昆工化工原理作业（下册）
第八章 气体吸收 习题
气液相平衡
8-1．在盛水的鼓泡吸收器中通入纯CO2气，经长期接触后测得水中CO2的平衡溶解度为2.857×10mol/L溶液。鼓泡器中的
3
总压为101.3kPa，水温30℃，溶液的密度ρm=996kg/m。求亨利系数，并将此实验值与文献值E=188.5MPa作比较。
【答案： E=188.1Mpa;偏差0.21%】
o解：查得30C时水的饱和蒸汽压
-2
ps?4242.2P4a
pe?Ex?Ec?m/Mm长期通入
co2后， pe?p?ps?101.3?4.24?97.1kPa
Mm?Ms?18 ；
对于稀溶液：
pe?m97.1?103?996E???188.1MPa?2cM2.857?10?18m所以：
对文献值相对误差：
8-2．惰性气与CO2的混合气中含CO230% (体积百分数)，在1MPa(表压)下用水吸收。设吸收塔底水中溶解的CO2达到饱和，此吸收液在膨胀槽中减压至20kPa(表压），放出大部分CO2，然后再在解吸塔中吹气解吸。设全部操作范围内水与CO2的平
-3
衡关系服从亨利定律，操作温度为25℃。求1kg水在膨胀槽中最多能放出多少kgCO2气。【答案： G=3.1×10kgCO2/kgH2O】
oCO2 解：查得25C时
188.1?188.5??0.218.5 习题8-1 附图
?H2O系统的E?1.66?102MPa
p1?1?0.1013?1.1013MPa
设当地大气压为0.1013MPa，则
对稀溶液，其比质量分数
p2?20?103?10?6?0.1013?0.1213MPa
pyx?pe?Ex 则E
py1.1013?0.3x1?11??1.99?10?32E1.66?10 py0.1213?1?4x2?22??7.31?10E1.66?102
xX?Mco2MH2O 习题8-2附图
1.99?10?37.31?10?4?3X1?44??4.86?10kgCO2/kgH2OX2?44??1.79?10?3kgCO2/kgH2O1818故
?3G?X?X?3.07?10kgCO2/kgH2O 12则
8-4．气液逆流接触的吸收塔，在总压为101.3kPa下用水吸收Cl2气，进入塔底的气体混合物中含氯1%（体积），塔底出口
-5
的水中含氯浓度为x=0.8×10（摩尔分率）。试求两种不同温度下塔底的吸收推动力，分别以(xe-x)及(y-ye)表示。（1）
-5-3-6
塔底温度为20℃。 （2）塔底温度为4 0℃【答案：（xe-x）=1.09×10；（y-ye）=5.76×10 ;(xe-x)=4.7×10 ;(y-ye)=3.68
-3
×10】
oCl?H2O系统的E解:（1）查得t=20C时，2?0.537?102MPa
E0.537?102m???0.53?103p0.1013y0.01xe???1.89?10?53?5?33y?mx?0.53?10?0.8?10?4.24?10em0.53?10
?5?5?3?3x?x?(1.89?0.8)?10?1.09?10y?y?0.01?4.24?10?5.76?10ee液相推动力:;气相推动力:
oCl?H2O系统的E?0.8?10(2) 查得t=40C时，22MPa
1
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?5?6?3?3x?x?(1.27?0.8)?10?4.7?10y?y?0.01?6.32?10?3.68?10ee液相推动力;气相推动力
ye?mx?0.79?103?0.8?10?5?6.32?10?3
-4
y0.01E0.8?102?5m???0.79?103xe???1.27?10P0.1013m0.79?103
8-5．某逆流吸收塔塔底排出液中含溶质x=2×10（摩尔分率）, 进口气体中含溶质2.5%（体积），操作压强为101kPa。
气液平衡关系为y=50x。现将操作压强由101kPa增至202kPa，问塔底推动力(y-ye)及(xe-x)各增加至原有的多少倍。【答案：(y-ye)2/(y-ye)1=1.33 ; (xe-x)2/(xe-x)1=2.67】
?4y?mx?50?2?10?0.01 e11解：
xe1?y0.025??5?10?4m150
(y?ye)1?0.025?0.01?0.015 (xe?x)1?5?10?4?2?10?4?3?10?4
p2?202kPa,m2?50?25,则?4y?mx?25?2?10?0.005 2e22
又
xe2?y0.025??0.001(y?ye)2?0.025?0.005?0.02 m225
(y?ye)20.02??1.33(y?ye)10.015
(xe?x)2?0.001?2?10?4?8?10?4 (xe?x)28?10?4??2.67(xe?x)13?10?4
扩散与相际传质速率
8-6．柏油马路上积水2mm，水温20℃。水面上方有一层0.2mm厚的静止空气层，水通过此气层扩散进入大气。大气中的水汽分压为1.33kPa。问多少时间后路面上的积水可被吹干。【答案：τ=0.58hr】 解：查得20C时则
oD?0.252?10?4m2/s,?水?998kg/m3;饱和蒸汽压
PA1?2.338kPa，
pB1?p?pA1?101.3?2.338?98.96kPa;pB2?p?pA2?101.3?1.33?99.97kPa;
pB2?pB199.97?98.96??99.46kPap101.3pB299.97lnln??1.0298.96pB1p99.46 Bm
NA??pBm??hM
NA?对恒定的静止空气层厚度有
得
Dp(pA1?pA2)RT?pBm
???RT?hMDpBm1pA1?pA2p998?8.314?293?0.2?10?3?2?10?311????2.09?103s?0.58h?418?0.252?102.338?1.331.02
8-8．某填料塔用水吸收混合气中的丙酮蒸汽。混合气流量为16kmol/（h·m）， 操作压强101.3kPa。已知容积传质分系
333
数kya=64.6kmol/（h·m），kLa=16.6kmol/h.m.(kmol/m)，相平衡关系为pA=4.62CA。式中气相分压pA的单位是kPa，平衡
3
溶解度单位是(kmol/m)。求（1）容积总传质系数及传质单元高度HOG。 （2）液相阻力占总传质阻力的百分数。【答
3
案： Kya=54.9kmol/m·h ; HOG=0.291m ;液相阻力分率15.1%】
2
2
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解：（1）由亨利定律
p?Ex?Hc?HcMx y?mx
m?得：故
HCM4.62?CM?0.0456CMp101.3kxa?kLacM?16.6CMkmol/(h?m3)
故：
(2)液相阻力总阻力的百分数为：
m0.0456CM??2.75?10?3h?m3/kmolkxa16.6CM11m1????2.75?10?3?0.0182h?m3/kmolKyakyakxa64.6
G16H???0.291mOG3Kya?54.9kmol/(?hm)Kya54.9m/kxa2.75?10?3??0.151?15.1%1/kya0.0182
吸收过程数学描述
8-13．下图为两种双塔吸收流程，试在y～x图上定性画出每种吸收流程中A、B两塔的操作线和平衡线，并标出两塔对应
的进、出口浓度。
习题8-13 附图
解：对于流程（a）和流程（b），均有
GG()A?0.5()BLL
(a) （b）两塔的液体量相等
8-14．较浓的溶液进入图示解吸塔塔顶，塔底吹气解吸，塔中部某处抽出一半液体，另一半液体由塔底排出，试在y～x图上画出平衡线与操作线，并标出各股流体的浓度坐标。
3
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GG()上?0.5()下L 解：对于该流程，有L
习题8-14附图
吸收过程的设计型计算
8-15.流率0.4 kmol/（s·m）的空气混合气中含氨2%（体积），拟用逆流吸收以回收其中95%的氨。塔顶淋入浓度为0.0004（mol分率）的稀氨水溶液，设计采用的液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内物系服从亨利定律，y=1.2x所用填料
3
的总传质系数Kya=0.052kmol/（s·m）。试求：（1）液体在塔底的浓度x1。（2）全塔的平均推动力Δym。（3）所需塔高。
-3
【答案：x1=0.0113;Δym=2.35×10 ;H=2.18m】
2
y1?y2 y2?y1(1??)?0.02?(1?0.95)?0.001 y1LLy?yy?yL0.02?0.001()min?12?12??1.17 ?1.5()min?1.5?1.17?1.75
0.02GGGx1e?x2y1?x?0.000421.2mG1(0.02?0.001)?0.0113 根据物料衡算G(y1?y2)?L(x1?x2)得x1?x2?（y1?y2)?0.0004?L1.75?3?4（2）?y1?y1?mx1?0.02?1.2?0.0113?6.44?10?y2?y2?mx2?0.001?1.2?0.0004?5.2?10
解：（1）???y1??y2(64.4?5.2)?10?4?3?ym???2.35?10 ?3?y16.44?10lnln?y25.2?10?4G0.014y?y20.02?0.001（3）NOG?1 H???0.269m ??8.09OG?ym2.35?10?3Kya0.052H?HOGNOG?0.269?8.09?2.18m
8-16. 用纯溶剂对低浓度混合气作逆流吸收以回收其中的可溶组分，物系的相平衡关系服从亨利定律，吸收剂用量是最小
用量的1.3倍，试求下列两种情况下所需的塔高，已知传质单元高度HOG=0.8m。（1）回收率η=90%。（2）回收率η=99%。
L'?1.1】 (3)两种情况下的吸收剂用量有何差别？ 【答案：(1)H=4.61m;(2)H=11.3m ；（3）LLLy?y2y1?y2L?1.3()min ()min?1??m?
yGGGx1e?x21m1mm1????0.855 所以
AL/G1.3m?1.3?0.91mG1mG11NOG?ln[(1?)?]?ln[(1?0.855)?0.855]?5.76
mGL1??L1?0.8551?0.91?LH?HOGNOG?5.76?0.8?4.61m
111'??0.777 （2）??0.99时 '?'A1.3?1.3?0.99解：（1）4
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1A'H'?H'OGNOG?14.1?0.8?11.3m
1?NOG?1ln[(1?11111)?]?ln[(1?0.777)?0.777]?14.1 '''A1??A1?0.7771?0.99（3）比较（1），（2）可知，当回收率提高时，吸收剂用量为原来的由
1.3?0.99?m?1.1倍
1.3?0.9?mL?1.3m? 可知，吸收剂用量与回收率?成正比。 G8-19．【第三版】某填料吸收塔用过热水蒸汽吹出洗油中的苯，入塔液体中苯的摩尔分率为0.05，要求解吸率97%，该物系相平衡关系为y=2.8x，采用的过热蒸汽用量为最小气体用量的1.3倍，该填料的传质单元高度HOG=0.3m，试求该塔的填料层高度。 【答案：H=2.35m】 解：变量如图所示。
??x1?x2x?1?2?0.97,x2?(1?0.97)?0.05?0.0015 x1x1'y1'e?y2LL2.89mx1L2.8?0.05??2.22 ????2.89 ?G1.3Gmin1.3Gminx1?x2x1?x20.05?0.0015根据物料衡算G(y1?y2)?L(x1?x2)得
L'y1'?y2?(x1?x2)?2.22?(0.05?0.0015)?0.108
G'?y1?mx1?y1?2.8?0.05?0.108?0.0323
'?y2?mx2?y2?2.8?0.0015?0.0042
?y??y20.0323?0.0042?ym?1??0.0138
?y10.0323lnln0.0042?y2'y1'?y20.108?0NOG???7.84
?ym0.0138H?HOGNOG?0.3?7.84?2.35m 吸收过程的操作型计算
8-20．【第二版8-19】某吸收塔用25×25mm的瓷环作填料，充填高度5m，塔径1m，用清水逆流吸收每小时2250m的混合气。混合气中含有丙酮5%（体积），塔顶逸出废气含丙酮降为0.26%（体积），塔底液体中每kg水带有60g丙酮。操作在101.3kPa、25℃下进行，物系的平衡关系为y=2x。试求 （1）该塔的传质单元高度HOG及容积传质系数Kya；（2）每小时
3
回收的丙酮量。 【答案：(1)HOG=0.695m;Kya=168.6kmol/m·h;(2)w=4.36kmol/h】
3
60/58?0.0183
60/58?1000/18qvT?2250273G'92.0'2G????92.0kmol/h G???117.2kmol/(m?h) 222.4T22.4298A0.785?111y?mx21NOG?ln[(1?)1+]
1Ay2?mx2A1?A1m2Ly1?y20.05-0.0026??0.772 由物料衡算G(y1?y2)?L(x1?x2)得???2.59 ?AL/G2.59Gx10.018310.05H5ln[(1?0.772)?0.772]?7.19 HOG?故NOG???0.695m
1?0.7720.0026NOG7.19GG117.2由HOG?得Kya???168.6kmol/(m2?h)?0.0467kmol/(m2?s)
HOG0.695Kya 解：（1）M丙酮=58，x1?(2)??G(y1?y2)?92?(0.05?0.0026)?4.36kmol/h?253kg/h
5
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8-21．【第二版8-20】某填料吸收塔高2.7m，在常压下用清水逆流吸收混合气中的氨。混合气入 塔的摩尔流率为0.03
222
kmol/m.s。清水的喷淋密度0.018 kmol/（m.s）。进口气体中含氨2%（体积），已知气相总传质系数Kya=0.1 kmol/（m.s）,操作条件下亨利系数为60kPa。 试求排出气体中氨的浓度。 【答案：y2=0.002】 解：m?E/p?60/101.3?0.6 L/G?0.018/0.03?0.6?m
即操作线与平衡线平行，此时
?ym??y1??y2?y2?mx2?y2 HOG?故 NOG?2.7?9.0 NOG0.3G0.03??0.3m H?HOGNOG Kya0.1y?yy?y0.02?y2 得y2?0.002 ?12?12 所以9.0??ymy2y28-*22【第二版8-21】某填料吸收塔用含溶质x2=0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比是3，气体入口
浓度y1=0.01回收率可达η=0.90。今因解吸不良使吸收剂入口浓度x2升至0.00035，试求：（1） 可溶组分的回收率下降至多少？（2） 液相出塔浓度升高至多少？已知物系的平衡关系为y=2x。【答案：η’=0.87；x1’=0.00325】
1m2???0.667 AL/G311y?mx2110.01?0.0002?2NOG?ln[(1?)1?]?ln[(1?0.667)?0.667]?5.38
1Ay?mxA1?0.6670.001?0.0002?2221?A当x2上升时，由于H不变，HOG不变，所以NOG=H/HOG也不变，
10.01?0.00035?2即5.38?ln[(1?0.667)'?0.667]
1?0.667y2?0.00035?2解：（1）
y2?y1(1??)?0.01?(1?0.9)?0.001
y1?y'20.01?0.0013解得y?0.0013 ????0.87
y10.01'2'（2）由物料衡算G(y1?y2)?L(x1?x2)得
'''x1'?G1'(y1?y'2)?x2??(0.01?0.0013)?0.00035?0.00325 L3第八章 气体吸收 思考题
8-1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪?
答：吸收的目的是分离气体混合物。基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。
8-2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性?
答：溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。 8-3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系?
答：m=E/P=HCM/P，m、E、H均随温度上升而增大，E、H基本上与总压无关，m反比于总压。 8-6. 漂流因子有什么含义? 等分子反向扩散时有无漂流因子? 为什么？
答：P/PBm 表示了主体流动对传质的贡献。无漂流因子。因为没有主体流动。
8-9.传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?
0.5
答：表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，从k∝D推进到k∝ D。 8-10. 传质过程中，什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制? 答：mky<
答：溶质是否与液相组分发生化学反应。 高的选择性，较高的吸收速率，降低平衡浓度ye。
第九章 液体精馏 习题
相平衡
9-2.乙苯、苯乙烯混合物是理想物系，纯组分的蒸汽压为：乙苯 logPA苯乙烯 logPB00?6.08240?0
1424.225213.206?t
?6.08232?1445.58?0.821 式中P的单位是kPa，t为℃。
209.43?65.33试求：（1）塔顶总压为8kPa时，组成为0.595（乙苯的摩尔分率）的蒸汽的温度。（2）与上述汽相成平衡的液相组成。6
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【答案：t=65.35℃ ； xA=0.512】
?p?Ap?pB 解：（1）yA? 设温度为65.33℃ ??ppA?pB1424.2250?0.969得p?由logPA?6.08240?A?9.314kPa
213.206?65.331445.580??0.821得pB由logPB?6.08232??6.623kPa
209.43?65.339.3148?6.623??0.595 假设基本正确，所以t=65.33℃。 则yA?89.314?6.623?p?pB8?6.623（2）xA????0.512 ?pA?pB9.314?6.6239-3．乙苯、苯乙烯精馏塔中部某一块塔板上总压为13.6kPa，液体组成为0.144（乙苯的摩尔分率）试求： （1）板上液体的温度； （2）与此液体成平衡的汽相组成。 【答案：t=81.36℃ ; yA=0.187】
00
已知丁烷（A）和戊烷（B）的混合物是理想物系，40℃下纯组分的饱和蒸汽压为：PA=373.3kPa；PB=117.1kPa。 解（1）设液体温度为81.36℃。
1424.225?1.247得p?A?17.673kPa
213.206?81.361445.580??1.111得pB由logPB?6.08232??12.915kPa
209.43?81.36?p?pB13.6?12.915则xA????0.144 原假设正确，所以板上液体的温度为t=81.36℃。 ?pA?pB17.673?12.915由logPA0?6.08240?p?x17.673?0.144（2）yA?AA??0.187
p13.69-5．某二元混合液100kmol，其中含易挥发组分0.40。在总压101.3kPa下作简单精馏。最终所得的液相产物中，易挥发
物为0.30（均为摩尔分率）。试求：（1）所得汽相产物的数量和平均组成；（2）如改为平衡蒸馏，所得汽相产物的数量和组成。已知物系的相对挥发度为α=3.0。【答案：（1） 解：（1）ln=31.3kmol;
=0.619（2）
=38.0kmol;y=0.563】
W1x1?x2110010.41?0.3?[ln1??ln] ? ln?[ln?3ln] 解得：W2?68.7kmol W2??1x21?x1W23?10.31?0.4_W268.7则W汽?100?68.7?31.3kmol y?x1?(x1?x2)?0.4?(0.4?0.3)?0.619
W1?W2100?68.7?x23?0.3（2）y???0.563 由物料衡算（W1?W汽）x2?W汽y??1x1
1?(??1）x21?(3?1)?0.3x?x0.4?0.3?38.0kmol ?W汽?W112?100?y?x20.563?0.3物料衡算、热量衡算及操作线方程
9-6．某混合液含易挥发组分0.24，在泡点状态下连续送入精馏塔。塔顶馏出液组成为0.95，釜液组成为0.03（均为易挥发组分的摩尔分率）。试求：（1）塔顶产品的采出率D/F；（2）采用回流比R=2时，精馏段的液汽比L/V及提馏段的汽液比V/L；（3）采用R=4时，求L/V及L/V。设混合物在塔内满足恒摩尔流条件。【答案：（1）D/F=0.228；（2）L/V=0.667;
=0.470 (3)L/V=0.8 ;
=1.68】
?D?W?F?D?W?F解：（1）由物料衡算?解得：D/F=0.228 ??D?W?F0.95D?0.03W?0.24F?xWxF?xD__LRDR2????0.667因为q?1,L?L?qF?RD?F,V?V?(1?q)F?(R?1)D， (2)
V(R?1)DR?13 7
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所以
LV__?R?F/D2?1/0.228V??2.19 ? _?0.470
(R?1)2?1L___（3）
LR4LR?F/D4?1/0.228V???0.8 _???1.68 ? _?0.595 VR?15(R?1)4?1LV=14.32kmol/h】
9-7．苯、甲苯混合液中含苯30%（摩尔%），预热至40℃以10kmol/h的流量连续加入一精馏塔。塔的操作压强为101.3kPa。塔顶馏出液中含苯95%，残液含苯3%，回流比R=3。试求塔釜的蒸发量是多少？【答案：解：查苯-甲苯相平衡，得xF11?0.3时，ts?98.6?C；由t?(tF?tS)?(40?98.6)?69.3?C，查得
22 cp苯?148kJ/(kmol??C),cp甲苯?175kJ/(kmol??C)，r苯?33300kJ/kmol,r甲苯?39200kJ/kmol，则cp?cp苯xF?cp甲苯(1?xF)?148?0.3?175?0.7?166.9kJ/mol
cp r?r苯xF?r甲苯(1?xF)?33300?0.3?39200?0.7?37430kJ/kmol166.9?(98.6?40)?1.26
r37430?D?W?F?D?W?10由物料衡算? 解得：D=2.93kmol/h ???0.95D?0.03W?0.3?10?DxD?WxW?FxFq?1?(tS?tF)?1?则V?(R?1)D?4?2.93?11.72kmol/h,V?V?(1?q)F?11.72?(1?1.26)?10?14.32kmol/h
_9-*8．某混合物含易挥发组分0.10（摩尔分率，下同），以饱和蒸汽状态连续加入精馏塔的塔釜。加料量为10kmol/h，塔顶
产品组成为0.90，塔釜排出的残液组成为0.05。试求： （1）塔顶全凝器的蒸汽冷凝量；（2）回流比R及塔内的液气比L/V。【答案：(1)V=10kmol/h ; (2)R=16; L/V=0.941】
解：（1）由物料衡算
?D?W?F?D?W?10 ???D?W?F0.90D?0.05W?0.1?10?xWxF?xD解得：D=0.588kmol/h；V?F?10kmol/h
V10?1??1?16 （2）V?(R?1)D，R?D0.588LRDR16????0.941 V(R?1)DR?117习题 9-8 附图
9-*10．某塔顶蒸汽在冷凝器中作部分冷凝，所得的汽、液两相互成平衡。汽相作产品，液相作回流，参见附图。设该系统符合恒摩尔流的假定，试推导此时的精馏段操作线方程。如该塔的塔顶采用的是全凝器，馏出液组成xD与上述采用冷凝器时的汽相产品组成相同，试比较采用分凝器与全凝器两种情况下的操作线方程。【答案：略】 解：由精馏段一截面与塔顶（包括分凝器在内）作物料衡算， 得Vy?Lx?Dy0
y?LDR1x?y?x?y0 VVR?1R?1R1x?xD 当采用全凝器时，精馏段操作线为y?R?1R?1可知当选用的回流比一致，且xD?y0时两种情况的操作线完 全一致，在y?x图上重合，分凝器相当于一块理论板。
若回流比为R，则
习题 9-10 附图
精馏设计型计算
9-12．欲设计一连续精馏塔用以分离含苯与甲苯各50%的料液，要求馏出液中含苯96%，残液中含苯不高于5%（以上均为mol%）。泡点进料，选用的回流比是最小回流比的1.2倍，物系的相对挥发度为2.5。试用逐板计算法求取所需的理论板数及加料板位置。【答案：NT=16 ; 加料板为第8块】 8
昆工化工原理作业（下册）
?xq2.5?0.5解：由q?1,得xq?xF?0.5,则yq???0.714
1?(??1)xq1?1.5?0.5xD?yq0.96?0.714Rmin；解得Rmin=1.15故R?1.2Rmin=1.2?1.15=1.38 ??Rmin?1xD?xq0.96?0.5xR1.380.96xn?D?xn??0.58xn?0.403 精馏段操作线方程yn?1?R?1R?11.38?11.38?1_WxWL'提馏段操作线方程ym?1?由q=1,得V?V?(R?1)D，则L?L?qF?RD?qF由全塔物料衡算 xm?VV?F=D?W?D?W?F由物料衡算? 解得：W/F=0.505；D/F=0.495 ???0.96D?0.05W?0.5F?FxF=DxD?WxW则：
ym?1?WLRD/F?qW/F1.38?0.495?10.505xm?xW?xm?xW?xm??0.05 (R?1)D/F(R?1)D/F2.38?0.4952.38?0.495VV2.5xy即x?；自塔顶往下计算y1?xD?0.96
1?1.5x2.5?1.5y?1.43xm?0.0214；平衡方程y?x1?y10.96??0.906；y2?0.58?0.906?0.403?0.928；
2.5?1.5y12.5?1.5?0.960.928x2??0.838；依次反复计算，可得
2.5?1.5?0.928由上述计算可知，第16块理论板x?有x?
xW(?0.05),所以，全塔需理论板为16块（包括釜）。以上计算，从第8块板开始，
xq(?0.5),所以自第9块板起，操作线方程使用提馏段的，加料板为第8块理论板。
9-13．设计一连续精馏塔，在常压下分离甲醇－水溶液15kmol/h。原料含甲醇35%，塔顶产品含甲醇95%,釜液含甲醇4%（均为mol%）。设计选用回流比为1.5，泡点加料。间接蒸汽加热。用作图法求所需的理论板数、塔釜蒸发量及甲醇回收率。设没有热损失，物系满足恒摩尔流假定。【答案：（1） 解：（1）?=12.8kmol/h ; η=92.5%; (2)NT=7】
DxD(xF?xW)xD0.35?0.040.95????92.5% FxF(xD?xW)xF0.95?0.040.35x?x0.35?0.04D?FFW?15??5.11kmol/h
xD?xW0.95?0.04?由q?1，得塔釜蒸发量V?V?(R?1)D?(1.5?1)?5.11?12.8kmol/h
xD0.95??0.38；（2）按教材附录的平衡数据作出甲醇-水溶液的平衡曲线。经馏段操作线截距作图可得NT?7R?11.5?1块（包括釜），加料板位置为第5块理论版。
9-*14．上题改用直接饱和蒸汽加热，保持上述xD、xw、R不变，求理论板数、蒸汽消耗量、甲醇的回收率。 【答案：(1)S=11.5kmol/h ; η=83.2%; (2)NT=7】 解：（1）因为xD、xW不变。S?V?(R?1)D?(1?q)F?(R?1)D
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昆工化工原理作业（下册）
??S?L?V?W所以???Lx?Vv?WxW?2.5D?15?D?W?D?4.6kmol/h即?解得?
W?21.9kmol/h15?0.35?0.95D?0.04W??DxD4.6?0.95??83.2% FxF15?0.35得
S?V?(R?1)D?2.5?4.6?11.5kmol/h；回收率????S?L?V?W（2）改用直接蒸汽加热后精馏段操作线方程没变，提馏段?由S?V，L?W??Lx?Vv?WxW显然x?xW时，y?0；作图可得NT?7块（包括釜），加料板位置为第5块理论版。
y?WWx?xW SS9-16．含易挥发组分42%（摩尔%）的双组分混合液在泡点状态下连续加入精馏塔塔顶，釜液组成保持2%。物系的相对挥发
度为2.5，塔顶不回流。试求：（1）欲得塔顶产物的组成为60%时所需的理论板数；（2）在设计条件下若板数不限，塔顶产物可能达到的最高浓度xDmax。【答案：NT=8; xDmax=0.644】 解：（1）该塔为一无回流回收塔，其操作线即为体馏段操作线因为qy?LWx?xW VVFWx?xW DDWFxF?xW0.42?0.02由全塔物料横算???0.6897,?1?0.6897?0.3103
FDxD?xW0.6?0.0210.31?x1x??0.02?1.45x?0.009,y1?所以y?， 0.690.691?(??1)x1y1?0.375，y2?1.45?0.375?0.009?0.535,x2?0.315 逐板计算y1?xD?0.6，x1?2.5?1.5?0.6?1,R?0,所以L?F,V?D,y?依次反复计算，可得 NT y x 1 0.6 0.375 2 0.535 0.315 3 0.448 0.245 4 0.346 0.175 5 0.245 0.115 6 0.158 0.07 7 0.093 0.039 8 0.048 0.02 x8?xW?0.02所以NT?8块（包括釜）。
（2）在设计条件下，若板数不限则NT塔顶产物可达x'??时，
Dmax，x'Dmax??xF2.5?0.12??0.644
1?(??1)xF1?1.5?0.429-19. 当采用理论板概念计算计算低含量气体吸收过程时，若物系相平衡服从y=mx，则所需理论板数
mGLN 试推导证明上式。 【答案：x=0.889; x=0.194】
NT?OGLlnmG1?D
W
习题9-19附图
10
昆工化工原理作业（下册）
解：如附图（a）所示的吸收过程，由式（8-84）可得NOG??1mGy进?mx进mG?ln?(1?)?? mG?Ly出?mx进L?1?L按照理论板的概念，如附图（b）所示，
y出?yN,x出?x1。附图（c）中画出了操作线与平衡线，以及梯级三角形。
?ABC与?CDE为相似三角形。线AB比线BC等于L/G,即操作线的斜率；线CD比线BC等于m，即平衡线的斜率。相似
三角形的相似比就是线AB与线CD之比，即L/(mG)=A. 所以
y进?mx进?(y进?y1)?(y1?y2)?(y2?y3)?...?(yN?1?yN)?(yN?mx进)11?11??11?11??1??2?3?...?N?(y进?y1)??1??2?3?...?N?(yN?mx进)AN
AA?AA??AA?AA1NA?N?1y进?mx进A?1A 或?1?A?A2?A3?...?AN??1y出?mx进A?11?A??11y?mx进1?1mGy进?mx进mG?ln?(1?)进??即N?整理得N?ln?(1?)??
L1?lnA?Ay出?mx进A?Ly出?mx进L??lnmGmG1?LN得证
对照式（1）和式（2）可得NT?OGLlnmG操作型计算
9-20．一精馏塔有五块理论板（包括塔釜），含苯50%（mol%）的苯－甲苯混合液预热至泡点，连续加入塔的第三块板上。采用回流比R=3，塔顶产品的采出率D/F=0.44。物系的相对挥发度α=2.47。求操作可得的塔顶、塔底产品组成xD、xw。（提示：可设xw=0.194作为试差初值） 解：
DxF?xW?FxD?xW；xD?xF?xW0.5?0.194?xW；先设xW?0.194，则xD??0.194?0.889
D/F0.44精馏段操作线方程因qy?xR30.889LWx?D?x??0.75x?0.222；提馏段操作线方程y?x?xW R?1R?13?13?1VV_?1，故L?L?qF?RD?F，V?V?(R?1)D，
R?F/DF/D?13?1/0.441/0.44?1x?xW?x??0.194?1.32x?0.0617 所以y?R?1R?13?13?1yy?相平衡方程x?；自塔顶逐板计算y1?xD?0.889；
??(??1)y2.47?1.47yy10.889x1???0.764；y2?0.75?0.764?0.222?0.795
2.47?1.47y12.47?2.47?0.889y20.795x2???0.611；y3?0.75?0.611?0.222?0.680
2.47?1.47y22.47?1.47?0.795y30.68x3???0.462；m?3；y4?1.32?0.764?0.0617?0.548
2.47?1.47y32.47?1.47?0.68y40.548x4???0.329；y5?1.32?0.329?0.0617?0.373
2.47?1.47y42.47?1.47?0.548y50.373x5???0.194；
2.47?1.47y52.47?1.47?0.373
11
昆工化工原理作业（下册）
由计算结果可知xW?x5?0.194，与原设相符，故有xD?0.889；xW?0.194
9-*21．将上题（9-20）的加料口向上移动一块板，即第二块板上加料，求操作可得的xD、xw，并与上题结果作比较。（提
-4
示：可设xw=0.207作试差初值）。【答案：xD=0.00869; xW=3.27×10】
0.5?0.207?0.207?0.873；
0.44xR30.873x?D?x??0.75x?0.218 精馏段操作线方程y?R?1R?13?13?1R?F/DF/D?13?1/0.441/0.44?1x?xW?x??0.207?1.32x?0.0659 提馏段操作线方程y?R?1R?13?13?1y相平衡方程x?；逐板计算（计算时由x2?y3起，用提馏段操作线方程）
2.47?1.47y解:先设xW?0.207,则xD?NT y x 由计算得xW1 0.873 0.736 2 0.77 0.575 3 0.693 0.478 4 0.565 0.345 5 0.3 0.206 ?x5?0.206?0.207，与原设相符，故有xD?0.873；xW?0.207；
比较上题可知，当加料板位置偏离最佳加料位置时，将使塔顶、塔底产品纯度都下降。
9-*22．某精馏塔共有3块理论板，原料中易挥发组分的摩尔分率为0.002，预热至饱和蒸汽连续送入精馏塔的塔釜。操作时的回流比为R=4.0, 物系的平衡关系为y=6.4x。求塔顶、塔底产物中的易挥发组分含量。【答案：xW=0.0935; EmV=66.4%】
yN?1??x?D?1K?A?；1?KV?(R?1)K?(4?1)?6.4?8；q?0，塔釜进料，解：NT?ln?(1?A)?1yN?1LR4??AlnxW?A?K?xD?3.125?10?4所以yN?1?xF?0.002，则；?585（1）； ?4xW?3.125?10xR30.873x?D?x??0.75x?0.218；y?xF?0.0002时，又由该塔仅有精馏段，其操作方程y?R?1R?13?13?1x?xW，则0.002?0.8xW?0.2xD；即xD?4xW?0.001（2）；
将式（2）代人式（1）可解得xD?0.00869，xW?3.27?10?4。
第九章 液体精馏 思考题
9-1. 蒸馏的目的是什么? 蒸馏操作的基本依据是什么?答：分离液体混合物。 液体中各组分挥发度的不同。 9-3. 双组份汽液两相平衡共存时自由度为多少?答：自由度为F=2(P一定，t～x或y；t一定，P～x或y)；P一定后，F=1。 9-4. 何谓泡点、露点? 对于一定的组成和压力, 两者大小关系如何?
答：泡点指液相混合物加热至出现第一个汽泡时的温度。露点指气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。对于一定的组成和压力，露点大于或等于泡点。
9-8. 为什么α=1 时不能用普通精馏的方法分离混合物?答：因为此时y=x，没有实现相对分离。
9-9. 平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同?答：平衡蒸馏是连续操作且一级平衡；简单蒸馏是间歇操作且瞬时一级平衡。 9-10. 为什么说回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升是实现精馏的必要条件?
答：唯其如此，才能实现汽液两相充分接触、传质，实现高纯度分离，否则，仅为一级平衡。 9-11. 什么是理论板? 默弗里板效率有什么含义?
答：离开该板的汽液两相达到相平衡的理想化塔板。经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。 9-13. q值的含义是什么? 根据q的取值范围, 有哪几种加料热状态?
答：一摩尔加料加热至饱和汽体所需热量与摩尔汽化潜热之比。它表明加料热状态。
五种：过热蒸汽，饱和蒸汽，汽液混和物，饱和液体，冷液。
9-14. 建立操作线的依据是什么? 操作线为直线的条件是什么?答：塔段物料衡算。 液汽比为常数（恒摩尔流）。
9-15. 用芬斯克方程所求出的N是什么条件下的理论板数?答：全回流条件下，塔顶塔低浓度达到要求时的最少理论板数。 9-16. 何谓最小回流比? 挟点恒浓区的特征是什么?
答：达到指定分离要求所需理论板数为无穷多时的回流比，是设计型计算特有的问题。气液两相浓度在恒浓区几乎不变。 9-17. 最适宜回流比的选取须考虑哪些因素?答：设备费、操作费之和最小。 9-19. 何谓灵敏板?答：塔板温度对外界干扰反映最灵敏的塔板。
9-20. 间歇精馏与连续精馏相比有何特点? 适用于什么场合?答：操作灵活。 适用于小批量物料分离。 9-21. 恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点是什么? 12
昆工化工原理作业（下册）
答：相同点：都加入第三组份改变相对挥发度；区别：①前者生成新的最低恒沸物，加入组分塔从塔顶出；后者不形成新恒沸物，加入组分从塔底出。②操作方式前者可间隙，较方便。③前者消耗热量在汽化潜热，后者在显热，消耗热量较少。
第十章 气液传质设备 习题
板式塔
10-1．某筛板塔在常压下以苯―甲苯为试验物系，在全回流下操作以测定板效率。今测得由第九、第十两块板（自上向下数）下降的液相组成分别为0.652与0.489（均为苯的摩尔分率）。试求第十块板的默弗里湿板效率。【答案：EmV=0.758】 解：EmV?yn?yn?1y10?y11?*y*n?yn?1y10?y11 ； 全回流下，表观操作线方程
苯-甲苯系统的?yn?1?xn，故有 y11?x10?0.489
2.48?0.489?0.704
1?1.48?0.489*?y10?x9?0.653 y10?x101?(??1)x10*?2.48，则y10?EmV?0.652?0.489?0.758
0.704?0.48910-3．一板式吸收塔用NaOH水溶液吸收氯气。氯气的浓度为2%(mol)，要求出塔浓度低于0.002%。各块塔板的默弗里板效率均为50%，不计液沫夹带，求此塔应有多少块实际板。 NaOH溶液与氯气发生不可逆化学反应，可设相平衡常数m=0。【答案：N实=10】 解：由m?0得
*yn?0； 每板EmV?yn?yn?1ynN； N块板逐板推得y出=y进； ?1?（1-EmV）*yn?yn?1yn?1?5y出2?10ln（)ln()y进0.02?10块
则N实??ln(1?EmV)ln(1?0.5)填料塔
10-5．某填料精馏塔用以分离氯仿-1,1-二氯乙烷，在全回流下测得回流液组成xD = 8.05×10，残液组成xW=8.65×10（均为1,1-二氯乙烷的摩尔分率）。该塔的填充高度8m，物系的相对挥发度为α=1.10，问该种填料的理论板当量高度（HETP）是多少？【答案：HETP=0.356m】
?3?41?xwxlg[D?]lg[8.05?10?1?8.65?10]?3?41?xDxw1?8.05?108.65?10解：由芬斯克方程得Nmin???23.5（包括塔釜）
lg?lg1.1H8不包括塔釜NT?23.5?1?22.5 所以理论当量高度HETP???0.356m
NT22.5-3-4
第十章 气液传质设备 思考题
10-4. 板式塔内有哪些主要的非理想流动?答：液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、液体的不均匀流动。 10-5. 夹带液泛与溢流液泛有何区别?答：是由过量液沫夹带引起还是由溢流管降液困难造成的。 10-6. 板式塔的不正常操作现象有哪几种?答：夹带液泛、溢流液泛、漏液。 10-7. 为什么有时实际塔板的默弗里板效率会大于1?
答：因为实际塔板上液体并不是完全混和（返混）的，而理论板以板上液体完全混和（返混）为假定。 10-9. 为什么既使塔内各板效率相等, 全塔效率在数值上也不等于板效率?答：因两者定义基准不同。 10-10. 筛板塔负荷性能图受哪几个条件约束? 何谓操作弹性?
答：①过量液沫夹带；②漏液；③溢流液泛；④液量下限(how≥6mm)； ⑤液量上限(HT Af /Lmax ≦3～5 s )。上、下操作极限的气体流量之比。
10-11. 评价塔板优劣的标准有哪些?答：①通过能力；②板效率；③板压降；④操作弹性；⑤结构简单成本低。 10-14. 何谓载点、泛点?
答：填料塔内随着气速逐渐由小到大，气液两相流动的交互影响开始变得比较显著时的操作状态为载点；气速进一步增大至出现压降陡增的转折点即为泛点。
10-15. 何谓等板高度HETP?答：分离效果相当于一块理论板的填料层高度。 10-16. 填料塔、板式塔各适用于什么场合?
答：填料塔操作范围小，宜处理不易聚合的清洁物料，不易中间换热，处理量较小，造价便宜，较宜处理易起泡、腐蚀性、热敏性物料，能适应真空操作。板式塔适合于要求操作范围大，易聚合或含固体悬浮物，处理量较大，设计要求比较准确的场合。
第十一章 液液萃取 习 题
单级萃取
11-1．现有含15%（质量）醋酸的水溶液30kg，用60kg纯乙醚在25℃下作单级萃取，试求： （1）萃取相、萃余相的量
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昆工化工原理作业（下册）
及组成；（2）平衡两相中醋酸的分配系数，溶剂的选择性系数。
物系的平衡数据如下表：在25℃下，水（B）－醋酸（A）－乙醚（Ｓ）系统的平衡数据如下表（均以质量％表示）
水层 乙醚层 水 醋酸 乙醚 水 醋酸 乙醚 93.3 0 6.7 2.3 0 97.7 88.0 5.1 6.9 3.6 3.8 92.6 84.0 8.8 7.2 5.0 7.3 87.7 78.2 13.8 8.0 7.2 12.5 80.3 72.1 18.4 9.5 10.4 18.1 71.5 65.0 23.1 11.9 15.1 23.6 61.3 55.7 27.9 16.4 23.6 28.7 47.7 【答案：(1)E=64.1kg;R=25.9kg;x=0.06;y=0.046 (2)kA=0.767;β=14.6】 解：（1）由
MSFF301????得图中M点，用 FSMF?S30?603用内插法过M点作一条平衡联结线，得平衡时R、E相，由图中读得各 组组成xA则RM?0.06，yA?0.046且量得RE?8.35cm，
?5.95cm；根据杠杆定律 RM5.95E?M?90??64.1kg；
8.35RER?M?E?90?64.1?25.9kg；
y0.046（2）kA?A??0.767
xA0.06从图中读得
?y?A?0.50，xA?0.064
y?x?0.50.064AA??/?/?14.6 习题11-1附图 ??1?yA1?xA1?0.51?0.06411-2．图示为溶质（A），稀释剂（B）、溶剂（S）的液液相平衡关系，今有组成为xf的混合液100kg，用80kg纯溶剂作单级萃取，试求：（1）萃取相、萃余相的量及组成；（2）完全脱除溶剂之后的萃取液E°、萃余液R°的量及组成。【答案：(1)E=92.2kg;R=87.8kg;yA=0.13; xA=0.15 (2)E°=21.31kg;R°=78.69kg;yA°=0.77;xA°=0.16】
习题11-2附图
FMS80???0.44量得FS?4.6cm，则FM?4.6?0.44?2.04cm，得M点 FSM100?80用内插法过M点作一条平衡联结线，得平衡时R、E相，从附图中读得xA?0.15，yA?0.18
解：（1）由
E?MRM1.66?180??92.2kg；R?M?E?180?92.2?87.8kg；
3.24RE14
昆工化工原理作业（下册）
????F?E?R（2）从附图中读得xF?0.29，x?0.16，y?0.77，列物料横算式?
??????FxF?EyA?RxA????100?E?R??即?解得E?21.31kg；R?78.69kg ?????0.29?100?0.77E?0.16R多级萃取
?A?A11-4．丙酮（A）、氯仿（B）混合液在25℃下用纯水作两级错流萃取，原料液中含丙酮40%（质量），每级溶剂比均 为1：1。物系的相平衡关系如图所示，试作图以求取最终萃余相中的丙酮的浓度。【答案：xA2=0.22】 解：作该系统相图 连FS，取M1点使FM1?M1S(S?F),用内插法过M1点作一条平衡联结线,得E1、R1；连R1S，取M2点使
R1M2?M2S(S'?R1),用内插法过M2点作一条平衡联结线,得E2、R2；读萃余相xA2?0.22
习题11-4附图
11-5．含醋酸0.20（质量分数，下同）的水溶液100kg，用纯乙醚为溶剂作多级逆流萃取，采用溶剂比S/F为1，以使最终萃余相中含醋酸不高于0.02。操作在25℃下进行，物系的平衡方程参见习题3。试求：最终萃取相的量及组成、最终萃余相的量及组成。【答案：E1=125kg;RN=75kg;yA1=0.148;yS1=0.763;yB1=0.089;xSN=0.0672;xBN=0.913】 解：由相平衡得xSN
xBN?1?xAN2.273?0.067?1.43xAN?0.067?1.43?0.022.273?0.0672
?xSN?1?0.02?0.0672?0.913 由物料衡算式：
?100?100?E1?RN?F?S?E1?RN?yA1?0.148???F?Ey?Rx整理并试差得：0.2?100?yE?0.02R???xF?E1?125kg ?1A1NANA11N?S?Ey?Rx?R?75kg?1.96yA1100?(1.618?0.6399e)E+0.0672R1S1NSN?N?1N?yS1?1.618?0.6399e1.96?0.148?0.763；yB1?1?yA1?yS1?1?0.148?0.763?0.089
第十一章 液液萃取 思考题
11-1. 萃取的目的是什么? 原理是什么? 答：分离液液混合物。 各组分溶解度的不同。
11-2. 溶剂的必要条件是什么? 答：①与物料中的Ｂ组份不完全互溶，②对Ａ组份具有选择性的溶解度。 11-3. 萃取过程与吸收过程的主要差别有哪些? 答：①萃取中稀释剂B组分往往部分互溶，平衡线为曲线，使过程变得复杂；②萃取Δρ，σ较小，使不易分相，设备变得复杂。
11-4. 什么情况下选择萃取分离而不选择精馏分离? 答：①出现共沸，或α<1.06；②低浓度；③热敏性物料。 11-5. 什么是临界混溶点? 是否在溶解度曲线的最高点?
答：相平衡的两相无限趋近变成一相时的组成所对应的点。 不一定是。 11-6. 分配系数等于 1 能否进行萃取分离操作? 萃取液、萃余液各指什么? 答：能。 萃取相、萃余相各自脱溶后为萃取液、萃余液。
11-7. 何谓选择性系数? β=1 意味着什么? β=∞意味着什么?
答：β=(yA/yB)/(xA/xB)。β=1不可用萃取方法分离。β=?为B、S完全不互溶物系。 11-9. 多级逆流萃取中(S/F)min如何确定?
答：通过计算可以确定，当达到指定浓度所需理论级为无穷多时，相应的S/F为(S/F)min。 11-10. 液液传质设备的主要技术性能有哪些? 它们与设备尺寸有何关系?
答：两相极限通过能力；传质系数Kya或HETP。 前者决定了设备的直径D，后者决定了塔高。
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昆工化工原理作业（下册）
11-11. 什么是萃取塔设备的特性速度、临界滞液率、液泛、两相极限速度? 答：uK?uCuD??(1??)(1??)2。 两相速度达到极大时，部分分散相液滴被连续相带走，而使分散相流量减少的状况称
为液泛。此时的分散相滞液率为临界滞液率，两相的空塔速度为两相极限速度。
第十四章 固体干燥 习题
=74.2%;
=5.6% 】
湿空气的性质
14-1.将干球温度27℃、露点为22℃的空气加热至80℃，试求加热前后空气相对湿度的变化。【答案：解：查得水的饱和蒸气压：22℃时为2.668kPa，27℃时为3.6kPa,80℃时为47.38kPa
?1?pd2.668p2.668??74.1% ?2?d??5.6% ?ps13.6ps247.38变化
?1??274.1?5.6??0.924 ?174.1露点 ℃ 29 露点 ℃ 32.5 29 25 28 23 14-3．总压为100kPa的湿空气，试用焓－湿度图填充下表。 干球温度 湿球温度 湿 度 相对湿度 ℃ ℃ kg水/kg干空气 % 80 40 60 40 43 0.024 50 解：
干球温度 湿球温度 湿 度 相对湿度 ℃ ℃ kg水/kg干空气 % 80 40 0.0319 11.0 60 35 0.026 20 40 28 0.020 43 57 33 0.024 21 50 30 0.0196 25 间歇干燥过程计算 14-6．已知在常压下、25℃下水份在氧化锌与空气之间的平衡关系为：
*
相对湿度?=100% 时，平衡含水量X =0.02kg水/kg干料
相对湿度?=40% 时，平衡含水量X =0.007kg水/kg干料
*
热焓 水汽分压 kJ/kg干空气 kPa 120 3.0 热焓 kJ/kg干空气 165 125 95 120 98 水汽分压 kPa 4.8 4.1 3.2 3.7 3.0 现氧化锌的含水量为0.25kg水/kg干料，令其在25℃、?=40%的空气接触。试问物料的自由含水量、结合水及非结合水的含量各为多少？【答案：自由含水量=0.243kg水/kg干料 结合水量=0.02kg水/kg干料 非结合水量=0.23kg水/kg干料】
解：自由含水量==
非结合水量=
*X?X2?0.25?0.007=0.243kg水/kg干料 结合水量=X1*?0.02kg水/kg干料
X?X1*?0.25?0.02?0.23kg水/kg干料
2
14-7．某物料在定态空气条件下作间歇干燥。已知恒速干燥阶段的干燥速率为1.1kg水/（m.h），每批物料的处理量为1000kg2
干料，干燥面积为55m。试估计将物料从0.15 kg水/kg干料干燥到0.005 kg水/kg干料所需的时间。物料的平衡含水量为零，临界含水量为0.125 kg水/kg干料。作为粗略估计，可设降速阶段的干燥速率与自由含水量成正比。【答案：τ=7.06hr】 解：因为
X1?XC?X2，所以干燥过程分恒速阶段与降速阶段两阶段两部分，则
GX10000.125???恒??降?c[(X1?XC)?XClnC]?[(0.15?0.125)?0.125ln]?7.06h
AN恒X255?1.10.005连续干燥过程的计算
14-9．某常压操作的干燥器的参数如附图所示，其中：空气状况t0=20℃, H0=0.01kg/kg干气，t1=120℃, t2=70℃,
H2=0.05kg/kg干气；物料状况θ1 =30℃, 含水量x1=20%，θ2 =50℃, x2=5%，绝对干物料比热CS=1.5kg/(kg.℃)；干燥器的生产能力为53.5kg/h（以出干燥器的产物计），干燥器的热损失忽略不计，试求：（1）空气用量；（2）预热器的热负荷；（3）应向干燥器补充的热量；【答案：(1)
=250.75kg干/h (2)QP=25798.2kJ/h (3)QD=13984.3kJ/h】
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昆工化工原理作业（下册）
习题14-9附图
解：（1）
w1w20.20.05??0.25；X2???0.0526
1?w11?0.21?w21?0.05Gc?G2(1?w2)?53.5?(1?0.5)?50.825kg干料/hX1?W?Gc(X1?X2)?50.825?(0.25?0.0526)?10.03kg/hWW10.03V空????250.75kg干气/h
H2?H1H2?H00.05?0.01（2）I1?（1.01?1.88H1)t1?2500H1?（1.01?1.88?0.01)?120?2500?0.01?148.46kJ/kg干气
I0?（1.01?1.88H0)t0?2500H0?（1.01?1.88?0.01)?20?2500?0.01?45.58kJ/kg干气 QP?V空（I1?I0）?250.75?（148.46?45.58）?25798.2kJ/h （3）I2?（1.01?1.88H2)t2?2500H2?（1.01?1.88?0.05)?70?2500?0.05?202.28kJ/kg干气 QD?V空（I2?I1）?Gc(i2?i1)；i2?(cps?cpLX2)?2?(1.5?4.19?0.0526)?50?86.02kJ/kg干气
i1?(cps?cpLX1)?1?(1.5?4.19?0.25)?30?76.4kJ/kg干气
QD?250.75?（202.28?148.46）?50.825?(86.02?76.4)?13984.3kJ/h
14-10．一理想干燥器在总压100kPa下将物料由含水50%干燥至含水1%，湿物料的处理量为20kg/s。室外空气温度为25℃，湿度为0.005kg水/kg干气，经预热后送入干燥器。废气排出温度为50℃，相对湿度60%。试求：（1）空气用量V；（2）预热温度；（3）干燥器的热效率。【答案：V=223kg/s; t1=163℃; η
=81.1%】
w1w20.50.01解：（1）X1???1kg水/kg干料；X2???0.0101kg水/kg干料
1?w11?0.51?w21?0.01 Gc?G(1?x1)?20?(1?0.5)?10kg干料/s；查焓-湿度图，得t2?50?C,?2?60%时，G(X?X2)10?(1?0.0101)??222kg干气/s H2?0.0495kg水/kg干气；V干?c1H2?H10.0495?0.005则V?V干(1?H1)?222?（1?0.005）?223kg/s （2）因为是理想干燥器，所以I1?I2，即（1.01?1.88H1)t1?2500H1?（1.01?1.88H2)t2?2500H2则
（1.01?1.88H2)t2?2500(H2?H1)（1.01?1.88?0.0495)?50?2500?(0.0495?0.005)t1???163?C
1.01?1.88H11.01?1.88?0.005t?t2163?50（3）??1??81.1%
t1?t0163?25第十四章 固体干燥 思考题
14-1. 通常物料去湿的方法有哪些? 答：机械去湿、吸附或抽真空去湿、供热干燥等。 14-3. 对流干燥的操作费用主要在哪里? 答：空气预热。
14-4. 通常露点温度、湿球温度、干球温度的大小关系如何? 什么时侯三者相等? 答：td≤tW≤t。υ=100%时，td=tW=t。 14-5. 结合水与非结合水有什么区别? 答：平衡水蒸汽压开始小于饱和蒸汽压的含水量为结合水，超出部分为非结合水。 14-6. 何谓平衡含水量、自由含水量? 答：指定空气条件下的被干燥极限为平衡含水量，超出的那部分含水为自由含水量。 14-7. 何谓临界含水量? 它受哪些因素影响?答：由恒速段向降速段转折的对应含水量为临界含水量。物料本身性质、结构、
分散程度、干燥介质（u、t、H）。结构松、颗粒小、u↓、t↓、H↑、都会使Xc↓。
14-8. 干燥速率对产品物料的性质会有什么影响?答：干燥速率太大会引起物料表面结壳，收缩变形，开裂等等。 14-11. 为提高干燥热效率可采取有哪些措施?答：提高进口气温t1，降低出口气温t2，采用中间加热，废气再循环。 14-12. 评价干燥器技术性能的主要指标有哪些?答：①对物料的适应性 ②设备的生产能力 ③能耗的经济性(热效率)。
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