Q8.67?104A???25.5 m2
K?tm54.8?62已有换热器的传热面积为
A'??dln???0.02?1.6?271?27.2m2 够用
【6-13】在一常压下连续操作的精馏塔中分离某双组分溶液。该物系的平均相对挥发度??2.92。(1)离开塔顶第二理论板的液相组成x2?0.75（摩尔分数），试求离开该板的汽相组成y2；(2)从塔顶第一理论板进入第二理论板的液相组成x1?0.088（摩尔分数），若精馏段的液-汽比L/V为2/3，试用进、出第二理论板的汽液两相的物料衡算，计算从下面第三理论板进入第二理论板的汽相组成，如习题6-13附图所示；(3)若为泡点回流，试求塔顶回流比R；(4)试用精馏段操作线方程，计算馏出液组成xD。
解 (1)因为是理论板，y2与x2为平衡关系。用相平衡方程从
习题6-13附图
x2?0.75计算y2。
y2??x22.92?0.75??0.898
1?(??1)x21??2.92?1??0.75／V?2/3，求y3。 (2) 已知x1?0.88，x2?0.75，y2?0.898，L第二板易挥发组分的物料衡算为
V?y2?y3??L?x1?x2?
y3?y2?L?x1?x2? V288?0.75??0．811 ?0．3 ?0．898?(3) 计算回流比R
RL2??，R?2 R?1V3(4) 精馏段操作线方程
yn?xRxn?1?D R?1R?1将x1?0.88、y2?0.898及R?2代入，求得
xD?0.934
【6-14】在一连续操作的精馏塔中分离某双组分溶液。其进料组成为0.3，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04，均为易挥发组成的摩尔分数。进料热状态参数q=1.2，塔顶液相回流比R?2。试写出本题条件下的精馏段及提馏段操作线方程。
解 (1)精馏段操作线方程 已知R?2、xD?0.95
y?xR20.95x?D?x??0.667x?0.317 R?1R?12?12?1(2) 提馏段操作线方程 已知xF?0.3、xD?0.95、xW?0.04、R?2、q?1.2，计算塔釜汽相回流比R'。
R'??R?1? ?(2?1)xF?xWx?x??q一1?DW
xD?xFxD?xF0.3?0.040.95?0.04?(1.2?1)?1.48
0.95?0.30.95?0.3y?xR'?11.48?10.04x?W?x??1.68x?0.027 R'R'1.481.48【6-15】某连续操作的精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下， 精馏段 y?0.8x?0.172
y?1.3x?0.018 提馏段 试求塔顶液体回流比R、馏出液组成、塔釜汽相回流比R'、釜液组成及进料组成。 解 (1) 回流比R 精馏段操作线方程的(2) 馏出液组成xD 精馏段操作线方程的
R?0.8，求得R?4。 R?1xD86（摩尔分数）。 =0.172，求得xD?0．R?1(3) 塔釜汽相回流比R' 由提馏段操作线方程的(4) 釜液组成xW 由提馏段操作线方程的(5) 进料组成xF
泡点进料时q?1，将R?4、xD?0.86、R?3.333、xW?0.06、q?1代入式
R'?1?1.3，求得R'?3.333。 R'xW06。 ?0.018，求得xW?0．R'R'?(R?1)xF?xWx?x?(q?1)DW
xD?xFxD?xF求得 xF?0.38
另一解法：因泡点进料，则q线为垂直线，两操作线交点的横坐标为xF。 由精馏段操作线 yF?0.8xF?0.172
yF?1.3xF?0.018 与提馏段操作线 联立求解，可得 xF?0.38
【6-20】想用一连续操作的精馏塔分离含甲醇0.3摩尔分数的水溶液，要求得到含甲醇0.95摩尔分数的馏出液。操作压力为101.325kPa。
在饱和液体进料及冷液进料?q?1.2?的两种条件下，试求最小回流比Rmin。101.325kPa下的甲醇一水溶液相平衡数据见附录。
解 已知xF?0.3，xD?0.95。
(1) 饱和液体进料
此时，操作线与平衡线交点P的坐标为
xp?xF?0.3，yp?0.665 （从相平衡数据上查得）
最小回流比 Rmin?xD?ypyp?xp?0.95?0.665?0.781
0.665?0.3或由精馏段操作线的截距计算Rmin，截距为
xD?0.533
Rmin?1最小回流比 Rmin?xp0.533?1?0.95?1?0．782 0.533(2) 冷液进料， q?1.2
习题6-20附图
q线的斜率
q1.2??6 q?11.2?1操作线与平衡线交点P的坐标为 xp?0.366,yp?0.710 最小回流比 Rmin=xD-yP0.95-0.710=?0.698 yP-xp0.710-0.366xD?0.56
Rmin?1或由精馏段操作线截距计算Rmin，其截距为 最小回流比 Rmin?xD0.95?1??1?0.696 0.560.56【6-21]含丙酮0.25摩尔分数的水溶液在常压下连续操作的精馏塔中分离。要求塔顶产品含丙酮0.95摩尔分数，原料液温度为25℃。试求其最小回流比Rmin。101.325kPa下的丙酮一水溶液的相平衡数据见附录。
习题6-21附图
0.95)作平衡线下凹部分的切线，与y轴相交于0.60。因此，由切线的截距计算解 通过点D (0.95，Rmin。
xD?0.60
Rmin?1Rmin?xD0.95?1??1?0.583 0.600.60【6-22】用常压下操作的连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。进料中含苯0.4摩尔分数，要求馏出液含苯0.97摩尔分数。苯-甲苯溶液的平均相对挥发度为2.46。试计算下列两种进料热状态下的最小回流比：(1)冷液进料，其进料热状态参数q?1.38；(2)进料为汽液混合物，汽液比为3：4。
解 汽液相平衡方程为
yp??xp2.46xp?
1?(??1)xp1?1.46xp已知xF?0.4，xD?0.96 (1) 冷液进料，q?1.38
q线方程为 yp?yp?3.63xP?1.05
xq1.380.4xp?F?xp? q?1q?10.380.38由q线方程与相平衡方程解得
xp?0.481,yP?0.695
最小回流比 Rmin?xD?ypyp?xp?0.97?0.695?1.29
0.695?0.481／7 (2) 汽液混合物进料，V／L?4/3，q?33xq0.4q线方程为 yp?xp?F?7xp?3q?1q?13?1?177yp??0.75xp?0.7
由q线方裎与相平衡方程解得
xp?0.28,yp?0.49
最小回流比 【7-6】在去湿设备中，将空气中的部分水汽除去，操作压力为101.3kPa，空气进口温度为20℃，空气中水汽分压为6.7kPa，出口处水汽分压为1.33kPa。试计算100m湿空气所除去的水分量。
解 总压p?101.3kPa，pv1?6.7kPa，pv2?1.33kPa 空气进口湿度
3
H1?0.622pv16.7?0.622??0．0441kg水／kg干气
p?pv1101.3?6.7pv21.33?0．622??8.28?10?3kg水／kg干气
p?pv2101.3?1.33空气出口湿度
H2?0.622进口湿空气的比体积
?H??0.774?1.244H1?3
T293??0.774?1.244?0．0441?=0.89m3湿气／kg干气 273273100m湿空气中含有的干空气量为
100，除去的水分量为 kg（干气）
0.891001000441?0．00828??4.02kg水 ?H1?H2???0．0.890.89 Rmin?xD?ypyp?xp?0.97?0.49?2.29
0.49?0.28干燥过程的物料衡算与热量衡算
【7-9】某干燥器的湿物料处理量为100kg湿料／h，其湿基含水量为10%（质量分数），干燥产品湿基含水量为2%（质量分数）。进干燥器的干燥介质为流量500kg湿空气／h、温度85℃、相对湿度10%的空气，操作压力为101.3kPa。试求物料的水分蒸发量和空气出干燥器时的湿度H2。
解 操作压力p?101.3kPa
湿物料处理量L1?100kg湿料／h，湿基含水量?1?0.1。干基含水量为
X1??10.10.1?? 1??11?0.10.9?20.020.02?? 1??21?0.020.98产品湿基含水量?2?0.02，干基含水量为
X2?(1) 物料的水分蒸发量W 湿物料中绝干物料的质量流量为
Lc?L1?1??1??100?1?0.1??90kg干料／h