的汽化潜热r=kJkgDsc则Q=Vr==kJhcc冷却水消耗量QcW,,,kghcC(t,t)pc、在连续精馏塔中分离苯,甲苯混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为、和试求三层板中较低两层板的液相单板效率。操作条件下苯,甲苯混合液的平均相对挥发度可取。解:已知x=、x=、x=又全回流时操作线方程为y=x、y=x、y=x故y=、y=、y=由相平衡方程式*xy,,*(,)x*xy,,*(,)x**x,x,得到由式()x,x,E,,,mL*,x,xx,x,E,,,mL*,x,x、试计算习题中精馏塔的塔径和有效高度。已知条件如下:()进料量为kmolh()塔釜压力为kPa对应温度为塔顶为常压温度为塔釜间接蒸汽加热()全塔效率,空塔气速为ms板间距为m。解:由习题得知x=、x=、x=泡点进料R=FDW由全塔物料衡算F=DW=DWFx=DxWx=DWFDW解之D=kmolh‘V=V=(R)D=()=kmolh因全塔平均温度为,所以平均操作压力为,kPaVTP()V,,,msgTPVgD,,,mi,u圆整为mm由于习题已求出N=T所以N=NE==PTZ=(N)H=()=mPT、试计算习题中冷凝器的热负荷、冷却水的消耗量以及再沸器的热负荷、加热蒸汽的消耗量。已知条件如下:)忽略冷凝器热损失冷却水的进出口温度分别为和(()加热蒸汽的压力为kPa冷凝液在饱和温度下排出再沸器的热损失为有效传热量的,。解:塔顶可近似按纯甲醇计算则查塔顶下r=kJkgA由式()Q=Vr==kJhCAQcW,,,kghcC(t,t)(,)pc塔釜可近似按水计算则查塔釜下r=kJkgB由式()‘Q=VrQ==kJhBBL查加热蒸汽kPa下汽化潜热为kJkg则QBW,,,kghhrh、在连续精馏塔中分离二硫化碳,四氯化碳混合液。原料液在泡点下进入塔内其流量为kgh、组成为(摩尔分数下同)。馏出液组成为釜液组成为。操作回流比取最小回流比的倍操作压强为常压全塔操作平均温度为空塔气速为ms塔板间距为m全塔效率为,。试求:()实际板层数()两产品质量流量()塔径()塔的有效高度。解:()由yx相图中q线与平衡线的交点坐标为x=x=y=qFq则xy,,DqR,,,minyx,,qqR=R==min所以精馏段操作线的截距xD,,R在图中作出精馏段操作线和提馏段操作线见附图。得出N==块TN=NE==块PT()解法一:因M==kgkmolFF==kmolh由全塔物料衡算F=DW=DWFx=DxWx=DWFDW解之D=kmolhW=kmolh又M==kgkmolDM==kgkmolW所以D==kghW==kgh解法二:各部分组成以质量分数表示w,,Fw,,Dw,,WF=DW=DWFw=DwWw=DWFDW解之D=kghW=kgh‘()因为泡点进料故q=V=VV=(R)D=()=kmolhVTP()V,,,msgTP由式()VgmD,,,i,u圆整为mm。()由式()Z=(N)H=()=mPT、求习题中冷凝器的热负荷和冷却水的消耗量以及再沸器的热负荷和加热蒸气的消耗量。假设热损失可以忽略。已知条件如下:()塔内各处的操作温度为:进料、塔顶、塔釜。回流液和馏出液温度为。()加热蒸气表压强为kPa冷凝水在饱和温度下排出。()冷却水进出口温度分别为和。解:()塔顶近似按CS因塔顶泡点温度t=而回流液和馏出液温度t=查sLr=kJkgA=下C=kJkgPAQ=(R)DrC(tt)=()()cAPAsL=kJhQcW,,,kJhcC(t,t)(,)pc‘()塔釜可近似按CCl查下r=kJkg又V=VB‘Q=Vr=()=kJhBB查饱和水蒸气=kPa(绝压)下r=kJkgQBW,,,kghhr第七章干燥已知空气的干球温度为湿球温度为试计算空气的湿含量H相对湿度焓I和露点温度。解:查表得t,C时p,kPaws,twH,P(p,p),stss,w,H,H,(t,t)r(K)s,twtwHhw,C时r,K,twH?H,t,Cp,kPas由H,求得此时p,kPa?Φ,pp,s?I,(),kJkg干空气由p,kPa,查表得t,Cs?t,Cd答:湿含量H=相对湿度=,焓I=kJkg干空气露点温度。t,d(在HI图上确定本题附表中空格内的数值并绘出题的解题示意图。习题附表在HI图上确定本题附表中空格内的数值并绘出题的解题示意图。t,,,,Φ,,kgkg,kJkgkPa绝干气绝干气()()()()()()()()()()()()答:()t=H=kgkgφ=I=kJkgp=kPa绝干气绝干气d()t=t=H=kgkgI=kJkgφ=,绝干气绝干气d()t=t=φ=I=kJkgp=kPa,绝干气d()t=t=H=kgkgI=kJkgp=kPa,绝干气绝干气d()t=t=H=kgkgφ=p=kPa,绝干气d()t=H=kgkgφ=I=kJkgp=kPa,绝干气绝干气湿空气(t=H=kgkg)经预热后送入常压干燥器。水干空气试求:将空气预热到所需热量:将该空气预热到时相应的相对湿度值。解:)比热容C,H,HkJJ,CH干气Q,C,t,C,kJ(kg,CHH绝干气),C时p,kPa,kPa,H,kgkgs水干气H,Φp(p,Φp)ss解得Φ,答:kJkg干空气湿度为kg水kg干空气的湿空气在预热器中加热到后进入常压等焓干燥器中离开干燥器时空气的温度为求离开干燥器时露点温度。解:I=(H)tH等焓I=I(H)tH=(H)tH()=(H)HH=kgkg水干气pH,P,pp,,pp=Pa查表得t=d答:离开干燥器时露点温度t=d干球温度为K湿球温度为K的空气经过预热器温度升高到K后送至干燥器内。空气在干燥器中的变化为绝热冷却增湿过程离开时相对湿度为,。总压强为Pa。求()原湿空气的湿度和焓()空气离开预热器时的湿度和焓()m原湿空气在预热过程中焓的变化()空气离开干燥器时的湿度和焓()m原湿空气绝热冷却增湿时所获得的水分量。解:()原湿空气的湿度和焓由t=K和t=t=K查《化工原理例题与习题》上册湿空气性质附图或图得iHOWO湿度H=kgkg干空气。用前书式计算湿空气的焓即i,(H)(t,)HHO,()(,),kJkg干空气读者也可以从iHH图上直接读出的IH值。()空气离开预热器的湿度和焓H,H,kgkg干空气i由H=K查前书iH图得、tHi,kJkg干空气HI读者也可用公式计算i。HI()m原湿空气在预热过程中焓的变化含kg干空气的原湿空气预热过程中焓值增高增高的数值为kJkg,i,i,i,,,干空气HHiHOHt原湿空气的比容,()VHOkg,(),m湿空气干空气所以m原湿空气预热过程中焓增高的数值为i,,,kJHVHO()空气离开干燥器时的湿度和焓因为空气在干燥器中的变化为绝热冷却增湿过程所以kJkgi,i,干空气HH在湿空气性质图上由离开预热器的空气状态点沿等焓线(绝热冷却增湿线)移动与的,,等线相交交点即为空气离开干燥器时的状态点由交点读出,H,kgkg干空气()m原湿空气绝热冷却增湿时所获得的水分量为(H,H),(,),kgVHO答:()kgkgJkg()kgkgJkg()Jkg水干空气干空气水干空气干空气干空气()kgkgJkg()kg水干空气干空气湿物料从湿含量,干燥至,时从kg原湿物料中除去的湿份量为湿物料从湿含量,干燥至,(以上均为湿基)时的若干倍解:基准:kg原湿物料当湿物料从湿基湿含量干燥至时相应的干基湿含量分别为X,,kgkg干物料X,,kgkg干物料绝干物料量kgG,,干物料CW,G(X,X),(,),kg除去的湿分量C当湿物料从湿基含量干燥至时相应干基湿含量分别为X,,kgkg干物料X,,kgkg干物料kgG,(,),干物料CW,(,),kgW,,W即第一种情况下除去的湿份量是第二种情况下的倍。答:用内直径为m的转筒干燥器以干燥粒状物料水分自,干燥至,(湿基)。所用空气进入干燥器时干球温度为K湿球温度为K空气在干燥器内的变化为等焓过程离开干燥器时干球温度为K。规定空气在转倚内的质量速度不超过kg,(sm)以免颗粒被吹干空气出。试求每小时最多能向干燥器加入若干kg湿物料。解:物料的干基湿含量为X,,kgkg干物料X,,kgkg干物料πL,LD干空气的流率,,(),kgs干空气由t=K和t=K查湿空气性质图得H为kgkg。由于空气在干燥器内的变化干空气W为等焓过程故空气沿干燥器流动时的湿球温度为常数即t和t相等为K。再由t=KWW和t=K查湿空气性质图得H为kgkg干空气。W对干燥器作水的衡算,得G(X,X),L(H,H)CL(H,H)(,)或G,,,kgs干空气CX,X,kgsG,G(X),(),湿物料C答:G=kgs某干燥系统的操作条件如下:进入预热器的湿空气湿度H为kg,kg干空气温度t为K。离开干燥器的湿空气湿度H为kg,kg干空气、温度t为K。物料进入干燥器时的湿基湿含量w为,离开时w:为,。以干物料表示的干燥器的生产能力Gc为kg干物,s。干燥器内各项热量损失(包括物料带走的热量G(imim)、损失于周围环境的热量Q、物料cLD料输送装置带走的热量Q)之和Q等于向系统内所加入的总热量的,。假设预热器的热损失可T忽略。求干燥器所需要的空气流率和空气预热器中热量消耗速率。向干燥器输入热量的速率Q为零。D解物料的干基湿含量为WX,,,kgkg干物料,W,WX,,,及kgkg干物料,W,W,G(X,X),(,),kg水分蒸发速率s水C、需要的空气流率干燥器所需要的干空气流率为WWL,,,,kgs干空气H,HH,H,湿空气流率=L(H),(),kgs湿空气、预热器的热量消耗速率对整个干燥系统作热量衡算得LiQQ,LiQQGi,iQ(a)PDLPLDTHOHCmm已知及Q,Q,DLPQG(i,i)Q,(QQ),QLDTPDVCmm代入式a得LiQ,LiQPPHOHQ,L(i,i)(b)PHH由H=kgkg和t=K查湿空气性质图或用公式计算得i为kJkg。由H=干空气干空气HO和t=K查图或用公式计算得i=kJkg。干空气H将以上数值代入式b得预热器的热量消耗速率为Q,(,),kJsP答:Q=kJsP干球温度K、湿球温度K的湿空气经预热至K后送入干燥器干燥过程中损失的热量少于补充的热量δ=kJ,kg。空气离开干燥器时的温度为:K。试求干燥器中水汽化水分的蒸发量为kg,s时原湿空气的消耗量。解:由t和t查湿空气性质图得H=H=kgkg干空气WOkJ(kgK)c,H,,干空气HkJkgi,c(t,)H,(,),干空气HHii,HH,,HH,i,(H)(t,)HH将已知值代入上二式,即i,H,H,i,(H)(,)HH解得kgkgH,干空气kJkgi,干空气H读者也可用图解法求空气离开干燥器时的状态参数干空气消耗量kgsL,W(H,H),(,),干空气原湿空气的消耗量kgs,L(H),(),湿空气答:L=kgs某湿物料的初始含水量为,干燥后的含水量为,(即为湿基)湿物料处理量为kg,s空气的初始温度为初始湿含量为kg水,kg。假设所有水分皆在表面气化阶段除干空气去干燥设备保温良好空气的出口温度选定为试求:()将空气预热至进入干燥器此干燥过程所需供热量及热效率各为多少()将空气预热至进入干燥器此干燥过程所需供热量及热效率有何变化解:()当出口气体温度选定为t=时(H)tH,tH,t(),kgkg,,水干空气所需空气量可由物料衡算式求出G(X,X),V(H,H)C(,)(,)G(X,X),,CV,,,kgs干空气H,H,所需供热量和热效率分别为Q=V(H)(t,t)=()(,)=kJst,t,,,,,t,t,()将空气预热至时空气出口湿度为(H)tH,tH,t(),,,所需空气量为G(X,X)CV,H,H(,)(,),,,,kgs干空气,所需供热和热效率分别为Q,V(H)(t,t)kJs,()(,),t,t,,,,,t,t,答:()Q=kgsη=()Q=kgsη=某湿物料kg均匀地平摊在长m宽m的平底浅盘内并在恒定的空气条件下进行干燥物料的初始含水量为,干燥小时后含水量降为,已知在此条件下物料的平衡含水量为,临界含水量为,(皆为湿基)并假定降速阶段的干燥速率与物料的自由含水量(干基)呈线性关系试求:()将物料继续干燥至含水量为,所需要总干燥时间为多少()现将物料均匀地平摊在两个相同的浅盘内并在同样空气条件下进行干燥只需小时便可将物料的水分降至,问物料的临界含水量有何变化恒速干燥阶段的时间为多少解:()绝对干物料的质量为G,G(,,),(,),kgc物料初始含水量(干基)为,X,,,kgkg水干物料,,,干燥小时物料的含水量(干基)为,X,,,kgkg水干物料,,,物料的平衡含水量(干基)为*,*kgkgX,,,水干物料*,,,物料的临界含水量(干基)为,ckgkgX,,,水干物料c,,,c物料的最终含水量(干基)为,X,,,kgkg水干物料,,,,因,故整个小时全部是恒速干燥干燥速率为,cGcN,(X,X),(,),kg(mh)A,A将物料干燥到临界含水量所需时间为Gc,,(X,X),(,),hcANA继续将物料干燥到所需时间为***,,,GXXG(XX)XXccccc,,ln,ln**AKAN,,XXXXXA(,,,ln,h,所需总时间为,,,,,,h()物料的平衡含水量只与空气的状态有关物料在恒速阶段的干燥速率只取决于空气的状态与流速故将物料均匀平摊在两个盘子里干燥面积加倍而且不X,N,A'则以下诸式必同时得到满足:变。设此时物料的临界含水量为XcG''c,,(X,X),(,X)ccANA'*'*''(,),((,),GXXXXXXccccc,ln,ln,*,AN,XXA,,,,,h''X,由以上三式分别求出,,h,,h故X的设,,,hcc假定值正确以上计算有效。答:τ=hX=
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