发布时间 : 星期五 文章化工原理课后习题解答(杨祖荣主编) 精品更新完毕开始阅读
t1?T'?Δ'?Δ''?Δ'''?100?15?2.7?1?118.7℃ 则传热的有效温度差?t为：
0.4MkPa（表压）饱和蒸汽的饱和蒸汽温度 T=133.4℃
?t?T?t1?133.4?118.7?14.7℃
４、用一双效并流蒸发器将10%（质量％，下同）的NaOH水溶液浓缩到45%，已知原料液量为5000kg/h，沸点进料，原料液的比热容为3.76kJ/kg。加热蒸汽用蒸气压力为500 kPa（绝），冷凝器压力为51.3kPa，各效传热面积相等，已知一、二效传热系数分别为K1=2000 W/(m2·K)，K２=1200 W/(m2·K)，若不考虑各种温度差损失和热量损失，且无额外蒸汽引出，试求每效的传热面积。 解：
（1）总蒸发量由式（4-24）求得 W?F(1?x00.1)?5000(1?)?3889kg/h xn0.45（2）设各效蒸发量的初值，当两效并流操作时 W1:W2?1:1.1
又 W?W1?W2 W1?3889?1852kg/h 21 W21?2037kg/h 再由式（4-25）求得 x1?Fx05000?0.1??0.159
(F?W1)1852 x2?0.45
（3）假定各效压力，求各效溶液沸点。按各效等压降原则，即 各效的压差为： ?p?500?51.3?224.4kPa 2故 p1=500-224.4=275.6 kPa p3=51.3kPa
查第一效p1=275.6 kPa下饱和水蒸气的饱和蒸汽温度 T1=130.2℃，其r1=2724.2 kJ/kg 查第二效p2=51.3 kPa下饱和水蒸气的饱和蒸汽温度 T2=81.8℃，其r2=2645.3 kJ/kg
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查加热蒸汽p=500kPa下, 饱和温度T=151.7℃,r=2752.8 kJ/kg （4）求各效的传热面积，由式（4-33）得
因不考虑各种温度差损失和热损失，且无额外蒸汽引出，故加热蒸汽消耗 D1?W1?1852kg/h
D2?W2?2037kg/h
?T1?t1 T2?t2 T1?T1' A1?Q1D1r11852?2724.2???117.3 m2
K1?t1K1(T?t1)2000?(151.7?130.2)W2r2Q22037?2645.3? ??92.8 m2 'K2?t2K2(T1?t2)1200?(130.2?81.8)A2?(5) 校核第1次计算结果，由于A1≠A2 ，重新计算。 1）A1=A2=A
调整后的各效推动力为：
?t1?'Q1 K1AQ2 K2A?t2?'将上式与式（4—34）比较可得
?t1?'A1?t1A?t' ?t2?22=69.5 AA且 ?t1'??t2'??t1??t2 经处理可得：
A?A1?t1?A2?t2?t1??t2'' ?117.3?21.5?92.8?48.4?100.3 m2
21.5?48.4则 ?t1'?25.1℃，?t2'?44.8℃ 2）重新调整压降
'?151.7?25.1?126.6℃ ?t1'?T?t1'，则 t1其对应的饱和压力p1'=244.3kPa时,其r1?2718kJ/kg
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'
第五章 吸收
气液平衡
1．向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO2气体，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.875×102kmol/m3，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。 解：
查得30℃，水的ps?4.2kPa p稀溶液：c?*A－
?p?ps?101.3?4.2?97.1kPa
?MS?1000?55.56kmol/m3 18cA2.875?10?2??5.17?10?4 x?c55.56p*97.15?1.876?10kPa E?A??4x5.17?10cA2.875?10?2 H?*??2.96?10?4kmol/(kPa?m3)
97.1pAE1.876?105??1852 m?p101.32．在压力为101.3kPa的吸收器内用水吸收混合气中的氨，设混合气中氨的浓度为0.02（摩尔分数），试求所得氨水的最大摩尔浓度。已知操作温度20℃下的相平衡关系为pA?2000x。 解：混合气中氨的分压为
*pA?yp?0.02?101.33?2.03kPa
与混合气体中氨相平衡的液相浓度为
x*?pA2000?2.03?1.02?10?3 20001000?0.0564kmol/m3 18*?3c*A?xc?1.02?103．在压力为101.3kPa，温度30℃下，含CO220％（体积分数）空气-CO2混合气与水充分接触，试
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求液相中CO2的摩尔浓度。 解：
查得30℃下CO2在水中的亨利系数E为1.88×105kPa CO2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 H??SEMS?1000?2.96?10?4kmol/(m3?kPa) 51.88?10?18
*pA?yp?0.20?101.3?20.3kPa
?4 c*?20.3?6.01?10?3kmol/m3 A?HpA?2.96?104．含CO230％（体积分数）空气－CO2混合气，在压力为505kPa，温度25℃下，通入盛有1m3水的2 m3密闭贮槽，当混合气通入量为1 m3时停止进气。经长时间后，将全部水溶液移至膨胀床中，并减压至20kPa，使CO2 大部分放出，求能最多获得CO2多少kg？
设操作温度为25℃，CO2 在水中的平衡关系服从亨利定律，亨利系数E为1.66×105kPa。 解：
*pA?Ex
*pA?1.66?105x （1）
气相失去的CO2物质的量＝液相获得的CO2物质的量
*(pA?pA)VG?cVLx
RT*(0.3?505?pA)?11000??1?x
8.314?29818*0.0612?4.04?10?4pA?55.56x （2）
（1）与（2）解得：x?5?10
?4E1.66?105??8300 减压后： m?p20x1?y11??1.2?10?4 m8300稀溶液： x?X?W/44
1000/18 W?2444x
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