he＝?z3?z0?g??1l1u1d122??2l2u2d20.368? ?2?0.1????2180294840??220.23?0.0237

he＝47?9.81?0.0231?NeheV?500.2051.2632?0.0237?2001.6380.18022?500.89 J/kg

N????＝500.89?150/3600?10000.65?32108.36 W

2．在由118根?25?2.5，长为3m的钢管组成的列管式换热器中，用饱和水蒸汽加热空气，空气走管程。已知加热蒸汽的温度为132.9℃，空气的质量流量为7200kg/h，空气的进、出口温度分别20℃和60℃，操作条件下的空气比热为1.005 kJ/(kg?℃)，空气的对流给热系数为50 W/(m2?℃)，蒸汽冷凝给热系数为8000 W/(m2?℃)，假定管壁热阻、垢层热阻及热损失可忽略不计。试求： （1）加热空气需要的热量Q为多少？

（2）以管子外表面为基准的总传热系数K为多少？ （3）此换热器能否完成生产任务？

解：（1）Q?w2cp2?t2?t1??7200/3600?1.005??60?20??80.4 kJ/s (2) K2?11h2?d2d1h1?118000?0.0250.02?50?39.8 W/(m2?℃)

(3) A2?118?3.14159?0.025?3?27.8 m2

?tm??t1??t1ln?t1?t2?ln?4072.9112.9J/s?101.184 kJ/s，能够完成生产任务。

?91.45 ℃

Q?K2A2?tm?39.8?27.8?91.45?101184下 册

一、填空与选择：

（1）吸收操作一般用于分离 气体 混合物，其原理是利用气体中各组分在吸收剂中 溶解度 的差异

来达到分离的目的。

（2）精馏操作一般用于分离 液体 混合物，其原理是利用原料中各组分的 挥发度 差异来达到分

离的目的。

（3）萃取操作一般用于分离 液体 混合物，其原理是利用原料液中各组分在萃取剂中 溶解度 的差

异来达到分离的目的。

6

（4） 全回流（R = ?）时，精馏段操作线的斜率为 1 ，提馏段操作线的斜率为 1 ，对相同的xD

和xW，部分回流比全回流所需的理论板数 多 。

（5）气液两相在填料塔内逆流接触时， 填料表面 是气液两相的主要传质面积。为保证操作过程中

两相的良好接触，故填料吸收塔顶部要有良好的 液体分布 装置。

（6）写出浮阀塔三种不正常操作情况：(A) 漏液 ；(B) 液泛 ；(C) 雾沫、气泡夹带 。 （7）两组分的相对挥发度 ? 越小，则表示分离该物系越 B 。

A. 容易； B. 困难； C. 完全； D. 不完全。 （8）二元溶液连续精馏计算中进料热状态的变化将引起以下线的变化： B 。

A. 平衡线； B. 操作线与q线； C. 平衡线与操作线； D. 平衡线与q线。 （9）物料的平衡水份一定是 C 。

A. 非结合水份； B. 自由水份； C. 结合水份； D. 临界水份。

（10）某三元混合液组成为xA=0.2，xB=0.5，xS=0.3。试在三角形相图中表示出该点的坐标位置。

A 0.8 0.2 0.6 0.4 0.4 0.6 0.2 0.8 B 0.2 0.4 0.6 0.8 S

二、在常压下逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气体中的溶质组分。入塔气体流量为

1120m3/h（标准状况），入塔气体中溶质的浓度为5%（体积），吸收率为90%，操作条件下的气液平衡关系为Y=1.5X，液气比L/V=3，体积传质系数KYa = 100 kmol/m?h(?Y)，塔径为0.8m。试求

（1）出塔液体浓度X1； （2）所需填料层高度Z。 解：（1）进塔惰性气体量 V?Y1?X0.051?0.05?0?0.0526X1?VL112022.4??1?0.05??47.5 kmol/h

*

2

Y2?Y1?1????0.0526?0.1?0.00526

2?Y1?Y2??13??0.0526?0.00526??0.01578

7

（2）Y1*?1.5?0.01578?0.02367Y1?Y2?Ym0.0526?0.00526*Y2?0

NOG??0.0526?0.02367?0.00526ln0.0526?0.023670.0052647.5100?0.785?0.82?3.41

HOG?VKYa???0.9455 m

Z?HOGNOG?0.9455?3.41?3.224 m

三、有苯和甲苯混合物，含苯0.4，流量1000 kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出

液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍，已知相对挥发度??= 2.5。试求 （1）塔顶产品量D；塔底残液量W及组成xW； （2）回流比R及精馏段操作线方程；

（3）由第二块理论板（从上往下数）上升蒸汽的组成。 解：（1）

0.9D1000?0.4?90%D?400kmol/hxW?W?600kmol/h

?0.0667

1000?0.4?400?0.9?600xW1000?0.4?400?0.9600（2）q?1y?qq?1x?zFq?1 q线方程： x?0.4

平衡线方程：??2.5y??x1????1?xy?2.5x1?1.5x

联立求得：xd?0.4 Rmin?xD?ydyd?xdyd?0.625

?0.9?0.6250.625?0.4?1.222R?1.5Rmin?1.8333

精馏段操作线：y?RR?1x?xDR?1?0.647x?0.317

（3）y1?xD?0.9 由平衡线方程可得：0.9?由精馏段操作线：

2.5x11?1.5x1x1?0.7826

y2?0.647x1?0.317?0.8234

8