山东科技大学复习化工原理下计算题及标准答案.doc

一、计算题 1 拟用内径为1.8 m逆流操作的吸收塔,在常温常压下吸收氨—空气混合气中的氨。已知空气的摩尔流量为0.14 kmol·s-1,进口气体中含氨的体积分数为0.020,出口气体中含氨的体积分数为0.0010,喷淋的稀氨水溶液中氨的摩尔分数为5.0×10-4，喷淋量为0.25 kmol·s-1。在操作条件下,物系服从亨利定律,Y*=1.25 X,体积吸收总系数KY a=4.8×10-2 kmol·m-3·s-1。试求: (1) 塔底所得溶液的浓度; (2) 全塔的平均推动力; (3) 吸收塔所需的填料层高度。 (1) Y1 ===0.0204 Y2 ===0.0010 X2 ===0.00050 X1=X2+(Y1-Y2)=0.00050+(0.0204-0.0010)=0.0114 (2)1=Y1 -mX1=0.0204-1.25×0.0114=0.00615 2=Y2-mX2=0.001-1.25×0.00050=0.000375 则m == =2.07×10-3 (3) N0G==9.37 S=d2=0.785×1.82=2.54 m2 H0G===1.15 m 则H=H0G·N0G=1.15×9.37=11 m 2. 在直径为0.8 m的填料吸收塔中,用清水吸收空气和氨的混合气体中的氨。已知空气的质量流量为1400 kg·h-1,混合气体中氨的体积分数为0.0132,经过吸收,混合气中的氨除去了99.5%。在20 ℃,0.10 MPa操作条件下的平衡关系式为Y*=0.75 X。若水的用量为932 kg·h-1,已知氨的气相体积吸收总系数KY a=314 kmol·m-3·h-1, y1=0.0132 Y1 ===0.0134 Y2 =0.0134(1-0.995)=6.7×10-5 X2 =0 FB ==48.3 kmol·h-1 FC ==52 kmol·h-1 X1=(Y1-Y2)==0.0124 Y1 *=mX1=0.75×0.0124=0.0093 Y2*=mX2=0 Y1 =Y1-Y1*=0.0134-0.0093=0.0041 Y2 =Y2-Y2*=6.7×10-5 m ===9.8×10-4 N0G===13.6 H0G===0.306 m H=H0G·N0G=0.306×13.6=4.2 m 3. 今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为1000 m3·h-1,原料气中含甲醇100 g·m-3,吸收后的水中含甲醇量等于与进料气体相平衡时浓度的67% 。设在标准状态下操作,吸收平衡关系为Y*=1.15X,甲醇的回收率为98%,吸收系数KY =0.5 kmol·m-2·h-1,塔内填料的有效比表面积为190 m2·m-3,塔内气体的空塔速度为0.5 m·s-1, (1) 水的用量,m3·h-1; (2) 塔径,m; (3) 填料层高度,m。 (1) 求水的用量qv（水）,m3·h-1: M(CH3OH)=32 Y1==0.07527 Y2= Y1 (1-) =0.07527×(1-0.98)=1.5054×10-3 X1*===0.06545 X1=0.67X1*=0.67×0.06545=0.04385 FB==41.52 kmol·h-1 = ==1.682 FC=1.682FB=1.682×41.52≈69.84 kmol·h-1 水的密度=1000 kg·m-3 则qv （水）==1.3 m3·h-1; (2)求塔径D,m: 塔截面S==0.556 m D==0.841 m (3)求填料层高H,m: H0G===0.786 m N0G = ln[()(1-)+] ==8.86 H=H0G·N0G=0.786×8.86≈7.0 m。 4.某双组分理想混合液，相对挥发度为2.6，在饱和蒸气状态下从塔釜连续加入只有精馏段的精馏塔中。设原料液处理量Ff=80 kmol·h-1，组成（摩尔分数）xf为0.20。要求塔顶组成（摩尔分数）为0.90,产量Fd=10 kmol·h-1。试求： 塔内的气、液相摩尔流率； 塔釜开始数起（不包括塔釜）的第一块理论塔板上的气相组成。 (1) 气相摩尔流量 FV= Ff=80 液相摩尔流量 FL= FV- Fd(= Fw)=70