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 7.20.367
10q V A 2=== （2）按过滤面积需要框 个330.65227.2a 2A n 22=⨯== 3饼m 0.3090.015
0.510.01510φε1V 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 2
τK 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(13600
7200)(1222=-⨯⨯=-= h kg s kg Q
q m /00.196/05445.02204
1201====γ (2) s).kg/(m 25.48(0.02)2500.7853600/7200A q G 22m =⨯⨯==
450.0225.48Re 25737101.9810du dG ρμ
μ-⨯====>⨯ 7.0695.01085.21098.1101Pr 2
53≈=⨯⨯⨯⨯==--λμp C 气体被加热 b=0.4 4.08.02Pr Re 023.0d
λα= 4.08.02Pr Re 023.0d λα==K m W ./95.957.02573702.01085.2023.024.08.02
=⨯⨯⨯⨯-
K
m W K d d R K ⋅==++=++=2421221/38.7301363.020
2595.9510004.0101111）（）（αα m t ∆==---=-----8512025120ln 2585ln )()(2
121t T t T t T t T 60.09℃ m m t l d Kn t KA Q ∆=∆=外π
m 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8.02
222)'('u u ⨯=αα， K m W 28.02/53.10006
.195.95=⨯=’α K
m W K d d R K ⋅==++=++=2421221/93.760130.020
2553.10010004.0101111’）（）’（’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 2
221'''ln p m C q A K t T t T =-- 137kPa 蒸汽温度为110ºC
9862.0101264.2593.76'11025110ln 3
2=⨯⨯⨯=--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
()819022
121..m x x y y min G /L e =⨯==--=η ()72815151...min G /L .G /L =⨯==
0167000500507
2102121.)..(.)y y (L G x x =-+=-+= （2）74107
221..L mG A === 6541111112221.A mx y mx y A ln A
N 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 mG
L 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 =⨯==G
L G L
