宁波工程学院化工原理计算题

1、 第五单元精馏5-1.若苯一甲苯混和液在45C时沸腾，总压为20.3kpa。已知在45C时，纯苯的饱和蒸气压p0苯二22.7kpa，纯甲苯的饱和蒸气压p0甲苯二7.6kpa。求其气液相的平衡组成及相对挥发度。解（1）平衡时苯的液相组成x苯、气相组成y苯苯苯X二P-P0甲苯二20.3-7.6二127二0.84苯P0苯P0甲苯22.77.6d而y苯二誉-苯二梟X丽二阿因苯-甲苯可当作理想溶液，故相对挥发度为：227.3.07.6p0Q=苯p0甲苯本题要求掌握泡、露点方程及其应用5-3.在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成y丄为0.75，从该n1板流出的液相组成x为0.65（均

2、为摩尔分数），塔内气液比V/L=2,物系的相对挥发度Q为n2.5,求：1）回流比R；2）流入该板的液相组成x；3）从该板上升的蒸气组成yn1n解：1）求RLR12R=R+1,R=1由77=（1分）可解出:VR+12（2）求xn1可用气液平衡方程由a、x求出yR由精馏段操作线方程y-x1xn+1R+1X.+芮，得0-75=2XEHRX因y=X+七，彳nR+1n-1R+110850.823=X+，解出x2n-123）求yn解出xD=0.85（2分）二0.796n-1n）ax2.5x0.65n=0.8231+0 x-1)x1+1.5x0.65n本题要求熟练运用操作线方程和平衡方程解决精馏过程有关计算

3、问题。5-4在泡点进料下，某两组分连续精馏塔的操作线方程为：精馏段：y=0.723x+0.263提馏段：y=1.25x-0.0187求：1）回流比；2）馏出液；3）釜残液的组成；4）原料液的组成。解：1）求回流比R由精馏段操作线方程y=0.723x+0.263可知:RR=2.61=0.723R+12）馏出液组成xD韶=0.263XD=0.951）求XW因xw为提馏段操作线与对角线交点的横坐标故联立两线方程:Ly=1.25x-0.0187得:xw=0-0754）求原料液组成xF当泡点进料q=1,此时两操作线交点的横坐标即xF厂y=0.723x+0.263Fy二1.25x+0.0187JF得:x=

4、263+.187=0.535F1.25-0.7235-5在连续精馏塔中分离两组分理想溶液。已知原料液组成为0.6（摩尔分数，下同），馏出液组成为0.9，釜残液组成为0.02。泡点进料。求：1）求每获得1kmol/h馏出液时的原料液用量F；2）若回流比为1.5，它相当于最小回流比的多少倍？3）假设原料液加到加料板上后，该板的液相组成仍为0.6，则上升到加料板上的气相组成（已知物系的平均相对挥发度为3）解：1）求当D=1kmol/h时F为多少由全塔物料衡算：F二D+W二1+WF-x=D-x+W-xFDW代入已知量可解得：W=0.52kmol/h,F=1.52kmol/h。2）求R/R.，已知a=3

5、minm泡点进料q=1,则x=x=0.6qF由气液平衡方程：a-x3x06y=mq=-=0.818q1+Ox-I）x1+2x0.6mqx-y0.9-0.818求R,R=Dq=0.376minminy-x0.818-0.6qq求R/R,R/R=3.99（倍）minmin0.3763）求上升到加料板上的气相组成因加料板是提馏段第一层板，故所求量为y2L=RxD=1.5x1=1.5kmol/h泡点进料q=1,已知F=1.52kmol/h,W=0.52kmol/h,x=0.02,x=0.6WF提馏段操作线方程为：ym+1L+qFW-x-x,L+qF-WmL+qF-WW代入已知量：ym+11.5+1.5

6、2-x1.5+1.52-0.52m0.52x0.021.5+1.52-0.52y二1.208x-0.00416m+1my=1.208x-0.00416=1.208x0.6-0.00416=0.721215-6在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液，该物系平均相对挥发度为2.0。原料液流量为100kmol/h,进料热状态参数q为0.8,馏出液流量为60kmol/h,釜残液组成为0.01（易挥发组分摩尔分率），试求；1）操作线方程；2）由塔内最下一层理论板下流的液相组成X。N解：本题为提馏塔,即原料由塔顶加入,一般无回流,因此该塔仅有提馏段。再沸器相当一层理论板。1）操作线方程此为提馏段操作线方程

7、,即m+lVmV其中L=L+qF=0+0.8X100=80kmol/hV=D=60kmol/hV=V+(q1)F=60+(0.81)X100=40kmol/hW=FD=10060=40kmol/hm+140m40y=xx0.01=2x-0.012）塔内最下一层理论板下降的液相组成xax因再沸器相当一层理论板,故y二宀=皿1=0.0198wI+(a1)x1+0.01因X和呈提馏段操作线关系，即y=2x0.01=0.0198解得xN=0.0149说明：提馏塔又称回收塔。当精馏目的是为了回收稀溶液中易挥发组分时,且对馏出液的浓度要求不高,不用精馏段已可达到要求,不需回流。从稀氨水中回收氨即是回收塔的

8、一个例子。5-7在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为2.5。原料液组成为0.35（易挥发组分摩尔分率，下同），饱和蒸气加料。塔顶采出率D为40%，且已知精馏段操作线方程为y=0.75x+0.20，试求:1）提馏段操作线方程：2）若塔顶第一板下降的液相组成为0.7,求该板的气相默夫里效率E。mv1解：先由精馏段操作线方程求得R和,再任意假设原料液流量F,通过全塔物料衡算求得D、W及x,而后即可求出提馏段操作线方程。x，wE可由默夫里效率定义式求得。mv11）提馏段操作线方程由精馏段操作线方程知Rh=075解得R=3.0rxDi二20解得xD=0.8设原料液流量F=100

9、kmol/h则D=0.4X100=40kmol/hW=60kmol/hFxDx100 x0.3540 x0.8X=FD=0.05WFD10040因q=0,故L=L=RD=3X40=120kmol/hV=V(1q)F=(R+1)D(1q)F=4X40100=60kmol/h提馏段操作线方程为yVxxWxw=詈x*60 x0.05=2x-0.052)板效率Emv1由默夫里板效率定义知：y-yE=T2mv1y*-y12其中y=x=0.81Dy=0.75X0.7+0.2=0.7252ax2.5x0.7no_.y*=i=0.85411+a1)x1+1.5x0.71uO.8O-0.7205858%E=q0

10、.58=58%mv10.8540.725第六单元吸收6-1.总压为101.325kPa、温度为20C时，1000kg水中溶解15kgNH3,此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为2.266kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。解：首先将此气液相组成换算为y与x。15/17NH3的摩尔质量为17kg/kmol，溶液的量为15kgNH3与1000kg水之和。故xA=A=0.0156nn+n15/17+1000/18ABp*2.266CMC”y*=A=0.0224P101.325m=2*=0.0224=1.436x0.0156E=Pm=101.325X1.436=145.5kPa或

11、E=勺=益66=145-3kPa溶剂水的密度P=1000kg/m3，摩尔质量M=18kg/kmolssH=1000=0.382kmol/(m3kPa)EM145.3x18s或:c=件=T15/17=0.869kmol/m3AV+m丿/p15+10007/1000Ass所以H=2=0.869=0.383kmol/(m3kPa)p*2.266A本题要求掌握亨利定律及亨利系数(E、H、m)之间的互相关系。6-2.已知常压、25C下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为0-15xl4大气压,溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：溶质A浓度为0.002的水溶液；溶质A浓度为皿加兀

12、的水溶液；溶质A浓度为033锲叫E的水溶液。试求1)上述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。2)若吸收压力提高至3atm,再计算的传质方向。解：1)E=0.15X104atm,p=0.054atm,P=1atm,y=p/P=0.054Em=一=015x104P2）X_/180,02=3.6x10一5y*=mx=0.054Ay=y一y*=00.0011810 x=18x10-521X103/18y*=mx=0.027Ay=y一y*02220.003一“x=5.4x10-531X103718y*=mx=0.081Ay=y一y*Y0333P=3atmy=0.054E=0.15X104atmm=E/P

13、=0.05X104x=x=5.4X10-543y*=mx=0.027Ay=y一y*0444平衡气相转移至液相液相转移至气相气相转移至液相说明：利用吸收相平衡关系可判断传质过程进行的方向；计算传质过程的推动力和吸收过程可达到的极限。低温高压有利于吸收。6-3.在常压逆流吸收塔中,用纯吸收剂吸收混合气中的溶质组分.进塔气体中溶质组分为4.5%（体积）,吸收率为90%;出塔液相组成为0.02（摩尔分数）,操作条件下平衡关系为Y*=1.5X。求：1）塔顶气相传质推动力2）塔底气传质推动力；3）全塔平均推动力。解：1)y1=0.045=4.5%Y=0.0451-0.045=0.047出塔气相组成Y=Y(

14、1)=0.047X(1-0.90)=0.004721A进塔液相组成ydm=1-5塔顶气相推动力：AY=Y-Y*=Y-mX=0.047-0=0.0047222222）出塔液相组成:0.02=0.0204X=1x10.02塔底气相推动力：AY=Y-Y*=Y-mX=0.047-1.5X0.0204=0.01643)全塔气相平均推动力AYm：AYAYAY-AY0.01640.0047i0.0164In0.0047=0.00936本题要求掌握吸收过程传质推动力的计算。6-4.某传质过程的总压为300七田3,吸收过程传质系数分别为札二站咖叭曲闌，气液相平衡关系符合亨利定律，亨利系数e为试求：1）吸收过程传

15、质总系数*和疋”；2）液相中的传质阻力为气相的多少倍。解：1)E=10.67X103kPa,P=300kPa,.Ky=0.39191+-22.K=13.94x_13557x1.07173本题目要求掌握吸收传质系数的计算及相互关系。6-5在常压逆流操作的填料吸收，用清水吸收空气-氨混合气体中的氨.混合气的质量流速为580Kg/（m2h）.溶质组成为6%（体积），吸收率为99%,水的质量流速为770Kg/（m2h）.操作条件下平衡关系为Y*=0.9X若填料层高度为4m。求：1）气相总传质单元数N；OG2）气相总传质单元高度HOG解-/trr1）清水吸收x2=00.061-0.06=0.0638丫2

16、=丫1（1-化）=0.0638X（l-0.99）=0.000638混合气的平均摩尔质量：Mm=My+My=29X(l-0.06)+17X0.06=28.28Kg/Kmol惰气的摩尔流速V二tI80-x(1-0.06)二19.28Kmol/(mh)Q28.28L770()清水的摩尔流速为：花=42.78Kmol/m2hQMH2O09VS=m=吾誉=0.4056N二丄LnOG1S(1-s)Y1-mX2Y2-mX2丿1-0.4056Ln(1-04056)0.000638丿+0.40566.88Z4H=0.58mOGN6.88OG本题是吸收过程的基本计算，要求能熟练掌握传质单元数和传质单元高度的计算。

17、6-6在一逆流操作的填料塔中，用循环溶剂吸收气体混合物中溶质。气体入塔组成为0.025（摩尔比，下同），液气比为1.6,操作条件下气液平衡关系为Y=1.2X。若循环溶剂组成为0.001，则出塔气体组成为0.0025，现因脱吸不良，循环溶剂组成变为0.01，试求此时出塔气体组成。解：两种工况下，仅吸收剂初始组成不同，但因填料层高度一定，hog不变，故nog也相OGOG同。由原工况下求得N后，即可求算出新工况下出塔气体组成。OG原工况（即脱吸塔正常操作）下：吸收液出口组成由物料衡算求得：X二V(Y-Y)+X1L1220.0250.00251.6+0.001=0.0151吸收过程平均推动力和N为：O

18、GAY=YmX=0.0251.2X0.0151=0.00688111AY=YmX=0.00251.2X0.001=0.0013222AY=A4#=00068800013=0.00335mlaylniay20.00688ln0.0013YY0.0250.00250.00335N二r2=6.72OGaYm新工况（即脱吸塔不正常）下；设此时出塔气相组成为弓，出塔液相组成为X入塔液相组成为X2，则吸收塔物料衡算可得：X、V(Y一Y，)+X、0-025-Y2+0.011L121.6a）N由下式求得OGNOGYmXln1r=1mVYmXL220.025-1.2Xln；Y1.2x0.012厂0.0251.2

19、X4ln7厂=6.72Y0.01220.0251.2X=5.366(Yz120.012)联立式（a）和式（b）,解得:Y=0.01272X=0.01771吸收平均推动力为:AY=工=0-025-0-0127=0.00183mN6.72OG说明:计算结果表明，当吸收脱吸联合操作时，脱吸操作不正常，使吸收剂初始浓度升高导致吸收塔平均推动力下降，分离效果变差，出塔气体浓度升高。6-7在一填料层高度为5m的填料塔内，用纯溶剂吸收混合气中溶质组分。当液气比为1.0时，溶质回收率可达90%。在操作条件下气液平衡关系为Y=0.5X。现改用另一种性能较好的填料，在相同的操作条件下，溶质回收率可提高到95%，试

20、问此填料的体积吸收总系数为原填料的多少倍？解：本题为操作型计算，N宜用脱吸因数法求算。OG原工况下:12 其中因X=02Nog=亡ln(1-S)YmX2+SY-mX22则：Y-mXY1110YmXY1申10.9222NOG1-0.51lnK1-0.5)x10+0.5=3.41缶=1466气相总传质单元高度为：HOGKaONYOG新工况（即新型填料）下：NL=丄In0.5xOG0.51-0.95*0-5=4-703抚=163HOGKaOTOC o 1-5 h zYOGKaH1.466Y=OG=1.38KaH1.063YOG即新型填料的体积传质系数为原填料的1.38倍。说明：对一定高度的填料塔，在

21、其它条件不变下，采用新型填料，即可提高KYa，减小传质阻力，从而提高分离效果。6-8.在填料高度为4m的常压填料塔中，用清水吸收尾气中的可溶组分。已测得如下数据：尾气入塔组成为0.02，吸收液排出的浓度为0.008（以上均为摩尔分率），吸收率为0.8，并已知此吸收过程为气膜控制，气液平衡关系为y*=1.5x。求：1）该塔的H和N；OGOG2）操作液气比为最小液气比的倍数；3）若法定的气体排放浓度必须0.002，可采取哪些可行的措施？并任选其中之一进行计算。解：1)y=0.025%10%可当作低浓气体吸收，y=y,xqx1y=(l-m)y=(10.8)x0.02=0.00422Lyy0.020.

22、0042VX1x20.008 2)OGmV1.5=T=075+s12y-mx1-0.75lna-075)=2.773HOG20.02+0.750.004=i=1.443mNOG27735X康攥柞戏ah訓叱沁；门，y-xmy-y=1.5x0.8=1.2右=1673）可采取的措施:增加填料层高度L不变（V不变气膜控制Kya不变）OGKam=0.75不变OGh0In(1-s-mx厂+S2y-mx1-0.75=4.715In(1-0.75)20.02+0.750.002=HOGNOG=1443X4715=680mb.增大用水量因为V不变，气膜控制，所以Ky不变，HOG不变又h0不变，所以Nog也不变1

23、7ln(1-S黑OG1-s-mx+s2y-mx2212.773=仁或由试差S二027图，查得S二027NSy-mXy-mxLS0.75LS0.27_278c.其它操作条件不变，降低操作温度，m变小，s二mVI，而塔高、气相总传质单元高度、气相总传质单元数不变，根据Nog=匕lnG-s)厶yamxamxa+S的关系图可知,yayb不变，故气体出口浓度y降低。bad.其它操作条件不变，增大操作压力，由m=-，m变小,ps=mG，而塔高、气相总传质单元高度、气相总传质单元数不变,根据的关系图可知,，丫不变，故气体出口浓度y2降低。1-sln(1-+Sy-mx_Lye.其它条件不变，选用对溶质溶解度大

24、的吸收剂，即m小。与c、d分析相同，得到y2降低。f.其它条件不变，改用另一种吸收性能较好的填料，提高吸收总传质系数及单位体积填料的有效传质面积增大，即kT,气相总传质单元高度变小，塔高不变，气相总传质单元数变大，又因S也不变，故根据的关系图可知,./八ymx厂ln(1S/+Sy-mx变，故气体出口浓度y2降低。说明：工业上提高吸收率，降低出口气体浓度的具体措施可以从吸收过程的设计方面入手，如增加塔高、改换吸收剂及改用性能良好的填料。另外一方面从吸收操作方面入手降低气体出口浓度更为方便，如降低吸收温度、提高吸收压力、适度增大吸收剂用量，若非清水14 第七单元萃取7-1.现有含15%（质量）醋酸

25、的水溶液30kg，用60kg纯乙醚在25C下作单级萃取，试求：1）萃取相、萃余相的量及组成；2）平衡两相中醋酸的分配系数，溶剂的选择性系数。表1在25C下，水（B）-醋酸（A）-乙醚（S）系统的平衡数据（均以质量表示）水层乙醚层水醋酸乙醚水醋酸乙醚93.206.72.3097.788.05.16.93.63.892.684.0&87.25.07.387.778.213.8&07.212.580.372.118.49.510.418.171.565.023.111.915.123.661.355.727.916.423.628.747.7A解:1）作溶解平衡曲线，并作几条连结线作F点，连结FS,

26、测量其长度求作M点，F+S=M,MF/MS=S/F=60/30=2,故M三等分FS，且靠近S过M点作平衡连结线，得萃取相E和萃余相R的组成点量出线段RE、ME长度R/E=ME/MRR=MXME/RE=26.4kgE=M-R=63.6kg从图上读出：萃取相Ey=0.048y=0.040y=0.912萃余相Rx=0.063x=0.860 x=0.077ABS2)k=y/x=0.048/0.063=0.762AAA=(y/x)/(y/x)=(0.048/0.063)/(0.040/0.860)=16.3817-2.醋酸水溶液100kg，在25C下用纯乙醚为溶剂作单级萃取，原料液含醋酸x=0.20,欲

27、使萃余相中中醋酸x=0.1（均为质量分率）。试求：A1）萃余相及萃取相的量和组成；2）溶剂用量S。已知25C下物系的平衡关系为yA=1.356x1.201TOC o 1-5 h zAAy=1.618-06399ei.96yASx=0.067+1.43x2.273SA式中yA与萃余相醋酸浓度x成平衡的萃取相醋酸浓度;AAyS萃取相中溶剂的浓度；xS萃余相中溶剂的浓度；y.,yS,xS均为质量分数。ASS解:a.xa=0.1yA=1.356xA1201=0.085y=1.618-0.6399e1.96yA=0.862SxS=0.067+1.43xA2.273=0.075作溶解度平衡曲线，找出萃余相

28、萃取相的组成点R、E。连结RE,与FS交于点M,测量ME,MR,MS,MF的长度。解方程组R/E=ME/MRR+E=F+SF/S=MS/MF代入即R=0.6266ER+E=100+S100/S=0.7930解得R=87kgE=139kgS=126kg故萃余相的量是R=87kg，其组成为x=0.1,x=0.825,x=0.075ABS萃取相的量是E=139kg,其组成为y=0.085,y=0.053,y=0.0862ABS溶剂用量S=126kg。7-3.在25C下以水（S）为萃取剂从醋酸（A）与氯仿（B）的混合液中提取醋酸。已知原料液流量为1000kg/h，其中醋酸的质量百分率为35%,其余为氯

29、仿。用水量为800kg/h。操作温度下，E相和R相以质量百分率表示的平均数据列于本例附表中。试求：1）经单级萃取后E相和R相的组成及流量；2）若将E相和R相中的溶剂完全脱除，再求萃取液及萃余液的组成和流量；3）操作条件下的选择性系数B；4）若组分B、可视作完全不互溶，且操作条件下以质量比表示相组成的分配系数K=3.4,要求原料液中溶质A的80%进入萃取相，则每公斤稀释剂B需要消耗多少公斤萃取剂S?解：根据题给数据，在等腰直角三角形坐标图中作出溶解度曲线和辅助曲线，如附表2所示。附表2氯仿层（R相）水层（E相）醋酸水醋酸水0000990009916677138251073691772228441

30、248582572415501834712765520505631113208793494125393416100347872328425165425016501）两相的组成和流量根据醋酸在原料液中的质量百分率为35%,在AB边上确定F点,联结点F、S,按F、S的流量用杠杆定律在FS线上确定和点M。因为E相和R相的组成均未给出，需借辅助曲线用试差作图法确定通过M点的联结线ER。由图读得两相的组成为E相y=27%,y=1.5%,y=71.5%ABSR相x=7.2%，x=91.4%,x=1.4%ABS依总物料衡算得M=F+S=1000+800=1800kg/h由图量得RM=45.5mm及re=73

31、.5mmRM455E=Mx=1800 x-=1114kg/hRE73.5R=ME=18001114=686kg/h2）萃取液、萃余液的组成和流量连接点S、E,并延长SE与AB边交于E,由图读得y,=92%。E连接点S、R,并延长SR与AB边交于R，,由图读得xj=7.3%。R萃取液和萃余液的流量由式8-36及式8-37求得,即x一x3573E二Fx-FR=1000 x=327kg/hyx927.3ERR=F-E二1000-327=673kg/h萃取液的流量E，也可用式8-23计算，两法结果一致。3）选择性系数B用式8-27求得，即b=占/爲=岂/丄5=228.5xx7.291.4AB由于该物系

32、的氯仿（B）、水（S）互溶度很小，所以B值较高，所得到萃取液浓度很高。4）每公斤B需要的S量由于组分B、S可视作完全不互溶，则用式8-34计算较为方便。有关参数计算如下：X=0.5385F1x10.35FX=（1申）X=（10.8）x0.5385=0.10771AFY=0SY与X呈平衡关系，即Y=3.4X=3.4X0.1077=0.36621111S/B=（XX）/Y=（0.53850.1077）/0.3662=1.176F11即每公斤稀释剂B需要消耗1.176kg萃取剂So需要指出，在生产中因溶剂循环使用，其中会含有少量的组分A与Bo同样，萃取液和萃余液中也会含少量S。这种情况下，图解计算的

33、原则和方法仍然适用，仅在三角形相图中点S、E及R，的位置均在三角形坐标图的均相区内。7-4以二异丙醚在逆流萃取器中使醋酸水溶液的醋酸含量由30%降到5%（重量）,萃取剂可以认为是纯态，其流量为原料液的两倍，应用三角形图解法求出所需的理论级数。操作温度为20C，此温度下的平衡数据如表3所示。表3醋酸（A）-水（B）-二异丙醚（S）在20C下的平衡数据（质量）水相异丙醚相序号%A%B%S%A%B%S10.6998.11.20.180.599.321.497.11.50.370.798.932.795.71.60.790.898.446.491.71.91.91.097.1513.3084.42.3

34、4.81.993.3625.5071.13.411.403.984.7737.0058.64.421.606.971.5844.3045.110.631.1010.858.1946.4037.116.536.2015.148.7解:xf=0.30在相图上定出F点，连结FS,测其长度求作M点，MF/MS=S/F=2，故M三等分FS,且靠近S按末级x=0.05,在溶解度曲线上找出R点，连结RM并延长与溶解度曲线相交,NNN得离开第一级的萃取相浓度点E1连结FE并延长，连结RS并延长，交于点D1N过E点作平衡连结线，得R,此为第一级连结R1D，与溶解度曲线交于点E2，过E2作平衡连结线R2E2，此为

35、第二级按照继续作图直至R时，萃余相的溶质浓度x=0.0577故所需要理论级数为7级。7-5.25C时丙酮（A）水（B）三氯乙烷（S）系统以质量百分率表示的溶解度和联结线数据如附表4和附表5所示。附表4溶解度数据三氯乙烷水丙酮三氯乙烷水丙酮99.890.11038.316.8454.8594.730.265.0131.679.7858.5590.110.369.5324.0415.3760.5979.580.7619.6615.8926.2858.3370.361.4328.219.6335.3854.9964.171.8733.964.3548.4747.1860.062.1137.832.1

36、855.9741.8554.882.9842.141.0271.8027.1848.784.0147.210.4499.560附表5联结线数据水相中丙酮XAA5.9610.014.019.121.027.035.0三氯乙烷相中丙酮yAA8.7515.021.027.73240.548.0用三氯乙烷为萃取剂在三级错流萃取装置中萃取丙酮水溶液中的丙酮。原料液的处理量为500kg/h,其中丙酮的质量百分率为40%,第一级溶剂用量与原料液流量之比为0.5,各级溶剂用量相等。试求丙酮的回收率。解：丙酮的回收率可由下式计算，即Fx一Rx申=F33AFxF关键是求算R3及x3。由题给数据在等腰直角三角形相图

37、中作出溶解度曲线和辅助曲线。第一级加入的溶剂量，即每级加入的溶剂量为S=0.5F=0.5X500=250kg/h根据第一级的总物料衡算得M=F+S1=500+250=750kg/h由F和S的量用杠杆定律确定第一级混合液组成点叫，用试差法作过皿点的联结线2叫。根据杠杆定律得R=Mx=750 x3-=369.4kg/hTOC o 1-5 h z11ER6711再用250kg/h的溶剂对第一级的叫相进行萃取。重复上述步骤计算第二级的有关参数,M=R+S=369.4+250=619.4kg/hEM43R=M=619.4x=321kg/h HYPERLINK l bookmark330 o Curren

38、t Document 22ER8322同理，第三级的有关参数为M=321+250=571kg/h48R-二571XG二298kg/h由图读得笃=3.5%。于是，丙酮的回收率为=94.8%500 x0.4Fx-Rx500 x0.4-298x0.035-FFxF29 第八单元干燥8-1.已知湿空气的总压Pt=101.3kPa，相对湿度9=0.6,干球温度t=30C。试求：1）湿度H；2）露点td；3）绝热饱和温度；4）将上述状况的空气在预热器中加热至100Cd所需的热量。已知空气质量流量为100kg（以绝干空气计）/h；5）送入预热器的湿空气体积流量，m3/h。解：已知p=101.3kPa,9=0

39、.6,t=30C。t由饱和水蒸气表查得水在30C时的蒸气压p=4.25kPas1）湿度H：H=0.622=0.622x0.64.25=0.016kg/kgp9p101.3一0.6x4.25ts2）按定义，露点是空气在湿度不变的条件下冷却到饱和时的温度，现已知p=9p=0.6x4.25=2.55kPas由水蒸气表查得其对应的温度t=21.4C。d求绝热饱和温度t:asa)t=t-(r/c)H-H)asasHas已知t=30C并已算出H=0.016kg/kg,又c=1.01+1.88H=1.01+1.88X0.016=1.04kJ/kg,H而r、H是t的函数，皆为未知，可用试差法求解。asasas

40、设t=25C,p=3.17kPa,H=0.622pasasasasasp一ptas=0.6223.17101.3-3.17=0.02kg/kg,TOC o 1-5 h zr=2434kJ/kg，代入式(a)得t=30-(2434/1.04)(0.02-0.016)=20.6CV25C。asas可见所设的t偏高，由此求得的H也偏高，重设t=23.7C,相应的p=2.94kPa,H=0.622asasasasasX2.94/(101.3-2.94)=0.0186kg/kg,r=2438kJ/kg，代入式(a)得t=30-(2438/1.04)asas(0.0186-0.016)=23.9C。两者基

41、本相符，可认为t=23.7C。as预热器中加入的热量Q=100X(1.01+1.88X0.016)(100-30)=7280kJ/h或2.02kW5）送入预热器的湿空气体积流量22.4V=100 xx(273+30Y101.3273丿(101.3-0.6x4.25丿=88m3/h本题要求掌握湿空气性质参数及其计算。 8-2.今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温15C，相对湿度为50%，经预热器加热至120C进入干燥器，出干燥器时降温至45C，相对湿度为80%。试求：1）水分蒸发量W；2）空气消耗量L、单位空气消耗量l

42、；3）如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量V。解：1）水分蒸发量W已知G=800kg/h,w=30%，w=4%，则G=G(1-w)=800(1-0.3)=560kg/hc11X=-=03=0.42911一w1一0.30.041X=2=0.04221一w1一0.042W=G(X-X)=560X(0.429-0.042)=216.7kg水/hc122）空气消耗量L、单位空气消耗量l由I-H图中查得，空气在t=15C,申=50%时的湿度为H=0.005kg水/kg绝干空气。空气通过预热器湿度不变，即H=H。01L=W=一W=2167=4610kg绝干空气/hH一HH一H0.052一0.00521201

43、1在12=45C,申2=80%时的湿度为H2=0.052kg水/kg绝干空气。l=21.3kg干空气/kg水H一H0.052一0.005203）风量V用式（7-14）计算15C、101.325kPa下的湿空气比容为v=(0.773+1.244H)15+273H0273=(0.773+1.244x0.005)x288273=0.822m3/kg绝干空气V=Lv=4610X0.822=3789.42m3/h用此风量选用鼓风机。H8-3.有一间歇操作干燥器，将某湿物料由含水量wi=27%干燥到w2=5%(均为湿基)，湿物料的质量为200kg，干燥表面积为0.025m2/kg干物料，装卸时间t=1h，

44、试确定每批物料的干燥周期。已知该物料的临界含水量X=0.20kg水/kg干物料，平衡含水量X*=0.05kg水/kgC干物料。解：绝对干物料量G=G(1-w)=200X(1-0.27)=146kgc11干燥总表面积S=146X0.025=3.65m2将物料中的水分换算成干基含水量最初含水量x=-2=o.37kg水/kg干物料1一w1一0.271最终含水量X=W2=0,05=0053kg水/kg干物料1w10.052由于XX，所以干燥过程应包括恒速和降速两个阶段，各段所需的干燥时间分别计算。2c恒速阶段t由X=0.37至X=0.20，由图7-15中查得U=1.5kg/(m2h)1c0t=-Gc(

45、X-X)=凹x(0.37-0.20)=4.53h1US1c1.5x3.650降速阶段t由X=0.20至X=0.053，X*=0.05代入式(7-42)，求得c21.5K=Uo=15=10kg/(m2h)XX一X*0.20一0.05c,XX*146,0.200.05“异t=Inc=In=15.7h2KSXX*10 x3.650.0530.05X2G每批物料的干燥周期Tt=t+t+tz=4.53+15.7+1=21.2h12本题要求掌握的计算。说明：求干燥时间，应根据干燥最终的含水率与临界含水量比较，当干燥要求最终的含水率小于临界含水率，则应分衡速阶段和降速阶段分别计算干燥时间。8-4.某干燥器的

46、操作压强为79.98kPa，出口气体的温度为60C，相对湿度70%，将部分出口气体返回干燥器入口与新鲜空气相结合，使进入干燥器的气体温度不超过90C，相对湿度为12%。已知新鲜空气的质量流量为0.5025kg/s,温度为20C，湿度为0.005kg水/kg干空气，试求：1)新鲜空气的预热温度及空气的循环量；2）预热器需提供的热量为多少？若将流程改为先混合后预热，所需热量是否有变化?、,I2图（b）t：-V.totl%一仁-r,tH鸟(rfi图（a）解：1）在新鲜空气中，干空气的流量V=岛=冷=叽干空气/S00.7x19.91水在12=60C时的饱和蒸汽压为19.91kPa，出口气体的湿度为H2

47、二622斤二622X79.9二篇X；9.91二0131珑水/檢干空气s水在t=90C时的饱和蒸汽压为7009kPa，混合气体的湿度为0.12x70.09mHm二622P7二622X79.9；-二；0.09二阿叫水他干空气ms以混合点为控制体，对水分作物料衡算，可求出循环气量为VH+VH=(V+V)HTOC o 1-5 h z022Rm0.1313-0.0731八V(Hm-H0)二5x(00731-0005)二0.585kg干空气/sRH-H2m以混合点为控制体作热量衡算，可求出新鲜空气的预热温度VI+VI=(V+V)I1R2RmV(1.01+1.88H)t+2500H+V(1.01+1.88H)t+2500H111R222=(V+V)(1.01+1.88H)t+2500HRmmm将V=0.5,H=0.005,V=0.585,H=0.1