内容发布更新时间 : 2024/11/8 19:37:09星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
（一）作业
1 在100 kPa压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为y?0.46x?0.549。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。
解：（1）平衡蒸馏（闪蒸） 依题给条件
q?1?0.44?0.56
则 y?qx?xF?0.56x?0.55?1.25?1.273x
q?1q?10.56?10.56?1由平衡方程 y?0.4x6? 40.5联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045
nD?0.44nF?0.44?100kmol = 44kmol
??nDy44?0.735?100%??100%?58.8% nFxF100?0.55（2）简单蒸馏
nD?44kmol nW?56kmol
ln0.55dxnF100 ?ln??xWy?xnW56即 0.5798?1ln0.549?0.54xW
0.540.549?0.54?0.55解得 xW = 0.3785
n56?0.55?0.3785??0.7683 y?xF?W?xF?xW??0.55?nD44?A?44?0.7683?100%?61.46%
100?0.55简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785）
2 在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯—甲苯混合液，其流量为100 kmol/h。已知馏出液组成为0.95，釜液组成为0.05，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95不变，馏出液最大可能的流量。
解：（1）馏出液的流量和苯的收率
x?xW0.5?0.05qn,D?qn,FF?100?kmolh?50kmolhxD?xW0.95?0.05?A?qn,DxDqn,FxF?100%?50?0.95?100%?95%
100?0.5
（2）馏出液的最大可能流量
当ηA=100%时，获得最大可能流量，即
qn,FxF100?0.5qn,Dmax??kmol/h ? 52.63 kmol/h
xD0.95
3 在连续精馏塔中分离A、B两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h，其组成为0.45（易挥发组分A的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％，釜液的组成为0.033。试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。
解：（1）馏出液的流量和组成 由全塔物料衡算，可得
qn,DxD?0.96qn,FxF?0.96?100?0.45kmol/h?43.2 kmol/h qn,WxW??1?0.96??100?0.45kmol/h?1.8 kmol/h
qn,W?1.8kmol/h=54.55 kmol/h 0.033qn,D?qn,F?qn,W??100?54.55?kmol/h=45.45 kmol/h
xD?43.2?0.9505 45.45（2）精馏段操作线方程
xR2.650.9505y?x?D?x??0.726x?0.2604
R?1R?13.653.65（3）提馏段的液相负荷
qn,L??qn,L?qqn,F?Rqn,D?qn,F??2.65?45.45?100?kmol/h?220.4 kmol/h
4．在常压连续精馏塔中分离A、B两组分理想溶液。进料量为60 kmol/h，其组成为0.46（易挥发组分的摩尔分数，下同），原料液的泡点为92 ℃。要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q值和提馏段的气相负荷。 （1）40 ℃冷液进料；（2）饱和液体进料；（3）饱和蒸气进料。
已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg，比热容为1.82 kJ/(kg ?℃)。
x?xW0.46?0.04qn,D?qn,FF?60?kmol/h?27.39 kmol/h
xD?xW0.96?0.04qn,W??60?27.39?kmol/h?32.61 kmol/h
（1）40 ℃冷液进料 q值可由定义式计算，即 c?t?t?1.82?92?40?q?1?PbF?1??1.255
r371V???R?1?qn,D??1?q?F???2.8?1??27.39??1?1.255??60?kmol/h ? 119.4kmol/h
（2）饱和液体进料 此时 q = 1
V??V??R?1?qn,D?3.8?27.39kmol/h?104.1kmol/h （3）饱和蒸气进料 q = 0
V??V?qn,F??104.1?60?kmol/h ?44.1kmol/h
三种进料热状态下，由于q的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。饱和蒸气进料V′最小。
5．在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的收率为94％。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.238；q线方程为y = 2-3x。试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及yq；（4）提馏段操作线方程。
解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给条件，得
xDR?0.238 ?0.75及
R?1R?1解得 R = 3，xD = 0.952
2）进料热状况参数及原料液组成 由于
xq??3及F?2 q?11?q解得 q = 0.75（气液混合进料），xF = 0.5
（3）两操作线交点的坐标值xq及yq 联立操作线及q线两方程，即
y?0.75x?0.238 y?2?3x
解得 xq = 0.4699及yq = 0.5903
（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为
y??qn,L?qn,V?x??qn,Wqn,V?xW
式中有关参数计算如下：
?Aqn,FxF0.94?50?0.5qn,D??kmol/h?24.68kmol/h
xD0.952qn,W?qn,F?qn,D??50?24.68?kmol/h = 25.32 kmol/h xW??1??A?qn,FxF?1?0.94??50?0.5??0.0592
qn,W25.32qn,L??Rqn,D?qqn,F??3?24.68?0.75?50?kmol/h =111.54 kmol/h qn,V??qn,L??qn,W??111.54?25.32?kmol/h = 86.22 kmol/h
则 y??111.5425.32x???0.0592?1.294x?0.01739 86.2286.226．在板式精馏塔中分离相对挥发度为2的两组分溶液，泡点进料。馏出液组成为0.95（易挥发组分的摩尔分数，下同），釜残液组成为0.05，原料液组成为0.6。已测得从塔釜上升的蒸气量为93 kmol/h，从塔顶回流的液体量为58.5 kmol/h，泡点回流。试求（1）原料液的处理量；（2）操作回流比为最小回流比的倍数。
解：（1）原料液的处理量 由全塔的物料衡算求解。 对于泡点进料，q = 1
qn,V??qn,V??R?1?qn,D?93kmol/h
qn,D?qn,V?qn,L??93?58.5?kmol/h=34.5 kmol/h
qn,W?qn,F?qn,D
则 0.6qn,F?0.95?34.5??qn,F解得 qn,F?56.45kmol/h
（2）R为Rmin的倍数
93??R?1??34.5
tw?t?rtw ?34.5?0.051.09??Hs,tw?H?R = 1.70
对于泡点进料，Rmin的计算式为
Rmin?1?xD?(1?xD)??0.952?(1?0.95)????1.333 ???????1?xF1?xF??0.61?0.6? 于是
R1.7??1.275Rmin1.333
第八章 液—液萃取 第九章 固体物料的干燥
1.饱和空气在恒压下冷却， 温度由ｔ1 降至ｔ2，此时其相对湿度 不变， 湿度 下降 ，湿球温度 下降 .露点 下降
2.湿球温度是大量空气与少量水长期接触后 水面 的温度， 对空气--水系统，当 流速大于5m/s ， 被测气流温度不太高 时，α/kH为一常数, 其值约为 1.09 kJ·kg-1·K-1,故可写出tw的计算式 tw=
3.空气的饱和湿度Hs是湿空气的如下参数的函数：( A ) 。 A. 总压及干球温度； B. 总压及湿球温度； C. 总压及露点； D. 湿球温度及焓。
4.空气温度为ｔd，湿度为Hd，相对湿度为 d的湿空气，经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为ｔ1，湿度为H1，相对湿度为 1，则( B )
A. H1＞Hd B. d＞ 1 C. H1＜Hd D. d＜ 1
5. 回答下列诸问题
（1） 湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等，什么情况下不等? （2） 湿空气在进入干燥器前，往往进行预热，这样做有什么好处? （1）对于饱和空气ｔ＝ｔw ＝ｔd 对于不饱和空气ｔ＞ｔw ＞ｔd
（2）先预热，其ｔ升高，H不变，而降低 ,使湿空气提高吸收水分能力 ,另外ｔ升高，加快水分蒸发速率，提高干燥速率。
6.若维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度 变大 ，露点 不变 ，相对湿度 变小 (变大,变小,不变,不确定)
7. 已知湿空气总压为101.3kN·m-2,温度为40℃,相对湿度为50% ,已查出40℃时水的饱和蒸气压ps为7375N.m-2,则此湿空气的湿度H是 0.0235 kg水·kg-1绝干气,其焓是 100.68 kJ·kg-1绝干气。
8. 在测量湿球温度时，空气速度需大于5m·s-1,这是为了 减少辐射和热传导的影响，使测量结果较为精确。
9. 已知在ｔ＝50℃、P＝1atm时， 空气中水蒸汽分压Pw＝55.3mmHg，则该空气的湿含量H＝ 0.0488 kg水·kg-1绝干气 ；相对湿度＝ 0.598 ；（50℃时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg）
11.湿空气经预热，相对湿度 降低 ，对易龟裂物料，常采用 废气部分循环 方法来控制进干燥器的值。 13.已知湿空气的下列哪两个参数，利用t-H图或H-I图，可以查得其他未知参数( A ) A. (tw,t); B. (td,H); C. (p,H); D. (I,tw)。 14. 在测量湿球温度时，应注意空气速度u( C )。 A. u < 1m.s-1; B. u < 3m.s-1; C. u > 5m.s-1; D. u 越小越好。
15.湿空气在温度308K和总压1.52MPa 下，已知其湿度H为0.0023kg水.kg-1绝干空气，则其比体积υθ应为（单位均为 m3.kg-1绝干空气）( A )。 A. 0.0583; B. 1.673; C. 2.382; D. 0.0224。
16.干燥器进口的温度计最小分度是 0.1℃，下面是同一温度时的几种记录，哪一种是正确的( D )。
A. 75℃; B. 75.0℃; C. 75.014℃; D. 74.98℃。
18.对于一定干球温度的空气， 当其相对湿度愈低时，其湿球温度：( B )。 A. 愈高； B. 愈低； C. 不变； D. 不一定，尚与其它因素有关。
19. 在湿球温度ｔw的计算式中，kH/α之比值：( A )。 A. 与空气的速度变化无关；
B. 与空气速度u的0.8次方成正比，即kH/α∝u0.8 C. kH/α∝u0.5；
D. 不一定，与多种因素有关。
20.试说明为什么在干燥过程中,湿空气作为干燥介质时,一般都经过预热才进入干燥器。简要说明对流干燥过程是一传热过程，又是一传质过程。
湿空气预热可提高载热载湿的能力（H不变， ｔ增加，φ 下降，传热传质推动力加大）。
热空气传热给湿物料是一个传热过程，湿物料中的湿分汽化扩散至气体主体是一个传质过程。
21.什么是湿空气的绝热饱和温度和湿球温度?两者有何关系。
绝热饱和温度：空气和水系统在绝热条件下，空气降温增湿，至空气达饱和时的温度。 湿球温度：当温包包有润湿沙布空气传给湿布的热量恰好等于水分气化的热量，此时温包中水分的温度为湿球温度。对于空气－水系统，两者数值恰好相等。