y?用逐板计算法：
因塔顶为全凝器，则 y1=xD=0.95 由平衡线方程
由精馏段操作线方程
xR2.660.95x?D?x??0.73x?0.26R?1R?13.663.66
y1?2x11?x1 得x1=0.905
y2?0.73x1?0.26?0.73?0.905?0.26?0.92
2x2y2?1?x2 得x2=0.85 由相平衡方程
18、用常压连续精馏塔分离苯－甲苯混合液。已知原料液流量100kmol/h，组成为0.40，馏出液及釜液组成分别为0.95和0.03（均为摩尔分数），进料温度为40℃，塔顶全凝器，泡点回流，R=3.0，塔釜为间接蒸汽加热，加热蒸气压力为300kPa（绝压），若忽略热损失，试求：（1）加热蒸汽用量；（2）冷却水用量（设冷却水进出口温差为15℃）
解：由全塔物料衡算
D?查得 xF=0.40时，泡点温度ts=96℃，而进料温度tF=40℃，故为冷进料。 查ts=96℃时苯、甲苯的汽化潜热为 rA=389.4KJ/kg rB=376.8KJ/kg
则rm=0.4×389.4×78+0.6×376.8×92=32950kJ/kmol
xF?xW0.40?0.03F??100?40.22kmol/hxD?xW0.95?0.03
96?40?682查℃下 CPA=CPB=1.88kJ/（kg. ℃）
则 CPm=0.4×1.88×78+0.6×1.88×92=162.4kJ/（kmol. ℃）
q?所以
精馏段上升蒸汽量 V=（R+1）D=（3+1）×40.22=160.88kmol/h
‘
提馏段上升蒸汽量 V=V+（q-1）F=160.88+（1.28-1）×100=188.88kmol/h 塔釜和塔顶分别按纯甲苯和苯计算：
‘
（1）查xw=0.03时ts=109.3℃，对应的汽化潜热rB=380kJ/kg
‘
则QB=VrB=188.88×380×92=6.6×106kJ/h
又查300kPa（绝压）下饱和水蒸气的汽化潜热r=2168.1kJ/kg，则塔釜加热蒸汽消耗量
CPm(ts?tF)?rm162.4?(96?40)?32950??1.28rm32950
（2）查xD=0.95时，ts=81.2℃ ，对应的汽化潜热rc=400kJ/kg
则Qc=Vrc=160.88×400×78=5.02×106kJ/h 冷却水消耗量
QB6.6?106WB???3.04?103kg/hr2168.1
‘’
Qc5.02?106Wc???7.99?104kg/hCpc(t2?t1)4.187?15
19、在连续精馏塔中分离苯－甲苯混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分
别为0.28、0.41和0.57，试求三层板中较低两层板的液相单板效率。操作条件下苯－甲苯混合液的平均相对挥发度可取2.5。
解：已知x1=0.57 、x2=0.41 、x3=0.28 又全回流时操作线方程为
y2=x1 、y3=x2 、y4=x3
故y2=0.57 、y3=0.41 、y4=0.28 由相平衡方程式
*2.5x2y2??0.57*1?(2.5?1)x2*2.5x3y3??0.41*1?(2.5?1)x3
**得到 x2?0.35 x3?0.22
由式 （6-48）
EmL2?EmL3
20、试计算习题15中精馏塔的塔径和有效高度。已知条件如下：
（1）进料量为100kmol/h；
（2）塔釜压力为114kPa，对应温度为102℃，塔顶为常压，温度为66.2℃，塔釜间接蒸汽加热；
（3）全塔效率55％，空塔气速为0.84m/s，板间距为0.35m。
解：由习题15得知 xF=0.35 、xD=0.95 、xW=0.05 ，泡点进料，R=1.42 由全塔物料衡算
F=D+W 100=D+W
FxF=DxD+WxW 100×0.35=0.95D+0.05W 解之 D=33.3kmol/h
‘
V=V=（R+1）D=（1.42+1）×33.3=80.59kmol/h
x1?x20.57?0.41??0.73*0.57?0.35x1?x2x?x30.41?0.28?2??0.68*0.41?0.22x2?x3
102?66.2?84.12因全塔平均温度为℃ 114?101.3?107.7kPa2所以平均操作压力为
Vg?Di?22.4VTP022.4?80.59?(273?84.1)?101.3??0.617m3/s3600T0P3600?273?107.74Vg?u?4?0.617?0.97m3.14?0.84圆整为1000mm
由于习题15已求出NT=7
所以NP=NT/E=7/0.55=12.7≈13
Z=（NP-1）HT=（13-1）×0.35=4.2m
21、试计算习题20中冷凝器的热负荷、冷却水的消耗量以及再沸器的热负荷、加热蒸汽的消耗量。已知条件如下：
（1）忽略冷凝器热损失，冷却水的进出口温度分别为25℃和35℃；
（2）加热蒸汽的压力为232.2kPa，冷凝液在饱和温度下排出，再沸器的热损失为有效传热量的12％。
解：塔顶可近似按纯甲醇计算，则查塔顶66.2℃下，rA=1130kJ/kg 由式（6-50）
QC=VrA=80.59×1130×32=2.91×106kJ/h
Qc2.91?106Wc???6.95?104kg/hCpc(t2?t1)4.187?(35?25)
塔釜可近似按水计算，则查塔釜102℃下，rB=2252kJ/kg
由式（6-52）
‘
QB=VrB+QL=80.59×18×2252×1.12=3.66×106kJ/h 查加热蒸汽232.2kPa下，汽化潜热为2191.8kJ/kg，则
QB3.66?106Wh???1670kg/hrh2191.8
22、在连续精馏塔中分离二硫化碳－四氯化碳混合液。原料液在泡点下进入塔内，其流
量为4000kg/h、组成为0.3（摩尔分数，下同）。馏出液组成为0.95，釜液组成为0.025。操作回流比取最小回流比的1.5倍，操作压强为常压，全塔操作平均温度为61℃，空塔气速为0.8m/s，塔板间距为0.4m，全塔效率为50％。试求：（1）实际板层数；（2）两产品质量流量；（3）塔径；（4）塔的有效高度。
解：
（1）由y-x相图中q线与平衡线的交点坐标为 xq=xF=0.3 ，yq=0.54
则
Rmin?xD?yqyq?xq?R=1.5Rmin=1.5×1.71=2.57 所以精馏段操作线的截距
0.95?0.54?1.710.54?0.3
在图中作出精馏段操作线和提馏
段操作线，见附图。
得出 NT=12-1=11块
NP= NT /E=11/0.5=22块 （2）解法一： 因 MF=0.3×76+0.7×154=130.6kg/kmol
F=4000 /130.6=30.63kmol/h 由全塔物料衡算
F=D+W
30.63=D+W
FxF=DxD+WxW 30.63×0.3=0.95D+0.025W 解之D=9.11kmol/h W=21.52kmol/h 又 MD=0.95×76+0.05×154=79.9kg/kmol
MW=0.025×76+0.975×154=152.05kg/kmol 所以 D=9.11×79.9=727.89kg/h
W=21.52×152.05=3272.12kg/h
xD0.95??0.266R?12.57?1
解法二：
各部分组成以质量分数表示
F=D+W 4000=D+W
FwF=DwD+WwW 40000×0.175=0.904D+0.0125W 解之 D=729kg/h W=3271kg/h ‘
（3）因为泡点进料，故q=1 V=V
V=（R+1）D=（2.57+1）×9.11=32.52kmol/h
0.3?76?0.1750.3?76?0.7?1540.95?76wD??0.9040.95?76?0.05?1540.025?76wW??0.01250.025?76?0.975?154 wF?Vg?由式（6-61）
22.4VTP022.4?32.52?(273?61)??0.248m3/s3600T0P3600?273 4Vg?4?0.248?0.6283.14?0.8m
Di??u圆整为700mm。
（4） 由式（6-59）
Z=（NP-1）HT=（22-1）×0.4=8.4m 23、求习题22中冷凝器的热负荷和冷却水的消耗量以及再沸器的热负荷和加热蒸气的消耗量。假设热损失可以忽略。已知条件如下：
（1）塔内各处的操作温度为：进料62℃、塔顶47℃、塔釜75℃。回流液和馏出液温度为40℃。
（2）加热蒸气表压强为100kPa，冷凝水在饱和温度下排出。
（3）冷却水进出口温度分别为25℃和30℃。 解：
（1） 塔顶近似按CS2，因塔顶泡点温度ts=47℃，而回流液和馏出液温度tL=40℃， 查47℃ rA=350kJ/kg
47+40/2=43.5℃下 CPA=0.98kJ/kg
Qc=（R+1）D[rA+ CPA（ts-tL）]=（2.57+1）×727.89×[0.98×（47-40）+350] =9.3×105kJ/h
（2）塔釜可近似按CCl4，查75℃下rB=195kJ/kg 又V=V
‘
QB=VrB=（2.57+1）×727.89×195=5.07×105 kJ/h
查 饱和水蒸气101.33+100=201.33kPa（绝压）下，r=2205kJ/kg
Qc9.3?105Wc???4.4?104kJ/hCpc(t2?t1)4.187?(30?25)
‘
QB5.07?105Wh???2.3?102kg/hr2205
第七章 干燥
1. 已知空气的干球温度为60℃，湿球温度为30℃，试计算空气的湿含量H，相对湿度 ，焓I和露点温度 。
解：查表得tw?300C时ps,tw?4.247kPaHs,tw?0.622Ps/(p?ps)?0.0272H?Hs,tw?[(t?tw)/rtw](?/KHh)300C时t?600Crtw?2427?/KH?1.09?H?0.0137ps?19.923kPa由H?0.0137求得此时p?2.18kPa?Φ?p/ps?1100?I?(1.01?1.88?0.0158)?60?2490?0.0158?96.44kJ/kg干空气由ps?2.18kPa,查表得t?18.40C
?td?18.40C
=11％，焓I=96.44kJ/kg干空气，露点温度
答：湿含量H=0.0137，相对湿度 td?18.4℃。
2．在H-I图上确定本题附表中空格内的数值，并绘出题2的解题示意图。
习题2附表
在H-I图上确定本题附表中空格内的数值，并绘出题2的解题示意图。
1 2 3 4 5 6 t ℃ （30） （70） （60） （50） （50） （40） ｔＷ ℃ （20） ｔｄ ℃ （20） Ｈ kg/kg绝干气 （0.03） Φ ％ (50) Ｉ kJ/kg绝干气 (120) ｐ kPa (9.5) 答：(1)td=15℃ H=0.011kg/kg绝干气 φ=40% I=60kJ/kg绝干气 p=1.9kPa (2)tＷ=45℃ td=42.5℃ H=0.063kg/kg绝干气 I=240kJ/kg绝干气φ=30% (3)tＷ=35℃ td=30℃ φ=23% I=140 kJ/kg绝干气 p=4.5kPa (4)tＷ=37℃ td=35.5℃ H=0.042kg/kg绝干气 I=60kJ/kg绝干气 p=6.2kPa (5)tＷ=32℃ td=28℃ H=0.027kg/kg绝干气 φ=30% p=4kPa (6)tＷ=25℃ H=0.015kg/kg绝干气 φ=30% I=80kJ/kg绝干气 p=2.2kPa 3. 湿空气（t0 =20℃， H0=0.02kg水/kg干空气）经预热后送入常压干燥器。