发布时间 : 星期五 文章2011复习化工原理下计算题及答案更新完毕开始阅读
?1??2???4.0
''设 X??0.05，由以上三式分别求出 ?1?2.83h， ?2?1.121h， ??4.04?4.0h，故 x?的假定值正确，以
上计算有效
14、 已知湿空气的总压pt=101.3kPa，相对湿度?=0.6，干球温度t=30℃。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100℃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，m/h。
解：已知pt=101.3kPa，?=0.6，t=30℃。
由饱和水蒸气表查得水在30℃时的蒸气压ps=4.25kPa ①湿度H可由式7-4求得：
0.6?4.25 H?0.622?ps?0.622??0.016kg/kg
pt??ps101.3?0.6?4.25②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??ps?0.6?4.25?2.55kPa 由水蒸气表查得其对应的温度td=21.4℃。
③求绝热饱和温度tas。按式（7-18）
tas?t??ras/cH??Has?H? （a）
已知t=30℃并已算出H=0.016kg/kg，又cH=1.01+1.88H=1.01+1.88×0.016=1.04kJ/kg，而ras、Has是tas的函数，皆为未知，可用试差法求解。
设tas=25℃，pas=3.17kPa，Has=0.622
pas3.17?0.622?0.02kg/kg，
pt?pas101.3?3.173
ras=2434kJ/kg，代入式（a）得tas=30-（2434/1.04）（0.02-0.016）=20.6℃＜25℃。
可见所设的tas偏高，由此求得的Has也偏高，重设tas=23.7℃，相应的pas=2.94kPa，Has=0.622×2.94/（101.3-2.94）=0.0186kg/kg，ras=2438kJ/kg，代入式（a）得tas=30-（2438/1.04）（0.0186-0.016）=23.9℃。两者基本相符，可认为tas=23.7℃。
④预热器中加入的热量
Q=100×（1.01+1.88×0.016）（100-30） =7280kJ/h或2.02kW
⑤送入预热器的湿空气体积流量
3273?30??101.3? V?100?22.4???????88m/h
29?273??101.3?0.6?4.25?
15、已知湿空气的总压为101.3kPa相对湿度为50%，干球温度为20℃。试用I-H图求解： （a）水气分压p；
（b）湿度H； （c）焓I； （d）露点td； （e）湿球温度tW；
（f）如将含500kg/h干空气的湿空气预热至量Q。
解：见本题附图。
117℃，求所需热
由已知条件：pt=101.3kPa，?0=50%，t0=20℃在I-H图上定出湿空气状态A点。
（a）水气分压：由图A点沿等H线向下交水气分压线于C，在图右端纵坐标上读得p=1.2kPa。 （b）湿度H：由A点沿等H线交水平辅助轴于点H=0.0075kg水/kg绝干空气。 （c）焓I：通过A点作斜轴的平行线，读得I0=39kJ/kg绝干空气。
（d）露点td：由A点沿等H线与?=100%饱和线相交于B点，由通过B点的等t线读得td=10℃。 （e）湿球温度tW（绝热饱和温度tas）：由A点沿等I线与?=100%饱和线相交于D点，由通过D点的等t线读得tW=14℃（即tas=14℃）。
（f）热量Q：因湿空气通过预热器加热时其湿度不变，所以可由A点沿等H线向上与t1=117℃线相交于G点，读得I1=138kJ/kg绝干空气（即湿空气离开预热器时的焓值）。含1kg绝干空气的湿空气通过预热器所获得的热量为：
Q′=I1-I0=138-39=99kJ/kg
每小时含有500kg干空气的湿空气通过预热器所获得的热量为： Q=500Q′=500×99=49500kJ/h=13.8kW
通过上例的计算过程说明，采用焓湿图求取湿空气的各项参数，与用数学式计算相比，不仅计算迅速简便，而且物理意义也较明确。
16、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15℃，相对湿度为50%，经预热器加热至120℃进入干燥器，出干燥器时降温至45℃，相对湿度为80%。
试求：（a）水分蒸发量W；
（b）空气消耗量L、单位空气消耗量l； （c）如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量V。
解（a）水分蒸发量W
已知G1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，则 Gc=G1（1-w1）=800（1-0.3）=560kg/h X1?w1?0.3?0.429
1?w11?0.3 X2?w21?w2?0.04?0.042
1?0.04 W=Gc（X1-X2）=560×（0.429-0.042）=216.7kg水/h （b）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=15℃，?=50%时的湿度为H=0.005kg水/kg绝干空气。 在t2=45℃，?2=80%时的湿度为H2=0.052kg水/kg绝干空气。 空气通过预热器湿度不变，即H0=H1。
WW216.7 L????4610kg绝干空气/h H2?H1H2?H00.052?0.005 l?11??21.3kg干空气/kg水
H2?H00.052?0.005（c）风量V 用式（7-14）计算15℃、101.325kPa下的湿空气比容为 vH??0.773?1.244H0?15?273
273 ??0.773?1.244?0.005??288 273 =0.822m/kg绝干空气
3
V=LvH=4610×0.822=3789.42m3/h 用此风量选用鼓风机。
附加计算题：
三、计算题 ( 共10题 )，答案附后 1 (4553)T4553
在一个填料吸收塔内,用清水吸收空气中的甲醇。混合气中含甲醇的体积分数为0.080,在操作压强为101.3 kPa ,温度为25 ℃时,其平衡关系式为Y*=1.24 X,用水量为最小用水量的1.4倍,以摩尔比差表示推动力的气相吸收总系数KY=2.28×10-4 kmol·m-2·s-1。填料层高度为6 m,所用填料的比表面积a=190 m2·m-3,若处理混合气体的量为15000 m3(标准) ·h-1,吸收率为95%,试计算: (1) 水的质量流量; (2) 吸收液出口浓度; (3) 吸收塔的直径。 2 (4944)T4944
在一个常压连续精馏塔中精馏某双组分混合液，塔顶产品中含易挥发组分的摩尔分数为0.94,塔釜为0.04。已知此塔进料线方程为y=6x-1.5，采用回流比为最小回流比的1.3倍，此混合物在操作条件下平均相对挥发度为2,试求：
（1）精馏段操作线方程；
（2）塔底产品的流量为150 kmol·h-1时，进料的摩尔流量和塔顶产品的摩尔流量。 3 T4511
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,试求: (1) 水的用量,m3·h-1; (2) 塔径,m;
(3) 填料层高度,m。 4 (4501)T4501
某厂用含芳烃的摩尔分数为0.006的洗油,从吸收塔顶喷淋吸收焦炉气中的芳烃。洗油用量为31.2 kmol·h-1。在操作压强为108.2 kPa,温度为30℃时,焦炉气进吸收塔的流量为4000 m2·h-1,其中含芳烃的摩尔分数为0.022。若要求出塔气体中芳烃的摩尔分数不大于0.001(设焦炉气为理想气体),试求: (1) 吸收率;
(2) 塔底流出的洗油中芳烃的浓度。 5 (4970)T4970
用一连续精馏塔分离苯-甲苯的混合溶液。原料中含苯的摩尔分数为0.44,馏出液中含苯的摩尔分数为0.957。原料为气液混合物，其中蒸气的物质的量占
1，该物系的平均相对挥发度为2.5,试求： 3（1）进料热状态参数q值； （2）原料中气液相组成； （3）最小回流比。 6 (4528)T4528
在 20℃,101.3 kPa时,用水吸收空气中的某有害气体。已知气膜传质系数kg =3.45×10-6 kmol·m-2·s-1·kPa-1,液膜传质系数kl=2.02×10-4 m·s-1,气液平衡关系式为p*=
C，H=1.53 k mol·m-3·kPa-1。试求: H (1) 气相吸收总系数KG与KY; (2) 液相吸收总系数KL与KX。 7 (4931)T4931
用一连续精馏塔分离由组分A,B组成的理想溶液（A为轻组分）。已知原料液中含A的摩尔分数为0.400,馏出液中含A的摩尔分数为0.950,平均相对挥发度?=2.50,最小回流比Rmin=1.137，试计算进料的q值，并说明进料热状态。
8 D1654 从资料中查得某石油产品的重度为960 [kg（f）/m3]，试求用国际单位制表示时该油品的密度为每立方米多少千克？该油品每立方米的重量为多少牛顿？ 9 (4552)T4552
在总压为3.022×105 Pa(绝压)和温度为20 ℃下, 氨的摩尔分数为3.00×10-2的稀氨水,其上方气相平衡分压为2.499×103 Pa,在此状况下平衡关系服从亨利定律,试求亨利常数E、溶解度常数H和相平衡常数m的数值。（稀氨水的密度可近似取为1000 kg·m-3 。） 10.T1153
仓库中存有1000吨湿煤，含水的质量分数为w1=0.20，堆放了一定时间后，测得其含水量质量分数为w2=0.08，问剩下的煤的质量为多少？
答案： 1.D4553
(1) 水的质量流量
y18.0?10?2 Y1 ===8.7×10-2 ?21?y11?8.0?10 Y2 =(1-0.95)Y1 =(1-0.95)×8.7×10-2=4.4×10-3
X2 =0
X1 *=
Y1=7.0×10-2 124.FCY1?Y28.7?10?2?4.4?10?3 ()min===1.2
7.0?10?2FBX1*?X2 qm，C =FC ×MC =1.4×1.2×FB ×MC
=1.4×1.2×[qV,0 (1-y1)／22.4]×18
=1.4×1.2×[1500×(1-8×10-2／22.4]×18
=1.86×103 kg·h-1 (2) 溶液出口浓度
FB (Y1 -Y2 )=FC (X1 -X2 )
Y1?Y28.7?10?2?4.4?10?3 X1 =+X2=+0=4.92×10-2
FC12.?14.FB(3) 塔径
由GA= FB (Y1 -Y2 ) 与 GA=KY A?Ym 联立可得 A= Y1* =mX1=1.24×4.92×10-2=6.10×10-2 Y2* =mX2=0
FB(Y1?Y2)
KY?Ym