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
[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)∨ B)∨ C)∨ D)∨ E)╳
[18] A)∨ B)╳ C)╳ D) ∨ E(∨
[19] A)∨ B)∨ C)∨ D)∨ E)╳
[20] A B C
[21] B C
[22] A)∨ B)∨ C)╳ D)∨ E)╳
[23] A)╳ B)∨ C)∨ D)╳ E)∨。