新工况 （2）
（2）/（1），得
??HOGZ??HOGNOG
11?Sln[(1?S)11????S]
Z?Z?ln[?1?S?/?1?η???S]ln[?1?S?/?1?η??S]?ln[0.2/0.05?0.8]ln[0.2/0.1?0.8]?1.52
?新的塔高为 Z'?1.52?8?12.2m
?Z?12.2?8?4.2m
第七章 蒸馏
7-19某二元混合液，进料量为100 kmol/h，xF = 0.5，要求得到塔顶xD=0.9，在塔顶产品产量最大时，塔底残液量为多少？ 解： D?FxFxD?100?0.50.9?55.6 kmol/h
max W?F?D?100?55.6?44.4 kmol/h
??7-20某双组分理想物系当温度ｔ＝80℃时，pA＝100kPa，pB＝ 40kPa ，液相摩尔组成x =
0.4，试求：相对挥发度α；与此液相组成相平衡的汽相组成y。 解： ??1pApB???10040?2.5
pA?pAxA?100?0.4?40 kPa
?pB?pBxB?pB?1?xA??40?0.6?24 kPa
?o p?pA?pB?40?24?64 kPa y?pAp?xA?10064?0.4?0.625
?另解： y??x1?(??1)x?2.5?0.41??2.5?1??0.4?0.625
7-21 用连续精馏塔处理苯-甲苯混合液，已知处理量为1000kmol/h，xF =40%，要求馏出液中含苯90%，残液中含苯1%（组成均以摩尔分率计）。问：（1）馏出液和残液各多少kmol/h？ （2）饱和液体进料时，已测的塔釜每小时汽化量为1320kmol，问回流比为多少？ ?FxF?DxD?wxW解：（1） ? 即
F?D?W??1000?0.4?D?0.9?W?0.01 ?1000?D?W? 16
解之，得： D=438kmol/h，W=562kmol/h （2） V???R?1?D??q?1?F
将V??1320kmol/h，D?438kmol/h，q?1，F?1000kmol/h代入得：R=2.01 7-22在一连续常压精馏塔中分离某理想混合液，xD=0.94，xW=0.04。已知此塔进料q线方程为y=6x-1.5，采用回流比为最小回流比的1.2倍，塔釜间接蒸气加热，混合液在本题条件下的相对挥发度为2，求：（1）精馏段操作线方程；（2）提馏段操作线方程。 解：（1）联立求解q线方程与相平衡关系方程，即
?y?6x?1.5? 2x?y??1?x?得交点坐标为： xq=0.333，yq=0.498 Rmin?xD?yqyq?xq?0.94?0.4980.498?0.333?2.68
R?1.2Rmin?1.2?2.68?3.22
RR?1x?xDR?1?3.224.22x?0.944.22?0.763x?0.223
?精馏段操作线方程为 y?（2）联立精馏段操作线与q线方程，即
?xd?0.329?y?0.763x?0.223 ? 得交点 ?
y?6x?1.5y?0.474??d ?提馏段操作线过点（xd，yd）和点（xw，xw） ?提馏段操作线方程为
y?0.04x?0.040.474?0.040.329?0.04y?xWx?xW?yd?xWxd?xW
即 ? y?1.50x?0.0201
7-23已知连续操作的精馏塔塔顶采用全凝器，塔釜采用再沸器，用以分离某二元理想混合
液。料液中含A组分0.35，泡点进料，当操作回流比取为6.5时，测得馏出液含A组分0.70、塔釜液含A组分0.20（以上均为摩尔分率），相对挥发度?解：精馏段操作线方程为
yn?1?2.5。求塔内理论板数。
?RR?1xn?xDR?1?6.57.5xn?0.77.5?0.867xn?0.0933
精馏段操作线与q线交点d的坐标为：
xd?xF?0.35yd?0.867xd?0.0933?0.867?0.35?0.0933?0.397
提馏段操作线过点d和点（xW，xW），即
y?xWx?xWy?0.2x?0.2?yd?xWxd?xW
即 ?0.397?0.20.35?0.2
17
?y?1.313x?0.0627 此为提馏段操作线方程 逐板计算：
y1?xD?0.7x1?y10.72.5?1.5?0.7?????1?yy2?1?0.483y2?0.867x1?0.0933?0.867?0.483?0.0933?0.512x2?
?????1?y?20.5122.5?1.5?0.512?0.296?xF 故进料板为第二块板。以下改用提馏段操作线方程。
y3?1.313x2?0.0627?1.313?0.296?0.0627?0.326
x3?y3?????1?y?30.3262.5?1.5?0.326?0.162?xW
故总理论板数为3块。除去再沸器，塔内总理论板数为2块。
7-24 某精馏塔在常压下分离苯-甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=0.723x+0.263和y?=1.25x?-0.0188，每小时送入塔内的料液量为75kmol，进料热状况参数q=0.5，试求精馏段和提馏段上升的蒸气量为多少kmol/h。 解：由精馏段操作线方程yn?1?RR?1xn?xDR?1 ，得
?R?0.723??R?1 ? 解之，得： R=2.61 ，xD=0.949
?xD?0.263??R?1且提馏段操作线方程过点（xw，xw），则：x由提馏段操作线方程可知
W?1.25xW?0.0188 ?xW?0.075
?RD?qFL?V??R?1?D??q?1?F?1.25
2.61D?0.5?75即 3.61D?0.5?75?1.25
?D?44.4kmol/h于是
V??R?1?D?3.61?44.4?160kmol/hV??V??q?1?F?160??0.5?1??75?123kmol/h
第八章 气液传质设备
8-17某板式精馏塔由第3、4两块实际板上升的气相浓度分别为0.585、0.525，从第3块板下降的液相浓度为0.4，α=2.5，则第3块塔板的气相单板效率Emv为 。 解： y?3*?x31?(??1)x3?2.5?0.41??2.5?1??0.4?0.625
18
Emv3?y3?y4y3*?y4?0.585?0.5250.625?0.525?0.6
第九章 干燥
9-18解：物料临界含水量(干基) XC?w11?w1w21?w20.21?0.20.051?0.05wC1?wC?0.11?0.1?0.111 kg水/kg干料
X1???0.25 kg水/kg干料
X2???0.0526 kg水/kg干料
GC?G1(1?w1)?100?(1?0.2)?80kg干料
恒速干燥阶段除去水分量 80×（0.25-0.111）=11.12 kg水 降速干燥阶段除去水分量 80×（0.111-0.0526）= 4.67 kg水 干燥后物料量 100-11.12-4.67=84.21 kg 湿料 9-19 解：（1）干燥过程中除去的水分量
GC=G1(1-w1)=1000×(1-0.1)=900 kg/h W=GC(X1-X2)=900×(
w11?w1?w21?w2) =900×(
0.11?0.1?0.011?0.01)=90.9 kg/h
（2）干燥器出口空气的湿度
干燥为等焓过程 I2?I1 I1=(1.01+1.88H1) t1+2492 H1=(1.01+1.88×0.008)×90+2492×0.008=112.2 kJ/kg干气 I2=1.01+1.88H2)×60+2492 H2=112.2
解出 H2=0.0198 kg水/kg干气 （3）绝干空气消耗量
L=
9-20 解：（1） GCWH2?H1?90.90.0198?0.008?7703 kg干气/h
?G1(1?w1)?1800?(1?0.02)?1764kg干料/h
w11?w10.021?0.02?0.0204kg水/kg干料
X1?? X2?
w21?w2?0.0051?0.005?0.00503kg水/kg干料
19
所以水分蒸发量 W?G(X?X)?1764?(0.0204?0.00503)?27.11 kg水/h
C12新鲜空气消耗量L L?风机的风量
vH?(0.773?1.244H0)WH2?H0?27.110.03?0.01?1356 kg干气/h
273?t0273?(0.773?1.244?0.01)?273?25273?0.857m/k
3
g干气
所以 V?L?SH?1356?0.857?1162 m新鲜湿空气/h
3
（2）预热器中消耗的热量
I0?(1.01?1.88?0.01)?25?2492?0.01?50.6 kJ/kg干气 I1?(1.01?1.88?0.01)?120?2492?0.01?148.4 kJ/kg干气
所以 QP?L(I1?I0)?干燥系统消耗的总热量
13563600?(148.4?50.6)?36.82 kW
Q?1.01L(t2?t0)＋W(1.88t2?2492)?GCcm2(t2??t1?)?QL
Q?1.01?13563600?（50?25）?27.113600?(1.88?50?2492)?17643600?2.86?（75?25）?2.3?100kW
向干燥器补充的热量 QD?Q?QP?100?36.83?63.17 kW （3）干燥系统的热效率η
27.11 ??3600?(1.88?50?2492?4.187?25)100?100%?18.7%
第十章 液-液萃取
10-12在B-S完全不互溶的物系中，用纯萃取剂进行多级逆流萃取，已知b =1.25，XF=0.5，
要求XN小于0.05，问所需理论级数为多少？ 解：
N?1lnbln[(1?1b)XXF?1b]?N??1?0.51?ln2.8ln??1??????ln1.251.250.051.25ln1.25????15.81
取6
10-13 在B-S完全不互溶的物系中，分配系数kA=1，今用纯萃取剂进行多级错流萃取。已
知XF=0.5，最终要求XN小于0.05，每级萃取剂用量相同，且S=B，则理论级数为多少？ 解：
20
N??XF??ln??X??N?ln?b?1???0.5?ln???0.05?ln?1?1??ln10ln2?3.32 取4
21