化工原理 第五章 吸收课后习题及答案

第五章 吸收

相组成的换算

【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？

解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比

..02025

1102

y Y y

=

=

=--．

【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？

解 摩尔分数//117=0．010*******／18

x

=

+

浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./3

9982s kg m

ρ=代替。

溶液中NH 3的量为 /3

110

17n km ol

-=?

溶液的体积

/.3

3

101109982 V m

-=?

溶液中NH 3的浓度//.3

3

3

11017=

=0．581／10110

9982

n c km ol m

V

--?=

?

或

. 3

998200105058218

s

s

c x km ol m M

ρ=

=

?=．．／

NH 3与水的摩尔比的计算

//11700106

10018X =

=．

或

..0010500106

1100105

x X x

=

=

=--．

【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。

吸收率的定义为

12

211

1Y Y Y Y Y η-=

=

=-

被吸收的溶质量

原料气中溶质量 解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1

y =

摩尔比

(111)

010*******

y Y y =

=

=--

吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为

()...211109011100111Y Y η=-=-?=（）

摩尔分数

(222)

00111

=

001098

1100111

Y y Y =

=++ 气液相平衡

【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。此稀

溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kP a )、溶解度系数H[单位为

/()

3

kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。总压为100kPa 。

解 液相中3NH 的摩尔分数/.//1170010511710018

x =

=+

气相中3NH 的平衡分压

*

.0798 P k P a

＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.3

3

3

110170581 10110

9982

n c km ol m

V --?=

=

=?／

溶解度系数

/*./../(3

05810798

0728H c p k m o l m k

P a ===?

液相中3N H 的摩尔分数

//11700105

11710018

x ==+．／

气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数

* (0798076)

10000105

y m x =

=

=?

或 //.76100076

m E p === 【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，31m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的溶解度表达式为*.6331310p x =?，式中*p 为氧在气相中的平衡分压，单位为kP a x ；为溶液中氧的摩尔分数。

解 总压.101325 p kPa =

空气中2O 的压力分数 .021A p p ==／体积分数 空气中2O 的分压 *

..021101325 A p kPa

=?

亨利系数

.6

3313

10E k P a

=? (1) 利用亨利定律*

A

p Ex

=计算

与气相分压..021101325A p kPa =?相平衡的液相组成为

*

. ..62602110132564210 331310

A

p x km ol O km ol E ?=

==??．／溶液

此为1km ol 水溶液中最大可能溶解.6264210kmol O -? 因为溶液很稀，其中溶质很少

1km ol

水溶液≈1km ol 水=18 kg 水

10℃，水的密度 .3

9997k g m ρ=／

故

1k m o l 水溶液≈.3

189997m ／水

即

.3

189997

m

水中最大可能溶解.664210km ol -?氧

故

3

1m

水中最大可能溶解的氧量为

...6

4

2

642109997

35710

18

kmol O --??=?

...4

2

22

35710

3211410

O 114O kg g --??=?=

(2) 利用亨利定律*

A A

c p H

=

计算

()

...5

3

6

9997=

= 167610

／33131018

s

s

H km ol m kPa EM ρ-≈????

3

1m

水中最大可能溶解的氧量为

*

(..)(.).5

4

3

2021101325 16761035710

A A c p H kmol O m

--==??=?／ 溶液

...4

2

22

35710

3211410114kg O g O --??=?=

【5-6】含NH 3体积分数1.5%的空气-NH 3混合气，在20℃下用水吸收其中的NH 3总压为203kPa 。NH 3在水中的溶解度服从亨利定律。在操作温度下的亨利系数80E kPa

=。试求

氨水溶液的最大浓度，33NH ／kmol m 溶液。

解 气相中3NH 的摩尔分数.0015y = 总压203p kPa =，气相中3NH 的分压*.2030015A p py kPa

==?

(1) 利用亨利定律*p Ex =计算

与气相分压p 相平衡的液相中NH 3的摩尔分数为

*

..2030015

0038180

A p x E

?=

=

=

3NH 水溶液的总浓度

. /3

998218

s

s

c km ol m M ρ≈

=

水溶液中3NH 的最大浓度

.9982

0038118

A c cx ==

?． ./3

3211kmol NH m

=溶液

(2) 利用亨利定律*A A

c p H

=

计算

.,3

998280=

=0．693 kmol/(m kPa)8018

s

s

E kPa H EM ρ=≈

??

()*

(.)..3

320300150693211 kmol NH /m

A A c p H ==?=溶液

【5-7】温度为20℃，总压为0.1M Pa 时，CO 2水溶液的相平衡常数为m=1660。若总压为1M Pa 时，相平衡常数m 为多少？温度为20℃时的亨利系数E 为多少M Pa ?

解 相平衡常数m 与总压p 成反比，

.'01 时 1660，1p MPa m p MPa ===

时

.''

01= 1660=166

1

p m m

p =?

亨利系数 ''166 E mp m p MPa ===

【5-8】用清水吸收混合气中的NH 3，进入吸收塔的混合气中，含NH 3体积分数为6%，吸收后混合气中含NH 3的体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为30012 kmol NH kmol ．／水。此物系的平衡关系为*.076Y X =。气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各为多少？

解 已知.1006y =，则()/./..111100609400638Y y y =-== 已知.20004y =，则()./..32000410004=40210Y =-? 已知10.012X =，则*10.760.0120.00912

Y =?=

已知20X =，则*20Y =

塔顶气相推动力 *3

222 4.0210

=Y Y Y -?=-?

塔底气相推动力

*

111

0.06380.00912

.0547

Y Y Y ?=-=-= 【5-9】CO 2分压力为50kPa 的混合气体，分别与CO 2浓度为./3001km ol m 的水溶液和CO 2浓度为

.3

005k m o l

m ／的水溶液接触。物系温度均为25℃，气液相平衡关系

*.5

166210p xkPa

=?。试求上述两种情况下两相的推动力（分别以气相分压力差和液相浓度

差表示），并说明CO 2在两种情况下属于吸收还是解吸。

解 温度25℃

t

=，水的密度为/3

s

997kg m

ρ=

混合气中CO 2的分压为50p kPa = 水溶液的总浓度/3

9718

s

s

c

km ol m

M ρ≈

=

水溶液

(1) 以气相分压差表示的吸收推动力 ①液相中CO 2的浓度 .3

2001 A

c kmol CO m

=／水溶液

液相中CO 2的摩尔分数././4

001=180510

99718

A x

c c -==

?

与液相平衡的气相平衡分压为

* (5)

5

4

166210166210180510

30p x kPa

-=?=???=

气相分压差表示的推动力 *503020p p p k P a ?=-=-=（吸收） ② 液相中CO 2的浓度3

0.05kmol m

／A

c =水溶液

液相中CO 2的摩尔分数4

0.05/9.02710

997/18

A x

c c -==

=?

与液相平衡的气相平衡分压为

* (5)

5

4

166210166210902710

150p x kPa

-=?=???=

气相分压差表示的推动力 *15050100p p p kPa ?=-=-= （解吸） (2) 以液相浓度差表示的吸收推动力 与气相250CO p kPa =分压平衡的液相组成为

*..55

50166210

166210

p x =

=

??

平衡的液相浓度 ①液相中CO 2的浓度./3

2001 A

c kmol CO m

=水溶液

液相浓度差表示的推动力为

*

...3

001666001000666kmol ／m

A A c c c ?=-=-= （吸收）

②液相中CO 2的浓度3

20.05 CO /A

c kmol m

=水溶液

液相浓度差表示的推动力为

*

.../3

00500166600333A A c c c kmol m

?=-=-= （解吸）

吸收过程的速率

【5-10】如习题5-10附图所示，在一细金属管中的水保持25℃，在管的上口有大量干空气(温度25℃，总压101.325kPa)流过，管中的水汽化后在管中的空气中扩散，扩散距离为l00mm 。试计算在稳定状态下的汽化速

率，()2

kmol m s ?／。

解 25℃时水的饱和蒸气压为.32895kPa

从教材表5-2中查得，25℃，.101325kPa 条件下，H 2O 在空气中的分子扩散系数././2

4

2

025*******D

cm s m s

-==?。

扩散距离.m

10001Z m m ==，总压101.325 p kPa =

水表面处的水汽分压 .132895A p k P a = 空气分压 ..1110132532895B A p p p =-=-

.9804 k P a =

管上口处有大量干空气流过，水汽分压20A p = 空气分压.2101325B p kPa = 空气分压的对数平均值为

习题5-10附图

...ln

ln .2121

328959981013259804

B B Bm B B p p p kPa

p p -=

==

水的汽化速率

()

12A A A Bm

D p N p p RTZ

p =

?

?-

()()

..../ (4)

7

2

025610

10132532895034510

831429801

998

km ol m s --?=

?

?-=????

【5-11】 用教材图5-10（例5-4附图）所示的装置，在温度为48℃、总压力为.101325kPa 条件下，测定CCl 4蒸气在空气中的分子扩散系数。48℃时，CCl 4的饱和蒸气压为37.6kPa ，液体密度为/3

1540kg

m

。垂直管中液面到上端管口的距离，实验开始为2cm ，终了为3cm ，

CCl 4的蒸发时间为.4155610s ?。试求48℃时，CCl 4蒸气在空气中的分子扩散系数。

解 计算48℃时CCl 4蒸气在空气中的分子扩散系数，计算式为

()

ln

2

2

2A

R T Z Z D p pM p p ρθ-=

-

已知CCl 4液体密度/3

1540 kg m

ρ

=

48℃时CCl 4的饱和蒸气压

.376A p kPa

=

总压.10132527348321p kPa T K ==+=， 开始02Z cm =，终了3Z cm

=

CCl 4的蒸发时间.4

155610s

θ

=?

CCl 4的摩尔质量/154 M kg kmol = 摩尔气体常数.()8314 R kJ kmol K =?／ 已知数据代入计算式，得扩散系数./2

00912D

cm s

=

【5-12】用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A ，吸收塔某截面上，气相主体中溶质A 的分压为5kPa ，液相中溶质A 的摩尔分数为0.015。气膜传质系数

./()

5

2

2510Y k kmol m s -=??，液膜传质系数./()3

2

3510X

k kmol m s -=??。

气液平衡关系可用亨利定律表示，相平衡常数0.7

m =。总压为.101325kPa 。

试求：(1)气相总传质系数Y K ，并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制；(2)试求吸收塔该截面上溶质A 的传质速率A N 。

解 (1)气相总传质系数Y K

42

5

3

1110.7410210

2.510

3.510

Y

Y

X

m K k k --=+=

+

=?+???

4

4.02

10

=?

()5

2.48810

2

kmol/m s Y K -=??

气膜阻力/()/42

1410Y

k m s kmol

=??，液膜阻为22

210()/／x

m k m s kmol

=??。

气膜阻力与总阻力的比值为44

1/410

0.995

1/ 4.0210

Y Y

k K ?=

=?，为气膜控制。

(2)传质速率A N

50.0519101.3255

A A

p Y p p =

=

=--

.*..001500152070015200106

1

10015

x X Y m X x =

=

===?=--．，．．

()()()

2

*....km ol/m .s 5

6

248810005190010610310

A Y N K Y Y --=-=??-=?

【5-13】根据，A i i

p p y p p y ==及，A i i c cx c cx ==，试将传质速率方程()()A G A i L i A N k p p k c c =-=-变换成()()A y i x i N k y y k x x =-=-的形式。y G x L

k k k k 与、与有何关

系。

解 ()()()()

=A G A i G i G i y i N k p p k py py pk y y k y y =-=--=- 式中

y G

k pk =

()()()()

A L i A L i L i x i N k c c k cx cx ck x x k x x =-=-=-=-

式中 x L k ck =

吸收塔的计算

【5-14】从矿石焙烧炉送出的气体含体积分数为9%的2SO ，其余视为惰性气体。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含2SO 的95%。吸收塔的操作温度为30℃，压力为100kPa ，

每小时处理的炉气量为3

1000m 30100kP a （℃、时的体积流量），所用液-气比为最小值的1.2倍。

求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为

解 ①最小液一-比*

m in

1212Y Y L G X X -??

=

?-??的计算

..,..1111

009009 =

=0098911009

y y Y y ==

--

().,()...210951109500989000495Y Y ηη==-=-?=

吸收剂为水，20X =，总压100p kPa =

原料气中2SO 分压2

11000099SO P py kPa ==?=．

从平衡数据内插，得液相平衡溶解度220868100kgSO kgH O

．

换算为摩尔比 *

././3

108686424410

10018X -=

=?

最小液-气比 *

m

i n

(12)

12

00989000495

385

000244

Y Y L G X X --??

=

=

= ?-??

②用水量计算

m in

/ (1212385462)

L L G G ??

==?= ???

已知炉气流量

/()

3

1000 30

100m h k P a ，℃ 标准状态下理想气体的摩尔体积为3.m /kmol(..)224 27315101325K kPa ， 炉气的摩尔流量为

..kmol/h

(273151001100039730315)

101325

224

?

?

?

=

惰性气体流量 G ..k m o l /

3971009361=-=（．） 吸收用水量

L ..k m o l /h

462361

1668=?=

k g /h

4

181668

310=?=? ③出塔水溶液的组成

Y Y ..X .L /G

.3

12100989000495

20310

462

---=

=

=?

【5-15】在一吸收塔中，用清水在总压.01M Pa 、温度20℃条件下吸收混合气体中的CO 2，将其组成从2%降至0.1%（摩尔分数）。20℃时CO 2水溶液的亨利系数144E M Pa

=。吸收剂

用量为最小用量的1.2倍。试求：(1)液-气比L/G 及溶液出口组成1X 。(2)试求总压改为1M P a

时的L/G 及1X 。

解 (1)总压./101p MPa L G X =时及

..,..11221

002002041 00010

11002

y Y Y X y =

=

=≈=--，

//.144011440m E p ===

m in .././12120020410001136900204114400Y Y L G Y m X --??

=== ?

--??

m in ..121213691643L

L G G ??==?= ??? ()- (5)

12120020410001

011810

1643

G X X Y Y L

-=+

-=+

=?

(2) 总压1p MPa =时的/1L G X 及

/1441144m E p ===／

min ..(/)../00204100011369002041144

L G -=

=

min /.(/)...121213691643L G L G ==?= . (4)

10020410001

11810

1643

X --=

=?

从上述计算结果可知，总压从0.1MPa 增大到1MPa ，溶液出口组成从.511810-?增加到

.4

11810

-?。

【5-16】用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中含苯2%（摩尔分数）；入塔的煤油中含苯0.02%（摩尔分数）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温度为50℃，压力为100kPa ，相平衡关系为*.036Y X =，气相总传质系数

.()3

0015／Y K a kmol m s =?。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为.()

2

0015kmol m s ?／。试求填

料塔的填料层高度，气相总传质单元数用对数平均推动力法及吸收因数法的计算式计算。

解 (1)气相总传质单元高度OG H 计算 入塔混合气的流量

G '.kmol (m s)

2

0015 Ω

=?=／

()

.,.3

10020015 ／Y y K a km ol m s ==?

惰性气体流量

()()G G ' y .kmol (m s)2

110015100200147ΩΩ=-=?-=?．．／

..00147098 0015

O G Y G H m

K a Ω

=

=

=．

(2) 气相总传质单元数OG H 计算

..111

00200204

1098

y Y y =

==-．，回收率099η=．

()() (4)

211= 002041099= 20410Y Y η-=--?

.,.2220000200002x X x =≈=

①吸收因数法计算OG N

*

...110020403600567X Y m ===／／

*m in ........121200204000020415151505360056700002Y Y L

L G G X X --??

==?=?= ?--??

(0360672)

0536

m G L

=

=

ln 12221

11O G Y m X m G m G N m G L Y m X L L

??

-??=

-+?? ?-????-

()...l n (1)

0020403600002106720672106720000

2040360000212

?-??

??=

-+

???--?????

=

② 对数平均推动力法计算OG N

1212

Y Y L G X X -=-

/1212Y Y X X L G

-=+

(002040000204)

0000200379

0536

-=+

=

*

(110360037900136)

Y mX ==?= *

(22036000020000072)

Y mX ==?=

*

...3

11100204001366810

Y Y Y -?===-=?

*

...3

3

3

222020410

007210013210

Y Y Y ---?===?-?=? ....ln

ln .3

3

3

1212

6810

01321016910

680132

m Y Y Y Y Y ---?-??-??=

=

=???

(123)

002040000204

12

16910

O G m

Y Y N Y ---=

=

=??

(3)填料层高度Z 计算

..09812118OG OG Z H N m

==?=

【5-17】混合气含CO 2体积分数为10%，其余为空气。在30℃、2MPa 下用水吸收，使CO 2的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成4

1

610

X -=?（摩尔比）。混合气体处理量为

/3

2240m h （按标准状态，.,27315 101325K P a

），塔径为1.5m 。亨利系数188E M Pa

=，液相

体积总传质系数(/)

33

50L K a

kmol m h kmol m ?=??，。试求每小时用水量及填料塔的填料层高度。

解 (1)用水量计算

...., (3)

1122 010005010111000550310

09

0995

y Y Y Y -==

===

=?，，．，4

1

610

X -=?，20X =

混合气流量

2240 '10022.4

G kmol h

==／

惰性气体流量 ()()G G 'y .k m o l

h

1110010190=-=-=／ 用水量

G (Y Y )(..)L .k m o l /h X X 4

1

2

4

1290011100050315910610

----=

==?-?

../

4

5

159101828610kg h =??=?

(2) 填料层高度Z 计算 水溶液的总浓度

/././

3

995718

553s s c M kmol m ρ≈==

体积传质系数

./()

3

553502765 X L K a cK a kmol m h

==?

=? 液相总传质单元高度

.(.)4

2

15910

2765

15

4

O L X L H K a Ω

π

?=

=

??

.326m

=

①对数平均推动力法计算OL N 气液相平衡常数

188942

E m p

=

=

=

*

..3

1101119411810

X Y m -===?／／

*

/./.5

220005039453510

X Y m -===?

*

..3

4

4

11111810

610= 5810

X X X ---?=-=?-??

*

..5

5

22253510

053510

X X X --?=-=?-=?

..ln ln

.5

5

4

12

515

1

5810

53510

=220910

5810

53510

m X X X X X -----?-??-??=

=

?????

液相总传质单元数

..4

124

6100272220910

O L m

X X N X ---?-=

==??

②吸收因数法计算OL N

..4

159101879

9490L m G ?=

=?

*

*

ln 21111

11O L

X X L L N L m G m G X X m G

??

-??=-+?? ?-????-

().l n (3)

43

1

011810

1187918792731187961011810---??-?=-+=??-?-???

填料层高度 ...32627389O L O L Z H N m

=?=?= 【5-18】气体混合物中溶质的组成.1002Y =（摩尔比），要在吸收塔中用吸收剂回收。气液相平衡关系为*.10Y X =。

(1)试求下列3种情况下的液相出口组成1X 与气相总传质单元数OG N (利用教材中图5-23)，并迸行比较，用推动力分析OG N 的改变。3种情况的溶质回收率均为99%。

①入塔液体为纯吸收剂，液-气比/.20L G =； ②入塔液体为纯吸收剂，液-气比.12

L G

=／；

③入塔液体中含溶质的组成.200001X =（摩尔比），液-气比.12

L G

=／。

(2)入塔液体为纯吸收剂，最小液-气比min ().／08L G =，溶质的回收率最大可达多少？

解 (1)求1OG X N 与

回收率..1099002Y η==，，相平衡常数m=1

()()...211 109900200002

Y Y η=-=-?=

① 2022X L G L mG ===，／，／

(2212)

0000200010020

Y m X Y m X --=

=--查图

5-23，得.78OG N = 1212

Y Y L G

X X -=

-

..100200002

20

X -=

- .100099

X = ② ,.,.201212

X L G L

m G ===／／ .2212001Y m X Y m X -=-

查图5-23，得17OG N = (100200002)

120

X -=

- 1 00165

．X = ③ .,.,.2000011212X L G L

m G ===

／／ (3)

2212

000020000150310

00200001

Y m X Y m X ---=

=?--

查图5-23，得21OG N =

(1002000021200001)

X -=

-

(100200002)

0000100166

12

X -=+

=

计算结果比较：

②与①比较，2X 相同，/L G 减小时，操作线斜率减小，向平衡线靠近，推动力减小。为达到一定的溶质回收率要求（即达到一定的2Y 要求），OG N 需要增大，同时1X 也增大了。

③与②比较，/L G 相同，使2X 增大，即操作线斜率相同，操作线向平衡线平行靠近，使推动力减小，OG N 增大，同时1X 也增大了。

(2)

min

min (/),/).20 (08 ，

0．8L G X L G m

===

当液体出口组成1X 与气体进口组成达平衡时，溶质的回收率为最大，即*11X Y m

=／

由物料衡算得

m

i n

*

()121212

1112

2

Y Y Y Y Y Y L Y Y G X X X m m

---==

=

--

回收率 ()m i n

/..12

1

0808

L G Y Y L Y mG

m

η-=

=

==

=

溶质的回收率最大可达80%。

【5-19】某厂有一填料塔，直径880mm ，填料层高6m ，所用填料为50mm 瓷拉西环，乱堆。每小时处理32000m 混合气（体积按25101.33与kP a ℃计），其中含丙酮摩尔分数为5%。用清水作吸收剂。塔顶送出的废气含丙酮摩尔分数为0.263%。塔底送出来的溶液，lkg 含丙酮61.2g 。根据上述测试数据计算气相体积总传质系数Y K a 。操作条件下的平衡关系为

* 2.0Y X

=。

上述情况下，每小时可回收多少千克丙酮？若把填料层加高3m ，可以多回收多少丙酮？ 解 (1)计算体积总传质系数Y K a 先从已知数据求OG N 相平衡常数

2m =

..,.,.1111

005005 0052611005

y y Y y ==

=

=--

..,.22000263000263000264

1000263

y Y ==

=-．

20X =

塔底排出的水溶液，每l000g 含丙酮61.2g 丙酮的摩尔质量为/58kg kmol

./.(.)/16125800202

100061218

X =

=-

传质单元数

()()

*

*

**ln 1212

1

1

2

2

1122O G m

Y Y Y Y N Y Y

Y Y

Y Y Y Y Y --=

=

?---??

- ?-??

()()

.......ln .00526000264

8

005262002020002640005262002020002640-=

=-?---??? ?

-??

OG N 也可用吸收因数法计算

(1212)

00526000264

247

002020

Y Y L G X X --==

=--

.,.2472124

2

L m m G ==

=

*

*

(2212)

000264000502

005260

Y Y Y Y --=

=--

从教材图5-23查得8OG N = 或用计算式求出OG N

..2

081247

m G L

=

= *

*

ln 12221

11O G

Y Y m G m G N m G L L Y Y L

??

-??=-+?? ?-????-

().l n (1)

005260108108110810002640-??

=

-?+??--??

=8.03 已知填料层高度6Z

m

=，计算.6075

8

O G

O G

Z H N =

=

=

再从式

O G Y G H K a Ω

=

计算Y K a

惰性气体流量(.).(.)3

200010052000095 2010133G m h kPa =?-=?／℃，

理想气体在.273101325K kPa 、时的摩尔体积为./3

224 m km ol

在.298101325K kPa 、下的摩尔体积为

../3

2982242445m kmol 273

?

=

../..2000095=777，塔径088 2445

T G kmol h D m

?=

=

塔截面积

() .2

2

2

0880．6084

4

T ΩD m

π

π

=

=

?=

体积总传质系数

. /()3

7771700750608

Y O G G K a km ol m h H Ω

=

=

=??．．

(2)每小时丙酮回收量为

()()....12= 77700526000264388kmol/h

G Y Y -?-=

./58388225kg h ?=

(3)填料层加高.3，Z 639，075OG m m H =+== 则

,..912

124

075

O G O G

Z L N H m G

=

=

==

从教材图5-23查得

'21

0023

Y Y =． ' (210023)

002300526000121Y Y ==?=

填料层9Z

m

=时，丙酮的回收量为

()(')....1277700526000121= 399kmol/h

G Y Y -=-

多回收丙酮

.../399388011k m o l h

-

= 也可以如下计算

()(')..../227770002640001210111G Y Y kmol h -=-=

【5-20】有一填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，以逆流方式操作。进入塔底混合气中溶质A 的摩尔分数为1%，溶质A 的吸收率为90%。此时，水的流量为最小流量的1.5倍。平衡线的斜率m=l 。试求：(1)气相总传质单元数OG N ；(2)若想使混合气中溶质A 的吸收率为95%，仍用原塔操作，且假设不存在液泛，气相总传质单元高度OG H 不受液体流量变化的影响。此时，可调节什么变量，简便而有效地完成任务？试计算该变量改变的百分数。

解 已知.120010810y m X η====，．，，

(). .(-.) (11211)

0010010111090010100010111001

y Y y Y y η=

=

==-=?=--，

(1)计算气相总传质单元数OG N

*

m in

..././1212121200101000101090010110Y Y Y Y L G Y m X X X ---??

==== ?---??

m in ....151509135L

L G G ??

==?= ???

..1351351

L m G

=

=

ln 12221

11OG Y mX mG mG N mG L Y mX L L

??

??-??=

-+?? ? ?-????????-

.ln (1100101011464)

113500010101351135

?-?????

=-+= ?

???-?

?????

-

(2)要想使吸收率从90%提高到95%，可增大吸收剂用量 填料层高度 O G O G

Z H N = 对于已有的填料塔，其填料层高度已定，吸收剂用量改变不会改变OG H 。因此，OG N 不会改变，仍为.464OG N =。

新工况下， ()()'.421110950010150510Y Y η-=-=-?=?．

． ' (4)

2212

50510005

00101

Y m X Y m X --?=

=-

用.464OG N =与

'2212

005

Y m X Y m X -=-．，从图5—23查得

..21， m=1, 故

21

mG

L L G ==

为了使吸收率从90%提高到95%，L ／G 需要从1.35增加到2.1，增加的百分数为

.. .%

.21135

100555135

-?=

【5-21】某填料吸收塔的填料层高度已定，用清水吸收烟道气中的CO 2 ，CO 2的组成为 0.1（摩尔比），余下气体为惰性气体，液一气比为180，吸收率为95%。操作温度为30℃， 总压为2MPa 。CO 2水溶液的亨利系数由教材中表5-1查取。试计算下列3种情况的溶质吸收率η、吸收液（塔底排出液体）组成1X 、塔内平均传质推动力m Y ?，并与原有情况进行比较：(1)吸收剂由清水改为组成为0.0001（摩尔比）的CO 2水溶液；(2)吸收剂仍为清水，操作温度从30℃改为20℃；(3)吸收剂为清水，温度为30℃。由于吸收剂用量的增加，使液-气比从180增加到200。

解 总压.1201p MPa Y ==， (1) '.22000001X X ==改为 新工况的'2Y 计算

此时，O G Y G H K a Ω

=

不会改变，因填料层高度Z 为一定值，所以O G

O G

Z N H =

不变。

原工况

ln 12221

11OG Y mX mG mG N mG L Y mX L L

????-??=

-+?? ? ?-????????-

新工况

''l n ''12221

11OG Y mX mG mG N mG L Y mX L L ????-??=

-+?? ? ?-????????-

因'OG OG N N =，故

'''121222

22

Y m X Y m X Y m X Y m X --=

-- () a

.,().(.).1210110110950005Y Y Y η==-=?-= '.22000001X X ==，

查得30℃时CO 2水溶液的188E

M Pa

=

// 188294

m E p ===

将上述数据代入式(a)

....'.201001940000100050

9400001

Y --?=

--? '.200139Y =

解得新工况的吸收率''//..211100139010861Y Y η=-=-=． 吸收液组成计算 已知/180L G =

原工况

().. .1122010005

00000528

180

G X Y Y X L

-=

-+

=

+=

新工况

()..'''.11220100139

000010000578

180

G X Y Y X L

-=

-+

=

+=．

平均传质推动力的计算 方法①

按原工况计算OG N

/.9418005222m G L ==／

().ln (1)

01010522205222484

10522200050O G N ?-???

=

-+= ???--????

原工况

(12010005)

00196

484

m O G

Y Y Y N --?=

=

=

因 '.484OG OG N N == 新工况 '..'.'.120100139

00178

484

m O G

Y Y Y N --?=

=

=

方法② 原工况 *

(111)

1101

940000528005037

Y Y Y Y m X ?=-=-=-?=

*

..2222 2 Y Y -Y Y mX 0005-00 005?-====

(1212)

005037000500196

005037110005

m Y Y Y Y n

n Y ?-?-?=

=

=??

新工况 '

(11201)

940000578

004567

Y Y m X ?=-=-?= '

'

(21200139940000100045)

Y Y mX ?=-=-?=

'

(1212)

0045670004500178

0045671100045

m Y Y Y Y n

n Y ?-?-?=

=

=??

从上述计算结果可以看出： 当吸收剂组成 由2X 0=增加到'

.100001X =时， 传质推动力 由.00196m Y ?=降为'

.00178m Y ?=

溶质吸收率 由.095η=降为'.0861η= 吸收液组成 由.10000528X =增至'

.10000578

X =

对现有吸收塔，吸收剂入塔组成增大，使传质推动力降低，而导致溶质吸收率下降。

如果不需要计算平均传质推动力的数值，而只需对比，则可如下计算。'

OG

OG

N N =

()()'

'

'

'

'

/...../’

1

2m

12

12

1

2新工况010********

原工况010005

O G

m

O G

Y Y N Y Y Y Y Y Y Y

Y N -?--==

=

=?---

(2) 20X =，操作温度从30℃改为20℃ 查得20℃时CO 2水溶液的E 144 MPa

=

//144272m E p === 新工况的'2Y 计算

.7204180

mG L

==

原工况 .484OG N =（前面已计算） 新工况

'

'

12221

111OG Y mX mG mG N n mG L L Y mX L

??

??-??=

-+?? ? ?-????????-

' (21)

010********n Y ??-=

?+??-??

因

'

.484

O

G O G

N N

== ' (2)

1

00648410406n Y ??

=

+ ???

'

...20061042904n Y ??+= ???

.'

..2904

2

00604

e

Y =

+

'

.2000336Y =

新工况的吸收率 ''/./..

2111000336010966Y Y η=-=-=

吸收液组成计算

原工况 .10000528X =(前面已计算) 新工况

()'

'

(11)

2201000336

00000536

180

G X Y

Y X L

-=

-+=

+=

平均传质推动力计算 原工况 (12010005)

00196

484

m O G

Y Y Y N --?=

=

=（前面已计算）

因

'

.484

o

G

o G

N N

== 新工况

'

'

'

(2101000336)

002

484

m

oG

Y Y Y N --?==

=

从上述计算结果可知，对现有吸收塔，当操作温度降低，平衡线斜率减小（即m 减小），传质推动力增大，导致溶质的吸收率增大。

(3) 20X =，温度30℃，m=94

原工况 /.L G 180 mG ／L 94/1800 522=== 新工况

.L /G 200 m G /L

94/200

0 47

=

== 新工况的'2Y 计算

原工况 .484OG N =（前面已计算） 新工况

'

'

ln 12221

11OG Y mx mG mG N mG L L Y mX L

????-??=

-+?? ? ?-????????-

因

'

.484

O

G

o G

N N

==

()' (21)

010

4841104704710470n Y ??

??-=

-+

?? ?--?????

?

解得

'

.200042

3Y = 新工况的吸收率 ''/./..

2111000423010

958

Y Y η=-=-= 吸收液组成计算 原工况 .()

10000528前已计算X = 新工况

'

'

..().112201000423

000004792

200

G X Y Y X -=

-+=

+=

平均传质推动力计算

原工况 '

(12010005)

0019（6前已计算）484

m O G

Y Y Y N --?=

=

=

新工况

'

.484

O G

o G

N N

== '

'

'

(1201000423)

00198

484

m

O G

Y Y Y

N --?=

=

=

从上述计算结果可知，对现有吸收塔，当吸收剂用量增加，操作线斜率增大，传质推动力增大，导致溶质的吸收率增大。

【5-22】有一逆流操作的吸收塔，其塔径及填料层高度各为一定值，用清水吸收某混合气体中的溶质。若混合气体流量G ，吸收剂清水流量L 及操作温度与压力分别保持不变，而使进口混合气体中的溶质组成Y 1增大。试问气相总传质单元数N OG 、混合气出口组成Y 2、吸收液组成X 1及溶质的吸收率η将如何变化？并画出操作示意图。

解

①填料层高度Z 已定，且气象总传质单元高度O G

Y G H K a Ω

=

不变，故O G

O G

Z N H =

不变。

②物系一定，操作温度及压力不变，故气液相平衡常数m 一定，且G 及L 不变，故L/Gm 一定。因N OG 与L/Gm 各为一定值，从教材中N OG 的计算式（5-76）或图5-23可知2212

Y m X Y m X --为一定值。且吸收剂为清水，故X 2=0，则

21

Y Y 为一定值。即随着Y 1的增大，Y 2按一定比例

增大。如习题5-22附图所示，气相进口组成由Y 1增大到'1Y ，则气相出口组成由Y 2增大到'2Y .

③操作线斜率L/G 不变，因Y 1增大到'1Y ，附图中的操作线由TB 线平行上移为T ‘B ’

线。T ‘B ’

线与水平的等Y ’

线交垫横坐标'

1X 为新条件下的液相出口组成。即吸收液组成由

X 1增大到'1X 。

④由第②问的分析结果可知

''

221

1

Y Y Y Y =

=一定值，故吸收率21

1Y Y η

=-

不变。

习题5-22附图

解吸塔计算

【5-23】由某种碳氢化合物(摩尔质量为/113 kg kmol )与另一种不挥发性有机化合物（摩尔质量为/135kg kmol ）组成的溶液，其中碳氢化合物占8%（质量分数）。要在100℃、101. 325kPa （绝对压力）下，用过热水蒸气进行解吸，使溶液中碳氢化合物残留0.2%（质量分数）以内，水蒸气用量为最小用量的2倍。气液相平衡常数m=0.526，填料塔的液相总传质单元高度.OL H = 05m 。试求解吸塔的填料层高度。

解

*

m

i n

1212

X X G L Y Y -??

=

?-??

*

...110526010400547Y mX ==?= m in

....010400023922372005470G

G L L -??

==?= ?-?? (1051100526372)

L m G

=

=?

//12221

111oL X Y m L L N n L mG X Y m mG mG

??

??-??=

-+?? ? ?-????????-

() (1)

01041n 10511051163

10511000239??

=

-+=??-??

...0563315m OL OL Z H N =?=?=

传质系数计算和吸收剂部分循环

【5-24】 现一逆流吸收填料塔，填料层高度为8m ，用流量为100kmol/（㎡·h ）的清水吸收空气混合气体中某溶质，混合气体流量为600Nm 3

/（㎡·h ），入塔气体中含溶质0.05（摩尔分数，下同），实验测得出塔气体中溶质的吸收率为95％。已知操作条件下的气液相平衡

'1Y

'

2Y

1Y 2

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B

B

2

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1

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习题5-23附图

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

05化工原理第五章习题答案

5-1、在葡萄糖水溶液浓缩过程中，每小时的加料量为kg 3000，浓度由15%（质量）浓缩到70%（质量）。试求每小时蒸发水量和完成液量。（答：1h kg 2357-?，1h 43kg 6-?） 解：⑴蒸发水量10h kg 2357)70 .015.01(3000)1(-?=-=- =x x F W ； ⑵完成液量1h kg 64323573000-?=-=-W F 。 5-2、固体NaOH 的比热容为11K kg kJ 31.1--??，试分别估算NaOH 水溶液浓度为10%和25%时的比热。 （答：11K kg kJ 77.3--??，11K kg .47kJ 3--??） 解：⑴%10浓度的NaOH 溶液： 11K kg kJ 77.3)1.01(183.4)1(--??=-=-=x c c w ； ⑵%25浓度的NaOH 溶液： 11K kg kJ 47.325.031.1)25.01(183.4)1(--??=?+-=+-='x c x c c w 质。 5-3、已知单效常压蒸发器每小时处理kg 2000 NaOH 水溶液， 溶液浓度由15%（质量）浓缩到25%（质量）。加热蒸汽压力为92kPa 3（绝压），冷凝温度下排出。分别按20℃加料和沸点加料（溶液的沸点为113℃）。求此两种情况下的加热蒸汽消耗量和单位蒸汽消耗量。假设蒸发器的热损失可以忽略不计。（答：1h kg 1160-?、45.1，1h 50.9kg 8-?、06.1） 解：蒸发水量110h kg 800)25 .015.01(2000)1(-?=-=-=x x F W ， 92k P a 3时蒸气的潜热1kg kJ 2132-?=r ， N a O H 溶液的比热11K kg kJ 56.3)15.01(183.4)1(--??=-=-=x c c w ， ⑴原料于C 20?加入 二次蒸气的焓1kg kJ 2670-? 1h kg 11602132 2056.32000267080011356.3)8002000(-?=??-?+??-= D 45.18001160==W D ； ⑵沸点加料 1h kg 9.850213211356.32000267080011356.3)8002000(-?=??-?+??-=D 06.18009.850==W D 。 5-4、传热面积为52m 2的蒸发器，在常压下每小时蒸发2500kg 浓度为7%（质量）的某种水溶液。原料液的温度为95℃，常压下的沸点为103℃。完成液的浓度为45%（质量）。加热蒸汽表压力为96kPa 1。热损失为110000W 。试估算蒸发器的总传热系数。（答：12K m W 936--??） 解：查得96kPa 1时水蒸气饱和温度为C 9.132?， atm 1时水蒸气的潜热为1kg kJ 2258-?， 110h kg 2111)45 .007.01(2500)1(-?=-=-=x x F W ， 11K kg kJ 894.3)07.01(183.4)1(--??=-=-=x c c w ， 由传热方程及热量衡算式得： 损Q W t t Fc t t KA r ++-=-)()(0112

(完整版)化工原理复习题及习题答案

化工原理（上）复习题及答案 一、填空题 1.在阻力平方区内，摩擦系数λ与（相对粗糙度）有关。 2.转子流量计的主要特点是（恒流速、恒压差）。 3.正常情况下，离心泵的最大允许安装高度随泵的流量增大而（减少）。 4.气体在等径圆管内作定态流动时，管内各截面上的（质量流速相等）相等。 5.在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是（在同一种水平面上、同一种连续的流 体） 6.离心泵的效率η和流量Q的关系为（Q增大，η先增大后减小） 7.从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差与（指示液密度、液面高 度）有关。 8.离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生（气缚）现象。 9.离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化(液体其余性质不变)，则 扬程（不变）。 10.已知列管换热器内外侧对流传热系数分别为αi和αo且αi>>αo,则要提高总传热系数， 关键是（增大αo）。 11.现场真空表的读数为8×104 Pa，该处绝对压力为（2×104 Pa ）（当时当地大气压为 1×105 Pa）。 12.为防止泵发生汽蚀，则要求装置的汽蚀余量（大于）泵的必需汽蚀余量。（大于、 小于、等于） 13.某流体于内径为50mm的圆形直管中作稳定的层流流动。其管中心处流速为3m/s，则 该流体的流量为（10.60 ）m3/h，管壁处的流速为（0 ）m/s。 14.在稳态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，则细管内水的 流速是粗管内的（4 ）倍。 15.离心泵的工作点是指（泵）特性曲线和（管路）特性曲线的交点。 16.离心泵的泵壳做成蜗壳状，其作用是（汇集液体）和（转换能量）。 17.除阻力平方区外，摩擦系数随流体流速的增加而（减小）；阻力损失随流体流速的 增加而（增大）。 18.两流体通过间壁换热，冷流体从20℃被加热到50℃，热流体从100℃被冷却到70℃， 则并流时的Δt m= （43.5 ）℃。 19.A、B两种流体在管壳式换热器中进行换热，A为腐蚀性介质，而B无腐蚀性。（A腐 蚀性介质）流体应走管内。

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’～

化工原理第五章习题及答案

第五章蒸馏 一、名词解释： 1、蒸馏： 利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。 2、拉乌尔定律： 当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。 3、挥发度： 组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。 4、相对挥发度： 混合液中两组分挥发度之比。 5、精馏： 是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。 6、理论板： 气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。 7、采出率： 产品流量与原料液流量之比。 8、操作关系： 在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。 9、回流比： 精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。 10、最小回流比： 两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。 11、全塔效率： 在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。 12、单板效率： 是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。 二、填空题： 1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。相等 2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。离开的汽相与液相之间达到平衡时 3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于 __________________________________________________的场合。 难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低 4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。

化工原理试题及答案

中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一

7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为?

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

化工原理练习习题及答案

CHAPTER1流体流动 一、概念题 1．某封闭容器内盛有水，水面上方压强为p 0，如图所示器壁上分别装有两个水银压强计和一个水银压差计，其读数分别为R 1、R 2和R 3，试判断： 1）R 1 R 2（＞，＜，＝）； 2）R 3 0（＞，＜，＝）； 3）若水面压强p 0增大，则R 1 R 2 R 3 有何变化（变大、变小，不变） 答：1）小于，根据静力学方程可知。 2）等于 · 3）变大，变大，不变 2．如图所示，水从内径为d 1的管段流向内径为d 2管段，已知122d d =，d 1管段流体流动的速度头为0.8m ，m h 7.01=，忽略流经AB 段的能量损失，则=2h _____m ，=3h m 。 答案：m h 3.12=，m h 5.13= g u h g u h 222 2 2211+ =+

122d d =， 2)2 1 ()( 12122112u u d d u u === 421 22u u =∴，m g u g u 2.024122122== m h 3.12=∴ 、 m g u h h 5.122 2 23=+= 3．如图所示，管中水的流向为A →B ，流经AB 段的能量损失可忽略，则p 1与p 2的关系为 。 21)p p A > m p p B 5.0)21+> m p p C 5.0)21-> 21)p p D < 答：C 据伯努利方程 2 212 2 2 p u gz p u gz B B A A ++ =++ ρρρρ ) (2 )(2221A B A B u u z z g p p -+ -+=ρ ρ , ) (2 5.02 221A B u u g p p -+ -=ρ ρ ,A B u u <,g p p ρ5.021-<∴ 4．圆形直管内，Vs 一定，设计时若将d 增加一倍，则层流时h f 是原值的 倍，高度湍流时，h f 是原值的 倍（忽略管壁相对粗糙度的影响）。

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’～

化工原理第五章习题及答案

一、名词解释： 1、蒸馏： 利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进行质量传递，实现混合物的分离。 2、拉乌尔定律： 当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。 3、挥发度： 组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。 4、相对挥发度： 混合液中两组分挥发度之比。 5、精馏： 是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。 6、理论板： 气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。 7、采出率： 产品流量与原料液流量之比。 8、操作关系： 在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。 9、回流比： 精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。 10、最小回流比： 两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。 11、全塔效率： 在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。

12、单板效率： 是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。 二、填空题： 1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。 相等 2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。 离开的汽相与液相之间达到平衡时 3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于 __________________________________________________的场合。 难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低 4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。 降低，升高 5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。 增加回流比，不断下降 6、在精馏塔设计中，若F D x x R q 、、、，D/F 相同时，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，T ，间N T ，直N ，W x ，间W x ，直。 < , > 7、总压、95℃温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为与，则平衡时汽相中苯的摩尔分率为_______，液相中苯的摩尔分率为_________，苯与甲苯的相对挥发度=_______。 、、 8、精馏操作的依据是__________________________________________________。实现精馏操作的必要条件包括____________________________________________和___________________________________________。 混合液中各组分挥发度的差异由塔板或填料层所构成的若干个接触级、塔顶有液相回流、塔底有上升气流。 9、精馏塔操作时，保持F 、x F 、q 、R 不变，增加塔底排液量W ，试定性画出变化前、后塔的操作线。

化工原理课后习题答案详解第四章.doc

第四章多组分系统热力学 4.1有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。此溶液中B的浓度为c B，质量摩尔浓度为b B，此溶液的密度为。以M A，M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数x B表示时，试导出x B与c B，x B与b B之间的关系。 解：根据各组成表示的定义 4.2D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 C时的密度。求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。 解：质量分数的定义为

4.3在25 C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度b B介于 和之间时，溶液的总体积 。求： （1）把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成b B的函数关系。（2）时水和醋酸的偏摩尔体积。 解：根据定义

当时 4.460 ?C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。二者可形成理想液态混合物。若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 ?C 时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。 解：质量分数与摩尔分数的关系为 求得甲醇的摩尔分数为

根据Raoult定律 4.580 ?C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想液态混合物。若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 ?C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。 解：根据Raoult定律 4.6在18 ?C，气体压力101.352 kPa下，1 dm3的水中能溶解O2 0.045 g，能溶解N2 0.02 g。现将 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的O2和N2，并干燥之，求此干燥气体在101.325 kPa，18 ?C下的体积及其组成。设空气为理想气体混合物。其组成体积分数为：，

化工原理试卷习题及答案

精品文档 《化工原理》考试试题 一、选择与填空 1. 在层流流动中，若流体的总流量不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 2. 流体在圆形直管内作湍流流动时，摩擦系数与和有关；若其作完全湍流（阻力平方区），则仅与有关。 3. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为。 A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m。 4. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将。 B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 5. 离心泵的效率η和流量Q的关系为。 B. Q增大，η先增大后减小； 6. 若沉降室高度降低，则沉降时间下降；；生产能力. 不变。 7. 用板框过滤机过滤某种悬浮液。测得恒压过滤方程为（θ的单位为s），则K为 m2/s，qe为m3/ m2，为s。 8. 在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有、 和。 二、解释下列概念或术语 1. 质量流速 2. 汽蚀余量 3. 过滤速率 化工原理（上）练习题 一、填空 1. 离心泵与往复泵在启动与流量调节的不同之处是离心泵启动前 _ 、启动后通过__ 调节流量；住复泵 启动前_ _、启动后通过_____ 调节流量。 2.用管子从高位槽放水，当管径增大一倍时，则水的流量为原来流量的_______倍，假定液面高度、管长、局部阻力及摩擦系数均不变。 3.流体在管路中典型流动形态有________和________两种，一般以________来区分，前者值为___ ____，后者值为___ ____；而两者的本质区别在于流体流动 时。 4.研究流体在管中流动的沿程阻力系数λ与Re的关系，可用图表示，根据两者关系及流动状态，可将图分为四个区，其中，滞流区λ与Re ，完全湍流区λ与Re 。

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

新版化工原理习题答案(05)第五章 传热过程基础

第五章 传热过程基础 1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为0.02 m 2，厚度为0.02 m ，实验测得电流表读数为0.5 A ，伏特表读数为100 V ，两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃，试求该材料的导热系数。 解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即 L t t S Q 2 1-=λ 式中 W 50W 1005.0=?==IV Q m 02.0C 50C 200m 02.0212=?=?==L t t S ，，， 将上述数据代入，可得 ()() )()C m W 333.0C m W 5020002.002 .05021??=??-??=-= t t S QL λ 2．某平壁燃烧炉由一层400 mm 厚的耐火砖和一层200 mm 厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为10.80.0006t λ=+，绝缘砖的导热系数为 20.30.0003t λ=+，W /(m C)??。两式中的t 可分别取为各层材料的平均温度。 解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q Q Q ==21 （5-32） 或 2 32212 11b t t S b t t S Q -=-=λλ （5-32a ） 式中 115000.80.00060.80.0006 1.250.00032t t t λ+=+=+?=+ 21000.30.00030.30.00030.3150.000152 t t t λ+=+=+?=+ 代入λ1、λ2得 2.0100)00015.0315.0(4.01500)000 3.025.1(-+=-+t t t t 解之得 C 9772?==t t ()()()C m W 543.1C m W 9770003.025.10003.025.11??=???+=+=t λ 则 () 221 11 m W 2017m W 4 .0977 1500543.1=-? =-=b t t S Q λ 3．外径为159 mm 的钢管，其外依次包扎A 、B 两层保温材料，A 层保温材料的厚度为50 mm ，导热系数为0.1 W /(m·℃)，B 层保温材料的厚度为100 mm ，导热系数为1.0 W /(m·℃)，

化工原理上册课后习题及答案

第一章：流体流动 二、本章思考题 1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？ 1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？ 1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？ 1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？ 1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？ 1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re 将如何变化？ 1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？ 1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失f h 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的 f h 与2 u 成正比？光 滑管流动时的摩擦损失 f h 与u 的几次方成正比？ 1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题 例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。 解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出 排放量。 首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。 设压差计中油面下移h 高度，槽内油面相应 下移H 高度。不管槽内油面如何变化，压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。 故当 1-1附图

化工原理习题及答案

一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5?临界直径de 离心分离器分离颗粒最小直径 6. 过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是______ 。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计E颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______ 。 A等速运动段的颗粒降落的速度 E加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B 3、对于恒压过滤______ 。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的？2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的4倍D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 __ 。 A增大至原来的2倍E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍

化工原理第五章吸收课后习题及答案

第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..02 0251102 y Y y = ==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数//117 =0．010*******／18 x = + 浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中NH 3的量为 /3 11017n k m o l -=? 溶液的体积 /.33101109982 V m -=? 溶液中NH 3的浓度//.333 11017==0．581／101109982 n c kmol m V --?=? 或 . 39982 00105058218 s s c x kmol m M ρ= = ?=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105 x X x = ==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。 吸收率的定义为 解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101) 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111) =0010981100111 Y y Y = =++ 气液相平衡 【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。总压为100kPa 。 解 液相中3NH 的摩尔分数/.//117 0010511710018 x = =+ 气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P k P a ＝

化工原理课后习题答案

化工原理课后习题答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

第七章 吸收 1,解：（1）008.0=* y 1047.018 100017101710=+=x （2）KPa P 9.301= H,E 不变，则2563.010 9.3011074.73 4 ??==P E m (3)0195.010 9.301109.53 3=??=* y 01047.0=x 2，解：09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断 3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=，,293k T = 故()( ) s m D G 2 52 17571071.11 .205.2112915.361293102 1212 1 --?=+?+?= HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M 粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积mol cm V A 33.286.247.3=+= 4，解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧，A 和B 表示氨和空气 ()24.986.1002.962 1 m kN P BM =+=代入式 x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm. 5，解：查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数 下C 80，s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C 80水的蒸汽压为kPa P 38.471=，02=P 时间s NA M t 21693 .041025.718224=???==-π 6,解：画图 7,解：塔低：6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶：621031-?=y 02=x 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH l g =? 的NaOH 液的比重＝液体的平均分子量： 通过塔的物料衡算，得到()()ZA L y y P K A y y G m G m -=-21 如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=

化工原理第二章习题和答案

第二章流体输送机械 一、名词解释（每题2分） 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 4、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 10、安装高度 泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题（每题2分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作围工作，开大出口阀门将导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少

Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大 Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变 Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B 3、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 Ｃ流量较小，扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合 C 4、离心通风机的全风压等于( ) Ａ静风压加通风机出口的动压 Ｂ离心通风机出口与进口间的压差 Ｃ离心通风机出口的压力 Ｄ动风压加静风压 D 5、以下型号的泵不是水泵( ) ＡＢ型ＢＤ型 ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀( ) Ａ只能安在进口管路上 Ｂ只能安在出口管路上 Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可 Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( ) Ａ包括能在的总能量Ｂ机械能 Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B 8、流体经过泵后，压力增大?p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( ) A ?p B ?p/ρ C ?p/ρg D ?p/2g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 C 10、离心泵停车时要( ) Ａ先关出口阀后断电 Ｂ先断电后关出口阀 Ｃ先关出口阀先断电均可 Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A 11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O D 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D 12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( ) Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度