【正文】 %依總物料衡算得 M=F+S =1000+800=1800kg/h 由圖量得== R=M－E=1800－1114=686kg/h2）萃取液、萃余液的組成和流量 連接點(diǎn)S、E，并延長SE與AB邊交于E′，由圖讀得yE′=92%。連接點(diǎn)S、R，并延長SR與AB邊交于R′，由圖讀得xR′=%。萃取液和萃余液的流量由式836及式837求得，即 萃取液的流量E′也可用式823計(jì)算，兩法結(jié)果一致。3）選擇性系數(shù)β用式827求得，即 由于該物系的氯仿（B）、水（S）互溶度很小，所以β值較高，所得到萃取液濃度很高。4）每公斤B需要的S量 由于組分B、S可視作完全不互溶，則用式834計(jì)算較為方便。有關(guān)參數(shù)計(jì)算如下： YS=0Y1與X1呈平衡關(guān)系，即 Y1=== S/B=（XF－X1）/Y1=（－）/=。需要指出，在生產(chǎn)中因溶劑循環(huán)使用，其中會(huì)含有少量的組分A與B。同樣，萃取液和萃余液中也會(huì)含少量S。這種情況下，圖解計(jì)算的原則和方法仍然適用，僅在三角形相圖中點(diǎn)S、E′及R′的位置均在三角形坐標(biāo)圖的均相區(qū)內(nèi)。％降到5％（重量％），萃取劑可以認(rèn)為是純態(tài)，其流量為原料液的兩倍，應(yīng)用三角形圖解法求出所需的理論級(jí)數(shù)。操作溫度為20℃，此溫度下的平衡數(shù)據(jù)如表3所示。表3 醋酸（A）水（B）二異丙醚（S）在20℃下的平衡數(shù)據(jù)（質(zhì)量％）序號(hào)水 相異 丙 醚 相％A％B％S％A％B％S123456789解：①xf=，連結(jié)FS，測其長度②求作M點(diǎn)，/=S/F=2，故M三等分FS，且靠近S③按末級(jí)xN=,在溶解度曲線上找出RN點(diǎn)，連結(jié)RNM并延長與溶解度曲線相交，得離開第一級(jí)的萃取相濃度點(diǎn)E1④連結(jié)FE1并延長，連結(jié)RNS并延長，交于點(diǎn)D⑤過E1點(diǎn)作平衡連結(jié)線，得R1，此為第一級(jí)⑥連結(jié)R1D，與溶解度曲線交于點(diǎn)E2，過E2作平衡連結(jié)線R2E2，此為第二級(jí)⑦按照⑥繼續(xù)作圖直至R7時(shí)，萃余相的溶質(zhì)濃度x7=⑧故所需要理論級(jí)數(shù)為7級(jí)。75．25℃時(shí)丙酮（A）—水（B）—三氯乙烷（S）系統(tǒng)以質(zhì)量百分率表示的溶解度和聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)如附表4和附表5所示。 附表4溶解度數(shù)據(jù)三氯乙烷水丙 酮三氯乙烷水丙 酮99．8994．7390．1179．5870．3664．1760．0654．8848．780．110．260．360．761．431．872．112．984．0105．019．5319．6628．2133．9637．8342．1447．2138．3131．6724．0415．899．634．352．181．020．446．849．7815．3726．2835．3848．4755．9771．8099．5654．8558．5560．5958．3354．9947．1841．8527．180 附表5聯(lián)結(jié)線數(shù)據(jù)水相中丙酮xA5．9610．014．019．121．027．035．0三氯乙烷相中丙酮yA8．7515．021．027．73240．548．0用三氯乙烷為萃取劑在三級(jí)錯(cuò)流萃取裝置中萃取丙酮水溶液中的丙酮。原料液的處理量為500kg/h，其中丙酮的質(zhì)量百分率為40%，各級(jí)溶劑用量相等。試求丙酮的回收率。解：丙酮的回收率可由下式計(jì)算，即 關(guān)鍵是求算R3及x3。由題給數(shù)據(jù)在等腰直角三角形相圖中作出溶解度曲線和輔助曲線。第一級(jí)加入的溶劑量，即每級(jí)加入的溶劑量為 S= =500=250kg/h根據(jù)第一級(jí)的總物料衡算得 M1=F+S =500+250=750kg/h由F和S的量用杠桿定律確定第一級(jí)混合液組成點(diǎn)M1，用試差法作過M1點(diǎn)的聯(lián)結(jié)線E1R1。根據(jù)杠桿定律得 再用250kg/h的溶劑對(duì)第一級(jí)的R1相進(jìn)行萃取。重復(fù)上述步驟計(jì)算第二級(jí)的有關(guān)參數(shù)，即 M2=R1+S=+250= kg/h同理，第三級(jí)的有關(guān)參數(shù)為 M3=321+250=571kg/h kg/h由圖讀得x3=%。于是，丙酮的回收率為 第八單元 干燥81．已知濕空氣的總壓pt=，相對(duì)濕度=，干球溫度t=30℃。試求：1）濕度H；2）露點(diǎn)td；3）絕熱飽和溫度；4）將上述狀況的空氣在預(yù)熱器中加熱至100℃所需的熱量。已知空氣質(zhì)量流量為100kg（以絕干空氣計(jì)）/h；5）送入預(yù)熱器的濕空氣體積流量，m3/h。解：已知pt=，=，t=30℃。由飽和水蒸氣表查得水在30℃時(shí)的蒸氣壓ps=1）濕度H： kg/kg2）按定義，露點(diǎn)是空氣在濕度不變的條件下冷卻到飽和時(shí)的溫度，現(xiàn)已知 kPa由水蒸氣表查得其對(duì)應(yīng)的溫度td=℃。3）求絕熱飽和溫度tas： （a）已知t=30℃并已算出H=，又cH=+=+=，而ras、Has是tas的函數(shù)，皆為未知，可用試差法求解。設(shè)tas=25℃，pas=，Has=，ras=2434kJ/kg，代入式（a）得tas=30（2434/）（）=℃＜25℃。可見所設(shè)的tas偏高，由此求得的Has也偏高，重設(shè)tas=℃，相應(yīng)的pas=，Has=（）=，ras=2438kJ/kg，代入式（a）得tas=30（2438/）（）=℃。兩者基本相符，可認(rèn)為tas=℃。4）預(yù)熱器中加入的熱量 Q=100（+）（10030） =7280kJ/5）送入預(yù)熱器的濕空氣體積流量 m3/h本題要求掌握濕空氣性質(zhì)參數(shù)及其計(jì)算。82． 今有一干燥器，濕物料處理量為800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%減至4%（均為濕基）。干燥介質(zhì)為空氣，初溫15℃，相對(duì)濕度為50%，經(jīng)預(yù)熱器加熱至120℃進(jìn)入干燥器，出干燥器時(shí)降溫至45℃，相對(duì)濕度為80%。試求：1）水分蒸發(fā)量W； 2）空氣消耗量L、單位空氣消耗量； 3）如鼓風(fēng)機(jī)裝在進(jìn)口處，求鼓風(fēng)機(jī)之風(fēng)量V。解：1）水分蒸發(fā)量W已知G1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，則 Gc=G1（1w1）=800（）=560kg/h W=Gc（X1X2）=560（）=2）空氣消耗量L、單位空氣消耗量由IH圖中查得，空氣在t=15℃，=50%時(shí)的濕度為H=。在t2=45℃，2=80%時(shí)的濕度為H2=?？諝馔ㄟ^預(yù)熱器濕度不變，即H0=H1。 kg絕干空氣/h kg干空氣/kg水3）風(fēng)量V 用式（714）計(jì)算15℃、 =V=LvH=4610=。83．有一間歇操作干燥器，將某濕物料由含水量w1=27%干燥到w2=5%（均為濕基），濕物料的質(zhì)量為200kg，裝卸時(shí)間τ′=1h，試確定每批物料的干燥周期。已知該物料的臨界含水量Xc=，平衡含水量X*=。解： 絕對(duì)干物料量 Gc′=G1′（1w1）=200（）=146kg 干燥總表面積 S=146=將物料中的水分換算成干基含水量 最初含水量kg水/kg干物料 最終含水量kg水/kg干物料由于X2＜Xc，所以干燥過程應(yīng)包括恒速和降速兩個(gè)階段，各段所需的干燥時(shí)間分別計(jì)算。由X1==，由圖715中查得U0=（m2h） h由Xc==，X*=（742），求得 kg/(m2h) h τ=τ1+τ2+τ′=++1=本題要求掌握的計(jì)算。說明：求干燥時(shí)間，應(yīng)根據(jù)干燥最終的含水率與臨界含水量比較，當(dāng)干燥要求最終的含水率小于臨界含水率，則應(yīng)分衡速階段和降速階段分別計(jì)算干燥時(shí)間。84．，出口氣體的溫度為60℃，相對(duì)濕度70%，將部分出口氣體返回干燥器入口與新鮮空氣相結(jié)合，使進(jìn)入干燥器的氣體溫度不超過90℃，相對(duì)濕度為12%。，溫度為20℃，試求：1）新鮮空氣的預(yù)熱溫度及空氣的循環(huán)量；2）預(yù)熱器需提供的熱量為多少？若將流程改為先混合后預(yù)熱，所需熱量是否有變化？圖（a）圖（b）解：1）在新鮮空氣中，干空氣的流量水在=60℃ ，出口氣體的濕度為水在=90℃ ，混合氣體的濕度為以混合點(diǎn)為控制體，對(duì)水分作物料衡算，可求出循環(huán)氣量為以混合點(diǎn)為控制體作熱量衡算，可求出新鮮空氣的預(yù)熱溫度將代入上式，求得空氣的預(yù)熱溫度為 ℃2）預(yù)熱器所需提供的熱量為若流程改為先混合再預(yù)熱，所需熱量可以附圖（b）中的方框作控制體，作熱量衡算求出說明：雖然先混合后預(yù)熱或先預(yù)熱后混合所需熱量相同，但是，先預(yù)熱后混合，預(yù)熱器氣體出口溫度高，需要能位較高的熱源，一般說來，先混合后預(yù)熱更為經(jīng)濟(jì)合理。85．某濕物料用熱空氣進(jìn)行干燥，空氣的初始溫度為20℃， kg水/kg干空氣，為保證干燥產(chǎn)品的質(zhì)量，空氣進(jìn)入干燥器的溫度不得高于90℃。若空氣的出口溫度選定為60℃，并假定為理想干燥過程，試求：1） 將空氣預(yù)熱至最高允許溫度即90℃進(jìn)入干燥器，蒸發(fā)每千克水分所需要的空氣量及供熱量各為多少？熱效率為多少？2） 若將干燥器出口氣體的2/3回流至入口與新鮮空氣混合，并同樣使氣體的入口溫度為90℃，蒸發(fā)每千克水分所需要的空氣量、供熱量及熱效率各有何變化？解：1）對(duì)于理想干燥過程，氣體狀態(tài)的變化是等焓的，即蒸發(fā)每千克水所需要的空氣量為蒸發(fā)每千克水所需供熱量為此干燥過程的熱效率為2）從附圖可知，采用廢氣再循環(huán)流程，最終排出干燥器的干空氣量等于新鮮干空氣量V，而循環(huán)干空氣量為2V。入口氣體溫度℃，℃，干空氣因?yàn)槭抢硐敫稍锲鳎M(jìn)出干燥器氣體的焓相等。 (a)混合點(diǎn)的物料衡算式為 (b)將已知的、代入，且聯(lián)立求解式（a）、（b）得，混合點(diǎn)的焓衡算式為 則有 或 將已知數(shù)代入，可求出 ℃蒸發(fā)每千克水所需要的空氣量kg干空氣/kg水蒸發(fā)每千克水所需要的熱量為此干燥過程的熱效率說明：從本題計(jì)算結(jié)果可知，當(dāng)被干燥物體不允許與高溫氣流接觸時(shí)，采用廢氣再循環(huán)流程，可以將新鮮空氣預(yù)熱至允許溫度以上，從而減少空氣的需用量，提高干燥過程的效率，降低干燥過程的能耗。為避免使用高能位的熱源，通常是先混合后預(yù)熱，而且先混合后預(yù)熱與先預(yù)熱后混合所需能耗量相同。