化工原理第七章塔设备答案

七气液传质设备习题解答

1 解:

塔底压强=101+30=131[kn/m2], 在上此压强下水沸点为107℃ ,此温度下

ρG=18×131×273/×101×380)=[kg/m3]

ρl=953[kg/m3]

θ=[dyn/cm]

μ=[cp]

(ρl/ρG)1/2V l/V G=(ρG/ρl)1/2m l/m G

=953)1/2×=

H T=0.3m

当P148图11--6 ,C20=

C=C200(σ/20)=20)=

UF=C[(ρl-ρG)/ρG]=[/]

=[m/s]

U==×=2[m/s]

气体流量 : V G=m G/ρG==[m3/s]

塔的有效截面An(指塔版上可供气体通过的截面)

An=V G/u=2=[m2]

塔的总截面为A,依题意0.9A=An ,

∴A=An/==[m2]

塔截面为A,故塔径为D πD2/4=A

D=(4A/π)=(4×=≈[m]

2 解:

已知a=, 86℃时, μ水=[cp]

μ甲醇=[cp]

μaΩ=×+×=[cp]

aμaΩ=×=

由图11--21查得总板效率E==42%

筛板塔增大10% 故得

E=×=46%

实际塔板数为(30-1)/E=29/=63 (釜算一块理论板)

塔板层高度为(63-1)×=[m]

3 解 :

校核液泛是否发生

气体通过筛孔压力降ho

h O=(1/2g)(uo/Co)2ρG/ρl

式中:uo=[m/s] ,ρG=[kg/m3] ; ρl=953[kg/m3]

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=β(hw+how) 式中hw=0.05m ; β为充气系数,how为堰头高度。现先求β。它根据u AρG1/2 值从图中查取.u A为按工作面计算的气速:

u A=V G/(A-2Ad)=××= [m/s]

u AρG1/2==

由此查得β= 。

how=(V′l/lw)2/3

式中.V l为液体体积流量953)×3600=[m3/h]

lw为堰长,lw=0.36 m(题给条件)

Fw为校正系数,由 Lw/D和V l′/的数值从图查取.

V′l/== ,

Lw/D=

由此两数从图中查得 Fw= ,于是:

how=×2/3=[m液柱]

∴he=β(hw+h ow)=+=[m液柱]

气体通过一层筛板的总压力降为

△Ht=h0+he=+=0.0472 m

液体流过降液管的压力损失 h d

h d=g(V l/Ada)2

式中V l为液体体积流量 V l=935=[m3/s],

Ada为降液管流出的缝隙面积.Ada=lw×y, y 为降液管下沿距塔板距离.取 H=40mm ,则

Ada=×=[m2]

∴ h da=2=[m]

降液管内液面高度为 Hd

Hd=△H t+h w+h ow+△+h d

=+++0+=[m]

取Φ=,则降液管内泡的中液面高度为

H′d=H d/Φ== [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ηA=ηb=

L/G=(1/×(L/G)min=(1/mηA=(1/××=

因为两塔的L/G、η及m相同,故两塔的N OG是相同的。

又 mG/L==1 ,操作线与平衡线平行,推动力处处相同

∴Δy m=y A-mx A=y A

对A塔 :

N OG=(y b-y A)/△y m=(y b-y A)/y A=y b/y A-1=1/=

又H OG相同,故两塔的填料层高度相等 :

h A=h b==×=[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′(ρG/ρl)=953)=

根据此值.查得:

(G′)2ΦμgρGρl=

若G′=u FρG代入则

u2Fρ2GΦμ0.2l/gρGρl=

式中Φ对38mm钢质鲍尔环为92.化入上式,则,液泛速度uF为:

uF=×gρl/(ρGΦμ

=××953/×92× 操作气速u==×= [m/s]

塔径 D

D=(4V G/Πu)=(4××=0.705 m≈ [m]

(2)确定填料塔压降并与板式塔比较.

根据表11-5查得38mm风质鲍尔环用精馏操作的理论板当量高度则填料层高度 h0=N T× h0=30×= [m]

因: u2Fρ2GΦμ0.2l/gρGρl=

而u=,∴u2ρ2GΦμ0.2l/gρGρl=×=

以此值为纵坐标,L′/G′(ρG/ρl)=为横坐标

从图11-27查得填料层每米压降△P=30[mm水柱/m填料]

∴填料塔压降为=h0×△P=×30=594 mm水柱

板式塔压降(△P)板=实际板数×每板压降。

(△P)板=N×HT=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=2.97 m

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Φ=350 [1/m]

50mm陶瓷钜鞍环Φ′=130[1/m]

G F’/G=(Φ/Φ′); ∴G′=G(Φ/Φ′)=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=×100%=64%

综合思考题

[1] (1)一定高度的液层载点泛点；（2）B A A

[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