化工原理塔设备答案.docx
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化工原理塔设备答案
七气液传质设备习题解答
塔底压强=101+30=131[kn/m2],在上此压强下水沸点为107C,此温度下
3
pg=18X131X273/X101x380)=[kg/m]
3
pl=953[kg/m3]
0=[dyn/cm]
卩=[cp]
(pl/pG)1/2Vl/VG=(pG/pl)1/2ml/mG
=953)1/2X=
HT=0.3m
当P148图11--6,C20=
C=C200((r/20)=20)=
UF=C[(pl-pG)/pG]=[/]
=[m/s]
U==X=2[m/s]
气体流量:
VG=mG/pG==[m3/s]
塔的有效截面An(指塔版上可供气体通过的截面)
2
An=VG/u=2=[m2]
塔的总截面为A,依题意0.9A=An,
2
/•A=An/==[m]
塔截面为A,故塔径为DnD2/4=A
D=(4A/n)=(4X=~[m]
已知a=,86C时,水=[cp]
卩甲醇=[cp]
aQ=x+x=[cp]
a3aQ=x=
由图11--21查得总板效率E==42%
筛板塔增大10%故得
E=X=46%
实际塔板数为(30-1)/E=29/=63(釜算一块理论板)
塔板层咼度为(63-1)x=[m]
3解:
校核液泛是否发生
气体通过筛孔压力降ho
2
ho=(1/2g)(uo/Co)pGpi
33
式中:
uo=[m/s],pG=[kg/m];pl=953[kg/m]根据do/tp=4mm/2mm=2,由图11--9读出Co=
•••ho=(1/2953)=[m清液柱]
气体通过泡沫层压降e
he=3(hw+how)式中hw=0.05m;3为充气系数,how为堰头高度。
现先求
B。
它根据UApG1/2值从图中查取.UA为按工作面计算的气速:
uA=VG/(A-2Ad)=xx=[m/s]
uApG1/2==
由此查得3=。
how=(Vi/lw)2/3
3
式中.Vl为液体体积流量953)x3600=[m3/h]
lw
为堰长,lw=0.36m(题给条件)
Fw
为校正系数,由Lw/D和V'/的数值从图查取
Vi/==,
Lw/D=
由此两数从图中查得Fw=,于是:
how=x2/3=[m液柱]
/•he=3(hw+how)=+=[m液柱]
气体通过一层筛板的总压力降为
△Ht=h0+he=+=0.0472m液体流过降液管的压力损失hd
2
hd=g(Vi/Ada)2
3
式中Vi为液体体积流量Vi=935=[m3/s],
为降液管下沿距塔板距
Ada为降液管流出的缝隙面积.Ada=lwxy,y
离.取H=40mm,则
2
Ada=x=[m2]
2
/•hda==[m]
降液管内液面高度为Hd
Hd=^Ht+hw+how+A+hd
=+++0+=[m]
取①=,则降液管内泡的中液面高度为
H'd=Hd/①==[m]
H'd〈HT+hw=+=[m]
故不会发生液泛。
(2)校核降液管内停留时间.
解得na=nb=
因为两塔的L/G、n及m相同,故两塔的NOg是相同的。
又mG/L==1,操作线与平衡线平行,推动力处处相同
/•Aym=yA-mxA=yA
对A塔:
NOG=(yb-yA)/△ym=(yb-yA)/yA=yb/yA-1=1/=
又HOg相同,故两塔的填料层高度相等:
hA=hb==x=[m]。
4解:
(1)确定填料塔塔径.
根据图11-27确定液泛气速uF。
L'/G'(pg/p1)=953)=
根据此值.查得:
2
(G')①卩gpGp1=
若G'=uFpG代入则
220.2
uFpG①3l/gpGpl=
式中①对38mm钢质鲍尔环为92.化入上式,则,液泛速度uF为:
uF=Xgpl/(pG①3
=xx953/x92x操作气速u==x=[m/s]
塔径D
D=(4VGnu)=(4XX=0.705m〜[m]
(2)确定填料塔压降并与板式塔比较.
度h0=NTX
则填料层高
根据表11-5查得38mnM质鲍尔环用精馏操作的理论板当量高度
0=30X=[m]
220.2
因:
ufpg①卩i/g
PGpl=
220.2
而u=,「.upg①3i/gpGpi=x=
以此值为纵坐标丄’IGf(pg/pi)=为横坐标
从图11-27查得填料层每米压降△P=30[mm水柱Im填料]
•••填料塔压降为=hOXAP=x30=594mm水柱
板式塔压降(△P)板=实际板数X每板压降。
(△P)板=NXHT=63<=[m液柱]
因为题是按塔底条件计算的,两塔底基本上是水,故(△P)板=2.97m液柱可认为2.97m水柱。
于是:
(△P)填料/(△P)板==
由此可见,填料塔的压降,一般而言是远低于板式塔的,这是填料塔的一个主要优点
5解:
40mm陶瓷拉西环①=350[1/m]
50mm陶瓷钜鞍环①’=130[1/m]
Gf/G=(①/①’);•••G=G(①/①’)=8000(350/130)=13100[Kg/h]
因操作气速于液泛气速成正比,故产量提高的百分率为
(G'-G)/G=(13100-8000)/8000=X100%=64%
综合思考题
[1]
(1)一定高度的液层载点泛点;
(2)BAA
[2]
(1)生产能力大阻力小操作弹性大;
(2)是是
[3]被润湿的填料表面C
[4]
(1)液体气体液体分布
2)严重漏液严重气泡夹带降液管液泛严重雾沫夹带,液相不足
[5]
(1)泡罩塔,浮阀塔,筛板塔
(2)液沫夹带少,不易造成降液管液泛;增加全塔高度
[6]
(1)鼓泡接触状态
(2)泡沫接触状态(3)喷射接触状态(4)泡沫接触状态和喷射接触状态
[7]
(1)通过能力大
(2)塔板效率高(3)塔板压降低(4)操作弹性大(5)结构简单制造成本低
[8]
(1)5;
(2)液泛线;雾沫夹带线,漏液线;液相上限线,液相下限线
[9]
(1)逆流;
(2)错流;(3)过量液沫(雾沫)夹带;(4)溢流液泛(或液泛);(5)严重漏液
[10]
(1)泛点;
(2)泛点气速是操作上限;(3)液体再分布;(4)〈
[11]
(1)泡沫;
(2)喷射;(3)气液接触面积大,传质好;(4)空隙率
[12]
(1)塔板进出口侧的清液高度差;
(2)采用双流型(多流型)塔板结构;
(3)3〜5秒;(4)6mm
[13]
(1)液体液层压降;
(2)开孔率过小或气速过度大板间距小降液管截面积太小
[14]
(1)气体通过干板气体通过液层;
(2)过量液沫夹带漏液降液管液泛
[15]
(1)液流量;
(2)塔板结构;(3)液流长度;(4)双液流、多液流
(5)用塔板上结构简单的筛板塔
[16]过量雾沫夹带;严重漏液;气流或液流分布不均;降低塔板面积有效利用率,使塔板上液
流分布不均;
降液管截面积过小。
[17]A)
V
B)
V
C)
V
D)
VE)
X
[18]A)
V
B)
X
C)
X
D)
VE(
V
[19]A)
V
B)
V
C)
V
D)
VE)
X
[20]ABC
[21]BC
[22]A)VB)VC)XD)VE)X
[23]A)XB)VC)VD)XE)V