综合型计算4-13．拟用一板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液，已知过滤常数K =7.5×10-5m 2/s 。

现要求每一操作周期得到10m 3滤液，过滤时间为0.5h 。

悬浮液含固量φ=0.015(m 3固体/m 3悬浮液)，滤饼空隙率ε=0.5，过滤介质阻力可忽略不计。

试求：（1）需要多大的过滤面积？（2）现有一板框压滤机，框的尺寸为0.65m×0.65m×0.02m ，若要求仍为每过滤周期得到滤液量10m 3，分别按过滤时间和滤饼体积计算需要多少框？（3）安装所需板框数量后，过滤时间为0.5h 的实际获得滤液量为多少？ 解：（1）τK q =235/3.0180010.7m m 675=⨯⨯=-2m 7.20.36710q V A 2=== （2）按过滤面积需要框 个330.65227.2a 2A n 22=⨯== 3饼m 0.3090.0150.510.01510φε1V φV =--⨯=--= 按滤饼体积需要框 个饼370.650.020.309ba V n 22=⨯==取37个(3) 安装37个框 A=37×2×0.652=31.3m 2τK q =235/3.0180010.7m m 675=⨯⨯=-不变V=qA=0.367×31.1=11.4 m 3传热综合型计算6-31. 质量流量为7200kg/h 的某一常压气体在250根Ф25×2.5mm 的钢管内流动，由25℃加热到85℃，气体走管程，采用198kPa 的饱和蒸汽于壳程加热气体。

若蒸汽冷凝给热系数1α= 1×104 W/(m 2.K)，管内壁的污垢热阻为0.0004W K m /2⋅，忽略管壁、管外热阻及热损失。

已知气体在平均温度下的物性数据为：c p =1kJ/(kg ·K)，λ= 2.85×10-2W/(m.K)，μ=1.98×10-2mPa s ⋅。

试求：(1)饱和水蒸汽的消耗量(kg/h)；(2)换热器的总传热系数K (以管束外表面为基准)和管长；(3)若有15根管子堵塞，又由于某种原因，蒸汽压力减至143kPa ，假定气体的物性和蒸汽的冷凝给热系数不变，求总传热系数K'和气体出口温度t 2'。

已知198kPa 时饱和蒸汽温度为120℃，汽化潜热2204kJ/kg ；143kPa 时饱和蒸汽温度为110℃。

解：（1）kW t t C q Q p m 120)2585(136007200)(1222=-⨯⨯=-= h kg s kg Qq m /00.196/05445.022041201====γ (2) s).kg/(m 25.48(0.02)2500.7853600/7200A q G 22m =⨯⨯==450.0225.48Re 25737101.9810du dG ρμμ-⨯====>⨯ 7.0695.01085.21098.1101Pr 253≈=⨯⨯⨯⨯==--λμp C 气体被加热 b=0.4 4.08.02Pr Re 023.0dλα= 4.08.02Pr Re 023.0d λα==K m W ./95.957.02573702.01085.2023.024.08.02=⨯⨯⨯⨯-Km W K d d R K ⋅==++=++=2421221/38.7301363.0202595.9510004.0101111）（）（αα m t ∆==---=-----8512025120ln 2585ln )()(2121t T t T t T t T 60.09℃ m m t l d Kn t KA Q ∆=∆=外πm t d Kn Q l m 39.109.60025.014.325038.73101203=⨯⨯⨯⨯⨯=∆=外π(3) 15根管子堵塞，管程流量不变，速度增大为原来的250/235=1.06倍， 仍为湍流，管程8.02222)'('u u ⨯=αα， K m W 28.02/53.10006.195.95=⨯=’α Km W K d d R K ⋅==++=++=2421221/93.760130.0202553.10010004.0101111’）（）’（’αα 264.2539.1025.014.3235m l d n A =⨯⨯⨯==外’’π 'ln ''')'(21121222t T t T t t A K t t C q Q p m ---=-= 得 2221'''ln p m C q A K t T t T =-- 137kPa 蒸汽温度为110ºC9862.0101264.2593.76'11025110ln 32=⨯⨯⨯=--t 得 C t ︒=3.78'2理论板数计算8-24. 欲用填料塔以清水逆流吸收混合气体中有害组分A 。

已知入塔气中A 组分y 进=0.05（摩尔分率，下同），要求回收率为90%。

平衡关系y=2x ，H OG =0.8米。

采用液气比为最小液气比的1.5倍。

试求：（1）出塔液体浓度；（2）填料层高度；（3）现改用板式塔，需要多少块理论板？解：（1）005010050112...)(y y =⨯=-=η()819022121..m x x y y min G /L e =⨯==--=η ()72815151...min G /L .G /L =⨯==01670005005072102121.)..(.)y y (L G x x =-+=-+= （2）74107221..L mG A === 6541111112221.A mx y mx y A ln AN OG =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--⎪⎭⎫ ⎝⎛--= m ...N OG OG 72365080H H =⨯=⋅=（3）02.4)005.00167.0205.0ln()741.0/1ln(1]ln[ln 1=⨯-=--=进出出进mx y mx y mGL N 综合型计算8-25．在逆流填料塔中，入塔混合气含氨0.02(摩尔分率)，流率为100 kmol/m 2h 。

用含氨0.0002(摩尔分率，下同)的稀氨水吸收，要求氨回收率98%。

相平衡关系y=1.2x ，设计液气比为最小液气比的1.5倍。

填料的传质单元高度H OG =0.5m ，试求：（1）所需填料层高度为多少米？（2）该塔在应用时，另有一股含氨0.001的稀氨水、流率为40 kmol/m 2h 吸收剂也要加入该塔中部某处，并要求加料处无返混，塔顶吸收剂用量减少40 kmol/m 2h 。

要求氨回收率仍为98%，其他条件不变。

填料层应增加几米？该股吸收剂应在距塔顶往下几米处加入？解：0002.02=x ，02.01=y ，x y 2.1=，η=0.98，a K y =200h m kmol ./3 h m kmol G 2/100=，0004.002.002.0)1(12=⨯=-=y y η，H OG =0.5m（1）19.10002.02.102.00004.002.0/)(2121min =--==x m y y y G L -- 785.119.15.1)(5.1min =⨯==GL G L6723.0785.12.1==L mG ,])1ln[(112221L mG mx y mx y L mG LmG N OG +=---- 34.11]6723.00002.02.1~0004.00002.02.1~02.0)6723.01ln[(6723.011=+⨯⨯=--OG N m N H H OG OG 67.534.115.0=⨯==01118.0)0004.002.0(785.110002.0)(2121=+=+=--y y L G x x L=1.785G=178.5 kmol/m 2h（2）设另一股液体加入时无返混，塔上部L'=178.5 -40=138.5 kmol/m 2h 塔下部气液流量不变，加料处x =0.001，全塔物料衡算)()(')(x x L x x L y y G -+-=-出进出进，100×(0.02-0.0004)=138.5×(0.001-0.0002)+ 178.5×(x 出-0.001)得x 出=0.01136， 加料处)0002.0001.0(1005.1380004.0)('-⨯+=-+=进出x x G L y y =0.001508 上塔段8664.05.1381002.1'=⨯=L mG ， ]0002.02.10004.0001.02.1001508.0ln[8664.011]ln['11⨯-⨯--=---=进出上mx y mx y L mG N OG =4.902， 下塔段6723.05.1781002.1=⨯=L mG ， ]001.02.1001508.001136.02.102.0ln[6723.011]ln[11⨯-⨯--=---=mx y mx y LmG N OG 出进下=9.243，N OG=4.902+9.243=14.145，H=14.145×0.5=7.07m，ΔH=7.07-5.67=1.4m 加料口离塔顶距离4.902×0.5=2.45m从塔顶向下2.45米处加另一股稀氨水入塔。

14-13. 某常压操作的理想干燥器处理物料量为500kg 绝干料/h ，物料进、出口的含水量分别为X 1=0.3kg 水/kg 干料，X 2=0.05水/kg 干料。

新鲜空气的温度t 0为20℃，露点t d 为10℃，经预热至96℃后进入干燥器。

干空气的流量为6000 kg 干气/h 。

试求：（1）进预热器前风机的流量，m 3/h ；（2）预热器传热量（忽略预热器的热损失），kW ；（3）干燥过程的热效率η。

解：（1） 干气水kg /kg ....p P p .H d d d 00775023110023162206220=-⋅=-= 干气水kg /kg .H H d 0077500==干气kg /m .))(...()t )(H ..(v H 3330033839502732000775010564108322731056410832=+⨯⨯+⨯=+⨯+⨯=----湿空气的体积 h /m .Vv 'V H 35037839506000=⨯==（2）∵对于预热器 干气水kg /kg .H H H d 00775001===物料衡算 )H H (V )X X (G W C 1221-=-=500(0.3-0.05)=6000( H 2-0.00775)H 2=0.0286 kg 水/kg 干气I 1=(1.01+1.88H 1) t 1+ 2500H 1= (1.01+1.88×0.00775)×96 + 2500×0.00775=117.7 kJ/kg 干气 I 0=(1.01+1.88H 0) t 0+ 2500H 0= (1.01+1.88×0.00775)×20+ 2500×0.00775=39.7 kJ/kg 干气 预热器供热量)(01I I V Q -==(6000/3600) (117.7-39.7) = 130 kW(3)∵理想干燥器 I 1 = I 2117.7 = (1.01+1.88H 2) t 2 + 2500H 20286025000286088101171172.t )...(.⨯+⨯+=2t =43.4℃ 干燥过程的热效率%..t t t t 3692096443960121=--=--=η。