13.在连续精馏塔中分离某种组成为（易挥发组分的摩尔分率，下同）的两组分理想溶液。
原料液于泡点下进入塔内。
塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为，全凝器提供组成为的合格产品。
塔顶馏出液中易挥发组分的回收率96％。
若测得塔顶第一层板的液相组成为，试求：
（1）操作回流比和最小回流比；
（2）若馏出液量为100kmol/h，则原料液流量为多少？
解：
（1）在塔顶满足气液平衡关系式y=αx/[1+（α-1）x]代入已知数据
=α/[1+（α-1）]∴α=
第一块板的气相组成y1=（1+）
=×（1+×）=
在塔顶做物料衡算V=L+D
Vy1=LxL+DxD
（L+D）=+∴L/D=
即回流比为R=
由式1-47Rmin=[（xD/xq）-α（1-xD）/（1-xq）]/（α-1）泡点进料xq=xF
∴Rmin=
（2）回收率DxD/FxF=96％得到
F=100×（×）=kmol/h
15.在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯的混合液。
在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为，和，试计算三层中较低的两层的单板效率EMV。
操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数据如下：
x
y
解：
假设测得相邻三层板分别为第n-1层，第n层，第n+1层
即xn-1=xn=xn+1=根据回流条件yn+1=xn
∴yn=yn+1=yn+2=
由表中所给数据α=
与第n层板液相平衡的气相组成yn*=×（1+×）=
与第n+1层板液相平衡的气相组成yn+1*=×（1+×）=
由式1-51EMV=（yn-yn+1）/（yn*-yn+1）
可得第n层板气相单板效率EMVn=（xn-1-xn）/（yn*-xn）
=（）/（）
=％
第n层板气相单板效率EMVn+1=（xn-xn+1）/（yn+1*-xn+1）
=（）/（）
=64％
第2章吸收
1.从手册中查得,25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为。
已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数Hkmol/（m3·kPa）及相平衡常数m
解：
液相摩尔分数x=（1/17）/[（1/17）+（100/18）=
气相摩尔分数y==
由亨利定律y=mx得m=y/x==
液相体积摩尔分数C=（1/17）/（101×10-3/103）=×103mol/m3
由亨利定律P=C/H得H=C/P==kmol/（m3·kPa）
时，氧气在水中的溶解度可用P=×106x表示。
式中：
P为氧在气相中的分压kPa；x为氧在液相中的摩尔分率。
试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧。
解：
氧在气相中的分压P=×21％=
氧在水中摩尔分率x=（×106）=×103
每立方米溶有氧×103×32/（18×10-6）=
3．某混合气体中含有2％（体积）CO2，其余为空气。
混合气体的温度为30℃，总压强为。
从手册中查得30℃时CO2在水中的亨利系数E=×105kPa，试求溶解度系数Hkmol/（m3·kPa）及相平衡常数m，并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2。
解：
由题意y=，m=E/P总=×105/=×103
根据亨利定律y=mx得x=y/m=×103=即
每100g与该气体相平衡的水中溶有CO2×44×100/18=g
H=ρ/18E=103/（10××105）=×10-4kmol/（m3·kPa）
7.在，27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。
甲醇在气，液两相中的浓度都很低，平衡关系服从亨利定律。
已知溶解度系数H=（m3·kPa），气膜吸收系数kG=×10-5kmol/（m2·s·kPa），液膜吸收系数kL=×10-5kmol/（m2·s·kmol/m3）。
试求总吸收系数KG，并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。
解：
由1/KG=1/kG+1/HkL可得总吸收系数
1/KG=1/×10-5+1/（××10-5）
KG=×10-5kmol/（m2·s·kPa）
气膜阻力所占百分数为：
（1/kG）/（1/kG+1/HkL）=HkL/（HkL+kG）
=（×）/（×+）
==％
8.在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇，操作温度为27℃，压强。
稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa，液相中甲醇浓度位m3。
试根据上题有关的数据算出该截面上的吸收速率。
解：
由已知可得kG=×10-5kmol/（m2·s·kPa）
根据亨利定律P=C/H得液相平衡分压
P*=C/H==
∴NA=KG（P-P*）=×10-5（）=×10-5kmol/（m2·s）
=kmol/（m2·h）
9.在逆流操作的吸收塔中，于，25℃下用清水吸收混合气中的CO2，将其浓度从2％降至％（体积）。
该系统符合亨利定律。
亨利系数Ｅ=×104kPa。
若吸收剂为最小理论用量的倍，试计算操作液气比L/V及出口组成X。
解：
⑴Y1=2/98=，Y2==
m=E/P总=×104/=×104
由（L/V）min=（Y1-Y2）/X1*=（Y1-Y2）/（Y1/m）
=（）/（545）
=
L/V=（L/V）min=622
由操作线方程Y=（L/V）X+Y2-（L/V）X2得出口液相组成
X1=（Y1-Y2）/（L/V）=（）/622=×10-5
⑵改变压强后，亨利系数发生变化，及组分平衡发生变化，导致出口液相组成变化
m‘=E/P总’=×104/10133=×10-5
（L/V）‘=（L/V）min’=
X1‘=（Y1-Y2）/（L/V）’=（）/=×10-4
10.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案，示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线，并用图中边式浓度的符号标明各操作线端点坐标。
11.在下用水吸收混于空气中的中的氨。
已知氨的摩尔分率为，混合气体于40℃下进入塔底，体积流量为s，空塔气速为s。
吸收剂用量为最小用量的倍，氨的吸收率为95％，且已估算出塔内气相体积吸收总系数KYa的平均值为（m3·s）.
水在20温度下送入塔顶，由于吸收氨时有溶解热放出，故使氨水温度越近塔底越高。
已根据热效应计算出塔内氨水浓度与起慰问度及在该温度下的平衡气相浓度之间的对应数据，列入本题附表中试求塔径及填料塔高度。
氨溶液温度t/℃氨溶液浓度气相氨平衡浓度
Xkmol（氨）/kmol（水）Y*kmol（）/kmol（）
2000
26
29
34
42
47
解：
混合气流量G=πD2u/4
∴D=（4G/πu）1/2=[（4×/×]1/2=m
Y1==
y2=y1（1-η）=×=
Y2==
根据附表中的数据绘成不同温度下的X-Y*曲线查得与Y1=相平衡的液相组成
X1*=
（L/V）min=（Y1-Y1）/X1*=（）/=
（L/V）=（L/V）min=
由操作线方程Y=（L/V）X+Y2可得X1=（V/L）（Y1-Y2）
=
由曲线可查得与X1相平衡的气相组成Y1*=
ΔYm=（ΔY1-ΔY2）/ln（ΔY1-ΔY2）
=[（）]/ln（）/
=
∴ΝOG=（Y1-Y2）/ΔYm=（）/
=
惰性气体流量G'=×=×
=s
=（××103）/（×313）
=mol/s
HOG=V/（KYaΩ）=×10-3）/π×4）
=×10-3m
填料层高度H=ΝOG×HOG=××10-3
=
12.在吸收塔中用请水吸收混合气体中的SO2，气体流量为5000m3（标准）/h，其中SO2占10％，要求SO2的回收率为95％。
气，液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2在两相间的平衡关系近似为Y*=，试求：
（1）若取用水量为最小用量的倍，用水量应为多少？
（2）在上述条件下，用图解法求所需理论塔板数；
（3）如仍用
（2）中求出的理论板数，而要求回收率从95％提高到98％，用水量应增加到多少？
解：
（1）y2=y1（1-η）=×（）=
Y1==Y2=（）=
（L/V）min=（Y1-Y2）/X1*=（Y1-Y2）/（Y1/）
=（）×
=
（L/V）=（L/V）min=
惰性气体流量：
V=5000×=
用水量L=×=7684kmol/h
（2）吸收操作线方程Y=（L/V）X+Y2代入已知数据
Y=+
在坐标纸中画出操作线和平横线，得到理论板数NT=块
14．在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的H2S，进塔气相中含H2S（体积）％要求吸收率不低于99％，操作温度300Ｋ，压强，平衡关系为Y*=2X，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中H2S浓度为（H2S）/kmol（溶剂）
已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为（m2·s），气相体积吸收总系数为kmol/（m3·s·kPa）。
求所需填料蹭高度。
解：
y2=y1（1-η）=×=
Y2=y2=Y1=（）=
ΔYm=[（Y1-Y1*）-Y2]/ln[（Y1-Y1*）/Y2]
=[（）]/ln[（）/]
=
∴ΝOG=（Y1-Y2）/ΔYm=（）/=
HOG=V/（KYaΩ）=（×）
=
H=ΝOG×HOG=×=
第3章干燥
1.已知湿空气的总压强为50kPa，温度为60℃相对湿度40％，试求：
（1）湿空气中水气的分压；
（2）湿度；（3）湿空气的密度
解：
（1）查得60℃时水的饱和蒸汽压PS=
∴水气分压P水气=PSф=×=
（2）H=P水气/（P-P水气）=×（）
=kg/kg绝干
（3）1kg绝干气中含水气
x绝干=（1/29）/[（1/29）+18）]=
x水气=18）/[（1/29）+18）]=
∴湿空气分子量M0=18x水气+29x绝干气=18×+29×
=g/mol
∴湿空气密度ρ=MP/RT=（×10-3×50×103）/（×333）
=kg/m3湿空气
2.利用湿空气的H-I图查出本题附表中空格内的数值，并给出序号4中各数值的求解过程
序号干球温度湿球温度湿度相对湿度焓水气分压露点
℃℃kg/kg绝干％kg/kg绝干kPa℃
1603522140530
240274090325
320187550215
430288595425
3.干球温度为20℃，湿度为kg/kg绝干的湿空气通过预热器加热到50℃，再送往常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80％。
若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：
（1）1m3原湿空气在预热器过程中焓的变化；
（2）1m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。
解：
（1）原湿空气的焓：
I0=+t+2490H0
=+××20
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