天津大学版化工原理下册习题答案(2005夏清)
第五章蒸馏
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（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1
3.3kPa 下该溶液的平衡数据。
温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3
K C6H14 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C5H12（A）和C6H14（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
y 1 0.767 0.733 0.524 0
根据平衡数据绘出t-x-y曲线
3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
解：①计算平均相对挥发度
理想溶液相对挥发度α= P A*/P B*计算出各温度下的相对挥发度：
t(℃) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7 304.8 309.3
α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -
取275.1℃和279℃时的α值做平均αm= （5.291+4.178）/2 = 4.730
②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值
当x = 0.3835时，
y = 4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]= 0.746
同理得到其他y值列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289
α 5.291 5.563 4.178
x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0
y 1 0.746 0.700 0.555 0
③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图
4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = 0.46x + 0.549
解：①简单蒸馏
由ln(W/F)=∫x xF dx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549
得ln(W/F)=∫x xF dx/(0.549-0.54x) = 0.54ln[(0.549-0.54x F)/(0.549-0.54x)]
∵汽化率1-q = 1/3则q = 2/3 即W/F = 2/3
∴ln(2/3) = 0.54ln[(0.549-0.54×0.6)/(0.549-0.54x)] 解得
x = 0.498 代入平衡关系式y = 0.46x + 0.549 得
y = 0.804
②平衡蒸馏
由物料衡算Fx F = Wx + Dy
D + W = F 将W/F = 2/3代入得到
x F = 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得
x = 0.509 再次代入平衡关系式得y = 0.783
5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量F为4000kg/h，组成x F为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成x W不大于0.05，馏出液回收率为88％。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。
解：馏出回收率= Dx D/Fx F = 88％得馏出液的质量流量
Dx D = Fx F 88％= 4000×0.3×0.88 = 1056kg/h
结合物料衡算Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F 得x D = 0.943
馏出液的摩尔流量1056/(76×0.943) = 14.7kmol/h
以摩尔分率表示馏出液组成x D = (0.943/76)/[(0.943/76)+(0.057/154)]
= 0.97
6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下的q值。（1）进料温度40℃；（2）泡点进料；（3）饱和蒸汽进料。
常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。
温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的
℃摩尔分率摩尔分率℃摩尔分率摩尔分率
100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729
96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779
93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825
91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870
89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915
87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958
84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979
81.7 0.20 0.579 64.0 1.0 1.0
78.0 0.30 0.665
解：（1）进料温度40℃
75.3℃时，甲醇的汽化潜热r1 = 825kJ/kg
水蒸汽的汽化潜热r2 = 2313.6kJ/kg
57.6℃时，甲醇的比热C V1 = 2.784kJ/(kg·℃)
水蒸汽的比热C V2 = 4.178kJ/(kg·℃)
查附表给出数据当x A = 0.4时，平衡温度t = 75.3℃
∴40℃进料为冷液体进料
即将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分
一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q1，二是将75.3℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2，即q = （Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2）
Q1 = 0.4×32×2.784×（75.3-40）= 2850.748kJ/kg
Q2 = 825×0.4×32 + 2313.6×0.6×18 = 35546.88 kJ/kg
∴q = 1 +（Q1/Q2）= 1.08
（2）泡点进料
泡点进料即为饱和液体进料∴q = 1
（3）饱和蒸汽进料q = 0
7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为 2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。
解：①产品的流量
由物料衡算Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F 代入数据得
W = 60.44 kmol/h
∴产品流量D = 100 – 60.44 = 39.56 kmol/h
②精馏段的下降液体流量L
L = DR = 2.5×39.56 = 98.9 kmol/h
③提馏段的上升蒸汽流量V'
40℃进料q = 1.08
V = V' + （1-q）F = D（1+R）= 138.46 kmol/h
∴V' = 146.46 kmol/h
8.某连续精馏操作中，已知精馏段y = 0.723x + 0.263；提馏段y = 1.25x – 0.0187
若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。
解：露点进料q = 0
即精馏段y = 0.723x + 0.263 过（x D，x D）∴x D = 0.949
提馏段y = 1.25x – 0.0187 过（x W ，x W）∴x W = 0.0748
精馏段与y轴交于[0 ，x D/（R+1）] 即x D/（R+1）= 0.263
∴R = 2.61
连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（0.5345 ，0.6490）
∴x F = 0.649
9.在常压连续精馏塔中，分离苯和甲苯的混合溶液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分率，下同）。塔顶馏出液组成为0.9，塔底釜残液组成为0.1，回流比为2.0，试求理论板层数和加料板位置。苯-甲苯平衡数据见例1-1。
解：常压下苯-甲苯相对挥发度α= 2.46
精馏段操作线方程y = Rx/（R+1）= 2x/3 + 0.9/3
= 2x/3 + 0.3
精馏段y1 = x D = 0.9由平衡关系式y = αx/[1 +(α-1)x] 得
x1 = 0.7853 再由精馏段操作线方程y = 2x/3 + 0.3 得
y2 = 0.8236 依次得到x2 = 0.6549 y3 = 0.7366
x3 = 0.5320 y4 = 0.6547
x4 = 0.4353 ∵x4﹤x F = 0.5 < x3
精馏段需要板层数为3块
提馏段x1'= x4 = 0.4353
提馏段操作线方程y = L'x/（L'-W）- Wx W/（L'-W）
饱和液体进料q = 1
L'/（L'-W）= （L+F）/V = 1 + W/（3D）
由物料平衡Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F 代入数据可得 D = W
L'/（L'-W）= 4/3 W/（L'-W）= W/（L+D）= W/3D = 1/3
即提馏段操作线方程y' = 4x'/3 – 0.1/3
∴y'2= 0.5471
由平衡关系式y = αx/[1 +(α-1)x] 得x'2 = 0.3293
依次可以得到y'3= 0.4058 x'3 = 0.2173
y'4= 0.2564 x'4 = 0.1229
y'5= 0.1306 x'5 = 0.0576
∵x'5 < x W = 0.1 < x4'
∴提馏段段需要板层数为4块
∴理论板层数为n = 3 + 4 + 1 = 8 块（包括再沸器）
加料板应位于第三层板和第四层板之间
10.若原料液组成和热状况，分离要求，回流比及气液平衡关系都与习题9相同，但回流温度为20℃，试求所需理论板层数。已知回流液的泡殿温度为83℃，平均汽化热为3.2×104kJ/kmol，平均比热为140 kJ/(kmol·℃)
解：回流温度改为20℃，低于泡点温度，为冷液体进料。即改变了q的值精馏段不受q影响，板层数依然是3块
提馏段由于q的影响，使得L'/（L'-W）和W/（L'-W）发生了变化
q = （Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2）
Q1= C pΔT = 140×（83-20）= 8820 kJ/kmol
Q2= 3.2×104kJ/kmol
∴q = 1 + 8820/(3.2×104)= 1.2756
L'/（L'-W）=[V + W - F(1-q)]/[V - F(1-q)]
= [3D+W- F(1-q)]/[3D- F(1-q)] ∵D = W，F = 2D 得
L'/（L'-W）= (1+q)/(0.5+q)= 1.2815
W/（L'-W）= D/[3D- F(1-q)]= 1/（1+2q）= 0.2815
∴提馏段操作线方程为y = 1.2815x - 0.02815
x1'= x4 = 0.4353 代入操作线方程得y2' = 0.5297再由平衡关系式得到
x2'= 0.3141 依次计算y3' = 0.3743
x3'= 0.1956 y4' = 0.2225
x4'= 0.1042 y5' = 0.1054
x5'= 0.0457
∵x5'< x W = 0.1< x4'
∴提馏段板层数为4
理论板层数为3 + 4 + 1 = 8块（包括再沸器）
11.在常压连续精馏塔内分离乙醇-水混合液，原料液为饱和液体，其中含乙醇0.15（摩尔分率，下同），馏出液组成不低于0.8，釜液组成为0.02；操作回流比为2。若于精馏段侧线取料，其摩尔流量为馏出液摩尔流量的1/2，侧线产品为饱和液体，组成为0.6。试求所需的理论板层数，加料板及侧线取料口的位置。物系平衡数据见例1-7。
解：如图所示，有两股出料，故全塔可以分为三段，由例1-7附表，在x-y直角坐标图上绘出平衡线，从x D = 0.8开始，在精馏段操作线与平衡线之间绘出水平线和铅直线构成梯级，当梯级跨过两操作线交点d时，则改在提馏段与平衡线之间绘梯级，直至梯级的铅直线达到或越过点C(x W，x W)。
如图，理论板层数为10块（不包括再沸器）
出料口为第9层；侧线取料为第5层
12.用一连续精馏塔分离由组分A?B组成的理想混合液。原料液中含A 0.44，馏出液中含A 0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最回流比为1.63，试说明原料液的热状况，并求出q值。
解：在最回流比下，操作线与q线交点坐标（x q，y q）位于平衡线上；且q线过（x F，x F）可以计算出q线斜率即q/(1-q)，这样就可以得到q的值
由式1-47 R min = [(x D/x q)-α(1-x D)/(1-x q)]/（α-1）代入数据得
0.63 = [(0.957/x q)-2.5×(1-0.957)/(1-x q)]/（2.5-1）
∴x q = 0.366 或x q = 1.07（舍去）
即x q = 0.366 根据平衡关系式y = 2.5x/（1 + 1.5x）
得到y q = 0.591
q线y = qx/（q-1）- x F/（q-1）过（0.44，0.44），（0.366，0.591）
q/（q-1）= （0.591-0.44）/（0.366-0.44）得q = 0.67
∵0 < q < 1 ∴原料液为气液混合物
13.在连续精馏塔中分离某种组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）的两组分理想溶液。原料液于泡点下进入塔内。塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品。塔顶馏出液中易挥发组分的回收率96％。若测得塔顶第一层板的液相组成为0.79，试求：（1）操作回流比和最小回流比；（2）若馏出液量为100kmol/h，则原料液流量为多少？
解：（1）在塔顶满足气液平衡关系式y = αx/[1 +(α-1)x] 代入已知数据
0.95 = 0.88α/[1 + 0.88(α-1)] ∴α= 2.591
第一块板的气相组成y1 = 2.591x1/（1 + 1.591x1）
= 2.591×0.79/（1 + 1.591×0.79）= 0.907
在塔顶做物料衡算V = L + D
Vy1 = Lx L + Dx D
0.907（L + D）= 0.88L + 0.95D ∴L/D = 1.593
即回流比为R = 1.593
由式1-47 R min = [(x D/x q)-α(1-x D)/(1-x q)]/（α-1）泡点进料x q = x F
∴R min = 1.031
（2）回收率Dx D/Fx F = 96％得到
F = 100×0.95/（0.5×0.96）= 197.92 kmol/h
15.在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯的混合液。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，试计算三层中较低的两层的单板效率E MV。
操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数据如下：
x 0.26 0.38 0.51
y 0.45 0.60 0.72
解：假设测得相邻三层板分别为第n-1层，第n层，第n+1层
即x n-1 = 0.28 x n = 0.41 x n+ 1 = 0.57 根据回流条件y n+1 = x n
∴y n = 0.28 y n+1 = 0.41 y n+2 = 0.57
由表中所给数据α = 2.4
与第n层板液相平衡的气相组成y n* = 2.4×0.41/（1+0.41×1.4）= 0.625
与第n+1层板液相平衡的气相组成y n+1* = 2.4×0.57/（1+0.57×1.4）= 0.483
由式1-51 E MV = （y n-y n+1）/（y n*-y n+1）
可得第n层板气相单板效率E MVn = （x n-1-x n）/（y n*-x n）
= （0.57-0.41）/（0.625-0.41）
= 74.4％
第n层板气相单板效率E MVn+1 = （x n-x n+1）/（y n+1*-x n+1）
= （0.41-0.28）/（0.483-0.28）
= 64％
第六章吸收
1.从手册中查得101.33kPa,25℃时,若100g水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987kPa。已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H kmol/(m3·kPa)及相平衡常数m
解：液相摩尔分数x = （1/17）/[（1/17）+（100/18）= 0.0105
气相摩尔分数y = 0.987/101.33 = 0.00974
由亨利定律y = mx 得m = y/x = 0.00974/0.0105 =0.928
液相体积摩尔分数C = （1/17）/（101×10-3/103）= 0.5824×103 mol/m3
由亨利定律P = C/H 得H = C/P =0.5824/0.987 = 0.590 kmol/(m3·kPa)
2.101.33kPa,10℃时，氧气在水中的溶解度可用P =
3.31×106x表示。式中：P为氧在气相中的分压kPa；x为氧在液相中的摩尔分率。试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧。
解：氧在气相中的分压P = 101.33×21％= 21.28kPa
氧在水中摩尔分率x = 21.28/（3.31×106）= 0.00643×103
每立方米溶有氧0.0064×103×32/（18×10-6）= 11.43g
3．某混合气体中含有2％（体积）CO2，其余为空气。混合气体的温度为30℃，总压强为506.6kPa。从手册中查得30℃时CO2在水中的亨利系数E = 1.88×105kPa，试求溶解度系数H kmol/(m3·kPa) 及相平衡常数m，并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2。
解：由题意y = 0.02，m = E/P总= 1.88×105/506.6 = 0.37×103
根据亨利定律y = mx 得x = y/m = 0.02/0.37×103 = 0.000054 即
每100g与该气体相平衡的水中溶有CO2 0.000054×44×100/18 = 0.0132 g
H =ρ/18E = 103/（10×1.88×105）= 2.955×10-4kmol/(m3·kPa)
7.在101.33kPa，27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。甲醇在气，液两相中的浓度都很低，平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H = 1.995kmol/(m3·kPa)，气膜吸收系数k G = 1.55×10-5 kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系数k L = 2.08×10-5 kmol/(m2·s·kmol/m3)。试求总吸收
系数K G，并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。
解：由1/K G = 1/k G + 1/Hk L可得总吸收系数
1/K G = 1/1.55×10-5+ 1/（1.995×2.08×10-5）
K G = 1.128 ×10-5 kmol/(m2·s·kPa)
气膜阻力所占百分数为：（1/ k G）/（1/k G + 1/Hk L）= Hk L/（Hk L+ k G）
= （1.995×2.08）/（1.995×2.08 + 1.55）
= 0.928 = 92.8％
8.在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇，操作温度为27℃，压强101.33kPa。稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5kPa，液相中甲醇浓度位2.11kmol/m3。试根据上题有关的数据算出该截面上的吸收速率。
解：由已知可得k G = 1.128×10-5kmol/(m2·s·kPa)
根据亨利定律P = C/H 得液相平衡分压
P* = C/H = 2.11/1.995 = 1.058kPa
∴N A = K G(P-P*)= 1.128×10-5（5-1.058）= 4.447×10-5kmol/(m2·s)
= 0.16 kmol/(m2·h)
9.在逆流操作的吸收塔中，于101.33kPa，25℃下用清水吸收混合气中的CO2，将其浓度从2％降至0.1％（体积）。该系统符合亨利定律。亨利系数Ｅ=5.52×104kPa。若吸收剂为最小理论用量的1.2倍，试计算操作液气比L/V及出口组成X。
解：⑴Y1 = 2/98 =0.0204，Y2 = 0.1/99.9 = 0.001
m = E/P总= 5.52×104/101.33 = 0.0545×104
由（L/V）min= （Y1-Y2）/X1* = （Y1-Y2）/（Y1/m）
= （0.0204-0.001）/（0.0204/545）
= 518.28
L/V = 1.2（L/V）min = 622
由操作线方程Y = （L/V）X + Y2-（L/V）X2得出口液相组成
X1 = （Y1-Y2）/（L/V）= （0.0204-0.001）/622 = 3.12×10-5
⑵改变压强后，亨利系数发生变化，及组分平衡发生变化，导致出口液相组成变化
m‘ = E/P总’ = 5.52×104/10133 = 0.0545×10-5
（L/V）‘ = 1.2（L/V）min’ = 62.2
X1‘ = （Y1-Y2）/（L/V）’= （0.0204-0.001）/62.2 = 3.12×10-4
10.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案，示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线，并用图中边式浓度的符号标明各操作线端点坐标。
11.在101.33kPa下用水吸收混于空气中的中的氨。已知氨的摩尔分率为0.1，混合气体于40℃下进入塔底，体积流量为0.556m3/s，空塔气速为1.2m/s。吸收剂用量为最小用量的1.1倍，氨的吸收率为95％，且已估算出塔内气相体积吸收总系数K Y a的平均值为0.0556kmol/( m3·s).
水在20温度下送入塔顶，由于吸收氨时有溶解热放出，故使氨水温度越近塔底越高。已根据热效应计算出塔内氨水浓度与起慰问度及在该温度下的平衡气相浓度之间的对应数据，列入本题附表中试求塔径及填料塔高度。
氨溶液温度t/℃氨溶液浓度气相氨平衡浓度
Xkmol(氨)/kmol(水) Y*kmol()/kmol()
20 0 0
23.5 0.005 0.0056
26 0.01 0.010
29 0.015 0.018
31.5 0.02 0.027
34 0.025 0.04
36.5 0.03 0.054
39.5 0.035 0.074
42 0.04 0.097
44.5 0.045 0.125
47 0.05 0.156
解：混合气流量G = πD2u/4
∴D = (4G/πu)1/2=[(4×0.556)/(3.14×1.2)]1/2= 0.77 m
Y1 = 0.1/0.9 = 0.111
y2 = y1（1-η）= 0.05×0.1 = 0.005
Y2 = 0.005/0.995 = 0.005
根据附表中的数据绘成不同温度下的X-Y*曲线查得与Y1= 0.111相平衡的液相组成
X1*= 0.0425
（L/V）min= （Y1- Y1）/ X1* = （0.111-0.005）/0.0425 = 2.497
（L/V）= 1.1(L/V)min= 2.75
由操作线方程Y = (L/V)X + Y2可得X1 = (V/L)(Y1-Y2)
= (0.111-0.005)/2.75
= 0.0386
由曲线可查得与X1相平衡的气相组成Y1* = 0.092
ΔY m=（ΔY1-ΔY2）/ln(ΔY1-ΔY2)
= [（0.111- 0.092）-0.005]/ln（0.111-0.092）/0.005
= 0.0105
∴ΝOG =（Y1-Y2）/ΔY m = （0.111-0.005）/0.0105
= 10.105
惰性气体流量G' = 0.556×(1-0.1) = 0.556×0.9
= 0.5004m3/s
= （0.5004×101.33×103）/（8.314×313）
= 19.49 mol/s
H OG = V/(K Y aΩ) = (19.49×10-3)/(0.0556π×0.772/4)
= 765.56×10-3 m
填料层高度H =ΝOG × H OG = 10.105×765.56×10-3
= 7.654m
12.在吸收塔中用请水吸收混合气体中的SO2，气体流量为5000m3（标准）/h，其中SO2占10％，要求SO2的回收率为95％。气，液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2在两相间的平衡关系近似为Y* = 26.7X，试求：
（1）若取用水量为最小用量的1.5倍，用水量应为多少？
（2）在上述条件下，用图解法求所需理论塔板数；
（3）如仍用（2）中求出的理论板数，而要求回收率从95％提高到98％，用水量应增加到多少？
解：（1）y2 = y1（1-η）= 0.1×（1-0.95）= 0.005
Y1 = 0.1/0.9 = 0.111 Y2 = 0.005/（1-0.005）= 0.005
（L/V）min=（Y1-Y2）/X1* = （Y1-Y2）/（Y1/26.7）
= （0.111-0.005）×26.7/0.111
= 25.50
（L/V）=1.5（L/V）min= 38.25
惰性气体流量：V = 5000×0.9/22.4 = 200.89
用水量L = 38.25×200.89 = 7684kmol/h
（2）吸收操作线方程Y = （L/V）X + Y2代入已知数据
Y = 38.25X + 0.005
在坐标纸中画出操作线和平横线，得到理论板数N T = 5.5块
14．在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的H2S，进塔气相中含H2S（体积）2.91％要求吸收率不低于99％，操作温度300Ｋ，压强101.33kPa，平衡关系为Y* = 2X，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中H2S浓度为0.013kmol(H2S)/kmol(溶剂)
已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015kmol/(m2·s)，气相体积吸收总系数为0.000395 kmol/(m3·s·kPa)。求所需填料蹭高度。
解：y2 = y1（1-η）=0.0291×0.01 = 0.000291
Y2 = y2 = 0.000291 Y1 = 0.0291/（1-0.0291）= 0.02997
ΔY m = [（Y1-Y1*）-Y2]/ln[（Y1-Y1*）/Y2]
= [（0.02997-0.013×2）-0.000291]/ln[（0.02997-0.013×2）/0.000291]
= 0.0014
∴ΝOG =（Y1-Y2）/ΔY m = （0.02997-0.000297）/0.0014 = 21.2
H OG = V/(K Y aΩ) = 0.015/（0.000395×101.33）
= 0.375
H =ΝOG × H OG = 21.2×0.375 = 7.9m
第七章干燥
1.已知湿空气的总压强为50kPa，温度为60℃相对湿度40％，试求：（1）湿空气中水气的分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度
解：（1）查得60℃时水的饱和蒸汽压P S = 19.932kPa
∴水气分压P水气= P Sф= 19.932×0.4 = 7.973kPa
（2）H = 0.622 P水气/ （P-P水气）=0.622×7.973/（50-7.973）
= 0.118 kg/kg绝干
（3）1kg绝干气中含0.118kg水气
x绝干= (1/29)/[(1/29)+(0.118/18)] = 0.84
x水气= (0.118/18)/[(1/29)+(0.118/18)] = 0.16
∴湿空气分子量M0 = 18x水气+ 29x绝干气= 18×0.16 + 29×0.84
= 27.249 g/mol
∴湿空气密度ρ= MP/RT = （27.24×10-3×50×103）/（8.314×333）
= 0.493 kg/m3湿空气
2.利用湿空气的H-I图查出本题附表中空格内的数值，并给出序号4中各数值的求解过程
序号干球温度湿球温度湿度相对湿度焓水气分压露点℃℃kg/kg绝干％kg/kg绝干kPa ℃
1 60 35 0.03 2
2 140 5 30
2 40 27 0.02 40 90
3 25
3 20 18 0.013 75 50 2 15
4 30 28 0.02
5 85 95 4 25
3.干球温度为20℃，湿度为0.009 kg/kg绝干的湿空气通过预热器加热到50℃，再送往常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80％。若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：
（1）1m3原湿空气在预热器过程中焓的变化；
（2）1m3原湿空气在干燥器中获得的水分量。
解：（1）原湿空气的焓：I0 = (1.01 + 1.88H0)t + 2490 H0
= (1.01 + 1.88×0.009)×20 + 2490×0.009
= 43 kJ/kg绝干
通过预热器后空气的焓I1 = (1.01 + 1.88×0.009)×50 + 2490 ×0.0009
= 73.756 kJ/kg绝干
焓变化ΔH = I1 - I0 = 30.756 kJ/kg绝干
空气的密度ρ= MP/RT = （29×10-3×101.33×103）/（8.314×293）
= 1.21 kg/m3
∴1m3原湿空气焓的变化为ΔH = 30.756×1.21/1.009 = 36.9 kJ/kg湿气
（2）等焓干燥I1 = I2 = 73.756 kJ/kg绝干
假设从干燥器中出来的空气湿度t = 26.8℃，查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压
P S = 3.635 kPa
∴H2= 0.622φ P S / （P-фP S）
= 0.622×0.8×3.635/(101.33-0.8×3.635)
由I2 = 73.756 = （1.01 + 1.88H2）t2 + 2490 H2 试差
假设成立
∴H2 = 0.0184 kJ/kg绝干
获得水分量：ΔH = H2 - H0 = 0.0184-0.009 = 0.0094 kJ/kg绝干
= 0.0094×1.21/1.009 = 0.011 kJ/kg湿气
4.将t0 = 25℃，ф0= 50％的常压新鲜空气，与干燥器排出的t2 = 50℃，ф2= 80％的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。分别用计算法和做图法求混合气体的湿度和焓。解：（1）查得25℃时和50℃时水的饱和蒸汽压分别为3.291 kPa和12.34kPa
新鲜空气湿度H0= 0.622φ0 P S / （P-ф0P S）
= 0.622×0.5×3.291/（101.33-0.5×3.291）
= 0.01027 kg水/kg绝干
废气湿度H2= 0.622φ2 P S / （P-ф2P S）
= 0.622×0.8×12.34/（101.33-0.8×12.34）
= 0.20142 kg水/3kg绝干
混合气湿度H m = （0.01027+0.06714×3）/（1+3）
= 0.0529 kg水/kg绝干
混合气温度t m = （25+50×3）/（1+3）= 43.75℃
∴混合气焓：I m =（1.01 + 1.88H m）t m + 2490 H m
=（1.01+1.88×0.0529）×43.75 + 2490×0.0529
= 180.26 kJ/kg绝干
（2）做图发略
5.干球温度t0 = 26℃，湿球温度tｗ0 = 23℃的新鲜空气，预热到t1= 95℃后送入连续逆流干燥器内，离开干燥器时温度为t2= 85℃。湿物料初始状况为：温度θ1= 25℃，含水量ω1= 1.5％终了时状态为：温度θ2 = 34.5℃，ω2= 0.2％。每小时有9200kg湿物料加入干燥器内。绝干物料的比热容C S = 1.84 kJ/(kg绝干·℃)。干燥器内无输送装置，热损失为580kJ/kg汽化的水分。试求：
（1）单位时间内回的的产品质量；
（2）写出干燥过程的操作线方程；
（3）在H-I图上画出操作线；
（4）单位时间内消耗的新鲜空气质量。
解：（1）G = G1（1-ω1）= 9200×（1-0.0015）= 9062kg/h
∴干燥产品质量G2 = G/（1-ω2）= 9080 kg/h
（2）X1= ω1/ （1-ω1）= 0.01523
X2= ω2/（1-ω2）= 0.002
当干球温度t0 = 26℃，湿球温度为23℃时由图5-3查的空气的湿度
H0 = 0.02 kg水/kg绝干
I1 = (1.01 + 1.88H1)t1 + 2490 H1
=（1.01+1.88×0.02）×95 + 2490×0.02
= 149.322 kJ/kg绝干
I1' - I2' = C S（θ1 -θ2）+ C W（X1θ1 –X2θ2）
= 1.84×（25-34.5）+ 4.187×（0.01523×25-0.002×34.57）
围绕干燥器做物料衡算
L(I1 - I2) + G(I1' - I2') = Q L代入已知条件
L(149.322 - I) –16.17×9062 = 580G（X1-X2）
L(149.322 - I) = 216068.74 ∵绝干气消耗量L=G(X1-X2)/(H2-H1)
∴L = 119.89/（H2-0.02）
∴119.89（149.322-I）= 216068.74（H-0.02）
即H + 0.000555I = 0.1
（3）略
（4）将I2 = (1.01 + 1.88H2)t2 + 2490 H2代入
H + 0.000555I = 0.1 解得H2 = 0.0212
L= 119.89/（H2-0.02）= 99908.55 kg干气/h
L W = L（1+H0）= 99908.55×（1+0.02）= 101906.7 kg新鲜空气/h
9.某湿物料经过5.5小时进行干燥操作。物料含水量由X1 = 0.35 kg /kg绝干降至
X2 = 0.1 kg /kg绝干。若在相同的条件下，要求将物料含水量由X1 = 0.35 kg /kg绝干降至X2' = 0.05 kg /kg绝干。试求新情况下的干燥时间。物料的临界含水量X C = 0.15 kg /kg绝干，平衡含水量X* = 0.04 kg /kg绝干。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量
（X-X*）成正比。
解：降速干燥阶段dX/dτ= -US/G'假设U = k（X-X*）
dX/dτ= -Sk(X-X*)/G'
dX/(X-X*) = -Skdτ/G'积分得
τ2 = G'ln[(X C-X*)/(X2-X*)]/Sk
总干燥时间τ= τ1+τ2 = G'(X1-X C)/SU C + G'ln[(X C-X*)/(X2-X*)]/Sk
= G'ln[(X1-X C)/(X C-X*)]/Sk + G'ln[(X C-X*)/(X2-X*)]/Sk
物料由X1 = 0.35 kg /kg绝干降至X2 = 0.1 kg /kg绝干
5.5=（0.35-0.15）G'/[（0.15-0.04）Sk] + G'ln[（0.15-0.04）/（0.1-0.04）]/Sk
= 2.426G'/Sk
G'/Sk = 5.5/2.426 = 2.267
物料由X1 = 0.35 kg /kg绝干降至X2'= 0.05 kg /kg绝干
τ'= τ1+ τ2'= 1.82 G'/Sk + G'ln[(0.15-0.04)/(0.05-0.04)]/Sk
= 4.218 G'/Sk = 9.57h
即新情况下的干燥时间为9.57h
化工原理下册答案
第五章 蒸馏 一、选择与填空 1、精馏操作的依据是 混合液中各组分挥发度的差异 。实现精馏操作的必要条件是 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸汽 。 2、汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度_相同_，但液相组成_小于_汽相组成。 3、用相对挥发度α表达的汽液平衡方程可写为1(1)x y x αα= +-。根据α的大小，可用 来 判定用蒸馏方法分离的难易程度 ，若α=1则表示 不能用普通的蒸馏方法分离该混合液 。 4、在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度 增加 ，塔顶温度 降低 ，塔釜温度 降低 ，从平衡角度分析对该分离过程 有利 。 5、某二元物系，相对挥发度α=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论板，已知 y n =0.4，则 y n+1=_0.182_。全回流通常适用于 开工阶段 或 实验研究 。 6、精馏和蒸馏的区别在于 精馏必须引入回流；平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在于前者为连续的稳态过程而后者是间歇的非稳态过程 。 7、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是 塔底压强高 和 塔底难挥发组分含量高 。
8、在总压为101.33kPa 、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为p A 0 =116.9kPa,p B 0 =46 kPa ，则相对挥发度α= 2.54，平衡时液相组成x A = 0.78 ，气相组成y A = 0.90 。 9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该精馏塔的操作回流比为_2.371_，馏出液组成为_0.982_。 10、最小回流比的定义是 在特定分离任务下理论板数为无限多时的回流比 ，适宜回流比通常取 1.1~2.0 R min 11、精馏塔进料可能有 5 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q 值为 0.6 。 注：23() 550.6V V L V F V L V L I I I I I q I I I I -+-===-- 12、在塔的精馏段测得 x D =0.96、x 2=0.45、x 3=0.40（均为摩尔分率），已知R=3 ，α=2.5，则第三层塔板的气相默弗里效率 E MV _44.1%_。 注：1 * 1 n n MV n n y y E y y ++-= - 13、在精馏塔设计中，若F 、x F 、q 、D 保持不变，若增加回流比R ，则x D 增加, x W 减小 ,V 增加,L/V 增加 。 14、在精馏塔设计中，若F 、x F 、x D 、x W 及R 一定，进料由原来的饱和蒸气改为饱和液体，则所需理论板数N T 减小 。精馏段上升蒸气量V 不变 、下降液体量L 不变 ；
化工原理答案下册
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 y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
天津大学826化工原理考研真题及解析
天津大学专业课考研历年真题解析 ——826化工原理 主编：弘毅考研 编者：轶鸿大师 弘毅教育出品 https://www.wendangku.net/doc/a917639703.html,
【资料说明】 《天津大学化工原理（826）专业历年真题》系天津大学优秀考研辅导团队集体编撰的“历年考研真题解析系列资料”之一。 历年真题是除了参考教材之外的最重要的一份资料，其实，这也是我们聚团队之力，编撰此资料的原因所在。历年真题除了能直接告诉我们历年考研试题中考了哪些内容、哪一年考试难、哪一年考试容易之外，还能告诉我们很多东西。 1.命题风格与试题难易 从历年天津大学化工原理（826）考研真题来看，化工原理考研试题有以下几个特点： ①天津大学化工原理的考研试题均来自于课本，但是这些试题并不拘泥于课本，有些题目还高于课本。其中的一些小题，也就是选择填空题以及实验题需要对基础知识有很好的掌握。当然部分基础题也有一定的难度，需要考生培养发散的思维方式，只靠记背是无法答题的。 ②天津大学化工原理的大型计算题的题型、考点均保持相同的风格不变。但是各年的考题难度有差异。例如，10年的传热题、11年的精馏题、12年的吸收题在当年来说都是相对较难的题目。那么14年的答题会是哪一个题目较难了？ ③天津大学化工原理的考研试题，总体难度是不会太难，基本题型与大家考试非常熟悉。但是，据笔者在2013年的考研过程中，最后考分不高的最直接原因是时间不够。因此，这就需要考生加强计算能力，提高对知识点的认识熟悉度。 2.考试题型与分值 天津大学化工原理考研试题有明确的考试大纲，提出考试的重、难点。考试大纲给出了各章节的分值分配，并可以从历年真题中总结题型特点。这些信息有助于大家应付这场考试，希望大家好好把握。 3.重要的已考知识点 天津大学化工原理考试试卷中，很多考点会反复出现，甚至有些题目会重复考。一方面告诉大家这是重点，另一方面也可以帮助大家记忆重要知识点，灵活的掌握各种答题方法。比如08年的干燥题与09年的干燥题基本相同，只是改变了一个条件和一个数据，问题也相同。如此相近的两年出现如此相近的两题，这说明历年考研真题在考研专业课复习过程中的重要性。再如：05年实验题中的第（1）题，在09年实验题的第（3）题有些雷同，再有，笔者记得，在05年的实验题在13年的考研题中再次出现，笔者在做05年这一题时做错了，但是考前复习后，在13年考试中，这一题时得心应手。
(完整版)化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图
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
化工原理下册答案
化工原理（天津大学第二版）下册部分答案 第8章 2. 在温度为25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨 利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密度为 kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318 c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa < *p 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数k G =×10-6 kmol/(m 2skPa)，液膜吸收系数k L =×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝ kmol/(m 3kPa)。 （1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725 c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 6G 1097.4-?=K kmol/(m 2skPa) 以液相组成差表示的总推动力为 其对应的总吸收系数为 （2）吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为 kPa ，操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为 kmol/(m 3kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为 kPa ，液相组成为 kmol/m 3，液膜吸收系数k L =×10-5 m/s ，气相总吸收系数K G ＝×10-5 kmol/(m 2skPa)。求该截面处（1）膜吸收系数k G 、k x 及k y ；（2）总吸收系数K L 、K X 及K Y ；（3）吸收速率。 解：(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25 ℃时水的密度为 0.997=ρkg/m 3 溶液的总浓度为
化工原理课后习题答案上下册
下册第一章蒸馏 1. 苯酚(C 6H 5OH)(A )和对甲酚(C 6H 4(CH 3)OH)(B )的饱和蒸气压数据为 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 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 1 1 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, ℃ i α 算术平均值α= 9 ∑i α=。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, ℃ x 1 0 y 1 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y max )(%。 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 .327995.59＝℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63=℃ 65℃时，算得0 A p ＝；0 B p = mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝， x B =; y A =0A p x A /60=; y B ==。 4 无
天津大学化工原理考研内容及题型
化工原理 一、考试的总体要求对于学术型考生，本考试涉及三大部分内容： （1）化工原理课程， （2）化工原理实验， （3）化工传递。 其中第一部分化工原理课程为必考内容（约占85%），第二部分化工原理实验和第三部分化工传递为选考内容（约占15%），即化工原理实验和化工传递为并列关系，考生可根据自己情况选择其中之一进行考试。 对于专业型考生，本考试涉及二大部分内容：（1）化工原理课程，（2）化工原理实验。均为必考内容，其中第一部分化工原理课程约占85%，第二部分化工原理实验约占15%。 要求考生全面掌握、理解、灵活运用教学大纲规定的基本内容。要求考生具有熟练的运算能力、分析问题和解决问题的能力。答题务必书写清晰，过程必须详细，应注明物理量的符号和单位，注意计算结果的有效数字。不在试卷上答题，解答一律写在专用答题纸上，并注意不要书写在答题范围之外。 二、考试的内容及比例 （一）【化工原理课程考试内容及比例】（125分） 1．流体流动（20分）流体静力学基本方程式；流体的流动现象（流体的黏性及黏度的概念、边界层的概念）；流体在管内的流动（连续性方程、柏努利方程及应用）；流体在管内的流动阻力（量纲分析、管内流动阻力的计算）；管路计算（简单管路、并联管路、分支管路）；流量测量（皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计）。 2．流体输送设备（10分）离心泵（结构及工作原理、性能描述、选择、安装、操作及流量调节）；其它化工用泵；气体输送和压缩设备（以离心通风机为主）。 3．非均相物系的分离（12分）重力沉降（基本概念及重力沉降设备-降尘室）、；离心沉降（基本概念及离心沉降设备-旋风分离器）；过滤（基本概念、恒压过滤的计算、过滤设备）。 4．传热（20分）传热概述；热传导；对流传热分析及对流传热系数关联式（包括蒸汽冷凝及沸腾传热）；传热过程分析及传热计算（热量衡算、传热速率计算、总传热系数计算）；辐射传热的基本概念；换热器（分类，列管式换热器的类型、计算及设计问题）。 5．蒸馏（16分）两组分溶液的汽液平衡；精馏原理和流程；两组分连续精馏的计算。6．吸收（15分）气－液相平衡；传质机理与吸收速率；吸收塔的计算。 7．蒸馏和吸收塔设备（8分）塔板类型；板式塔的流体力学性能；填料的类型；填料塔的流体力学性能。 8．液－液萃取（9分）三元体系的液－液萃取相平衡与萃取操作原理；单级萃取过程的计算。 9．干燥（15分）湿空气的性质及湿度图；干燥过程的基本概念，干燥过程的计算（物料衡算、热量衡算）；干燥过程中的平衡关系与速率关系。 （二）【化工原理实验考试内容及比例】（25分） 1．考试内容涉及以下几个实验单相流动阻力实验；离心泵的操作和性能测定实验；流量计性能测定实验；恒压过滤常数的测定实验；对流传热系数及其准数关联式常数的测定实验；精馏塔实验；吸收塔实验；萃取塔实验；洞道干燥速率曲线测定实验。 2．考试内容涉及以下几个方面实验目的和内容、实验原理、实验流程及装置、实验方法、实验数据处理方法、实验结果分析等几个方面。 （三）【化工传递考试内容及比例】（25分） 1．微分衡算方程的推导与简化连续性方程（单组分）的推导与简化；传热微分方程的推
化工原理下册计算答案
j06a10013 用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A，在操作条件下，相平衡关系为Y=mX。试证明：(L/V)min ＝mη，式中η为溶质A的吸收率。 j06a10103 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，入塔气体中含A 1%(摩尔比)，经吸收后溶质A 被回收了80%，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m，试求填料层所需高度。 j06a10104 在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%（体积%），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求： ①水溶液的出塔浓度； ②若气相总传质单元高度为0.6 m，现有一填料层高为6m的塔，问该塔是否合用？ 注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。 j06a10105 在20℃和760 mmHg，用清水逆流吸收空气混合气中的氨。混合气中氨的分压为10mmHg，经吸收后氨的分压下降到0.051 mmHg。混合气体的处理量为1020kg/h，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y=0.755x。 若吸收剂用量是最小用量的5 倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。 j06a10106 在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。试计算： ①操作液气比为最小液气比的倍数； ②出塔液体的浓度； ③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。 j06a10107 某厂有一填料层高为3m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。测 得浓度数据如图，相平衡关系为y=1.15x。 试求：该操作条件下，气相总传质单元高度H OG为多少m ？ 参见附图：j06a107.t j06a10108 总压100kN/m2，30℃时用水吸收氨，已知k G=3.84?10-6kmol/[m2·s(kN/m2)]， k L=1.83?10-4kmol/[m2·s(kmol/m3)]，且知x=0.05时与之平衡的p*=6.7kN/m2。 求：k y、K x、K y。（液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol/m3） j06a10109 有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔(惰性/混合？？)气体量为100kmol/h，，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5，平衡关系y=x。试求： ①液体出塔浓度； ②测得气相总体积传质系数K y a=0.10kmol/（m3·s），问该塔填料层高度为多少？ (提示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-m x1)/(y2-m x2)+S]) j06b10011 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）(A) y 增大一倍；(B) p增大一倍；(C) y减小一倍；(D) p减小一倍。 j06b10019 按图示流程画出平衡线与操作线示意图： 1. ⑴低浓度气体吸收 2. ⑴低浓度气体吸收 ⑵部分吸收剂循环⑵气相串联
化工原理试题(所有试题均来自天津大学题库)下册(DOC)
化工原理试题（所有试题均来自天津大学题库） [五] j05b10045考过的题目 通过连续操作的单效蒸发器，将进料量为1200Kg/h的溶液从20％浓缩至40％，进料液的温度为40℃，比热为3.86KJ/（Kg. ℃），蒸发室的压强为0.03MPa（绝压），该压强下水的蒸发潜热r’＝2335KJ/Kg，蒸发器的传热面积A＝12m2，总传热系数K＝800 W/m2·℃。试求： （1）溶液的沸点为73.9℃，计算温度差损失 （2）加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，并忽略损失和浓缩热时，所需要的加热蒸汽温度。 已知数据如下： 压强 MPa 0.101 0.05 0.03 溶液沸点℃ 108 87.2 纯水沸点℃ 100 80.9 68.7 [五] j05b10045 （1）根据所给数据，杜林曲线的斜率为 K=（108-87.2）/（100-80.9）＝1.089 溶液的沸点 （87.2-t1）/（80.9-68.7）＝1.089 t1＝73.9℃ 沸点升高?′＝73.9-68.7＝5.2℃ （2）蒸发水量W＝F（1－X0/X1） ＝1200（1-0.2/0.4）＝600Kg/h 蒸发器的热负荷 Q＝FCo（t1－t0）＋Wr′ ＝（1200/3600）×3.86（73.9-40）＋600/3600×2335 ＝432.8Kw 所需加热蒸汽温度T Q＝KA（T－t1） T＝Q/（KA）＋t1 ＝432.8×103/（800×12）＋73.9 ＝119℃ [五] j05b10048 用一双效并流蒸发器，浓缩浓度为5％（质量百分率，下同）的水溶液，沸点进料，进料量为2000Kg/h。第一、二效的溶液沸点分别为95℃和75℃，耗用生蒸汽量为800Kg/h。各个温度下水蒸汽的汽化潜热均可取为2280KJ/Kg。试求不计热损失时的蒸发水量。 [五] j05b10048 解：第一效蒸发量： 已知：D1＝800kg/h， r1＝r1′＝2280KJ/kg， W1＝D1＝800kg/h 第二效蒸发水量： 已知：D2＝W1＝800kg/h， F2＝F1－W1＝2000-800＝1200kg/h X02＝X1＝FX0/（F－W1）＝2000×0.05/（2000-800）＝0.0833 t02＝95℃ t2＝70℃ r2＝r2′＝2280KJ/kg Cp02＝Cpw(1-X 02)=4.187×(1-0.0833) =3.84KJ/（kg·℃） D2r2＝（F2Cp02（t2－t02））/r2′＋W2 r2′ W2＝（800×2280－1200×3.84×（75－95））/2280 ＝840kg/h 蒸发水量W＝W1＋W2 ＝800＋840＝1640kg/h[五] j05a10014 在真空度为91.3KPa下，将12000Kg的饱和水急送至真空度为93.3KPa的蒸发罐内。忽略热损失。试定量说明将发生什么变化。水的平均比热为4.18 KJ/Kg·℃。当地大气压为101.3KPa饱和水的性质为真空度， KPa 温度，℃汽化热，KJ/Kg 蒸汽密度，Kg/m3 91.3 45.3 2390 0.06798 93.3 41.3 2398 0.05514 [五] j05a10014 与真空度为91.3KPa相对应得绝压为101.3-91.3＝10KPa 与真空度为93.3KPa相对应得绝压为101.3-93.3＝8KPa
化工原理考研试题夏清版(可编辑修改word版)
1 4..d 22 简答题 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损失变为原来 的多少倍？h1=1.l d1 u1 2 . 2g 。d 2= 2d1，u 2= V =1u 1 ， 4 2=64 /d 2.u 2 .= 2 1。h2 =2. l d 2 u 2 2 . 2g = 1 h1 。 16 2、何谓气缚现象？如何防止？离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌 满液体。 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。沉降可分为重力沉降和离心沉降。颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2）传热糸数 K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数K 接近于空气的对流传热膜糸数；空气走管内，饱和蒸汽走管外。（蒸汽散热快）。 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 因为逆流操作：推动力大，所需的传热面积小；减少载热体的用量。 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 可以降低溶液的沸点，可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂，可以浓缩不耐高温的溶液，可以减少蒸发器的热损失。 1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？
流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当R e 2000 ，为层流，
当 R e 4000 为湍流。 2、 何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？ 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层，此薄层称为层流内层。受管径、流速、粘度和密度。 3、 采用多级压缩的优点有哪些？ 避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合理。 4、 列管式换热器为何要进行热补偿？ 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大（ 500 C 以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿 5、单层圆筒壁的内、外半径分别为r 1 和 r 2 ，壁表面温度分别为T ' 试写出圆筒任意半径 r 处的温度表达式？ 和t ' ，若t ' 〈T ' ， ' ' ( ' ) .(T '-t ' ) .ln r 2.L ..(T -t ) ln r 2 r 1 2.L .. T -t ln r r 1 t =T '- r 1 ln r 2 r 1 二：判断题（18 分） 1、在并联管路中，它们的阻力相等，同理在串联管路中，它们的流速也是相等 的。（稳定流动）。 2、 转子流量计可以读出任何流体的流量。 3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在 SI 制中属层流范围，在 cgs 制中属 湍流范围。 4、粘度是流体的物理性质之一，则雷诺准数也是流体的物理性质之一。离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。 5、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。 Q = =
化工原理下(天津大学版)_习题答案
第五章蒸馏 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（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1 3.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 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C5H12（A）和C6H14（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*)
化工原理下册课后思考题答案
化工原理下册课后思考题答案 第六章传热 问题1.传热过程有哪三种基本方式? 答1.直接接触式、间壁式、蓄热式。 问题2.传热按机理分为哪几种? 答2?传导、对流、热辐射。 问题3.物体的导热系数与哪些主要因素有关 ? 答3.与物态、温度有关。 问题4.流动对传热的贡献主要表现在哪儿 ? 答4.流动流体的载热。 问题5.自然对流中的加热面与冷却面的位置应如何放才有利于充分传热? 答5.加热面在下，制冷面在上。 问题6.液体沸腾的必要条件有哪两个? 答6.过热度、汽化核心。 问题7.工业沸腾装置应在什么沸腾状态下操作？为什么? 答7?核状沸腾状态。以免设备烧毁。 问题8.沸腾给热的强化可以从哪两个方面着手 ? 答8 .改善加热表面，提供更多的汽化核心；沸腾液体加添加剂，降低表面张力问题9.蒸汽冷凝时为什么要定期排放不凝性气体 ? 答9.避免其积累，提高a。 问题10.为什么低温时热辐射往往可以忽略，而高温时热辐射则往往成为主要的传热方式 ? 答10.因Q与温度四次方成正比，它对温度很敏感。 问题11.影响辐射传热的主要因素有哪些? 答11 .温度、黑度、角系数（几何位置）、面积大小、中间介质。 问题12.为什么有相变时的对流给热系数大于无相变时的对流给热系数？ 答12.①相变热远大于显热；②沸腾时汽泡搅动；蒸汽冷凝时液膜很薄。 问题13.有两把外形相同的茶壶，一把为陶瓷的，一把为银制的。将刚烧开的水同时充满两壶。实测发现，陶壶内的水温下降比银壶中的快，这是为什么？ 答13.陶瓷壶的黑度大，辐射散热快；银壶的黑度小，辐射散热慢。 问题14.若串联传热过程中存在某个控制步骤，其含义是什么? 答14.该步骤阻力远大于其他各步骤的阻力之和，传热速率由该步骤所决定。 问题15.传热基本方程中，推导得出对数平均推动力的前提条件有哪些 ? 答15. K、qm1Cp1 qm2Cp胡程不变；管、壳程均为单程。 问题16. 一列管换热器，油走管程并达到充分湍流。用133C的饱和蒸汽可将油从40C加热至80C。若现欲增加50%勺油处理量， 有人建议采用并联或串联同样一台换热器的方法，以保持油的出口温度不低于80C，这个方案是否可行？
化工原理 修订版 天津大学 上下册课后答案
上册 第一章 流体流动习题解答 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：真空度＝大气压－绝压 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底9.6 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14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z ρ=?=??-= 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为 82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 每个螺钉能承受的最大力为： 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈， B D p p ≈。 C D p
由静力学基本方程式知 7161Pa =(表压) 4. 本题附图为远距离制量控制装置，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 =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ，煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表 压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中，12Hg p p gR ρ-= (忽略吹气管内的气柱压力) 分别代入a p 与b p 的表达式，整理可得： 根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。 5. 用本题附图中串联U 管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U 管压差计的指示液为水银，两U 管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h 1=2.3 m 、h 2=1.2 m 、h 3=2.5 m 及h 4=1.4 m 。锅中水面与基准面间的垂直距离h 5=3 m 。大气压强a p =99.3×103 Pa 。试求锅炉上方水蒸气的压强p 。(分别以Pa 和kgf/cm 2来计量)。 2 3 4 H 1 压缩空气 p
天津大学版化工原理上下册习题答案(2005夏清)
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 (3) 第二章流体输送机械 (23) 第三章机械分离和固体流态化 (32) 第四章传热 (42) 第五章蒸馏 (56) 第六章吸收 (65) 第七章干燥 (70)
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
天津大学化工原理考研真题
天津大学研究生院二0 0一年招收硕士生入学试题 题号： 考试科目：化工原理（含化工原理实验）页数： 一、选择与填空（20%） 1、用离心泵将某贮槽A内的液体输送到一常压设备B，若设备B变为高压设备，则泵的输液量，轴功率。 2、球形颗粒的自由沉降过程包括加速运动和等速运动两个阶段，沉降速度是指阶段中的颗粒相对于流体的运动速度。 3、通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小关系为。 A、R1＞(R2+ R3) B、R1＜(R2+ R3) C、R1＝(R2+ R3) D、无法确定 4、某二元物系，相对挥发度α=2.5，对n、n-1两层理论板，在全回流条件下，已知xn=0.35，则yn-1= 。 5、在吸收操作中，若c*－c ≈ci－c，则该过程为。 A、液膜控制 B、气膜控制 C、双膜控制 D、不能确定 6、分配系数kA增加，则选择性系数β。 A、减小 B、不变 C、增加 D、不确定 7、在填料塔的Δp/z—u曲线图上，有和两个折点，该两个折点将曲线分为三个区，它们分别是、、。 8、采用一定状态的空气干燥某湿物料，不能通过干燥除去。 A、结合水分 B、非结合水分 C、自由水分 D、平衡水分 二、如图所示(附件)，用离心泵将储槽A中的液体输送到高位槽B（两个槽位敞开），两槽液面保持恒定，两液面的高度差为12m，管路内径为38mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门、流量计的当量长度）。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为20mm，流量系数C0为0.63，U管压差计读数R为540mm，指示液为汞（汞的密度为13600kg/m3）。操作条件下液体密度为1260kg/m3，粘度为1×10-3Pa·s。若泵的效率为60%，试求泵的轴功率，kW。 摩擦系数可按下式计算： 滞流时，λ= 64/Re 湍流时，λ= 0.3164/Re0.25 （13％） 三、在一定条件下恒压过滤某悬浮液，实际测得K=5×10-5m2/s，Ve=0.5m3。先采用滤框尺寸为635mm×635mm×25mm的板框压滤机在同一条件下过过滤某悬浮液，欲在30min过滤时间内获得5m3滤液，试求所需滤框的个数n。（6%） 第一页，共二页 四、有一列管换热器，装有Φ25mm×2.5mm钢管300根，管长为2m。将管程的空气由20℃加热到85℃，空气流量为8000kg/h。用108℃的饱和蒸汽在壳程作为介质，水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·K)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失可忽略。已知管内空气的普兰特准数Pr为0.7，雷诺准数Re为2.383×104，空气导热系数为2.85×10-2W/(m·K)，比热容为1kJ/(kg·K)。试求： （1）空气在管内的对流传热系数； （2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基础）； （3）通过计算说明该换热器能够满足要求。（12%） 五、在一连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量为100kmol/h，其组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）；塔顶馏出液流量为50kmol/h，其组成为0.96；泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5倍；操作条件下平均相对挥发度为2.1，每层塔板的气相默弗里板效率为0.5。（1）计算釜残液组成；