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1、q 0.367综合型计算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=7.5x10-5m2/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=0.015（m3 固体/m3悬浮液），滤饼空隙率e=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0.65mx0.65mx0.02m, 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）q =、： K = 1.5 x 10-5 x1800 二 0.3
2、67m3 / m2d V 10A = 27.2m22 a 22 x 0.65 2（2）按过滤面积需要框n = 丄 =27.2 = 33个V0.309ba20.02x0.652按滤饼体积需要框 n =饼=37个取37个 安装 37 个框 A=37X2X0.652=31.3m2q =、. Kp =(7.5 xlO-5 xl800 = 0.367m3 / m2 不变V=qA=0.367X31.1=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25x2.5mm的钢管内流动， 由25C加热到85C,气体走管程，采用198kPa的饱和蒸汽于壳程加热气体。若 蒸汽冷
3、凝给热系数广1x104 W/(m2.K),管内壁的污垢热阻为0.0004m2 K/W , 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： c =1kJ/(kg K),入=2.85x10-2W/(m.K), =1.98x10-2mPa-s。试求：(1)饱和水蒸汽 p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；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120C，汽化潜热2204kJ/kg； 143kPa时
4、饱 和蒸汽温度为 110C。7200解：(1)Q 二 q C (t -1 )二x 1 x (85 - 25)二 120kWm 2 p 2 213600m1Q =旦厂 2204=0.05445kg / s = 196.00kg / h(2)q 7200 / 3600G = m =A0.785 x 250 x (0.02)2=25.48kg/(m2 .s)du p Re =dG _ 0.02 x 25.48H1.98 x10-5=25737 104C H1x103 x1.98x10-5Pr = p =九2.85 x 10 - 2=0.695 沁 0.7气体被加热 b=0.4 a = 0.023一R
5、eo.8 Pro.42da = 0.023 Reo.8 Pro.4 = 0.023 x X x 257370.8 x 0.70.4 = 95.95W / m2 .K2d0.02丄=丄 + (R + )经=+ (0.0004 + ) = 0.01363 K a 2 a d 10495.95 201 2 2K = 73.38W /m2 - KAtm(T -1 ) - (T -1 )1l T -1 ln 1T t85 - 25- 60.09 C1 120-25 ln120 - 85KA A t - Kn 兀 d l A t120x103m外 ml=1 39mKn兀d At73.38 x 250 x
6、3.14 x 0.025 x 60.09夕卜 m(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a =a x(上2)0.8,22 u2a=95.95x1.060.8 = 100.53W /m2K2丄=丄 + (R + 丄)幺=丄 + (0.0004 +-)兰=0.0130K a 2 a d104100.53 201 2 2K= 76.93W / m2 - KA= n“d l = 235 x 3.14 x 0.025 x 1.39 = 25.64m2外t -tq C (t -t ) = K A-2-1-m2 p 2 21T - tIn1T -
7、12T - t得ln丄T -1 2K AqCm2 p 2137kPa蒸汽温度为110C110- 25ln110 -1 276.93 x 25.642 x 1 x 103= 0.9862得 12 = 78-3C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)y2 = yi( 1 -n ) = 0.05x 0.1 = 0.005(L/G
8、)min = 2= m n = 2 x 0.9 = 1.8x1e - x2L/G = 1.5(L/G )min = 1.5 x 1.8 = 2.7G1兀=x 2 + (y1 - y2 ) = 0 +( 0.05 - 0.005 ) = 0.0167L2 .7丄=吧丄=0.741A L2.7y - m 2 + 丄=4.65-mX A2N =nog 11 -A(1 In 1 -LIA丿丿2H = H - N = 0.8 x 0.65 = 3 72mOG OG3)1y - mxN =ln 出 =Ly - mxlnmG %进iln(1/0741)ln(0.05 一 2 x 0.01670.005)=4
9、.02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：x =
10、0.0002 y = 0.02 y = 1.2x n =0.98， K a =200kmol/m3h2， 1，yG = 100kmol/m2h， y= (1 -n )y = 0.02x 0.02 = 0.0004， HOG=0.5m1)(g)=G min 人/加-X20.02-0.00040.02IT=1.19-0.0002G = 5 G)min=出 x 】19 =询5mGL1.21.7851 mG y - mx mG =0.6723 N =ln(1 -)12 +, OG mGL y - mx L， 1- 丿2 2LNog 1 - 0.6723ln(1 - 0.6723)上02土仝000乙 +
11、 0.6723 = 11.340.0004 - 1.2 x 0.0002H = H N= 05 x 11.34 = 5.67mOG OGGx = x + (y - y ) = 0.0002 +12 L 1 211.785(0.02-0.0004)=0.01118L=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(儿一儿)=L( x - x ) + L( x - x),进 出 进 出100 X (0.02-0.0004)=138.5 X (0.001-0.
12、0002)+ 178.5 X (x -0.001)出得 x =0.01136 ，出L138.5加料处 y = y + _ (x - x ) = 0.0004 + 138.5 x (0.001 - 0.0002) =0.001508 出 G进100上塔段 m = 1.2 x 100 = 08664 L 138.51 y - mx10.001508 - 1.2x 0.001N =ln =ln =4.902,og上 mG Ly -mx1 -086640.0004-1.2x 0.00021 -l出进下塔段 m = 1.2 x 100 = 0.6723L 178.5，NOG下1y -mx10.02-1.
13、2x0.01136ln进出 =ln =9.243，1 一 mG L y - mx1 - 0.67230.001508 一 1.2 x 0.001LNog=4.902+9.243=14.145, H=14.145X0.5=7.07m, 加料口离塔顶距离4.902X0.5=2.45m H=7.07-5.67=1.4m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X=0.3kg水/kg干料,X2=0.05水/kg干料。新鲜空气的温度t0为20C, 露点td为10C,经预热至96C后进入干燥器。干空气的流量为
14、6000 kg干气/ho 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n解：(1) H = 0.622= 0.622 -= 0.00775趁水 / 弦干气dP - pd100 -1.23s sH 0 = Hd = 0.00775kg水 /kg 干气vH = ( 2.83 x 10-3 + 456 x 10-3 H 0 )(t0 + 273)=(2.83 x 10-3 + 4.56 x 10-3 x 0.00775)(20 + 273)=0.8395m 3 /kg 干气湿空气的体积 V = Vv口 = 6000x 0.8395 = 5037m3/hH(2)T 对于预热器H1 = H 0 = Hd = 0.00775kg 水 / kg 干气物料衡算 W = GC(X 1 - X2) = V(H2 -H1)500(0.3
