食品工程吸收与蒸馏作业答案.ppt

* 作业 7-1 【作业 7-2 】在总压101.3kPa，温度30℃的条件下, SO2摩尔分率为0.3的混合气体与SO2摩尔分率为0.01的水溶液相接触，试问： （1）SO2的传质方向；E=4850KPa （2）其它条件不变，温度降到0℃时SO2的传质方向；E=1670KPa （3）其它条件不变，总压提高到202.6kPa时SO2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。 解： 由已知 x=0.01， y=0.3 （1） PA=Py=101.3×0.3=30.4 KPa PA*=Ex=4850×0.01=48.5 KPa 由于PA＜ PA*，故为解吸过程 （2） 0°时，SO2的亨利系数为E=1670 KPa PA*=Ex=1670×0.01=16.7 KPa 由于PA＞ PA*，故为吸收过程 （3） 总压提高后， PA=Py=1202.6×0.3=60.8 KPa PA*=Ex=4850×0.01=48.5 KPa 由于PA＞ PA*，故为吸收过程 液相摩尔分率差表示的传质推动力 =x*-x=PA/E-x=60.8/4850-0.01=0.00254 气相摩尔分率差表示的传质推动力 =y-y*=y-PA*/P=0.3-48.5/202.6=0.0606 【作业7-3】110kPa下操作的氨吸收塔，某截面上，含氨0.03摩尔分率的气体与氨浓度为1kmol/m3的氨水接触，已知气相传质系数kG=5×10-9kmol/(m2·s·Pa)，液相传质系数kL=1.5×10-4m/s，氨水的平衡关系可用亨利定律表示，H=7.3×10-4kmol/(m3·Pa)，试计算： 1）气液界面上的两相组成； 2）以分压差和摩尔浓度差 表示的总推动力、总传质系数、传质速率； 3）以摩尔分率差表示总推动力的气相总传质系数； 4）气膜与液膜阻力的相对大小。 解：（1） （2） （3） （4） [作业7-4] 在一逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合气体中的SO2。气体处理量为1.20m3（标准）?s-1，进塔气体中含SO2 8%（体积百分数），要求SO2的吸收率为85%，在该吸收操作条件下的相平衡关系Y=26.7X，用水量为最小用量的1.5倍。试求： （1）用水量为多少？ （2）若吸收率提高至90%，用水量又为多少？ V，Y2 V，Y1 L，X2 L，X1 解：（1） (2） 【作业7-5】在一塔径为0.8m的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h，气体总压为101.3kPa，其中氨的分压为1.333 kPa。若实际吸收剂用量为最小用量的1.4倍，操作温度（293K）下的气液相平衡关系为Y*=0.75X，气相总体积吸收系数KYa为0.088kmol/m3·s，试求 （1）每小时用水量； （2）分别用平均推动力法和吸收系数法求出所需填料层高度。 解：（1） (2） [作业7-6]在常压下对苯与甲苯二元理想溶液分别进行平衡蒸馏与简单蒸馏。若原料液中苯的浓度为0.5（摩尔分率）。物系的相对挥发度为2.47。试求： 1）用平衡蒸馏方法分离，当汽化率为 0.4时，釜液与馏出液的组成。 2）用简单蒸馏方法分离，使釜液浓度与平衡蒸馏相同，所得馏出物中苯的平均组成。 解：1） 2）简单蒸馏终了时的釜液浓度与平衡蒸馏时相同 设馏出液的平均组成为 作业7-7：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(易挥发组分摩尔分数)，其精馏段 和提馏段操作线方程分别为： y=0.714x+0.257 y=1.686x-0.0343 试求： ⑴ 塔顶馏出液流量和精馏段下降液体流量，kmol/h； ⑵ 进料热状态参数q。 解： 先由已知的两操作线方程求出xD、xW和R； 再由全塔物料衡算和回流比定义求得D和L； 由两操作线方程和q线方程联立可求得进料热状态参数q ⑴ 塔顶馏出液流量和精馏段下降液体流量，kmol/h 由精馏段操作线方程和对角线方程联立解得: y=0.714x+0.257 y=x 由提馏段操作线方程和对角线方程联立解得: y=1.686x-0.0343 y=x 馏出液流量由全塔物料衡算求得，即： * * *