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/(22.4×101×380)=0.75[kg/m3]ρl=953[kg/m3]θ=57.5[dyn/cm]μ=0.266[cp](ρl/ρG)1/2V l/V G=(ρG/ρl)1/2m l/m G=(0.75/953)1/2×1.24/0.82=0.041H T=0.3m当P148图11--6 ,C20=0.065C=C200(σ/20)0.2=0.065(57.5/20)0.2=0.08UF=C[(ρl-ρG)/ρG]0.5=0.08[(953-0.75)/0.75]0.5=2.85[m/s]U=0.7UF=0.7×2.85=2[m/s]气体流量: V G=m G/ρG=0.82/0.75=1.09[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=1.09/2=0.545[m2]塔的总截面为A,依题意0.9A=An ,∴A=An/0.9=0.545/0.9=0.606[m2]塔截面为A,故塔径为D πD2/4=AD=(4A/π)0.5=(4×0.606/3.14)0.5=0.879≈0.9[m]2 解:已知a=6.3, 86℃时, μ水=0.33[cp]μ甲醇=0.26[cp]μaΩ=0.52×0.26+0.48×0.33=0.29[cp]aμaΩ=6.3×0.29=1.83由图11--21查得总板效率E=0.42=42%筛板塔增大10% 故得E=1.1×0.42=46%实际塔板数为(30-1)/E=29/0.46=63 (釜算一块理论板)塔板层高度为(63-1)×0.3=18.6[m]3 解:校核液泛是否发生气体通过筛孔压力降hoh O=(1/2g)(uo/Co)2ρG/ρl式中:uo=12.7[m/s] ,ρG=0.75[kg/m3] ; ρl=953[kg/m3]根据do/tp=4mm/2mm=2 ,由图11--9读出Co=0.76∴ho=(1/2249.81)(12.7/0.76)2(0.75/953)=0.0112[m清液柱]气体通过泡沫层压降ehe=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)=1.09/(0.606-2×0.1×0.606)=2.25 [m/s]u AρG1/2=2.25(0.75)0.5=1.95由此查得β=0.59 。
how=0.0028Fw(V′l/lw)2/3式中.V l为液体体积流量(1.24/953)×3600=4.68[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′/Lw2.5的数值从图查取.V′l/L2.5w=4.68/(0.63)2.5=14.86 ,Lw/D=0.7由此两数从图中查得Fw=1.03 ,于是:how=0.0028×1.03(4.68/0.63)2/3=0.11[m液柱]∴he=β(hw+how)=0.59(0.05+0.011)=0.036[m液柱]气体通过一层筛板的总压力降为△Ht=h0+he=0.0112+0.036=0.0472 m液体流过降液管的压力损失h dh d=1.39/g(V l/Ada)2式中V l为液体体积流量V l=1.24/935=0.0013[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=0.63×0.04=0.0252[m2]∴ hda=1.39/9.81(0.0013/0.0252)2=0.00038[m]降液管内液面高度为HdHd=△H t+h w+h ow+△+h d=0.047+0.05+0.011+0+0.0038=0.108[m]取Φ=0.5,则降液管内泡的中液面高度为H′d=H d/Φ=0.108/0.5=0.216 [m]H′d〈HT+hw=0.3+0.05=0.35 [m]故不会发生液泛。
(2) 校核降液管内停留时间.解得ηA=ηb=0.7L/G=(1/0.7)×(L/G)min=(1/0.7)mηA=(1/0.7)×1.4×0.7=1.4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=1.4/1.4=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=1/0.3-1=0.7/0.3又H OG相同,故两塔的填料层高度相等:h A=h b=H OG.N OG=1.2×0.7/0.3=2.8[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)0.5=1.24/0.82(0.75/953)0.5=0.0424根据此值.查得:(G′)2Φμl0.2/gρGρl=0.14若G′=u FρG代入则u2Fρ2GΦμ0.2l/gρGρl=0.14式中Φ对38mm钢质鲍尔环为92.化入上式,则,液泛速度uF为:uF=(0.14×gρl/(ρGΦμ0.2)0.5=(0.14×9.81×953/(0.75 ×92 ×0.2660.1)0.5=4.65[m/s]操作气速u=0.6u F=0.6×4.65=2.8 [m/s]塔径DD=(4V G/Πu)0.5=(4×1.09/3.14×2.8)0.5=0.705 m≈0.7 [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H.E.T.P=0.66[m]则填料层高度h0=N T×(H.E.T.P)h0=30×0.66=19.8 [m]因: u2Fρ2GΦμ0.2l/gρGρl=0.14而u=0.6u F,∴u2ρ2GΦμ0.2l/gρGρl=0.62×0.14=0.05以此值为纵坐标,L′/G′(ρG/ρl)0.5=0.0424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=19.8×30=594 mm水柱板式塔压降(△P)板=实际板数×每板压降。
(△P)板=N×HT=63×0.0472=2.97 [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=0.594/2.97=0.2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′)0.5 ; ∴G′=G(Φ/Φ′)0.5=8000(350/130)0.5=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=0.64×100%=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)∨。