化工原理第四版陈敏恒答案

4-13．拟用一板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液，已知过滤常数K=7.5×10-5m2/s。现要求每一操作周期得到10m3滤液，过滤时间为0.5h。悬浮液含固量φ=0.015(m3固体/m3悬浮液)，滤饼空隙率ε=0.5，过滤介质阻力可忽略不计。试求：（1）需要多大的过滤面积？（2）现有一板框压滤机，框的尺寸为0.65m×0.65m×0.02m，若要求仍为每过滤周期得到滤液量10m3，分别按过滤时间和滤饼体积计算需要多少框？（3）安装所需板框数量后，过滤时间为0.5h的实际获得滤液量为多少？ 

解：（1）

（2）按过滤面积需要框 

按滤饼体积需要框  

取37个 

(3)  安装37个框  A=37×2×0.652=31.3m2

不变

V=qA=0.367×31.1=11.4 m3

    传热综合型计算

6-31. 质量流量为7200kg/h的某一常压气体在250根Ф25×2.5mm的钢管内流动，由25℃加热到85℃，气体走管程，采用198kPa的饱和蒸汽于壳程加热气体。若蒸汽冷凝给热系数= 1×104 W/(m2.K)，管内壁的污垢热阻为0.0004，忽略管壁、管外热阻及热损失。已知气体在平均温度下的物性数据为：cp=1kJ/(kg·K)，λ= 2.85×10-2W/(m.K)，μ=1.98×10-2。试求：(1)饱和水蒸汽的消耗量(kg/h)；(2)换热器的总传热系数K (以管束外表面为基准)和管长；(3)若有15根管子堵塞，又由于某种原因，蒸汽压力减至143kPa，假定气体的物性和蒸汽的冷凝给热系数不变，求总传热系数K'和气体出口温度t2'。

已知198kPa时饱和蒸汽温度为120℃，汽化潜热2204kJ/kg；143kPa时饱和蒸汽温度为110℃。

解：（1）  

(2)      

气体被加热 b=0.4       

=   

=60.09℃ 

(3)  15根管子堵塞，管程流量不变，速度增大为原来的250/235=1.06倍， 

仍为湍流，管程，  

得   

137kPa蒸汽温度为110ºC

得    

理论板数计算

8-24. 欲用填料塔以清水逆流吸收混合气体中有害组分A。已知入塔气中A组分y进=0.05（摩尔分率，下同），要求回收率为90%。平衡关系y=2x，HOG=0.8米。采用液气比为最小液气比的1.5倍。试求：

   （1）出塔液体浓度；

   （2）填料层高度；

   （3）现改用板式塔，需要多少块理论板？

解：（1）

（2）

（3）

综合型计算

8-25．在逆流填料塔中，入塔混合气含氨0.02(摩尔分率)，流率为100 kmol/m2h。用含氨0.0002(摩尔分率，下同)的稀氨水吸收，要求氨回收率98%。相平衡关系y=1.2x，设计液气比为最小液气比的1.5倍。填料的传质单元高度HOG=0.5m，试求：（1）所需填料层高度为多少米？（2）该塔在应用时，另有一股含氨0.001的稀氨水、流率为40 kmol/m2h吸收剂也要加入该塔中部某处，并要求加料处无返混，塔顶吸收剂用量减少40 kmol/m2h。要求氨回收率仍为98%，其他条件不变。填料层应增加几米？该股吸收剂应在距塔顶往下几米处加入？

解：，，，η=0.98，=200

，，HOG=0.5m

（1）

,

L=1.785G=178.5 kmol/m2h

（2）设另一股液体加入时无返混，塔上部L'=178.5 -40=138.5 kmol/m2h

塔下部气液流量不变，加料处x=0.001，全塔物料衡算

，

100×(0.02-0.0004)=138.5×(0.001-0.0002)+ 178.5×(x出-0.001)

得x出=0.01136，

加料处=0.001508

上塔段，

=4.902，

下塔段，

=9.243，

NOG=4.902+9.243=14.145，H=14.145×0.5=7.07m，ΔH=7.07-5.67=1.4m

加料口离塔顶距离4.902×0.5=2.45m

从塔顶向下2.45米处加另一股稀氨水入塔。

14-13. 某常压操作的理想干燥器处理物料量为500kg绝干料/h，物料进、出口的含水量分别为X1=0.3kg水/kg干料，X2=0.05水/kg干料。新鲜空气的温度t0为20℃，露点td为10℃，经预热至96℃后进入干燥器。干空气的流量为6000 kg干气/h。试求：

（1）进预热器前风机的流量，m3/h；

（2）预热器传热量（忽略预热器的热损失），kW；

（3）干燥过程的热效率η。

解：（1） 

湿空气的体积 

（2）∵对于预热器      

物料衡算 

500(0.3-0.05)=6000( H2-0.00775)

H2=0.0286 kg水/kg干气                 

I1=(1.01+1.88H1) t1+ 2500H1

= (1.01+1.88×0.00775)×96 + 2500×0.00775=117.7 kJ/kg干气  

I0=(1.01+1.88H0) t0+ 2500H0

= (1.01+1.88×0.00775)×20+ 2500×0.00775=39.7 kJ/kg干气   

预热器供热量=(6000/3600) (117.7-39.7) = 130 kW    

(3)∵理想干燥器         I1 = I2

117.7 = (1.01+1.88H2) t2 + 2500H2

=43.4℃

干燥过程的热效率