化工原理作业答案
第一章 流体流动与输送机械
3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？
解：
'
'表表绝＋p p p p p a a =+=
∴kPa 3.15675)1303.101)('
'=-=
=＋（－＋真表a a p p p p 7．如附图所示，水在管道中流动。为测得A -A ′、B -B ′截面的压力差，在管路上方安装一U 形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R ＝180mm ，试计算A -A ′、B -B ′截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m 3和13600 kg/m 3。
解：图中，1-1′面与2-2′面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即
'11p p =， '22p p =
又 gm p p A ρ-='1
gR
R m g p gR p gR p p B 002021)('ρρρρ++-=+=+=
所以 gR R m g p gm p B A 0)(ρρρ++-=-
整理得 gR p p B A )(0ρρ-=-
由此可见， U 形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示液的密度、读数R 有关，而与U 形压差计放置的位置无关。
代入数据 Pa 2224918.081.9)100013600(=??-=-B A p p
9．图示为汽液直接混合式冷凝器，水蒸气与冷水相遇被冷凝为水，并沿气压管流至地沟排出。现已知真空表的读数为78kPa ，求气压管中水上升的高度h 。
解: a p gh p =+ρ
水柱高度 m 95.781
.910107833
=??=ρ-=
g p p h a
11．如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。
解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～ 2-2’间列柏努力方程
:
题7 附图
题9 附
f W u p
g z u p g z ∑+++=++
2
222211
12121ρρ 简化: g W u H f /)2
1(2
2∑+= m 09.281.9)2012
1
(=÷+?=
19．附图所示的是冷冻盐水循环系统。盐水的密度为1100 kg/m 3，循环量为45 m 3/h 。管路的内径相同，盐水从A 流经两个换热器至B 的压头损失为9m ，由B 流至A 的压头损失为12m ，问：
（1）若泵的效率为70％，则泵的轴功率为多少？
（2）若A 处压力表的读数为153kPa ，则B 处压力表的读数为多少？
解: (1) 对于循环系统: m 21129=+=∑=f e h H
kW 83.281.911003600
45
21=???=ρ?=g V H N s e e kW 04.47
.083
.2:===
∴ηN N e 轴功率 (2) B A →列柏努力方程:
fAB B B B A A A h z u g g p z u g g p ∑+++=++2
22121ρρ 简化:
fAB B B
A h z g
p g p ∑++=ρρ )97(81.91100101533
+??+=?B p )(19656表a B p p -=∴
∴ B 处真空度为19656 Pa 。
28．如附图所示，密度为800 kg/m 3、黏度为1.5 mPa ·s 的液体，由敞口高位槽经φ114×4mm 的钢管流入一密闭容器中，其压力为0.16MPa （表压），两槽的液位恒定。液体在管内的流速为1.5m/s ，管路中闸阀为半开，管壁的相对粗糙度d ε＝0.002，试计算两槽液面的垂直距离z ?。 解: 在高位槽1截面到容器2截面间列柏努力方程:
f W u p
g z u p g z ∑+++=++
2
222211
12
121ρρ
题19 附图
简化: f W p zg ∑+=
?ρ
2
43
1048.810
5.15
.1800106.0Re ?=???=
=
-μ
ρ
du 由 002.0=d
ε
,查得026.0=λ
管路中: 进口 5.0=ξ
90℃弯头 75.0=ξ 2个 半开闸阀 5.4=ξ 出口 1=ξ
31．黏度为30cP 、密度为900kg/m 3的某油品自容器A 流过内径40mm 的管路进入容器B 。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m ，阀后管长20m （均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为88.3kPa 和44.2kPa 。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m 。试求： （1）管路中油品的流量；
（2）定性分析阀前、阀后压力表读数的变化。
解：（1）阀关闭时流体静止，由静力学基本方程可得：
1081.9900103.883
1=??=-=g p p z a A ρm
581
.9900102.443
2=??=-=g p p z a B ρm
当阀打开41开度时，在A 与B 截面间列柏努利方程： f B B B A A A W p u g z p u g z ∑+++=++
ρ
ρ222121 其中： 0==B A p p (表压)，0==B A u u
则有 2
)(2
u d l l W g z z e f B A ∑+=∑=-λ （a ）
由于该油品的黏度较大，可设其流动为层流，则 u
d ρμ
λ64Re 64==
题31 附图
代入式（a ），有 ρ
μρμ2
2)(32264)(d u
l l u d l l u d g z z e e B A ∑+=∑+=- 736.0)
203050(10303281
.9)510(90004.0)(32)(322=++????-??=∑+-=∴-e B A l l g z z d u μρm/s
校核： 20002.88310
30736
.090004.0Re 3
<=???=
=-μ
ρu
d 假设成立。
油品的流量：
/h m 328.3/s m 10244.9736.004.0785.04
33422=?=??==
-u d V S π
（2）阀打开后：
在A 与1截面间列柏努利方程：
1121122121-∑+++=++fA A A A W p
u g z p u g z ρ
ρ
简化得 112121-∑++=
fA A W p u g z ρ
或 2
)
1(2
111
u d l p g z A ++=λρ 2
)1(2
111
u d l g z p A +-=λρ
显然，阀打开后u 1 ↑，p 1↓，即阀前压力表读数减小。 在2与B 截面间列柏努利方程：
B f B B B W p
u g z p u g z -∑+++=++2222222121ρ
ρ
简化得 2
)1(2
2
22
u d l g z p B -+=λρ
因为阀后的当量长度l 2中已包括突然扩大损失，也即012
>-d
l λ， 故阀打开后u 2 ↑，p 2↑，即阀后压力表读数增加。
33．某输水并联管路，由两个支路组成，其管长与内径分别为：m 1200
1=l ，m 6.01=d ；m 8002=l ，m 8.01=d 。已知总管中水的流量为2.2m 3/s ，水温为20℃，试求各支路中水的流量。（设管子的粗糙度为0.3mm ）
解：设两支路中的流动均进入阻力平方区，由0005.0600/3.0/1==d ε及000375.0800/3.0/2==d ε，查得
017.01=λ，0156.02=λ
162
.0:0617.08000156.08.0:1200017.06.0)(:
)(:5
52
25
2
115121=??=∑+∑+=
e e S S l l d l l d V V λλ
112
6256.20617
.0162.0S S S V V V == 又
1216256.3S S S S V V V V =+=
/s m 61.06256
.32
.26256.331===
∴S S V V /s m 60.161.06256.26256.2312=?==S S V V
校核Re ： 支管1： 6
311110296.110
116.210006.0?=???=μρ=
-u d Re 流动接近阻力平方区，017.01=λ。 支管2： m /s 18.38.0785.060.1785.02
2
2
2
2=?=
=
d V u S
6
3
2
221054.210
118.310008.0Re ?=???=
=
-μ
ρu d 流动接近阻力平方区，0156.01=λ。
故以上计算有效。两支管的流量分别为/s m 61.03、/s m 60.13
37．水在某管路中流动。管线上装有一只孔板流量计，其流量系数为0.61，U 形压差计读数为200mm 。若用一只喉径相同的文丘里流量计替代孔板流量计，其流量系数为0.98，且U 形压差计中的指示液相同。问此时文丘里流量计的U 形压差计读数为若干？
解：由流量公式：
ρ
ρρ)
(2010
0-=g R A C V S ρ
ρρ)
(2020
-=g R A C V V S
流量相同时，
387.0)98
.061.0()(22012===V C C R R 故文丘里流量计的读数
m m 4.77200387.0387.012=?==R R
42．用离心泵将水从敞口贮槽送至密闭高位槽。高位槽中的气相表压为98.1kPa ，两槽液位相差10m ，且维持恒定。已知该泵的特性方程为24102.740Q H ?-=（单位：H —m ，Q —m 3/s ），当管路中阀门全开时，输水量为0.01 m 3/s ，且流动已进入阻力平方区。试求：
（1）管路特性方程；
（2）若阀门开度及管路其他条件等均不变，而改为输送密度为1200 kg/m 3的碱液，求碱液的输送量。 解：（1）设输送水时管路特性方程为 2BQ A H e +=
其中，2081
.91000101.98103
=??+=?+?=g p z A ρ
当输水量为0.01 m 3/s 时，由泵特性方程与管路特性方程联立： 2
2
4
01.02001.0102.740?+=??-B 得 51028.1?=B
即此时管路特性方程为 251028.120Q H e ?+=
（2）当改送密度为1200 kg/m 3的碱液时，泵特性方程不变，此时管路特性方程
3.1881.91200101.98103
''
=??+=?+?=g
p z A ρ
流动进入阻力平方区，且阀门开度不变，则B 不变。因此管路特性方程变为
251028.13.18Q H e ?+=
将该方程与泵特性方程联立，
25241028.13.18102.740Q Q ?+=?-
可得碱液输送量 /s m 0104.03'=Q
46．如附图所示，用离心泵将某减压精馏塔塔底的釜液送至贮槽，泵位于贮槽液面以下2m 处。已知塔内液面上方的真空度为500mmHg ，且液体处于沸腾状态。吸入管路全部压头损失为0.8m ，釜液的密度为890kg/m 3，所用泵的
必需汽蚀余量为2.0m ，问此泵能否正常操作？
解：因塔内液体处于沸腾状态，则液面上方的压力即为溶液的饱和蒸汽压，即
V p p =0
该泵的允许安装高度：
∑---=
吸入允f r V
h NPSH g
p p Hg )(0ρ
m 8.28.00.2-=--=
而实际安装高度允实＝Hg Hg >-m 0.2，说明此泵安装不当，泵不能正常操作，会发生气蚀现象。
第二章 非均相物系分离
5、已知含尘气体中尘粒的密度为2300kg/ m 3。气体流量为1000 m 3/h 、黏度为3.6×10－
5Pa.s 、密度为0.674kg/ m 3，
若用如图2-6所示的标准旋风分离器进行除尘，分离器圆筒直径为400mm ，试估算其临界粒径及气体压强降。 解：已知ρs =2300kg/m 3 、V h =1000m 3/h 、μ=3.6×10-5Pa.s 、 ρ=0.674 kg/m 3、 D =400mm=0.4m ，
根据标准旋风分离器 h =D /2 、B =D /4 故该分离器进口截面积 A =hB =D 2/8 所以 m /s 89.134.03600810002
=??==
A V u s i 根据式（2-26） 取标准旋风分离器N =5 则
μm 8m 108.089
.132300514.34
/4.0106.39π955=?=??????=
=
--i
s c u N B
d ρμ
根据式（2-30） 取ξ=8.0
Pa 5202
89.13674.00.822
=??==?i
f u p ρξ
8、BMS50/810-25型板框压滤机，滤框尺寸为810×810×25mm ，共36个框，现用来恒压过滤某悬浮液。操作条件下的过滤常数为K =2.72×10-5 m 2/s ；q e =3.45×10-3m 3/m 2。每滤出1 m 3滤液的同时，生成0.148 m 3的滤渣。求滤框充满滤渣所需时间。若洗涤时间为过滤时间的2倍，辅助时间15min ，其生产能力为多少？
解：滤框总容积V 0=0.812×0.025×36=0.590 m 3 过滤面积 A =0.812×2×36=47.2 m 2
题46 附
s
2831072.20845.01045.320845.02/m m 0845.02
.47148.0590.053
22230=????+=+==?===
--K q q q t vA V A V q e 生产总周期为T =283+2×283+15×60=1749s 由
vA V A V 0= 得一个周期滤液量为 30m 99.3148
.0590.0===v V V 所以生产能力为h /m 21.81749
99
.3360036003滤液=?==
T V Q
第三章 传热
2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；
耐火砖 b 1=230mm ， λ1=1.05 W/(m·℃) 绝热砖 b 2=230mm ， λ2=0.151W/(m·℃) 建筑砖 b 3=240mm ， λ3=0.93W/(m·℃)
已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖界面处的温度为940℃，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过138℃，试求：
（1） 绝热层需几块绝热砖； （2） 普通砖外侧温度为多少？ 解：（1）b 2=?
m
442.09.273151.0138
94005.123.09401000222
232
1121=∴=-=-λ-=λ-=b b b t t b t t A
Q
230mm
C
C t t o o 1386.1059
.273151
.046
.094022
<=∴=-
（2）t 4=?
C
9.3493.024.06.1059.273o 443343=∴-=
=λ-=t t b t t A
Q
4、Φ60×3㎜的铝合金管（导热系数近似按钢管选取），外面依次包有一层30mm 的石棉和30mm 的软木。石棉和软木的导热系数分别为0.16Ｗ／（ｍ·Ｋ）和0.04Ｗ／（ｍ·Ｋ）（管外涂防水胶，以免水汽渗入后发生冷凝及冻结）。
（1）已知管内壁温度为-110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长上损失的冷量； （2）计算出钢、石棉及软木层各层热阻在总热阻中所占的百分数；
（3）若将两层保温材料互换（各层厚度仍为30mm ），钢管内壁面温度仍为 -110℃，作为近似计算，假设最外层的石棉层表面温度仍为10℃。求此时每米管长损失的冷量。
提示：保温层互换后，保温层外壁面与空气间的对流传热膜系数与互换前相同。 解：(1) t 1110=-℃
t 410=℃ r 10027=.m
r 20030=.m
r 30060=.m
r 40090=.m
λ145=?W /(m K) λ2016
=?.W /(m K) λ3004=?.W /(m K) 每米管长损失的冷量：
()()W/m 1.5260
90ln 04.013060ln 16.012730ln 451101102ln
1ln 1ln 1234
323212141-=++--=++-=
πλλλπr r r r r r t t q (2)
R R
R R =++∑1
23
R 11453027
000234==?ln .(m K)/W 2 R 2101660304332==?.ln .(m K)/W 2 R 3100490
60
10137=
=?.ln .(m K)/W 2 R ∑=++=?000234433210137
14471....(m K)/W 2
各层热阻在总热阻中所占的分数：
R R 1000234
14471
0016%==
=钢...
R R 24332
14471
2994%===石棉... R R 31013714471
7005%==
=软木.
..
由以上计算可知钢管热阻很小，且R R 软木石棉>。 (3) 若将λλ12和互换，厚度不变，且认为t t 14和不变。
()
q =
--++=-21101014530271004603010169060
3794πln .ln .ln .W /m
以上计算可以看出，将保温性能好的材料放在里层，保温或保冷效果好。但此计算不严格，因为保冷好，则t 4应增大，即'>t 410℃
12、在接触氧化法生产硫酸的过程中，用反应后高温的SO 3混合气预热反应前气体。常压SO 3混合气在一由Φ38×3 ㎜钢管组成、壳程装有圆缺型挡板的列管换热器壳程流过。已知管子成三角形排列，中心距为51mm ，挡板间距为1.45m ，换热器壳径为Φ2800；又SO 3混合气的流量为4×104m 3/h ，其平均温度为145℃.若混合气的物性可近似按同温度下的空气查取，试求混合气的对流传热系数（考虑部分流体在挡板与壳体之间短路，取系数为0.8） 解：本题为列管式换热器管外强制对流传热，对流传热系数按式3-25计算
14
.031
55.0)(
Pr Re 36.0w
u N μμ= 管子正三角形排列时，m m 5.3738
)3845123(4)423(
4220202=?ππ-=ππ-=
d d t d
e 管外流体流过的最大截面积S max 计算： 20max m 035.1)51
38
1(8.245.1)1(S =-??=-
=t d hD 管外流体的流速m/s 7.10035
.136001044
=??=
=S V u 定性温度 C 145o =定t 下查得空气的物性参数：
3kg/m 845.0,C)W/(m 10527.3,s Pa 1039.2,C)kJ/(kg 014.1o 25o =ρ??=λ??=μ?=--p c 4510415.110
39.2845
.07.100375.0?=???=μρ=
-u d Re e 687.010
527.310014.11039.22
3
5=????=
λ
?μ=
--p c Pr
因气体黏度变化较小，故
1≈w
μμ
，由因部分流体在单板与壳体之间隙短路，取实际对流传热系数为计算值的0.8倍 K)W/(m 46)687.0()14150(0375
.003527
.036.08.036
.08.023155.03155.0?=???=λ?=αPr Re d e
22、在一内管为φ25?2.5mm 的套管式换热器中，用水冷却苯，冷却水在管程流动，入口温度为290K ，对流传热系数为850W/(m 2?℃)。壳程中流量为1.25kg/s 的苯与冷却水逆流换热，苯的进、出口温度为350K 、300K ，苯的对流传热系数
为1700W/(m 2?℃)。已知管壁的导热系数为45W/(m ?℃)，苯的比热为c p =1.9kJ/(kg ?℃)，密度为ρ=880kg/m 3。忽略污垢热阻。
试求：在水温不超过320K 的最少冷却水用量下，所需总管长为多少？（以外表面积计） 解：冷却水的平均温度K 3052
320
290=+=
m t ， 查得305K 时水的比热容为C)kJ/(kg 174.4o ?=p c
热负荷 kW 8.118)300350(109.125.1)(32111=-???=-??=T T c m Q p s 冷却水用量：kg/s 949.0)
290320(10174.4108.118)(33
1222=-???=-=t t c Q m p s 平均温度差为
C 2.18)1030
ln(10
30)
ln(o 2
121=-=???-?=
?t t t t t m 逆 基于外表面积的总传热系数K 1
K)
W/(m 6.471K)/W (m 1012.202.0025.085010225.0025.0450025.0170011112123212111?=??=?+?+=α+λ+α=-K d d d d b K m m 3.176025
.014.384.13m 84.132.186.471108.1182
3=?=π=
=??=?=d A l t K Q A m 总管长：总传热面积：
第五章吸收
3．在压力为101.3kPa ，温度30℃下，含CO 2 20％（体积分率）空气－CO 2混合气与水充分接触，试求液相中CO 2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。 解：
查得30℃下CO 2在水中的亨利系数E 为1.88×105
kPa CO 2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 kPa)kmol/(m 1096.218
1088.110003
45
??=??=
=
-S
S
EM H ρ kPa 3.2033.10120.0*
A =?==yp p
3
34*kmol/m 1001.63.2010
96.2--?=??==A A Hp c 350 300 320 290 30 10
18523
.1011088.15=?==p E m 4-101.081852
0.20m y x ?===
4-4--4
101.0810
1.081101.08x -1x X ?=??=－＝ 5．用清水逆流吸收混合气中的氨，进入常压吸收塔的气体含氨6％（体积），氨的吸收率为93.3％，溶液出口浓度为0.012（摩尔比），操作条件下相平衡关系为X Y 5
2.2*
=。试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。 解：
064.006
.0106
.01111=-=-=
y y Y 03024.0012.052.252.21*1=?==X Y 29004.00.933)-0.064(11
Y 12==）＝－（?Y 0052.252.22*2=?==X Y 塔顶： 29004.029004.0*
222==-=?Y Y Y
塔底： 034.003024.0064.0*
111=-=-=?Y Y Y
7．在温度为20℃、总压为101.3kPa 的条件下，SO 2与空气混合气缓慢地沿着某碱溶液的液面流过，空气不溶于该溶液。SO 2透过1mm 厚的静止空气层扩散到溶液中，混合气体中SO 2的摩尔分率为0.2，SO 2到达溶液液面上立即被吸收，故相界面上SO 2的浓度可忽略不计。已知温度20℃时，SO 2在空气中的扩散系数为0.18cm 2/s 。试求SO 2的传质速率为多少？
解 : SO 2通过静止空气层扩散到溶液液面属单向扩散，已知：SO 2在空气中的扩散系数D =0.18cm 2/s=1.8×10-5m 2/s
扩散距离z =1mm=0.001m ，气相总压p =101.3kPa
气相主体中溶质SO 2的分压p A1=p ·y A1=101.3×0.2=20.26kPa 气液界面上SO 2的分压p A2=0
所以，气相主体中空气（惰性组分）的分压p B1=p －p A1=101.3－20.26=81.04kPa 气液界面上的空气（惰性组分）的分压p B2=p －p A2=101.3－0=101.3kPa 空气在气相主体和界面上分压的对数平均值为：
B1
B2
B1B2Bm ln p p p p p -=
=
kPa 8.9004.813.101ln 04
.813.101=- )(A2A1Bm
A p p RTzp Dp
N -=
=
)026.20(8
.903
.101001.0293314.8108.15-?????- =1.67×10-4kmol/(m 2·s)
10．用20℃的清水逆流吸收氨－空气混合气中的氨，已知混合气体总压为101.3 kPa ，其中氨的分压为1.0133 kPa ，
要求混合气体处理量为773m 3
/h ，水吸收混合气中氨的吸收率为99％。在操作条件下物系的平衡关系为X Y 757.0*
=，
若吸收剂用量为最小用的2倍，试求（1）塔内每小时所需清水的量为多少kg ？（1）塔底液相浓度（用摩尔分率表示）。 解：
（1） 01.00133
.13.1010133
.11=-==
B A p p Y 412101)99.01(01.0)1(-?=-=-=ηY Y
kmol/h 8.31)01.01(4
.22293273
773=-??=
V
kmol/h 8.230757
.001.0)
0001.001.0(8.312
*
121min =--=--=X X Y Y V
L 实际吸收剂用量L =2L min =2×23.8=47.6kmol/h ＝856.8 kg/h （2） X 1 = X 2+V （Y 1-Y 2）/L =0+
0066.06
.47)
0001.001.0(8.31=-
19.在一逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收混合气体中溶质组分，当液气比为1.5时，溶质的吸收率为90％，在操作条件下气液平衡关系为X Y 75.0*
=。如果改换新的填料时，在相同的条件下，溶质的吸收率提高到98％，求新填料的气相总体积吸收系数为原填料的多少倍？ 解：原工况： 5.05
.175
.0===
L mV S ??????+----=
S mX Y mX Y S S N OG 2221)1(ln 11
?????
?+---=
S S S η11)1(ln 11 41.35.090.011)5.01(ln 5.011=??
?
???+---=
OG N
新工况： S S ='
477.65.098.011)5.01(ln 5.011'=??
????+---=
OG
N
OG OG N Z a K V H Y =Ω=
OG
''
OG '
N Z a K V H Y =Ω=
900.141
.3477
.6'
'===OG OG Y Y N N a K a K 第六章蒸馏
2．正庚烷和正辛烷在110℃时的饱和蒸气压分别为140kPa 和64.5kPa 。试计算混合液由正庚烷0.4和正辛烷0.6（均为摩尔分数）组成时，在110℃下各组分的平衡分压、系统总压及平衡蒸气组成。（此溶液为理想溶液） 解：
409.0591.011591.07
.9456
kPa 7.947.3856kPa 7.386.05.64kPa 564.0140=-=-====
=+=+==?=?==?=?=A B A A B A B O B B A O A A y y P P y P P P x P P x P P 8．某连续精馏塔，泡点进料，已知操作线方程如下： 精馏段：y =0.8x +0.172 提馏段：y =1.3x -0.018
试求：原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 解：精馏段操作线的斜率为：
48.01
=?=+R R R
由精馏段操作线的截距：
172.01
=+R x D
→塔顶馏出液组成86.0=D x 提馏段操作线在对角线上的坐标为（x w , x w ），则
06
.0018.03.1=?-=∴==W W W W
W x x x x x y 由于泡点进料，q 线为垂直线。精馏段与提馏段操作线交点的横坐标为x F ：
38
.0018.03.1172
.08.0=?-=+=F F F x x y x y
19．用连续精馏塔分离含甲醇0.20（摩尔分数，下同）的水溶液，希望得到含甲醇0.96和0.5的溶液各半，釜液浓度不高于0.02。回流比2.2，泡点进料。
试求：（1）所需理论板数及加料口、侧线采出口的位置；
（2）若只从塔顶取出0.96的甲醇溶液，问所需理论板数比（1）多还是少？
解 （1）第一段操作线方程1
111+++=
+R x x R R
y D n n 因2.2=R ，96.01=D x ，则精馏操作线方程为：3.06875.01+=+n n x y 第二段操作线方程
21''D D L V ++=，22111''D D s s x D x D x L y V ++=+
'''
221
11V x D x D x V L y D D s s ++=
+，2'D L L += 所以 12211121
D L x D x D x D L D L y D D s s ++++-=+ 整理得 ()1
/1/2
121
121++++-=
+R x D D x x R D D R y D D s s 因1/12=D D ，可得第二段操作线方程为：456.0375.01+=+s s x y
第一段与第二段操作线方程相交于点()6435.0,5.01d ，第二段操作线与q 线2.0==F x x 相交于点()531.0,2.02d 则第三段操作线方程可以通过如下方法得到： 连结点()531.0,2.02d 和点()02.0,02.0e ，得
02
.02.002
.002.0531.002.01--=
--+m m x y ， 可得第三操作线方程：037.084.21-=+m m x y
（2）图解法得所需理论板数9，第4块为侧线采出，第6块为进料板。 （3）精馏段操作线方程同上 3.06875.01+=+n n x y
提馏段操作线方程：精馏段操作线与q 线x=xF=0.2交于()438.0,2.02
d ' ，连结点()438.0,2.02d '和点()02.0,02.0
e ，得提馏段操作线方程026.042.21-=+m m x y
图解法得所需理论板数8，比不侧线采出所需理论板数少。
27、试计算下列生产条件下筛板塔的空塔气速和塔径。
m
06.0,mm 400,
mN/m 12,kg/m 800,kg/m 6.2,/h m 4,/h m 14003333===σ=ρ=ρ==L T L V h h h H L V
解：允许气速是最大气速的0.7倍。
分离空间的高度为 H T -h L =0.4－0.06＝0.34m
气液动能参数为：
0501.06
.2800
3600/14003600/4=?=V L s s
V L ρρ 由图6-57查得气体负荷因子C 20＝0.072，修正表面张力后的C 值为：
m /s 065.0)02
.0012.0(072.0)20(
2.02.020=?=σ=C C c ．计算塔径
最大允许空塔气速为：m/s 14.16
.26
.2800065.0max =-=ρρ-ρ=V V L C
u 选取空塔气速为：m /s 798.014.17.07.0max =?=?=u u 塔径： m 621.0798.0785.03600/14004
=?=π=
u V D s 塔径的计算值不是整数时，应予以圆整。故直径应取为0.7m 。
第七章干燥
3．已知空气的干球温度为60℃，湿球温度为30℃，总压为101.3 kPa ，试计算空气的性质： （1）湿度；（2）相对湿度；（3）焓；（4）露点温度。
解：（1）C 30?=W t ，可查得 kPa 247.4=S p ，kJkg 7.2423
=W r 干气kg/kg 0272.0247
.43.101247
.4622.0622
.0=-?=-=S S W p p p H 由 )(H H r k t t w w
H w --
=α
得 干气kg/kg 0137.0)3060(7
.242309.10272.0)(=-?-=-α-
=w w H w t t r k H H （2）由 v
v
p p p H -=622
.0
kPa 183.20137
.0622.03
.1010137.0622.0=+?=+=
H Hp p v
60℃下水的饱和蒸汽压为19.92kPa ，则相对湿度 %96.10%10092
.19183.2%100=?=?=
s v p p ? （3）焓
干气
＝＋＝kJ/kg 29.960137.0249260)0137.088.101.1(2492)88.101.1(???+++=H
t H I H
(4)露点温度：
由,kPa 183.2==v d p p 查饱和蒸汽压表，得C 8.18?=d t 。
9． 在常压干燥器中将某物料从湿基含水量10％干燥至2％，湿物料处理量为300kg/h 。干燥介质为温度80℃、相对湿度10％的空气，其用量为900kg/h 。试计算水分汽化量及空气离开干燥器时的湿度。
解：%10,80=?=?C t ，在H-I 图中查得H 1＝0.031kg/kg 干气
绝干空气质量h /kg 94.872031
.01900
11'干气=+=+=
H L L 物料干基含水量 干料kg/kg 1111.01
.011
.01111=-=-=
w w X 干料kg/kg 0204.002
.0102
.01222=-=-=
w w X 绝干物料量 kg/h 270%)101(300)1(11=-?=-=w G G C
汽化水分量 kg/h 49.24)0204.0111.0(27021=-?=-=）（X X G W C 又 )(12H H L W -= 则干燥器空气出口湿度 干气kg/kg 059.094
.87249
.24031.012=+=+=L W H H
11．在常压干燥器中，将某物料从湿基含水量5％干燥到0.5％。干燥器的生产能力为7200kg 干料/h 。已知物料进、出口温度分别为25℃、65℃，平均比热为1.8kJ/(kg ·℃)。干燥介质为温度20℃、湿度0.007 kg ／kg 干气的空气，经预热器加热至120℃后送入干燥器，出干燥器的温度为80℃。干燥器中不补充热量，且忽略热损失，试计算绝干空气的消耗量及空气离开干燥器时的湿度。
解：物料干基含水量 05263.005.0105.01=-=
X 005025
.0005
.01005
.02=-=X kg/h 76.342)005025
.005263.0(7200)(21=-?=-=∴X X G W C 又 )(12H H L W -=
即 )007.0(76.3422-=H L （1） 干燥器中不补充热量，且忽略热损失，则 0)()('
1'
221=-+-=I I G I I L Q C D
即 )()('1'
221I I G I I L C -=- （2）
518400)2565(8.17200)()(122'
1'
2=-??=-=-θθM C C c G I I G 而 22.140007.02492120)007.088.101.1(1=?+??+=I
22224.26428.80249280)88.101.1(H H H I +=+?+=
将上式代入（2）中，
518400
)4.26428.8022.140(2=--H L （3） 联立（1）、（3）得：kg/h 34798kg/kg 01685
.02==L H 干气，
化工原理蒸馏习题详解
蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1－4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响 2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？ 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即 1==''V L V L 4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？ 1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理 6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3.液相流量下限线（1分） 4.液相流量上限线（1分） 5.液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。 7．进料热状况参数
8、平衡蒸馏原理 9、液泛的定义及其预防措施 10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、什么是理想物系？ 四 计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（α=2.5）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后作为产品，试求：塔顶塔底产品分别为进料量的多少倍？（2）塔顶第一理论板上升的蒸汽组成为多少？ 2、某连续精馏塔的操作线方程分别为：精馏段：263.0723.01+=+n n x y 提馏段：0187.025.11-=+n n x y 设进料为泡点液体，试求上述条件下的回流比，以及馏出液、釜液和进料的组成。 3、在连续精馏塔中分离苯和甲苯二元混合溶液，原料液流量为5000kg/h ，组成为含苯0.3（质量分率，下同），塔顶馏出液中苯的回收率为88%，要求塔釜含苯不高于0.05，求馏出液及釜残液的摩尔流量及摩尔组成。(苯的相对分子量为78 ，甲苯92) 解：336.0927.0783.0783 .0=+= F x 0584.092 95 .07805.07805.0=+= w x 3 .87)336.01(92336.078=-?+?=+=FB B FA A F x M x M M h kmol F /3.573 .875000 == （5分） 3.57==+F W D （1）
化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
下册第一章蒸馏 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出
t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？ 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K ＝61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时，算得0 A p ＝68.81mmHg ；0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝0.56， x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无
化工原理下册复习题
吸收 一填空 (1) 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k y=2kmol/m2·h，气相传质总K y=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度y i应为?0.01????。平衡关系y=0.5x。 (2) 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在塔底达到平衡。 (3) 在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数N OG增加。 (4) 板式塔的类型有；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。 (5) 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障使上水量减少时，气相总传质单元数NOG (增加）（增加，减少）。 (6) 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数???减小?（增大、减小、不变），传质推动力??增大?（增大、减小、不变），亨利系数??不变（增大、减小、不变）。 (7) 易溶气体溶液上方的分压（小），难溶气体溶液上方的分压（大) ，只要组份在气相中的分压(大于）液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 (8) 压力（减小),温度( 升高）,将有利于解吸的进行；吸收因素(A= L/mV ) ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔（顶）达到平衡。 (9) 在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其它操作条件不变，而气液流量按比例同步减少,则此时气体出口组成y2将 (减小），液体出口组成将（增大），回收率将。 (10) 当塔板中（气液两相达到平衡状态)，该塔板称为理论板。 (11) 吸收过程的传质速率方程N A=K G( )=k y( )。 (12) 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG将不变，N OG将增大。 (13)吸收因数A可表示为 mV/L，它在X–Y图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。 (14)亨利定律的表达式为；亨利系数E的单位为 kPa 。 (15) 某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为k y a=2× 10-4kmol/m3.s, k x a=0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程为（气膜阻力控制）及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 99.95% ；该气体为易溶气体。 二选择 1.根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。 A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2.单向扩散中飘流因子 A 。
化工原理蒸馏考试题目
单项选择题 (每题2分,共50题) 成绩查询 第九章 蒸馏 1. 蒸馏是利用各组分______不同的特性实现分离的目的。 A ：溶解度 B ：等规度 C ：挥发度 D ：调和度 2. 在二元混合液中，沸点低的组分称为______组分。 A ：可挥发 B ：不挥发 C ：难挥发 D ：易挥发 3. 某真空操作精馏塔，因故真空度减小，而F ，D ，xf ，q ，加料位置，回流比R 都不变。则塔底残液xw______。 A ：变小 B ：变大 C ：不变 D ：不确定 4. 某二元混合物，其中A 为易挥发组分，液相组成xA=0.6相应的泡点为t1，与之相平衡的汽相组成yA=0.7，相应的露点为t2，则：____。 A ：t1 ＝t2 B ：t1＜ t2 C ：t1＞ t2 D ：不能判断 5. 某二元混合物，其中A 为易挥发组分。液相组成xA=0.4，相应的泡点为t1；汽相组成yA=0.4相应的露点为t2。则： ____ A ：t1 ＝t2 B ：t1 ＜t2 C ：t1＞ t2 D ：不能判断 6. 原料的数量和浓度相同，用简单蒸馏得汽相总组成为xD1，用平衡蒸馏得汽相总组成为xD2。若两种蒸馏方法所得的汽相量相同，则： ____ A ：xD1 ＞xD2 B ：xD1 ＝xD2 C ：xD1＜xD2 D ：不能判断 7. 精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是______________。 A ：液相中易挥发组分进入汽相； B ：汽相中难挥发组分进入液相； C ：液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多； D ：液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。 8. 精馏理论中，“理论板”概念提出的充分而必要的前提是_____。 A ：塔板无泄漏 B ：板效率为 100% C ：离开塔板的气液达到平衡 D ：板上传持推动力最大 9. 下列哪几条是指导精馏塔操作线方程的前提？ 甲：恒摩尔流； 乙：平衡精馏； 丙：板式塔； 丁： 过程稳定（定常）。 A ：甲、乙 B ：甲、丁 C ：丙、丁 D ：乙、丙 10. 已知q=1.1，则加料中液体量与总加料量之比为_____。
化工原理课后答案
3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？ 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
(完整版)化工原理下册习题及章节总结(陈敏恒版)
第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数E不变，H 不变，相平衡常数m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2，过程属于（B ） A、气膜控制 B、液膜控制 C、两相扩散控制 ②其气膜阻力（C）液膜阻力A、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m的直线时，则1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数E值很大，则说明该气体为难溶气体 5、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG，当(气膜阻力1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、G 、Ky 、Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子A的定义式为L/（Gm），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当A<1时，塔高H=∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G）min时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元高度HOG将↑，总传质单元数NOG 将↓，操作线斜率（L/G）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成x2增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将（ A ）。 A.不变 B.不确定 C.减小 D.增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 2、亨利系数与温度、压力的关系；E值随物系的特性及温度而异，单位与压强的单位一致；m与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、E、H、m之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸
化工原理蒸馏试题
化工原理蒸馏试题Newly compiled on November 23, 2020
蒸馏 一.填空题 1.蒸馏是分离____________的一种方法，蒸馏分离的依据是 _______________________________。 2.气液两相呈平衡状态时，气液两相温度_______，但气相组成________液相组成。 3.气液两相组成相同时，则气相露点温度________液相泡点温度。 4.在精馏过程中，增大操作压强，则物系的相对挥发度________，塔顶温度_________，塔釜温度_______，对分离过程___________。 5.两组分溶液的相对挥发度是指溶液中_______的挥发度对________的挥发度的比值，a=1表示_______。 6.所谓理论板是指该板的气液两相____________，且塔板上_________________。 7.某两组分物系，其相对挥发度α=3，对第n，n-1两层理论板，在全回流条件下，已知x n=， 则y n-1=_________________。 8.某精馏塔的温度精馏段操作线方程为y=+，则该精馏塔的操作回流比是____________，馏出液组成为____________________。 9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是_____________和_________________。 10.在总压为温度为95℃下，苯与甲苯的饱和蒸汽分别为== kPa，则平衡时苯的液相组成为 =_________，气相组成为y=______________，相对挥发度为α=____________。 11.精馏塔有____________进料热状态，其中__________进料q值最大，进料温度____泡点。 12.在操作的精馏塔中，测得相邻两塔板的两相四个组成为，，，.则=_________， =________，=_________，=_______. 13.对于不同的进料热状态，，与的进料关系为 （1）冷液进料，_________，___________ （2）饱和液体进料，_________，__________ （3）气液混合物进料，_________，___________ （4）饱和蒸汽进料，_________，__________ （5）过热蒸汽进料,_________，___________ 14.某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则：回流比等于_________，馏出液量等于____________，操作线方程为_______________。 15.板塔式的流体力学性能包括________，_________，________，_________， ________，_________。 16.塔板负荷性能图由________，________，________，_________，__________五条线组成，五条线围成的区域为_________，操作点应在_________。 17.加大板间距，则液泛线_________；减少塔板开孔率，则漏液线_________；增加降业管面积，则液相负荷上限线__________。 18.塔板的操作弹性是指___________________________________________________。 二选择题 1.精馏操作时，增大回流比，其他操作条件不改变，则精馏段液气比L/V（），馏出液组成（），釜残液组成（）。
化工原理课后习题解答
化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.） 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺 解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7
至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。试求A﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a– a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分 别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示 液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当 压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气 管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间
化工原理例题与习题
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第一章流体流动 【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 =（+）10-4=×10-4 ρ m =1372kg/m3 【例1-2】已知干空气的组成为：O 221%、N 2 78%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在 压力为×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m3 根据式1-3a气体的平均密度为： 【例1-3 】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=、密度ρ 1 =800kg/m3，水层高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。 （1）判断下列两关系是否成立，即p A=p'A p B=p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h。 解：（1）判断题给两关系式是否成立p A=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p' B 的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通 着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h由上面讨论 知，p A=p'A，而p A=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ 1 gh 1 +ρ 2 gh 2 p A '=p a +ρ 2 gh 于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×+1000×=1000h 解得h= 【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。 解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则 p a =p a ' 又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1 －ρgM
化工原理课后答案
3．在大气压力为的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=,R=。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
化工原理复习2014(下册)选择题答案版
化工原理复习题（下册） 吸收与精馏 一.选择题 1.吸收操作的依据是（B）。 A.挥发度差异 B.溶解度差异 C.温度差异 D.密度差异 2.在逆流吸收塔中，增加吸收剂用量，而混合气体的处理量不变，则该吸收塔中操作线方程的斜率会____A_____。 A.增大 B.减小 C.不变 D.不能确定 3.在吸收系数的准数关联式中，反映物性影响的准数是（ B ） A.Sh B.Re C.Ca D.Sc 4.已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.35kPa、E2=1.1kPa、E3=0.65kPa 则（A） A.t1
化工原理蒸馏习题详解
蒸馏练习 下册 第一章蒸馏 概念 1、精馏原理 2、简捷法 3、漏液 4、板式塔与填料塔 公式 全塔物料衡算【例1－4】、 精馏段、提馏段操作线方程、 q 线方程、 相平衡方程、 逐板计算法求理论板层数和进料版位置（完整手算过程） 进料热状况对汽液相流量的影响 2．连续精馏塔的塔顶和塔底产品摩尔流量分别为D 和W ，则精馏段液气比总是小于1，提 馏段液气比总是大于1，这种说法是否正确？全回流时，该说法是否成立？为什么？ 正确；全回流时该说法不正确；因为，D=W=0，此时是液汽比的极限值，即 1==''V L V L 4.简述有哪几种特殊精馏方法？它们的作用是什么？
1.恒沸精馏和萃取精馏。对于形成恒沸物的体系，可通过加入第三组分作为挟带剂，形成新的恒沸体系，使原溶液易于分离。对于相对挥发度很小的物系，可加入第三组分作为萃取剂，以显著改变原有组分的相对挥发度，使其易于分离。 5．恒沸精馏原理 6．试画出板式塔负荷性能图，并标明各条极限负荷曲线表示的物理意义，指出塔板适宜的操作区在哪个区域是适宜操作区。（5分） 1.漏液线（气体流量下限线）（1分） 2.雾沫夹带线（气体流量上限线）（1分） 3.液相流量下限线（1分） 4.液相流量上限线（1分） 5.液泛线（1分） 最适宜的区域为五条线相交的区域内。7．进料热状况参数 8、平衡蒸馏原理 9、液泛的定义及其预防措施 10、简述简捷法求解理论板层数的主要步骤。 11、什么是理想物系？ 四计算题 1、用一精馏塔分离苯-甲苯溶液（ =2.5）,进料为气液混合物，气相占50%（摩尔分率,下同），进料混合物中苯占0.60，现要求塔顶、塔底产品组成分别为0.95和0.05,回流比取最小回流比的1.5倍,塔顶分凝器所得冷凝液全部回流，未冷凝的蒸汽经过冷凝冷却器后
化工原理课后答案
第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力
化工原理(下)练习题
化工原理（下）练习题 一、填空 1. 精馏和普通蒸馏的根本区别在于；平衡蒸馏（闪蒸）与简单蒸馏（微分蒸馏）的区别是。 2. 双组分精馏，相对挥发度的定义为α＝___ ____，其值越表明两组分越。α＝1时，则两组分。 3.精馏的原理是，实现精馏操作的必要条件是和。 4.精馏计算中，q值的含义是___ ______，其它条件不变的情况下q值越_______表明精馏段理论塔板数越，q线方程的斜率(一般)越。当泡点进料时，q＝，q线方程的斜率＝。 5.最小回流比是指，适宜回流比通常取为倍最小回流比。 6. ____ 操作条件下，精馏段、提馏段的操作线与对角线重叠。此时传质推动力，所需理论塔板数。 7.精馏塔进料可能有种不同的热状况，对于泡点和露点进料，其进料热状况参数q值分别为和。 8. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度，液相组成气相组成。 9. 精馏塔进料可能有种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2 : 3时，则进料热状况参数q值为。 10. 对一定组成的二元体系，精馏压力越大，则相对挥发度，塔操作温度，从平衡角度分析对该分离过程。 11．板式精馏塔的操作中，上升汽流的孔速对塔的稳定运行非常重要，适宜的孔速会使汽液两相充分混合，稳定地传质、传热；孔速偏离适宜范围则会导致塔的异常现象发生，其中当孔速
过低时可导致_________，而孔速过高时又可能导致________。 12. 对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t, 湿球温度t w和露点t d间的关系为___________; 对饱和空气则有____ _____。 13. 用相对挥发度α表达的气液平衡方程可写为，根据α的大小，可以用来，若α=1，则表示。14.吸收操作是依据，以达到分离混合物的目的。 15.若溶质在气相中的组成以分压p、液相中的组成以摩尔分数x表示，则亨利定律的表达式为，E称为，若E值很大，说明该气体为气体。 16.对低浓度溶质的气液平衡系统，当总压降低时，亨利系数E将，相平衡常数m 将，溶解度系数H将。在吸收过程中，K Y和k Y是以和为推动力的吸收系数，它们的单位是。 17含低浓度难溶气体的混合气，在逆流填料吸收塔内进行吸收操作，传质阻力主要存在于中；若增大液相湍动程度，则气相总体积吸收系数K Y a值将；若增加吸收剂的用量，其他操作条件不变，则气体出塔浓度Y2将，溶质A的吸收率将；若系统的总压强升高，则亨利系数E将，相平衡常数m 将。 18.亨利定律表达式p*＝E x，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为气体。 19．吸收过程中，若减小吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。20．双膜理论是将整个相际传质过程简化为。21. 脱吸因数S可表示为，它在Y—X图上的几何意义是。若分别以S1、S2，S3表示难溶、中等溶解度、易溶气体在吸收过程中的脱吸因数，吸收过程中操作条件相同，则应有S1 S2 S3。 22.不饱和湿空气预热可提高载湿的能力，此时H ，t ，φ，传热传质推动力。
化工原理习题
一流体流动 流体密度计算 1.1在讨论流体物性时，工程制中常使用重度这个物理量，而在SI制中却常用密度这个物理量,如水的重度为1000[kgf/m3],则其密度为多少[kg/m3]? 1.2燃烧重油所得的燃烧气，经分析测知，其中含8.5％CO2,7.5％O2,76％N2,8％水蒸气（体积％），试求温度为500℃,压强为1atm时该混合气的密度。 1.3已知汽油、轻油、柴油的密度分别为700[kg/m3]、760[kg/m3]和900[kg/m3] 。试根据以下条件分别计算此三种油类混合物的密度（假设在混合过程中，总体积等于各组分体积之和）。 (1)汽油、轻油、柴油的质量百分数分别是20％、30％和50％； (2)汽油、轻油、柴油的体积百分数分别是20％、30％和50％。 绝压、表压、真空度的计算 1.4在大气压力为760[mmHg]的地区,某设备真空度为738[mmHg],若在大气压为655[mmHg]的地区使塔内绝对压力维持相同的数值, 则真空表读数应为多少？ 静力学方程的应用 1.5如图为垂直相距1.5m的两个容器，两容器中所盛液体为水，连接两容器的U型压差计读数R为500[mmHg],试求两容器的压差为多少？ρ水银＝13.6×103[kg/m3] 1.6容器A.B分别盛有水和密度为900[kg/m3]的酒精,水银压差计读数R为15mm,若将指示液换成四氯化碳（体积与水银相同），压差计读数为若干？ ρ水银＝13.6×103[kg/m3] 四氯化碳密度ρccl4＝1.594×103 [kg/m3] 习题 5 附图习题 6 附图 1.7用复式U管压差计测定容器中的压强,U管指示液为水银，两U管间的连接管内充满水。已知图中h1= 2.3m，h2=1.2m，h3=2.5m，h4=1.4m，h5=3m。大气压强Ｐ0=745[mmHg]，试求容器中液面上方压强P C=? 1.8如图所示,水从倾斜管中流过，在断面A和B间接一空气压差计，其读数R=10mm，两测压点垂直距离 a=0.3m，试求A,B两点的压差等于多少？ 流量、流速计算 1.9密度ρ=892Kg/m3的原油流过图示的管线,进入管段1的流量为V=1.4×10-3 [m3/s]。计算： (1)管段1和3中的质量流量； (2)管段1和3中的平均流速； (3)管段1中的质量流速。 1.10某厂用Φ125×4mm的钢管输送压强P=20at(绝压)、温度t=20℃的空气，已知流量为6300[Nm3/h] (标准状况下体积流量)。试求此空气在管道中的流速、质量流量和质量流速。 (注：at为工程大气压，atm为物理大气压)。 1.11压强为1atm的某气体在Φ76×3mm的管内流动，当气体压强变为5atm时，若要求气体以同样的温度、流速、质量流量在管内流动，问此时管内径应为若干？
化工原理蒸馏—答案
蒸馏 一. 填空题 1.蒸馏是分离 __均相混合物的一种方法，蒸馏分离的依据是______挥发度差异_____。 2. 气液两相呈平衡状态时，气液两相温度_相同______，但气相组成____大于____液相组成。 3. 气液两相组成相同时，则气相露点温度________液相泡点温度。3.大于 4. 在精馏过程中，增大操作压强，则物系的相对挥发度________，塔顶温度_________，塔釜温度_______，对分离过程___________。 4. 下降 升高 升高 不利 5. 两组分溶液的相对挥发度是指溶液中_______的挥发度对________的挥发度的比值，a=1表示_______。 5.易挥发组分 难挥发组分 不能用蒸馏方法分离 6. 所谓理论板是指该板的气液两相____________，且塔板上_________________。 6.互呈平衡 液相组成均匀一致 7. 某两组分物系，其相对挥发度α=3，对第n ，n-1两层理论板，在全回流条件下，已知x n =0.3，则y n-1 =_________________。 7. 0.794 8. 某精馏塔的温度精馏段操作线方程为y=0.75x +0.24，则该精馏塔的操作回流比是____________，馏出液组成为____________________。 8. R=3 96.0=D x 9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是_____________和_________________。 9.塔顶易挥发组分含量高 塔底压力高于塔顶 10. 在总压为103.3kPa 温度为95℃下，苯与甲苯的饱和蒸汽分别为0A p =155.7kPa 0B p =63.3 kPa ，则平衡时苯的液相组成为x =_________，气相组成为y=______________，相对挥发度为α=____________。 10. 411.0=x 632.0=y α=2.46 11. 精馏塔有____________进料热状态，其中__________进料q 值最大，进料温度F t ____泡点b t 。11. 五种 冷液体 小于 12. 在操作的精馏塔中，测得相邻两塔板的两相四个组成为0.62，0.70，0.75，0.82.则n y =_________，n x =________，1+n y =_________，1+n x =_______. 12. 82.0=n y 70.0=n x 75.01=+n y 62.01=+n x 13. 对于不同的进料热状态， q x ，q y 与F x 的进料关系为 （1）冷液进料，q x _________F x ， q y ___________F x （2）饱和液体进料，q x _________F x ， q y __________F x （3）气液混合物进料， q x _________F x ， q y ___________F x （4）饱和蒸汽进料，q x _________F x ， q y __________F x （5）过热蒸汽进料, q x _________F x ， q y ___________F x 13. （1）＞ ＞ （2）= ＞ （3）＜ ＞ （4）＜ = （5）＜ ＜
化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图资料
化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
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