精馏复习

第六章精馏
主要内容
一. 两组分混合物的汽液平衡
精馏的依据是相对挥发度的差异 相对挥发度为:
理想溶液
气相为理想气体时
泡点方程
露点方程
安托因方程
二.精馏塔的计算
1.描述精馏过程的一般方程: 物料衡算 焓衡算
相平衡方程 传热速率方程 传质速率方程 归一方程
2.简化计算的两个假定:
理论板假定----去除了传热传质速率方程 恒摩尔流假定----去除了焓衡算方程
B
B A A x p x p //=
αB
A
p p 0
0=α()x
x y 11-+=
αα0
0B
A A
A p p p P x --=
A
A A x P
p
y 0
=C
t B A p +-
=0lg
3.计算二元精馏理论塔板数需知的参数 进料状况 F,x f ,q
分离要求 x D ,x w 或回收率 相对挥发度α
塔内操作参数 回流比 R
4.有关计算方程
全塔物料衡算方程 F=D+W
Fx f =Dx D +Wx w 相平衡方程
精馏段操作线方程
提馏段操作线方程
进料热状态线方程
全回流时,R 趋于无穷大.最小理论板数为
最小回流比 R min
适宜回流比 R=(1.1---2.0)R min 莫弗里板效率
再沸器和分凝器相当于一块理论板,板效率为 1 .
三、精馏计算内容
求塔顶,塔底产品量,组成或回收率 求回流比,最小回流比
()x
x
y 11-+=
αα1
11+++=+R x x R R
y D
n n ()()F
q D R V qF RD qF L L x V W x V L y w n n --+='+=+=''
-''=
+1111
1---=
q x x q q
y f m
w w D D x x x x N αlg 11lg 1min ⎥⎦⎤⎢⎣
⎡--=+∞
=--=
T q
q q D N x y y x R ,min *
+-+*+--=--=n
n n
n mL n n n n mV x x x x E y y y y E 11
11,
求板效率
求塔板数(板数少时或用捷算法) 求精馏段,提馏段操作线方程
求离开某板(一般为塔顶,塔底,进料处)的汽液相组成 1、精馏概念题中的分析题
设计型(x D ,x w 一定):定性分析某参数变化后,理论板数如何变化 操作型(N T 一定):定性分析某参数变化后,分离情况(x D ,x w )如何变化 要使精馏塔正常操作,应满足以下两个方面的要求
(1) 进料量,组成及产品量,组成间满足物料衡算关系.否则即使塔板数再多,效率再高,也得不到合格产品。

(2) 足够多的理论板及较高的板效率,否则即使满足物料衡算,理论板数不够仍得不到合格产品。

N T 一定,x Dmax 为全回流下的产品浓度。

（见下图）
R 一定,x Dmax 为理论板数为无穷大时的浓度，同时受物料恒算的限制。

2.计算题的塔型
半截塔(提馏塔，精制塔) 一块板或两块板的塔 双塔联合操作 无限多块塔板 3.操作条件 分凝器
直接蒸汽加热 冷回流
多股进（出）料 调节(求最大回收率)
典型例题
★逐板法求理论板的基本思想
有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为气相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得气相经全凝器冷凝后作为产品。

已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。

试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。

（浙大94/12） 解:
R=L/D=2
884
.095
.05.15.295
.05.115.20000=⨯-=→=+=
x x x x y D 905.03/95.0884.03
2
3/95.03
2
:11=+⨯=
+=+y x y n n 精馏段方程
★板数较少塔的操作型计算
拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。

处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 x D >84%。

若精馏条
件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ （浙大96 ） 解：W=55kmol/h 精馏段操作线方程：y n+1=0.5x n +0.42 y 1=x D =0.84
y 2=0.5×0.56+0.42=0.70
y 3=0.5×0.36+0.42=0.60
所以不能完成任务。

★一块板的塔计算
在一块理论板和再沸器组成的精馏塔中，对苯-甲苯混合物进行分离。

已知α=2.5，F=100 Kmol/h,
x f =0.15（摩尔分率，下同）饱和液 体加料在第一块板上，分离要求为 x D =0.25，x w =0.06。

试求：
（1）塔顶，塔底的产量 D ， W （2）回流比 R （浙大 97/15） 解：（1）F=D+W (1) Fx f =Dx D +Wx w (2) 联立（1）（2）得 D=47kmol/h W=53kmol/h
845.03/95.0793.03
2
793
.0905
.05.15.2905
.05.15.22111=+⨯=
=⨯-=-=y y y x .
22
.055
84
.04550=⨯-=
-=
W
Dx Fx x D
f w 47.006
.025.006
.015.0=--=--=w D w f x x x x F D ()56
.084.01.31.484
.01111=⨯-=--=y y x αα36
.07
.01.31.470
.02=⨯-=x 22
.027.060
.01.31.460
.03≥=⨯-=x ()()12
.025
.0112111
1
1===→-+=
=D
y x x x y x αα
在再沸器与板间作物料恒算得： Fx f +(L+D)y w =(L+F)x 1+Dx D 由上式得
L=108.5kmol/h
R=L/D=108.5/47=2.3 ★板效率的计算
某精馏塔具有一块实际板和一只蒸馏釜（可视为一块理论板）。

原料予热到泡点，由塔顶连续加入，F=100 Kmol/h ， x f =0.2（摩尔分率，下同）。

泡点回流，回流比 R=2.0系统相对挥发度α=2.5。

今测得塔顶馏出量D=57.2Kmol/h ，且 x D =0.28 ，试求： （1） 塔底出料量W 及浓度 x w
（2） 该塔板的莫弗里效率 E MV 和 E mL （华化97/20） 解:
W=100-57.2=42.8kmol/h
L ’=L+F=RD+F=2×57.2+100=214.4kmol/h V ’=(R+1)D=3×57.2=171.6kmol/h
概念题
1. 精馏操作的目的是_______________________,某液体混合物可用精馏方法分离的必要条件是_________________________。

对于存在恒沸物或相对挥发度等於1的液体混合物需用________精馏方法分离,其基本原理都是___________________________________________。

2. 描述任一精馏过程的数学方程有___ _、 、 、 。

在 ______和__________假定的条件下,以上方程构成的方程组可转化为____________和______________方程构成的方程组。

()094.0572.0128.0572.02.01=-⨯-=→--=w w D w f x x x x
x F D ()206
.0094
.05.11094
.05.211=⨯+⨯=-+=w w w x x y αα()51.035.0206.028.0206.035
.018
.05.1118
.05.218
.025.1/023.0206.025.1/)023.0(023
.025.11
1111=--=--==⨯+⨯==+=+=-='
-''=*
*
+y y y y E y y x x x V W x V L y w w mV
w n w n n ()67
.013
.028.018
.028.013
.028.05.15.228.011
1111=--=
--==⨯-=--=
*
*x x x x E y y x D D mL αα
3. 在精馏塔的设计中,最小回流比是指____________________时的回流比.若增大回流比,则精馏段L/V_____,提馏段L ‘/V ‘_____,完成同样分离要求所需的塔板数减少,但它是以___________的增加为代价的.回流比的调节是通过_____________________实现的.
4. 进料热状态参数q 的物理意义是_________________________,对于饱和液体其值等于_____,饱和蒸汽q 等于______。

5. 用直角梯级法(图解法)求解理论板数的前提条件是_________________,该前提的主要条件是 ______。

6. 板效率是对_______假定的修正,对于分凝器或再沸器,单板效率等于____。

7. 对于一投产的精馏塔,保持D/F,进料状态q 不变,若增大回流比R,则塔顶流出液组成x D ____,塔釜流出液组成x W _____。

x D 的最大值是在____________条件下求出的,与塔的分离能力无关,受_________的约束.
8. 间歇精馏的特点是（ ， ）。

按操作方式可分为恒回流比操作和（ ），前者计算理论板时，其基准态取（ ）态，而后者取（ ）态。

9．精馏段操作线方程：y n+1= R /(R+1)x n + R/(R+1)x D
提馏段……………：y n+1=(L ’/V ’)x n - (L ’/V ’)x w
g 线方程 ：y=g x/(g-1) –x f /(g-1)
第七章 吸收
主要内容
一.低浓度气体吸收的相平衡关系----亨利定律
难溶气体的E 值大,易溶气体的E 值小.E 值随温度的升高而增大.m 值的大小与温度成正比,与总压成反比 .
二.分子扩散模型
1. 等分子反向扩散:
P
E m mX Y mx
y H c p Ex
p =
===
=****,()21A A A p p RTZ
D
N -=
其代表操作为满足恒摩尔流假定的精馏操作。

2．单向扩散（一组分通过另一停滞组分的扩散）
其代表操作为吸收。

3．扩散系数：
三．对流传质理论
1． 双膜理论（1）界面上气液浓度满足相平衡
（2）界面两侧存在一有效滞流膜，膜内传质为分子扩散。

（3）膜外浓度梯度为零，无传质阻力。

2． 表面更新理论 3． 溶质渗透理论
四．吸收速率式
易溶气体H 很大，1/K G ≈1/k G ，气膜控制。

难溶气体H 很小，1/K G ≈1/k L ，液膜控制。

五．吸收塔填料层高度的计算
1．吸收操作线（逆流）
吸收过程中V ,Y 1由上道工序给定,Y 2由吸收率决定,X 2由解吸情况决定,故吸收液的浓
度X 1根据吸收剂用量的大小来定。

()()2121A A sm
L A A A bm A c c c C
Z D N p p p P
RTZ D N -'=
-=
μ
/D 2/3T D P T ∝∝液体气体()()()()
sm
L L Bm G L G A i L i G A c Z DC
k RTZp DP k c c K p p K N c c k p p k N =
=
-=-=-=-=**,⎪⎭
⎫ ⎝⎛-+=
22X V L Y X V L Y L
G G L L L
G G HK K k H k K Hk k K H c p =+=+==
*11111m K K m k k K k m
k K m x y x y y
x x x
y y /11111=+
=+==*
2．吸收剂用量的确定 当平衡线为直线时
若纯溶剂吸收，X 2=0，且吸收剂为最小用量的β倍，吸收率为：
4． 填料塔的设计型计算---求塔高Z
5． 影响H OG 的因素
1） 单位塔截面的气流量V/Ω 2） 总阻力1/K Y
3） 有效比表面积a （单位体积填料层所提供的有效接触面积） N OG ∝（分离要求/平均推动力）
总之填料层高度与气液负荷、总阻力、填料的润湿情况、分离要求、推动力有关。

6． N OG 的计算法（解析法） 1） 对数平均推动力法
2） 脱吸因数法
21212121min
/X m Y Y Y X X Y Y V L --=--=⎪
⎭⎫
⎝⎛*m V L V L Y Y Y βϕβϕ=⎪⎭⎫
⎝⎛=-=
min
1
2
1⎰⎰⎰⎰=-Ω==-Ω=
=-Ω==-Ω=**12121212X X x x L L i
x S OL
OL X y y G G i y Y Y OG
OG Y N H x x dx a k L N H X X dX
a K L Z N H y y dy
a k G N H Y Y dY a K V Z ()()
m
OG m
Y Y Y N Y Y Y Y Y Y Y Y Y ∆-=
-----=
∆****212
2112
211
ln
()1ln 11
2221⎥
⎦⎤⎢⎣⎡+----=**S Y Y Y Y S S N OG L
mV
S mV L A AH H H SH H H AH H AN N G L OL L G OG OG
OL OL OG ==
+=---+==---=,
当填料层高度Z趋于无穷大时，A>1，S<1，气液将于塔顶达到平衡，可获得最大的吸收率。

当A<1，S>1气液两相将于塔底达到平衡，可获得最大的吸收液出口浓度X
1。

六．吸收塔的操作性计算
已知塔高，当某个参数（L，V，Y1，Y2，X1，X2，T，P）或操作形式改变时，吸收率或出口组成如何变化？
1．操作类型：
1）吸收解吸双塔联合操作，互相影响
2）吸收剂再循环
3）吸收剂分股从不同高度加入
4）吸收塔与回收塔联立
5）两吸收塔串联操作
2．操作参数改变
1）气液量的变化
易溶气体m值很小，气膜控制，1/K y≈1/k
y ，1/K
x
≈1/mk
x。

k
y
∝V0。

8，当V增大时：当L增大时：
k
y ↑K
y
↑K
x
↑ k
y
，K
y
，K
x
不变
H
G ↑H
OG
↑H
OL
↑ H
G
，H
OG
不变，H
OL
↑
N
G ↓N
OG
↓N
OL
↑ N
G
，N
OG
不变，N
OL
↓
难溶气体m值很大，液膜控制，1/K
x ≈1/k
x
，1/K
y
≈m/k
x
k
x
∝L n，当L增加时：当V增加时：
k
x ↑K
x
↑K
y
↑ k
x
，K
x
，K
y
不变
H
L ↑H
OL
↑H
OG
↓ H
L
，H
OL
不变，H
OG
↑
N
L ↓N
OL
↓N
OG
↑ N
L
，N
OL
不变，N
OG
↓
2）气液相浓度的变化
ⅰ气体入塔浓度改变
ⅱ溶剂再生不良或改用纯溶剂
ⅲ吸收率要求增大
3）操作压强改变
4）操作温度的变化
3．吸收调节的三个方面
1）增大吸收剂用量，操作线上移，平均推动力增大。

2）降低吸收剂温度，气体溶解度增大，平衡常数减小，平衡线下移，平均推动力增大。

3）降低吸收剂入口浓度，液相入口处推动力增大，全塔平均推动力也随之增大。

典型例题
例1、在填料层高度为5.67m 的吸收塔中用清水吸收空气中的氨，已知混合气体含氨为 1.5%（体积），入塔气体流率G=0.024Kmol/m2.s ，吸收率为98%，用水量为最小用量的1.2倍，操作条件下的平衡关系为y=0.8x 。

求所用的水量和填料层的体积吸收总系数。

（浙大97）
解:y 2=y 1(1-φA )=0.015×(1-0.98)=0.0003
L=1.2V(L/V)min =1.2V(y 1-y 2)/(y 1/m)=1.2Vm φA
=1.2×0.024×0.8×0.98=0.022kmol/m 2s S=mV/L=0.85
例2、在填料层高度为 3m 的常压逆流吸收塔内，用清水吸收混于空气中的NH 3 。

进入塔底的混合气含NH 3 5%（体积，下同），塔顶尾气含 NH 3 0.5% ，吸收因数为 1 。

已知在该条件下氨水系统的平衡关系可用 y=mx （ m 为常数）表示，且测得含氨1.77%的混合气体与水充分接触后，水中氨浓度为 18.89g/1000g 水。

试求： （1） 该填料塔的气相总传质单元高度m （2）填料的等板高度（清华95 ）
解:y *=0.0177
x=(18.89/17)/(18.89/17+1000/18)=0.02 m=0.0177/0.02=0.9 S=1 Δy m =y 2
N OG =(y 1-y 2)/y 2=y 1/y 2-1=0.5/0.05-1=9 H OG =Z/N OG =3/9=0.33 HETP=H OG =0.33 例3、.某逆流吸收塔用清水吸收丙酮空气的混合气中的丙酮.原工况下,进塔气体中含丙酮1.5%(摩尔分率,下同),操作液气比为最小液气比的 1.5倍,丙酮回收率可达99%,现气体入塔浓度降为 1.0%,进塔气量提高20%,吸收剂用量,入塔浓度,温度等操作条件不变,已知操作条件下平衡关系满足亨利定律,总传质系数 K Y a ∝G 0.8 .试求: (1) 新工况下的丙酮回收率
（2）若仍将回收率维持在99%,则新工况下所需填料层高度为原工况的多少倍? （清华97/10）
6解:低浓度吸收,可近似认为 Y=y;X=x (1)
H OG N OG =H ’OG N ’OG
()()059.04
.0024
.04.0/4.015.1467
.515.1485.098.01185.01ln 85.011111ln 11==Ω=
====⎥⎦
⎤⎢⎣⎡+---=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+---=V a K m
N Z H S S S N Y OG OG A OG φ()73
.10673.099.011673.01ln 673.011673.099.05.115.1/5.1121=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡+---=
=⨯==→=-=OG A N L mV S m m Y Y Y V L φ
例4、某吸收塔填料层高4m,用水吸收尾气中的有害组分 A 。

在此情况下测得的浓度如图所示：y 2=0.004,x 1=0.008。

已知平衡关系为 Y=1.5X 。

求： （1） 气相总传质单元高度
（2） 操作液气比为最小液气比的多少倍？ （3） 由于法定排放量规定 y 2 必须小于0.002， 拟将填料层加高，若液气比不变，
问填料层应加高多少？
（4） 画出填料加高前后吸收操作线的示意图。

(清华98/15)
7解(1)Y 1=y 1/(1-y 1)=0.0204 Y 2=0.00402
X 1=0.008/(1-0.008)=0.00806
β=2.03/1.2=1.69
(2) S=mV/L=1.5/2.03=0.74
H ’OG =H OG =1.47m
()()52.173
.107.152.17
.1581.097.01181.01ln 81.01197.081.01181.01ln 81.01134.1081.0673.02.134.102.173
.102.02
.02
.0=⨯=''='=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡+---='='⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡+'---=
=⨯='==
⎪⎭
⎫ ⎝⎛'='='OG OG OG OG OG
A A OG OG OG OG OG
N H N H Z Z N S N G G N H H N φφ2.10204.000402.00204.05.1/03.200806
.000402.00204.01
21
min 121=-⨯=-=⎪⎭⎫
⎝⎛=-=-=m Y Y Y V L X Y Y V L ()
006
.000402
.000806.05.10204.0ln
00402
.000806.05.10204.0ln 2
211
2211=⨯--⨯-=
-----=
∆m X Y m X Y m X Y m X Y Y ()()7.474.0002.00204.074.01ln 74.0111ln 11
21=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+'--='S Y Y S S N OG
Z ’=1.47×4.70=6.9m 塔高增加了 6.9-4=2.9m
概念题
填空:
1. 吸收操作的目的是__________________________________,依据是_______________________。

2. 脱吸操作是指______________________________________,常用的脱吸方法是__________等,脱吸操作又称为_________的再生.
3. 亨利定律是_______溶液的性质,而拉乌尔定律是__________溶液的性质,在_______________________________________的条件下,二者是一致的.
4. 双膜理论的要点是
(!)____________________________________________________________________________________
_(2)__________________________(3)____________________________.
5. 公式1/Kg=1/k g +1/Hk l 成立的前提条件是___________________________.若用水吸收某混合气体中的溶质NH 3,则传质阻力主要集中在____膜,其传质过程属于_______________控制.
6. 在填料塔的设计中,有效填料层高度等于_____________________和___________________乘积,若传质系数较大,则传质单元高度________,说明设备性能_____.,传质单元数仅与_______________和分离要求有关,反映吸收过程的___________.
7. 用纯溶剂吸收某溶质气体,要求回收率大90%,若要将其提高到95%,最小液气比应变为原来的_____.若采用增大压强的措施,压强应提高到原来的_________.
8. 分析下列因素变化对吸收率的影响: (1)降低吸收温度 (2)气体处理量增大一倍 (3)溶剂进口浓度增加
第八章 气液传质设备
1 . 课堂教学: 板式塔
( 1 ) 板型及其流体力学性能
m
N Z H N OG OG OG 47.172
.24
72
.2006.000402
.00204.0====-=
( 2 ) 浮阀塔设计 ( 3 ) 塔板效率
2 . 课堂教学: 填料塔
3 . 电化教学: [ 板式塔] ( 上. 中. 下)
4 . 传质设备模型观摩
概念题
板式塔部分：
1、评价塔板性能的标准是： 、 、
、 、 。

2、常见塔板有泡罩、筛板和 三种，评价塔板优劣有多项标准，对不同的情况有不同的侧重点。

对减压塔精馏通常强调 要小；对沸点差小的物系统常强调 要高；而对操作负荷经常变化的情况则强调 要大。

3
、
塔
板
负
荷
性
能
图
中
有
条
线
，
分
别
是 、 、 、 、 。

塔板上气液两相接触状态有： 、 、 三种。

4、某筛板塔上升蒸汽量为1000m 3/h,气体平均密度为1.2kg/m 3 ，开孔率为10% ，问塔径应设计为 m 。

答：取浮阀动能因子F 0=10
s m F u V /95.102.1/10/00===ρ 由开空率204
1
,D V u u S πφ==
得： m u V D S 568.01.095.1014.31360010004)/4(2
/12
/10=⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯⨯==φπ
填料塔
5、影响填料塔泛点气速的因素有： 。

填料塔等板高度HETP 的定义是： 。

气液两相在填料塔内逆流接触时， 是气液两相的主要传质面积。

6、简述填料塔的泛点与载点。

7、填料塔是连续接触式气液传质设备，塔内 为分散相，
为连续相，为保证操作过程两相的良好接触，故填料吸收塔顶部有良好的 装置。

8、当填料塔操作液气比达到泛点气速时， 充满全塔空隙，此现象称为 ，此情况下 急剧升高。

第四章 液- 液萃取
内容提要
1、目的：分离液体混合物。

2、依据：混合物中各组分在同一溶剂中的溶解度不同。

3、三角相图：
图中点、线、面的意义；坐标的读法。

溶解度曲线与平衡联结线。

温度对溶解度及平衡联结线的影响：
通常，物系的温度升高，溶质在溶剂中的溶解度加大，反之减小。

温度升高，分层区面积减小 。

温度改变，联结线的斜率也会改变，而且可能引起物系类型的改变。

4、杠杆规则：
杠杆规则的本质就是物料恒算。

是物料恒算的图解表示方法。

5、萃取剂的选择
（1） 选择好。

选择性是指萃取剂S 对原料中两个组分溶解能力的差异。

可用选择性
系数表示。

选择性系数愈大愈易分离。

选择性系数定义为： B
A B A
x x y
y =β
式中 y —组分在萃取相E 中的质量分率；
x —组分在萃余相R 中的质量分率。

（2） 萃取剂与稀释剂的互溶度小。

互溶度愈小，分层区面积大，可能得到的萃取液
的最高浓度较高。

互溶度愈小愈有利于分离。

（3） 萃取剂要易回收，经济性好。

（4） 萃取剂的物性，如密度差要大，可加速分层。

表面张力要适中。

粘度低。

化学
稳定性好等。

6、萃取过程的图解计算
（1）单级萃取
（2）多级逆流与错流萃取的理论级数计算法
（3）萃取剂的最小用量
7、典型的液液萃取设备：如转盘塔。

第五章干燥
内容提要
一、湿空气的性质
1、湿度H(kg H
2
O/kg干空气)：总压一定时，与空气中水汽的分压呈一一对应关系。

2、相对湿度Φ：表示湿空气的不饱和程度。

相对湿度越小，干空气的吸水能
力越大，即干燥能力越大。

3、焓Ι（KJ/kg干空气）：是一相对值。

在此以0℃的干空气和0℃液态的水
为基准态。

4、干球温度t
5、湿球温度t
w
：用湿球温度计测量。

是空气状态的函数。

6、露点温度t
d
：将湿空气等湿度冷却达到饱和时的温度。

7、绝热饱和温度t
as
：绝热增湿达到饱和时的温度。

数值大小近似于湿球温度。

饱和空气不能作为干燥介质，且t=t
d =t
w。

不饱和空气t>t
w
>t
d。

表示空气状态的各参数并不是相互独立的。

只要已知其中两个独立变量，就可求
出其它的变量。

为便于计算，常用H—I或t—H图求解有关参数。

二、H—I图的应用
注意几个特殊过程在H—I图的表示过程。

如等焓过程、加热或冷却、两股气流的混合等。

三、燥过程的物料恒算与热量恒算
有关概念：干基含水量、湿基含水量、热效率、等焓过程。

四、干燥中的平衡关系与速率关系
1、平衡水与自由水
2、结合水与非结合水及其确定
3、等速干燥阶段与降速阶段
4、临界含水量及其影响因素。

典型例题:
例1、物料衡算与热量衡算
在连续干燥器中将物料自含水量为0.05干燥到 0.005 （均为干基），湿物料的处理量为1.6kg/s，操作压强为 1.103KP
a。

已知空气初温为20℃，其饱和蒸汽压为2。

334KP
a
，相对湿度为0.5 ，该空气被预热到125℃后进入干燥器，要求出干燥器的空
气湿度为0.02KgH
2
O/Kg绝干气。

假设为理想干燥过程，预热器热损失可忽略，试求：（1）空气离开干燥器的湿度
（2）绝干空气的消耗量，Kg/s
干燥器的热效率。

(天大97/8)
解：
G C =G
1
（1-w
1
）=1.6×(1-0.0476)=1.52kg/s
I 1=(1.01+1.88H
)t
1
+2490H
=(1.01+1.88×0.007)×125+2490×0.007=145.3kJ/kg
I 0=(1.01+1.88×0.007)×20+2490×0.007=37.9kJ/kg
0476
.0
05
.1
05
.0
1
007
.0
334
.2
5.0
3.
101
334
.2
5.0
622
.0
622
.0
1
1
1
=
=
+
=
=
⨯
-
⨯
⨯
=
-
=
X
X
w
p P
p
H
s s
ϕϕ
I 1=I 2,H 1=H 2
t 2=(145.3-2490×0.024)/(1.01+1.88×0.024)=81℃ Q=L(I 1-I 0)=431.7KJ/s W=G C (X 1-X 2)=0.068Kg/s
例2、等焓干燥
有一连续干燥器在常压下操作。

生产能力为 1000Kg/h （以干燥产品计），物料水分由 12℅降到 3℅（均为湿基），空气的初温为 25℃，湿度为 0.01Kg/Kg 。

经预热器后升温到70℃，干燥器出口废气温度为 45℃，干燥器进出口空气焓值相等，试求： （1） 废气的湿度
(2)空气的用量（ m 3/h ，初始状态下）。

（浙大97/10）
解：G C =G 2(1-w 2)=1000(1-0.03)=970kg/h I 2=I 1
(1.01+1.88H 0)t 1+2490H 0=(1.01+1.88H 2)t 2+2490H 2
v H =(0.772+1.244H 0)298/273
=(0.772+1.244×298/273=0.856m 3/kg L S =L/v H =10185/0.856=1.2×104m 3/h 例3、非等焓干燥
()()
s
kg H H X X G L C /02.4007
.0024.0005.005.052.11221=--⨯=--=
()()%
6.417
.4318188.12490068.088.124902=⨯+=+=
Q t W η()020
.02490
4588.14501.101.024907001.088.101.12=+⨯⨯-⨯+⨯⨯+=
H ()()
h
kg H H X X G L w w X w w X C /1018501
.0020.0031.0136.0970031.097
3
1136.08812
10221222111=--=--=
==-===-=
用连续干燥器干燥含水1.5%（湿基）的物料，干燥器对湿物料的处理能力 G 1=2.56Kg/s ，物料进口温度为 25℃，产品出口温度为 35℃，其中含水 0.2℅（湿基）。

绝干物料的比热为 1.842KJ/Kg.K ，原湿空气的湿度为 0.0165Kg/Kg ，在预热器内加热到 95℃后再送入干燥器，干燥器中不再补充热量。

已知空气离开干燥器时干球温度为65℃，干燥器的热损失为 586KJ/Kg 汽化水。

试求： （1）干燥产品流率
（2）空气消耗速率（ Kg 干空气/s ）(浙大98/10) 解：G 1(1-w 1)=G 2(1-w 2)
W=G 1w 1-G 2w 2=2.56×0.015-2.53×0.002=0.03kg/s G C =G 1(1-w 1)=2.56(1-0.015)=2.52kg/s
I 1=(1.01+1.88×0.0165)×95+2490×0.0165=140.0kJ/kg 由物料衡算 L(H 2-H 0)=W (1)
由热量衡算 L(I 2-I 1)+G C C m (θ2-θ1)+Q L W=0 (2) I 2=(1.01+1.88H 2)t 2+2490H 2 (3) 联立（1）（2）（3）得：L=4.6 kg/s H 2=0.023
练习题
1、物料的平衡水分一定是（ ）
A 非结合水分
B 自由水分
C 结合水分
D 临界水分
2、在恒定的干燥条件下，用热空气对某湿物料进行干燥实验，若想提高热空气的温度或提高热空气的流速，则恒速干燥阶段的干燥速率U C 将会（ ）。

()()s
kg w w G G /53.2002
.01015.0156.2112112=--=--=
A 提高
B 降低
C 有时提高
D 有时降低3、干燥的必要条件是（），干燥过程是（）与（）相结合的过程。

4、湿空气在间接加热过程中不变化的参数是（）
A 焓
B 相对湿度
C 露点
D 湿球温度
5、如湿空气的温度越低，而其它条件不变，则临界含水量将（）
6、在同样的干燥条件（干空气的t,H一定）下，湿物料的尺度减小，则临界含水量（），平衡含水量（）。

7、对一定湿度的空气，当总压加大时，露点温度t
（），当空气温度升高时，
d
（）。

则t
d
8、饱和空气在恒压下冷却，温度由t降到 t
，此时其相对湿度（），湿度
1
（），湿球温度（），露点（）。

9、用热空气对某湿物料进行对流干燥，在一定气速和温度下，达到最终湿含量的时间为3小时，其中等速干燥所用的时间为 1小时，为提高产量，希望在 2小时内达到干燥要求，问采用提高气速的办法能否达到目的？为什么？
10、气流干燥器操作的关键是连续而均匀加料，请列举三种常见的固体加料器。

自学内容
搅拌
1、简述旋浆式和涡轮式搅拌机的特点。

搅拌器应具有的两种基本功能是什么？
2、简述搅拌釜中加挡板或导流筒的主要作用分别是什么？流态化
1、颗粒层处于流化阶段时，其空隙速度u
1，颗粒沉降速度u
和空床速度u三
者之间的关系是（）
A u
1>u
>u B u
1
>u
=u C u
1
<u
<u D u
1
=u
>u
2、流化床的压降与哪些因素有关？
3、一床径为0.4m的气固流化床，正常操作时全床压力降为 250mm水柱，则其床内固体颗粒总质量约为（） kg
A 31.4
B 308.2
C 3.14
D 250
4、有三个床径相同的流化床装置，内装相等重量的同种均匀固体颗粒，当气速
u 1>u
2
>u
3
时（均为正常流化），试比较其起始流化速度u
mf1
,u
mf2
,u
mf3
的大小
（），全床压降Δp
1,Δp
2
,Δp
3
的大小（），床高L
1
,L
2
,L
3
的
大小（）。

5、在散式固体流态化操作中，为保持正常的流化状态，流体的速度应控制在（）范围内。

如果床层中固体颗粒量增加一倍（同规格），则起事流化速度（），整个床层的压力降（）。

参考书：
[1] 姚玉英等编，化工原理，上、下册，天津大学出版社，1999。

[2] 唐继国编，化工原理辅导，青岛海洋大学出版社。

2001。

[3] 天津大学化工原理教研室，化工原理学习指导，天津科学技术出版社，1990。

[4]丛德滋，方图南编，化工原理题解，华东理工大学出版社，1985。

[5]陈敏恒等，化工原理，上、下册，化学工业出版社，1985。