化工原理下计算题

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1、吸收1．在一内径为0.8m、填料塔高度为4m的吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质组分。吸收塔操作压强为101.33kPa、温度为20℃，混合气体积流量为1000m3/h，进塔气相组成为0.05，出塔气相组成为0.01（均为摩尔分数）。吸收剂用量为96kmol/h。操作条件下相平衡关系为Y*=2X（X、Y为摩尔比），试求：（1）吸收剂用量为最小吸收剂用量的倍数；（2）气相体积吸收总系数KGa,kmol/(m3•h•kPa)解：（1）最小吸收剂用量可用下式计算：Lmin=V(Y1-Y2)/[(Y1/m)-Y2]其中：Y1=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.0526Y2=y

2、2/(1-y2)=0.01/(1-0.01)=0.0101X2=0m=2惰性气体摩尔流量为：V=（V//22.4）×[273/(273+t)]×(1-y1)=（1000/22.4）×（273/293×）(1-0.05)=39.5kmol/hLmin=39.5×(0.0526-0.0101)/[(0.0526/2)-0]=64kmol/hL/Lmin=96/64=1.5(2)Kyɑ=V(Y1-Y2)/ZΩΔYm其中：Ω=（3.14/4）×0.82=0.502m2Z=4mΔYm=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)因出塔液相组成为：X1=（V/L）(Y1-Y2)+X2=（39.5/96

3、）×（0.0526-0.0101）+0=0.0175ΔY1=Y1-mX1=0.0526-2×0.0175=0.0176ΔY2=Y2-mX2=0.0101ΔYm=(0.0176-0.0101)/ln(0.0176/0.0101)=0.0135因ΔY1/ΔY2=0.0176/0.0101=1.74‹2，ΔYm也可用算术平均值运算，即ΔYm=(Y1+Y2)/2=(0.0176+0.0101)/2=0.013910Kyɑ=39.5×（0.0526-0.0101）/（4×0.502×0.0135）=61.9kmol/(m3•h)KGɑ=Kyɑ/P=61.9/101.33=0.611kmol/(m3

4、•h•kPa)2、在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质组分A。进塔气体组成为0.03（摩尔比），吸收率为99%，出塔液相组成为0.013（均为摩尔分数）。操作压强为101.33kPa、温度为27℃，操作条件下相平衡关系为Y=2X（X、Y为摩尔比）。已知单位塔截面上惰性气体流量为54kmol/（m2•h）,气相体积吸收总系数为0.95kmol/(m3•h•kPa)，试求所需的填料塔高度。解：Z=HOGNOG=(V/KyɑΩ)×(Y1-Y2)/ΔYm其中：Y1=0.03Y2=Y1（1-φA）=0.03×（1-0.99）=0.0003X1=0.03X2=0ΔYm=[(Y1-mX

5、1)-（Y2+mX2)]/ln(Y1-mX1)/(Y2-mX2)=[(0.03-2×0.013)-（0.0003-0)]/ln(0.03-2×0.013)/(0.0003-0)=0.00143Kyɑ=KGɑ×P=0.95×101.33=96.26kmol/(m3•h)V/Ω=54kmol/(m2•h)则：Z=（54/96.26）×（0.03-0.0003）/0.00143=11.7m蒸馏1、在连续精馏塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为100kmol/h，组成为0.3（摩尔分数），其中精馏段操作线和提馏段操作线分别为：y=0.714x+0.257和y=1.686x-0.0343试求：（1

6、）馏出液组成和釜残液组成（2）精馏段下降液体流量，kmol/h；（3）进料热状况参数q。解：（1）求xD，xw10馏出液组成可由精馏段操作线方程与对角线方程联立求得xD=0.257/(1-0.714)=0.899釜残液组成可由提馏段操作线方程与对角线方程联立求得xw=0.343/(1.686-1)=0.05(2)精馏段下降液体流量L=RD由R/（R+1）=0.714得R=2.5D+W=F=1000.899D+0.05W=100×0.3解得D=29.5kmol/h，W=70.5kmol/h故L=RD=2.5×29.5=73.8kmol/h（3）进料热状况参数qq线方程为y=[qx/(q-1

7、)]-[xF/(q-1)]=[qx/(q-1)]-[0.3/(q-1)]上式中的x,y可由两操作线方程联立求得0.714x+0.257=1.686x-0.0343解得：x=0.3将x=0.3代入操作线方程可得y=0.714×0.3+0.257=0.471将x,y值代入q线方程，可得q=1(泡点进料)2．用板式精馏塔在常压下分离苯-甲苯溶液，塔顶为全凝液，塔釜间接蒸汽加热，平均相对挥发度为2.47。已知为饱和蒸汽进料，进料流量为150