某廠需分離乙苯/苯乙烯二元體系,擬建一座處理能力為16萬噸/年處理能力的精餾塔(按年開工時間8000小時計算)。要求該塔塔頂乙苯的回收率不小于94%(以下均為摩爾分率),塔底苯乙烯的回收率不小于95%,塔頂采用全凝器,R=1.2Rmin。在塔操作的溫度壓力范圍內(nèi)體系平均相對揮發(fā)度為1.45??紤]到苯乙烯組分易于聚合,初步擬訂該塔采用規(guī)整填料以降低全塔壓降。填料制造商提供的規(guī)整填料HETP為0.4m。
(1)如果進料為乙苯的濃度為50%的泡點進料,試求:
a.塔頂、塔底乙苯組成及流量。
b.試求精餾段和提餾段所需的填料高度。
(2)如果對進料加熱并進行閃蒸,閃蒸后的汽液相摩爾比為1:1,將氣相冷凝至泡點后與液相流股分別進入塔內(nèi)(即兩股進料都為泡點進料),在分離要求不變的條件下,試求出精餾段、提餾段和兩股進料間的填料高度。
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在一套管式換熱器中,用120℃的飽和水蒸氣在環(huán)隙中冷凝放熱,使內(nèi)管中湍流流動的流量為3000kg/h的苯從20℃加熱到80℃。當流量增加到4500kg/h時只能從20℃加熱到76℃。試計算換熱器的傳熱面積和流量為4500kg/h時的總傳熱系數(shù)K。[計算時,水蒸氣冷凝的α值取用8000W/(m2·K)。可忽略管壁熱阻及污垢熱阻,并可當平壁處理。兩種情況下苯的比熱容認為相同。]
有一單殼程雙管程列管換熱器,管外用120℃飽和蒸汽加熱,常壓干空氣以12m/s的流速在管內(nèi)流過,管徑為?38×2.5mm,總管數(shù)為200根,已知空氣進口溫度A為26℃,要求空氣出口溫度為86℃,試求:(1)該換熱器的管長應(yīng)為多少?(2)若氣體處理量、進口溫度、管長均保持不變,而將管徑增大為?54×2mm,總管數(shù)減少20%,此時的出口溫度為多少?(不計出口溫度變化對物性的影響,忽略熱損失)。
有一套管式換熱器,內(nèi)管為φ38mm×2.5mm,外管為φ57mm×3mm的鋼管,內(nèi)管的傳熱管長為2m。質(zhì)量流量為2530kg/h的甲苯在環(huán)隙中流動,進口溫度為72℃,出口溫度為38℃。試求甲苯對內(nèi)管外表面的對流傳熱系數(shù)。
在下列各種列管式換熱器中,某種溶液在管內(nèi)流動并由20℃加熱到50℃。加熱介質(zhì)在殼方流動,其進、出口溫度分別為100℃和60℃,試求下面各種情況下的平均溫度差。(1)殼方和管方均為單程的換熱器。設(shè)兩流體呈逆流流動。(2)殼方和管方分別為單程和二程的換熱器。(3)殼方和管方分別為二程和四程的換熱器。
直徑為0.88m的填料吸收塔內(nèi),裝有拉西環(huán)填料,填料層高為6m。每小時處理2000m3含5%丙酮與空氣的原料氣,操作條件為1個大氣,25℃。用清水作吸收劑,塔頂出口廢氣含丙酮0.263%(以上均為摩爾分數(shù)),出塔溶液中每千克含丙酮61.2g,操作條件下的平衡關(guān)系為Y=2X。試計算:(1)氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)KYa;(2)每小時可回收丙酮多少千克?(3)若將填料層加高3m,又可以多回收多少千克丙酮?
某濕物料質(zhì)量為20kg,均勻的鋪在底面積為0.5m2的淺盤內(nèi),在恒定的干燥條件下進行干燥。物料的初始含水量為15%,平衡水分為1%,臨界水分為6%。恒速干燥階段的干燥速率為0.4kg/(m2·h),假定降速干燥階段的干燥速率與自由含水量之間呈線性關(guān)系,若將物料干燥至2%,所需的干燥時間為多少?
有一套管式換熱器,內(nèi)管為φ180mm×10mm的鋼管,內(nèi)管中有質(zhì)量流量為3000kg/h的熱水,從90℃冷卻到60℃。環(huán)隙中冷卻水從20℃升到50℃??倐鳠嵯禂?shù)K=2000W/(m2·℃)。試求:(1)冷卻水用量;(2)并流流動時的平均溫度差及所需傳熱面積;(3)逆流流動時的平均溫度差及所需傳熱面積。
球濕度為293K,濕球溫度為289K的濕空氣,經(jīng)預熱器溫度升高至323K后送入干燥器,空氣在干燥器中經(jīng)歷近似等焓過程,離開干燥器時溫度為27℃,干燥器的操作壓強為101.33kPa。用計算法求解下列各項:①原始空氣的濕度H0和焓I0;②空氣離開預熱器的濕度H1和焓I1;③100m3原始濕空氣在預熱過程中的焓變化;④空氣離開干燥器的濕度H2和焓I2;⑤100m3原始濕空氣絕熱冷卻增濕時增加的水量。
蒸汽管道外包扎有兩層導熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層,設(shè)外層的平均直徑為內(nèi)層的兩倍。其導熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍。若將二層材料互換位置,假定其它條件不變,試問每米管長的熱損失將改變多少?說明在本題情況下,哪一種材料包扎在內(nèi)層較為合適?
在一逆流套管換熱器中,冷、熱流進行熱交換。兩流體的進、出口溫度分別為t1=20℃、t2=85℃,T1=100℃、T2=70℃。當冷流體的流量增加一倍時,試求兩流體的出口溫度和傳熱量的變化情況。假設(shè)兩種情況下總傳熱系數(shù)可視為相同,換熱器熱損失可忽略。