uT=Fu，Re<10，F≈1, uT=0.08856m?s-1
估算操作气速操作气速=(0.5-0.6)uT，取0.5，操作气速=0.5uT=0.044m?s-1 4.
在一直径为2m，静床高为0.2m的流化床中，以操作气速u=0.3m·s-1的空气进行流态化操作，已知数据如下：
dp=80╳10-6 m，ρP=2200 kg·m-3，ρ=2 kg·m-3，μ=1.90╳10-2mPa·s，ε求床层的浓相段高度及稀相段高度。 解
计算逸出速度设2 ?4??P???2g2?3?4?2200?2?29.812?3 ?dP???8?10?5?0.4811m?s?1u????5?225??225??1.9?10?2??????5du?8?10?0.4811?2Re?p??4.051?1.9?10?511mf=0.5 uT=Fu，Re<10，F≈1 uT=0.4811m?s-1 计算床层空隙率 Re?dpu???8?10?5?0.3?2 ?2.5263?51.9?10当1 ?dP??0.1 n???4.45?18d??ReT???dP??0.1?8?10?5????n??4.45?18Re?4.45?18?2.5263?0.1?4.0568???? dT?2???1?u?n?0.3?4.0568?f???0.89?u????0.4811????T?计算浓相段高度 1R?1??mf1?0.5??4.5451??f1?0.89 Lf?RL0?4.545?0.2?0.909m估算稀相段高度 Ar?3dP?g??P????2?8?10?2?9.81??2200?2?61.1631??1.9?10??53?52L2?1.2?103?L0?Re1.55Ar?1.1?1.2?103?0.2?2.52631.55?61.1631?1.1?10.938m 5. 例7-3中如果要求出口气体中关键组分转化率为xAf=0.98，催化剂用量应取多少 45 Lf??L0?ub40.75ln?1?xAf??ln?1?0.98??0.704m?Kr?b2.264 Lf0.704??0.231mR3.05较xf?0.95时催化剂用量增加0.231?0.20?0.031m?0.231?用量增加??1??100%?15.45%?0.2?0.23131.55?1.1L2?1.2?10L0RePAr?1.3136??1.5166m0.26. 例7-3中如果将操作气速由u=0.12m·s-1提高到0.2 m·s-1，出口气体中关键组分转化率是多少？床层高度有何变化？ 解床层高度的变化 RedP?u?10?4?0.2?1.1P???1.923.02?10?5?1.398711????u??n出口气体转化率的变化 f????0?ut??.2??0.2956?4.379??0.9146R?LfL?1??mf1?0.5mf1????5.855f1?0.9146Lf?RLmf?5.855?0.2?1.171mL31.5532?1.2?10L0RePAr?1.1?1.2?10?0.2?1.39871.55?1.1 93.7?2.7363m由于u的变化引起参数变化为 ?2?ut?0.711??1d ubr?ut?0.2956m?s b???g?0.01762m ub?u?umf?ubr?0.02?0.00811?0.2956?0.4875m?s?1 ?b?0.01 ?c?0.3221 ?u?umfb?u?0.2?0.00811.4875?0.3936 b0?1??b?e??1??mf??????b??c?b ??1?0.5??1?0.3936?0.3936??0.01?0.3221??0.438211Kbc?9.8488 K?mfDeub?2?0.5?ce?6.78?????d3?6.78?0.204?48.75?2?1.762???6.464s?1 b??3???????? ?K?3.4??0.01?1?r?b?3.4??1.9023s?1?9.849?1??0.3221?1??3.41??6.464?0.4382?? 46 x????Kr?b??1.9023? Af?1?exp???1.171?uLf???0b??1?exp???0.4875?.9896第八章习题 1. 以25℃的水用逆流接触的方法吸收空气中的CO2，试求在操作时 （1） 气膜和液膜的相对阻力是多少？ （2） 采用哪种最简单形式的速率方程来设计计算吸收塔。 已知CO2在空气和水中的传质数据如下： kAG=0.789mol·hr-1m-2kPa-1 kAL=25L·hr-1m-2 HA=3039.9kPa·L·mol-1 解 K1AG?1?1?1?121.596?8.139?10?3A130391.267 k?HAGkAL0.789?.925K1AL?1?11?10.04?0.000417?24.74k?1ALkALHA25?10.789?3039.9总阻力：122.863 气膜1.267，占1.03% 液膜121.596 占98.97% 总阻力：0.040417 气膜0.000417 占1.03% 液膜0.04 占98.97% 所以忽略气膜阻力 ?dnAdt?kALS?cAI?cAL?cAI?pAGdnApAG? H??Adt?kALS???c?HAL?A??2. 若采用NaOH水溶液吸收空气中的CO2，反应过程属瞬间反应 CO2+2OH-=2H++CO32- 吸收温度为25℃（题1数据可用），请计算： （1） 当pCO2=1.0133kPa，cNaOH=2mol·L-1时的吸收速率； （2） 当pCO2=20.244kPa，cNaOH=0.2mol·L-1时的吸收速率； （3） 他们与纯水吸收CO2比较，吸收速率加快了多少倍？ 解(1) c0??B??kAG??DAL???2???0.789??3BL????????k??????D?BL?p?AG??A??AL??1????25???1.0133?0.064kmol?m(2) c?2kmol?m?3c0BLBL?cBLpAI?0????dnAdt?kAGpAG?0.789?1.0133?0.8mol?m?2h?1 47 ??B??kAG0cBL?????????A??kAL??DAL??????DBLcBL?0.2kmol?m?3???2??0.789??3??pAG???1??25??20.244?1.28kmol?m?????(3) 纯水吸收CO2时，β =1 p202440cBL?cBLcAI?AI??6.66?10?3HA3039.9?0.2??2??????1???1??6.66?10?3??16.015?????dn11?A???20.244?2.285mol?m?2h?1H13039.91dt??A0.78925?16.015kAGkAL???1?????A??DBL??????B??DAL??cBL??????cAIp=1.0133kPa时，纯水 dn?A?dt 用NaOH吸收?dnA?0.8 1.0133?0.00825dt13039.9?0.78925速率比为0.8/0.00825=97;纯水吸收CO2时， p=20.244kPa时，纯水 dnA20.244???0.164813039.9dt?0.78925速率比为2.285/0.1648=13.87 3. 用纯水吸收CO、O2等气体中少量的NH3，已知在操作温度(10℃)下NH3的亨利系数 HA=1.01kPa·L·mol-1；CO2，O2亨利系数HA=1.01╳105 kPa·L·mol-1。试求 假定NH3，CO，O2在水中即液相中传质系数相等，且kAG=4.05╳10-3 mol·cm·kPa-1L-1s-1；kAL=0.01cm·s-1。 （1） 气膜和液膜阻力各为多少？ （2） 应采用哪种形式的速率式？ （3） 采用化学吸收是否都可用？为什么？ 解:对NH3气膜和液膜阻力 KAG?11H?AkAGkAL?111.01??34.05?100.01? 1?2.87?10?3246.9?101总阻力：347.9 气膜246.9，占71% 液膜101 占29% ? dnA?p?S1Hdt?AkAGkAL对CO，O2气膜和液膜阻力 KAG?11H?AkAGkAL?111.01?10??34.05?100.015?1?9.9?10?87246.9?1.01?10总阻力： 10100247 气膜247，占0.00244% 液膜1.01×107 占99.76% 48 ??pAG?dnA? ?kALS??cAL??dt?HA?对易溶气体，气膜阻力为主，化学吸收增强不显著。 对难溶气体，液膜阻力为主，化学吸收增强显著。 4. 在填料塔中用浓度为0.25mol·L-1的甲胺水溶液来吸收气体中的H2S，反应式如下： H2S+RNH2→HS-+RNH3+ (A) (B) (R) (S) 反应可按瞬间不可逆反应处理，在20℃时的数据如下：F=3╳10-3mol·cm-2s-1；cT=55.5mol·L-1； pT=101.3kPa； kALσ=0.03s-1；kAGσ=5.92╳10-7mol·cm-3kPa-1s-1；DAL=1.5╳10-5cm2s-1；DBL=1╳10-5cm2s-1；HA=11.65kPa·L·mol-1。为使气体中H2S浓度由1╳10-3降到1╳10-6，求最小液气比和所需填料高度。 解 FpA2?pA1c?c?LA2A1pcT?0.25?0?3?10?31?10?3?1?10?6?L???55.5?L?6.65?10?4?? 6.65?10?4?L?最小液气比????0.22?33?10?F?min化学增强因子 ??B??kAG0cBL?????????A??kAL??DAL?????D??pAG??BL?mol?cm?3 ?5.92?10?7??1.5?10?5??3?6???0.03????1?10?5???10?101.3?3?10?????3?10?3kmol?m?3cBL?0.25kmol?m?3总传质系数 0cBL?cBL??? 49