【正文】 ∴(L/G)=y2=y1(1φ)=()=x1=(G/L)(y1y2)+x2=()/= ∵ Z＝HOGNOG 而NOG =(y1y2)/ΔYm Δy1=y1y1*== Δy2=y2y2*== Δym =(Δy1Δy2)/ln(Δy1/Δy2) =()/ln() = ∴NOG=()/= HOG＝G /（KyaΩ） ＝(） ＝(m) ∴Z＝= 16.（15分）在塔徑為 ，用清水吸收溫度為20℃，壓力為1 atm的某混合氣體中的CO2，混合氣體處理量為1000m3/h,CO2含量為13％（體積），其余為惰性氣體，要求CO2的吸收率為90％, CO21000g H2O,操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y=1420X（式中 Y、X(均為摩爾比），液相體積吸收總系數(shù)Kxa＝11000kmol/()，CO2 分子量為44，水分子量為18。試求：1．吸收劑用量（kg/h）；2．所需填料層高度m,解： 1．求吸收劑用量 Y1=y1/(1y1)=()= Y2=Y1(1φ)=()= X1=(1000/18)=105 X2=0 V=TV’/(T’) =1000()273/(293)= L=V(Y1Y2)/(X1X2)=()/(105)=59345kmol/h= 106kgH2O/h 2．求填料高度HOL =L/ (ＫxaΩ) =59345/ (11000π/4)= NOL=(X1X2)/ΔXm X1*=Y1/m =104。 X2*=Y2/m =105 ΔXm =（(X1*X1)( X2*X2)）/ln((X1*X1)/( X2*X2)) =（(105)1 05）/ ln(105)/(1 05) =10 NOL=105/(105)= Z＝=17.（15分），在20℃、760mmHg下用清水對(duì)空氣—氨混合氣進(jìn)行逆流吸收操作，%的混合氣480m(操作態(tài)) ,要求NH3的回收率為95%。已知20℃的平衡關(guān)系為y=（x、y均為摩爾分率），出塔溶液中NH3的濃度為平衡濃度的80%。試求：(1)出塔溶液中氨的濃度（）；(2)水用量（kg/h)。 (3)()，計(jì)算所需填料層高度（m）。解： (1)x1=*=C=C總x=ρX/[MX+（1X）M]≈ρX/M?！?C≈(18/1000)= (2) L/G=(y1y2)/x1=(y1y2)/()=mη/ = G=(480273/293)/=20 kmol/h L== kmol/h=320 kg/h (3)HOG=G/Kya=20/()3600/= m S=m/(L/G)= y1/y2=1/(1η)=1/=20 NOG=1/(1S)ln[(1S)y1/y2+S]= h=HOGNOG== m18.（15分）在填料吸收塔中用清水吸收氨與空氣的混合氣中的氨。已知混合氣體中,氨的最初濃度為5%（體積%），該塔在1atm和30℃下進(jìn)行，吸收率達(dá)95%，氨氣的亨利系數(shù)E=321kN/m2。試求：1）離開吸收塔的混合氣中氨的濃度(以體積%表示）； 2）溶液的出塔濃度；3）該吸收操作的△Ym為多少？解： 1）y1： y1=Y1/（1＋Y1）Y1=5/95=； Y2=Y1(－η）=(1－) =∴y1=(1＋)=%(摩爾百分率=體積百分率 ） 2）X1：根據(jù)推導(dǎo)：X1=Y1/而： m=E/P=321/=∴X1== kmolNH3/kmol水 3）△Ym:△Ym=[(Y1－Y1*)－(Y2－Y2*)]/ln(Y1－Y1*)/( Y2－Y2*)而：Y1*=mX1==。Y2=。Y2*=mX2=0=0,Y2= ∴代入得： △Ym=19.（15分）。吸收率98%，所得的溶液中甲醇濃度為最大濃度的67%，平衡方程為Y=。 m/s，惰氣流量為42kmol/h，試求：(1)吸收用的水量m3/h。(2)吸收塔的直徑為多少m？[氣體常數(shù)R=()],(3)吸收塔每小時(shí)實(shí)際吸收了多少kmol的甲醇？解：1）L： L=V（Y1－Y2）/（X1－X2）Y1=。Y2=Y1(1φ)=()=。X1*=(Y1/)=。X2=0。 V=42 kmol/h∴L=42(－)/=或= 2)D: D=(4V混/πu)混合氣體量n=V(1＋Y1)=42(1＋)=V混=nRT/p=300/=∴代入：D=（4) =， 3)G: G=VY1φ=42= kmol甲醇/h20.（20分）某廠準(zhǔn)備采用一個(gè)填料吸收塔用清水逆流吸收含有10%（體積%）的SO2的混合氣體。℃。要求處理的混合氣體量為1000(標(biāo)準(zhǔn))m3/h,實(shí)際吸收劑單位耗用量比最小吸收劑單位耗用量大50%，吸收率要達(dá)到98%。試求： (1)吸收用水量為多少m3/h? (2)吸收塔直徑為多少m？(3)若想再提高吸收率，你認(rèn)為可采用什么措施？（附：氣液平衡方程：Y=40X，M=64）解：1）L： L=V（Y1－Y2）/（X1－X2）Y1=10/90=；Y2=(1－)=又∵L= 而：X1=Y1/=40=V=1000(1－)/=代入上式得： L=或= 2)D: D=(4V混/πu)而V混=1000（）（298/273）=。 u=：D= 3)φ↑: 對(duì)于一個(gè)操作塔言，欲提高φ，增大液氣比，這樣可使吸收推動(dòng)力增大。則φ↑。此外，液氣比增大，噴淋密度增大，有利于填料充分潤(rùn)濕！注意：液氣比增大，液放速度下降，這點(diǎn)要注意！21.（15分）用清水吸收氨一空氣混合氣中的氨?；旌蠚膺M(jìn)塔時(shí)氨的濃度Y1=,吸收率90%，氣~液平衡關(guān)系Y= 試求： (1)溶液最大出口濃度；(2)最小液氣比；(3)取吸收劑用量為最小吸收劑用量的2倍時(shí)，傳質(zhì)單元數(shù)為多少？(4)，填料層高幾米？解： 1）X1*：Y1=；Y2=Y1(1－φ)=(1－)=。X1*=Y1/=2)(L/G)min:(L/V)min=(Y1－Y2)/(X1*－X2) =(－)/－0=3) NNOG=(Y1－Y2)/△Ym∵V(Y1－Y2)=L(X1－X2) , X2=0∴X1=V(Y1Y2)/L，而L/V=2(L/V)min=2 = ∴X1=（－）/= Y1*==， Y2*=0∴ △Ym=[(Y1－Y1*)－（Y2－Y2*）]/ln(Y1－Y1*）/（Y2－Y2*）代入得：△Ym=.∴NOG=(－)/= 4)Z: Z=HOG . NOG ==22.（15分）在填料高度為5m的常壓填料塔內(nèi)，用純水吸收氣體混合物中少量的可溶性組分，氣液逆流接觸 。操作條件下平衡關(guān)系Y=%，若保持氣液兩相流量不變，欲將回收率提高到98%，問填料層高度增加多少米？,設(shè)其Kya值不變解： Z=HOG NOG Z′= HOGNOG’ （依題意HOG為定值）NOG =(Y1－Y2)/△Ym△Ym=[(Y1Y1*）（Y2Y2*）]/ln(Y1Y1*）/（Y2Y2*）而： Y1－Y2=Y1－Y1（1－φ)=Y1φ∵L/V=(Y1－Y2)/X1, ∴X1=Y1φ/Y1－Y1*=Y1－mX1=Y1－m(Y1φ/)=Y1 (1－mφ/)Y2－Y2*=Y2－0=Y1(1－φ) 代入化簡(jiǎn)：NOG =[φln(1－mφ/)/(1－φ)]/(φ－mφ/） =[ln(1－)]/(1－)/(－)=同理可得：NOG 39。=[φ′ln(1－mφ′/)/(1－φ′)]/(φ′－mφ′/) =[ ln(1—)/(1－)]/(－)=Z′= ZN′OG /NOG =5∴△Z=－5=23.（15分）今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料氣中的甲醇。已知處理量為1000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），原料氣中含甲醇100g/m3，吸收后水溶液中含甲醇量等于進(jìn)料氣體相平衡時(shí)的濃度的67%。設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下操作，要求甲醇的回收率為98%，吸收平衡線可取為Y= , Ky=(),塔內(nèi)單位體積填料的有效氣體傳質(zhì)面積為190m2/m3。試求：1）水用量 ；2）塔經(jīng) ； 3）填料層高度,（附：甲醇分子量32）解： 1） L ： L=V（Y1Y2）/（X1X2）∵ y1=(100103/32)/(1/)= ?！?Y1=y1 /(1y1)=()= 。 Y2=Y1 (1Φ)=()= 。∵X1*=Y1/m=∴X2=*==； X2=0； V=1000/=， V=（）= kmol/h；代入得：L=V（Y1Y2）/X1=（）/ L=或=1256kg/h=。2）D： D=（4V/πu）= (41000/π3600)= 3)Z: Z=HOG=V/KyaΩ=(190π/4) =。 NOG=(Y1－Y2)/△Ym△Ym=(△Y1－△Y2）/ln(△Y1/△Y2）△Y1=Y1－Y1*=－=△Y2=Y2－Y2*=Y2－0=代入得：△Ym=∴NOG=(－)/= ∴Z==干燥1. 在常壓干燥器中，％％（均為濕基）。溫度25℃、相對(duì)濕度55%的原空氣經(jīng)過預(yù)熱器加熱到85℃后再進(jìn)入干燥器，離開干燥器時(shí)的溫度為30℃，物料進(jìn)、出干燥器時(shí)的溫度分別為24℃和60℃，絕干料.℃，試求：（1）絕干空氣流量（）；（2）預(yù)熱器中的傳熱量（）。（25℃時(shí)水的飽和蒸汽壓＝）。解：物料衡算：L(H2－H1)=Gc(X1－X2)=W；GC=G2(1－ｗ2)=1000(1－)=X1=(1－)= ；X2=(1－)= W=GC(X1－X2)=998(－)= 已知25℃時(shí)水的飽和蒸氣壓ｐS=； ｐ=ψｐS== H1=H0=(P－ｐW)= ∴ L(H2－)= (ａ) 熱量衡算： ∵ LI0+GCCPmt1+QP+Qd+Q補(bǔ)＝LI2+GCCPmt2+Q損其中：Ｉ0=(+)25+2490 = Ｉ1=(+)85+2490 =絕干氣 Ｉ1=(+)30+2490H =＋2546H 濕物料的焓 (ｃps＋ｘｃpL)t1=(+)24= GCCpmt2(+)60=絕干料。Qp=L(Ｉ1－Ｉ0)=L(－)=。= =32580 ∴L()=998()+24L(－)=38510 (ｂ) 聯(lián)立式(ａ)和(ｂ)解得： H= 絕干氣1 L= 。Q=L(Ｉ1－Ｉ0)== =142913 = kw2. 在常壓絕熱干燥器內(nèi)干燥某濕物料。將500kg的濕物料從最初含水量20％降至2％（均為濕基） 。ｔ0=20℃，H0＝℃后進(jìn)入干燥器，在干燥器內(nèi)空氣經(jīng)歷一個(gè)等焓干燥過程，廢氣溫度為60℃。試計(jì)算：1．完成上述干燥任務(wù)所需的濕空氣量；2．空氣經(jīng)預(yù)熱器獲得的熱量； 3．在恒定干燥條件下對(duì)該物料測(cè)得干燥速率曲線如圖所示。已知恒速干燥段所用時(shí)間為1h求降速段需多少時(shí)間。解：(1)．X1 =, X2 = Gc =500()=400kg W=400()= I1 =(+ )t1 +2490H0 ==I2 I2 =(+ )t2 +2490H2 →H2 =()/2603= L=W/(H2 H0 )=(2)．QP =V(+ )(t1 t0 )=104kJ(3)．UC=400 AU=GC（X1X2）/θ=400()/1=60kg/h θ=GC（xCx*）ln[（XCX*）/（X2X*）]/AU=400（）ln（）/60= 3. 某食品廠物料的干燥流程如下圖示。試求：(1)? (2)空氣預(yù)熱器消耗的熱量為多少kw？(3)?注：圖中代號(hào)單位：W—濕基含水量； I—干空氣, H— , v—m3.kg1干空氣解： 1）產(chǎn)量G：G2=G1W=20002000（)/() ==2)預(yù)熱器消耗的熱量Q：Qp=L（I10I0）＋Q39。=W(I1I0)/(H2H1)＋Q39。 =(10845)/()＋18800=10=3)風(fēng)機(jī)抽送的風(fēng)V：V=Lv=（HH）=() =4. 如附圖所示，濕物料含水量為42％，經(jīng)干燥后為4％（均為濕基），空氣的干球溫度為21℃,相對(duì)濕度40％,經(jīng)預(yù)熱器k1加熱至93℃后再送入干燥器k2中,離開干燥器時(shí)空氣的相對(duì)濕度為60％, 若空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓干燥過程，試求：（1）在H－Ｉ圖上示意作出空氣的狀態(tài)變化過程，并注明其有關(guān)的參數(shù)；（2）設(shè)已查得H1＝. kg1絕干氣，H＝），求絕干空氣消耗量L（）。（3） 預(yù)熱器供應(yīng)之熱量Qp（kw）。（設(shè)忽略預(yù)熱器的熱損失）。 解：（1）如答圖所示 （2） Gc＝G1（1－ｗ1） ＝（1－）＝ ｘ1＝42/58＝ 。ｘ2＝4/96＝ Ｗ＝Gc（ｘ1－ｘ2）＝（－）＝  L＝Ｗ/（H2－H0）＝（－）＝ （3）Qp＝L（Ｉ1－Ｉ0）。 Ｉ1－Ｉ0＝（＋）（ｔ1－ｔ0） ＝（＋）（93－21） ＝ 絕干氣 ∴預(yù)熱器供應(yīng)熱量 Qp＝L（Ｉ1－Ｉ0）＝＝ kｗ