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化工原理下册课后题答案(第二版)

第七章传质与分离过程概论

1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。

解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。

120.055/170.0903

0.055/170.945/29

0.002/170.0034

0.002/170.998/29

y y =

=+=

进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为 10.09030.099310.0903Y ==-

20.00340.003410.0034

Y =

由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。

2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立：（1） 2

)

B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=

（2）2

A )

(

d d B

B A

A B A A M w M w M M w x +=

解：（1）

B A A A A A M x M x x M w +=

A A A

)1(A A M x M x x M -+=

2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2

)

B B A )

B A (B A A (M x M x x x M M +=+

由于 1B A =+x x 故

)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=

（2）

B A

A A A

A M w M w M w x +=

2)()

(

d A d B

B A A B

A A

B A

A A 1

)(

M w M w M M M w M w M w M w x

2)(B

A 1

B A A )

B A M w M w M M w w ++=

)

(

B A

A B A 1

M w M w M M +=

故 2

)

(

d A d B

B A

A B A A M w M w M M w x +=

3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。管内N 2的温度为373 K ，总压为101.3 kPa ，管两端CO 的分压分别为70.0 kPa 和7.0 kPa ，试计算CO 的扩散通量。

解：设 A ——CO ； B ——N 2

查附录一得 s m 10318.024AB -?=D

()31.3k P a

k P a 703.101A1B1=-=-=p p p 总 ().3kPa 49kPa 0.73.101A2B2=-=-=p p p 总

k P a

12.57kPa 3.313

.94ln 3

.313.94ln

B1B2B1B2 BM =-=-=

p p p p p ()()()()s m kmol 10273.3s m kmol 7.0-70.012

.5735.03738.3143.10110318.02624A2A1BM

AB A ??=???????=-=

--p p RTzp P

D N

4. 在总压为101.3 kPa ，温度为273 K 下，组分A 自气相主体通过厚度为0.015 m 的气膜扩散到催化剂表面，发生瞬态化学反应B 3A →。生成的气体B 离开催化剂表面通过气膜向气相主体扩散。已知气膜的气相主体一侧组分A 的分压为22.5 kPa ，组分A 在组分B 中的扩散系数为1.85×10-5 m 2/s 。试计算组分A 和组分B 的传质通量A N 和B N 。

解：由化学计量式 B 3A → 可得B A 3N N =-

A 2N N N N ==-+

代入式（7-25），得

A A A

A A

AB A 2d d 2d d N p p z RT p N N y z

c D N 总-=-=

分离变量，并积分得

总

总总

p p p z RT p D N A1AB A 2ln 21+?=

52521 1.8510101.3101.3222.5ln kmol/(m s) 1.01210 kmol/(m s)28.3142730.015101.3

--??+?=??=???? 5

B A 33 1.01210kmol/(m s) 3.03610kmol/(m s) N N --=-=-???=-??

5. 在温度为278 K 的条件下，令某有机溶剂与氨水接触，该有机溶剂与水不互溶。氨自水相向有机相扩散。在两相界面处，水相中的氨维持平衡组成，其值为0.022（摩尔分数，下同），该处溶液的密度为998.2 kg/m 3；在离界面5 mm 的水相中，氨的组成为0.085，该处溶液的密度为997.0 kg/m 3。278 K 时氨在水中的扩散系数为1.24×10–9 m 2/s 。试计算稳态扩散下氨的传质通量。

解：设 A ——NH 3；B ——H 2O

离界面5 mm 处为点1、两相界面处为点2，则氨的摩尔分数为

085

.0A1=x ，022.0A2=x

915.0085.01A1

1B1

=-=-=x

978.0022.01A2

1B2=-=-=x

946.0915.0978

.0ln 915

.0978.0ln

B2B1B2 BM =-=-=

x x x x x 点1、点2处溶液的平均摩尔质量为

()kmol kg 9217kmol kg 1891501708501...M =?+?=

()kmol kg 98.17kmol kg 18978.017022.02=?+?=M

溶液的平均总物质的量浓度为

3k m o l /m

5855kmol/m 98

17299892170997212

22111.....M M c =+?=）（）＝＋（总ρρ 故氨的摩尔通量为

)(A2A1BM

A x x c

D N x

-?'=

总

71.2410

55.577

(0.0850.022)kmol/(m s)9.17910kmol/(m s)0.0050.946

--??=

?-?=???

6. 试用式（7-41）估算在105.5 kPa 、288 K 条件下，氢气（A ）在甲烷（B ）中的扩散系数AB D 。解：查表7-1，得

07.7A =∑v cm 3

/mol

查表7-2，计算出

B (16.5 1.984)cm /mol 24.42cm /mol v ∑=+?=

由式7-41

23/1B 3/1A 2

/1B

A 75.15])()[()11(10013.1AB

v v p M M T D ∑+∑+?=-总

s 2m 51024.6s 2m )

42.2407

.7(5.105)16

(

28810013.12

3/13

/12

/175.152

-?=+?+

??=

7. 试采用式（7-43）估算在293 时二氧化硫（A ）在水（B ）中的扩散系数AB

D '。

解：查得293 K 时水的黏度为

s Pa 10005.1B ??=μ

查表7-3，得

2.6Φ=

查表7-4，得

bA 44.8V =cm 3/mol

由式（7-43）

0.6bA

B B 15AB

/1)(104.7V T ΦM D μ-?='

/s m 10508.1/s m 8.4410005.1293

)

186.2(104.72296

.032

/115---?==????=

8. 有一厚度为8 mm 、长度为800 mm 的萘板。在萘板的上层表面上有大量的45 ℃的常压空气沿水平方向吹过。在45 ℃下，萘的饱和蒸气压为73.9 Pa ，固体萘的密度为1 152 kg/m 3，由有关公式计算得空气与萘板间的对流传质系数为0.016 5 m/s 。试计算萘板厚度减薄5％所需要的时间。

解：由式（7-45）计算萘的传质通量，即

() Ab Ai L A c c k N -=

式中

为空气主体中萘的浓度，因空气流量很大，故可认为0Ab =c ；Ai c 为萘板表面

处气相中萘的饱和浓度，可通过萘的饱和蒸气压计算，即

3Ai 5

Ai 73.9kmol/m 2.795108314318

p c RT -=

==??kmol / m 3 2

L Ai Ab 5

7A ()0.0165(2.795100)kmol/(m s) 4.61210kmol/(m s)N k c c --=-=??-?=??

设萘板表面积为S ，由于扩散所减薄的厚度为b ，物料衡算可得

A A A Sb N M S ρθ=

2.168h s 10806.7s 128

10612.41152

008.005.037

A A A1=?=????==

-M N b ρθ

第八章气体吸收

1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。

解：水溶液中氨的摩尔分数为

76.6170.07576.61000

1718

x ==+ 由 *p E x = 亨利系数为 *15.0kPa 200.00.075

p E x =

==kPa 相平衡常数为

t 200.0 1.974101.3

E m p =

== 由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40 ℃时水的密度为 992.2ρ=kg/m 3 溶解度系数为 kPa)kmol/(m 2760kPa)kmol/(m 18

02002

99233S

?=??=

...EM H ρ

2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为

3.0%（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5

1066.1?=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。

解：水溶液中CO 2的浓度为

33350/1000

kmol/m 0.008kmol/m 44

c =

= 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8

k m o l /m 55.4318

c =

=kmol/m 3

水溶液中CO 2的摩尔分数为

4t 0.008 1.4431055.43

c x c -===?

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110.5 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 =5.2×10-6 kmol/(m 2·s ·kPa)，液膜吸收系数k L =1.55×10-4 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 ＝0.725 kmol/(m 3·kPa)。

（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 246

G L G 11111

()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210

K Hk k --=+=+?????

35252(8.89910 1.92310)(m s Pa)/kmol 2.01210(m s Pa)/kmol =?+???=???

6G 1097.4-?=K kmol/(m 2

·s ·kPa)

以液相组成差表示的总推动力为

*(110.50.0320.725 1.06)kmol/m 1.504kmol/m c c c pH c ?=-=-=??-= 其对应的总吸收系数为 m/s 10855.6m/s 102.5725

.01055.111

1166

L L

---?=?+

k H k K

（2）吸收过程的控制因素

气膜阻力占总阻力的百分数为

%58.95%100102.51097.4/1/16

G G G G =???==--k K K k

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气。操作压力为10

5.0 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2.126 kmol/(m 3·kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5 kPa ，液相组成为2.85 kmol/m 3，液膜吸收系数k L =2.12×10-5 m/s ，气相总吸收系数K G ＝1.206×10-5 kmol/(m 2·s ·kPa)。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

3t 997.0

kmol/m 55.3918

c =

=kmol/m 3

kmol/(m 101741s)kmol/(m 1012239552

L t ??=???==--...k c k x

255G G L 11111()(m s kPa)/ kmol 1.20610 2.126 2.1210

k K Hk --=-=-????? 426.07310(m s kPa)/ kmol =???

52G 1.64710kmol (m s kPa)k -=???

kmol/(m 107291s)kmol/(m 10647101052325G t ??=???==--...k p k y

（2）由65

G L 10673.5m /s 126.210206.1--?=?==H K K m/s

248.018

0.105126.20

.997S =??==M Hp m 总ρ

s)/kmol (m 108967s)/kmol (m 10174124801072911112

2233??=???? ???+?=+=--....K m k K x y y s)

kmol/(m 10266123??=-.K y

kmol/(m 101403s)kmol/(m 10266124802423??=???==--...mK K y x

因溶质组成很低，故有

s)kmol/(m 101423s)kmol/(m 10673539552426L t ??=???=≈--...K c K X

kmol/(m 102661s)kmol/(m 10206101052325G t ??=???=≈--...K p K Y

（3）吸收速率为

()()62A L * 5.67310 2.1267.5 2.85kmol/(m s)N K c c -=-=???-?

kmol/(m 10429723??=-.

5. 在101.3 kPa 及25 ℃的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔的组成分别为y 1=0.04、y 2=0.002。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为4.13×103 kPa ，吸收剂用量为最小用量的1.45倍。

（1）试计算吸收液的组成；

（2）若操作压力提高到1013 kPa 而其他条件不变，再求吸收液的组成。

解：（1）11

10.04

0.0417110.04

y Y y =

==--

2220.002

0.002110.002

y Y y =

=≈-- 3

t 4.131040.77101.3

E m p ?===

吸收剂为清水，所以 02=X

813807740041700020041702121V ,L ,.....X m Y Y Y q q min n n =--=--=?

??? ?? 所以操作时的液气比为

27568138451451V ,L

,L ,...q q .q q min

n n n n =?=????

??= 吸收液的组成为

()()421L

,V ,1100557000200417027

561

-?=+-?=

+-=

....X Y Y q q X q

n n （2） 3

t 4.1310 4.0771013

E m p ?'==='

881307740041700020041702121V

,.....X m Y Y Y q

q min n n =--=--='?

??? ?? 62758813451451V ,L ,V ,L ,...q q .q q min

n n n n =?='????

??='???? ?? ()()321L ,V ,1100557000200417062751-?=+-?=+-'???

??='....X Y Y q q X q n n

6. 在一直径为0.8 m 的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45 kmol/h ，二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为34.5Y X =，气相总体积吸收系数为0.056 2 kmol/(m 3·s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求水的用量（kg/h ）及所需的填料层高度。

解：1110.0320.0331110.032

y Y y =

==-- ()()21A 10.033110.980.000662Y Y ?=-=?-=

4110.0331*9.5941034.5

Y X m -===? 44110.76*0.769.594107.29110X X --==??=?

惰性气体的流量为

()h kmol 5643h kmol 0320145V ,..q n =-?=

水的用量为

()

()h kmol 109381h kmol 0

102917000662003310564334

2121V ,L ,?=-?-?=

--=-.....X X Y Y q q n n h

kg 104883h kg 1810938143L

,?=??=..q m

求填料层高度 m 429.0m 8.0785.00562.03600

/56.432

Y V n,OG =??=

a K q H

111*0.033134.57.291100.00795Y Y Y -?=-=-??=

222*0.00066234.500.000662Y Y Y ?=-=-?=

40.50.60.70.80.91

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

.011

d b

x W x

D c a

x F

07.1100293

.0000662

.00331.0m 21OG =-=?-=

Y Y Y N m 749.4m 429.007.11OG OG =?==H N Z

7. 某填料吸收塔内装有5 m 高，比表面积为221 m 2/m 3的金属阶梯环填料，在该填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的溶质组分。已知混合气的流量为50 kmol/h ，溶质的含量为5％（体积分数％）；进塔清水流量为200 kmol/h ，其用量为最小用量的1.6倍；操作条件下的气液平衡关系为 2.75Y X =；气相总吸收系数为4

310kmol/(m s)-??；填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90％。试计算（1）填料塔的吸收率；（2）填料塔的直径。

解：（1）惰性气体的流量为

()h kmol 547h kmol 050150V ,..q n =-?=

对于纯溶剂吸收

A 21

21V

,?m X m Y Y Y q

q m i n n n =--=???? ?? 依题意

63226

1547200V ,L

,...q q min n n =?=?

???

?? ()%...m

q q

min n n 719575

2632

2V ,L

,A ==

? （2）1110.05

0.0526110.05

y Y y =

==-- ()()21A 10.052610.95710.00226Y Y ?=-=?-= ()()01200000226005260200

472

21L

,V ,1....X Y Y q q X n n =+-?=

+-=

111*0.0526 2.750.01200.0196Y Y Y ?=-=-?=

00226.0075.200226.0*222=?-=-=?Y Y Y 00803.000226.00196

.0ln 00226.00196.0ln 21

21m

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

269.600803.000226

.00526.0m 21OG =-=?-=Y Y Y N m 798.0m 269.65

OG OG ===

N Z H 由 Ωa K q H Y n V ,OG =

224

,m 2770m 798

0902211033600

547.../.aH K q ΩY n =????=

- 填料塔的直径为

m 594.0m 14

.3277

.04π4=?==

ΩD 8. 在101.3 kPa 及20 ℃的条件下，用清水在填料塔内逆流吸收混于空气中的氨气。已知混合气的质量流速G 为600 kg/(m 2·h)，气相进、出塔的摩尔分数分别为0.05、0.000526，水的质量流速W 为800 kg/(m 2·h)，填料层高度为3 m 。已知操作条件下平衡关系为Y = 0.9 X ，K G a 正比于G 0.8而于W 无关。若（1）操作压力提高一倍；（2）气体流速增加一倍；(3) 液体流速增加一倍，试分别计算填料层高度应如何变化，才能保持尾气组成不变。

解：首先计算操作条件变化前的传质单元高度和传质单元数 1110.050.0526110.05

y Y y =

==-- 2220.000526

0.000526110.000526

y Y y =

==-- 操作条件下，混合气的平均摩尔质量为

()[]kmol kg 428kmol kg 29050117050...M x M i

=?-+?==∑

()()()h m kmol 0720h m kmol 0.051428600

22V

,?=?-?=..Ωq n

()()()h m kmol 4444h m kmol 0118

800

22L ,?=?-?=.Ωq n 4060444407

2090L

,V ,....q mq S n n =?=

()()0211

0000526005260406021L

,V ,11....Y Y q q m

mX Y n n =-?=-==*

111*0.05260.02110.0315Y Y Y ?=-=-= 222*0.00052600.000526Y Y Y ?=-=-= 1OG 2110.0315ln ln 6.890110.4060.000526

Y N S Y ?=

==-?- OG OG 3

m 0.4356.890

Z H N =

==m （1）t t 2p p '= t

E m p =

t t 2

p m m m p '=

=' 20302

406

02L ，V ，..S q q m S n n ==='=

' 若气相出塔组成不变，则液相出塔组成也不变。所以 *1111

0.05260.02110.04212

Y Y Y ''?=-=-?= *2220.00052600.000526Y Y Y ''?=-=-=

1OG

2110.0421

ln ln 5.499110.2030.000526

Y N S Y '?'===''-?- Ω

ap K q a Ω

K q H n Y n 总G V ,V ,OG =

0.218m m 2

435

02OG G V ,OG

==='='.H Ωp a K q H n 总 O G O

G 0.218 5.499m 1.199Z H N '''==?=m

(1.1993)m 1.801Z Z Z '?=-=-=-m

即所需填料层高度比原来减少1.801m 。（2）

V ,V ,2n n

q q ='

8120406022V

,..S L

q m S n

=?==''=' 若保持气相出塔组成不变，则液相出塔组成要加倍，即

12X X '= 故

()()*11111112

0.0526

0.812

0.0526

0.000526

0.0103

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

2220.00052600.000526Y Y Y ''?=-=-=

1OG

2110.0103

ln ln 15.82110.8120.000526Y N S Y '?'===''-?- 2

,V ,G V ,V ,OG .n .n n n Y n q q q aP Ω

K q a Ω

K q H =∝

m 5000m 4350220OG 2

,V ,OG ..H q q H ..n n =?=???

??'='

OG 0.50015.82m 7.910Z H N '''==?=m (7.9103)m 4.910Z Z Z '?=-=-=m 即所需填料层高度要比原来增加4.910 m 。（3）

L ,L ,2n n

q q ='

20302

40602L ,V ,..S q q m S n n

==='''=

' ()*12OG *

221

ln 11Y Y N S S S Y Y ??'-'''=-+??''--??

()10.05260ln 10.2030.203 5.49710.2030.0005260-??

-+=??--??

W 对K G a 无影响，即L ,n q 对K G a 无影响，所以传质单元高度不变，即

OG 0.435H H '==m OG

OG 0.435 5.497m 2.391m Z H N '''==?= (2.3913)m 0.609m Z Z Z '?=-=-=- 即所需填料层高度比原来减少0.609 m 。

9. 某制药厂现有一直径为1.2 m ，填料层高度为3 m 的吸收塔，用纯溶剂吸收某气体混合物中的溶质组分。入塔混合气的流量为40 kmol/h ，溶质的含量为0.06（摩尔分数）；要求溶质的回收率不低于95%；操作条件下气液平衡关系为Y = 2.2X ；溶剂用量为最小用量的1.5倍；气相总吸收系数为0.35 kmol/ (m 2·h)。填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90％。试计算（1）出塔的液相组成；（2）所用填料的总比表面积和等板高度。

解：（1）1110.06

0.0638110.06

y Y y =

==-- ()()21A 10.063810.950.00319Y Y ?=-=?-= 惰性气体的流量为

()h

kmol 637h kmol 060140V ,..q n =-?=

09295022A L

,...m q

q min

n n =?==????

??? ()

kmol 5878h kmol 637092L ,...q min

n =?=

kmol 9117h kmol 587851L

,...q n =?=

()()019300003190063809

1176

37221L

,V ,1.....X Y Y q q X n n =+-?=

+-=

（2）111*0.0638 2.20.01930.0213Y Y Y ?=-=-?= 222*0.00319 2.200.

00319Y Y Y ?=-=-?= 12m 12

0.02130.00319

0.009540.0213

ln ln

0.00319Y Y Y Y Y ?-?-?=

==?? 12OG m 0.06380.00319

6.3530.00954

Y Y N Y --===? OG OG 3

m 0.4726.353Z H N =

==m 由 a ΩK q H Y n V ,OG =

填料的有效比表面积为

32322

OG V

,m m 35201m m 2

1785035047206

37......Ω

K H q a Y n =???=

填料的总比表面积为

23t 201.35m /m 223.72m /m 0.9

a =

= 由 OG T

ln 1

N S N S =-

70209

1176

3722L

,V ,....q mq S n n =?=

T 6.353(0.7021)

5.351ln 0.702

N ?-=

由 T Z H E T P N

=? 填料的等板高度为

m 0.561m 5.351

HETP =

10. 用清水在塔中逆流吸收混于空气中的二氧化硫。已知混合气中二氧化硫的体积分数

为0.085，操作条件下物系的相平衡常数为26.7，载气的流量为250 kmol/h 。若吸收剂用量为最小用量的1.55倍，要求二氧化硫的回收率为92%。试求水的用量（kg/h ）及所需理论级数。解：1110.085

0.0929110.085

y Y y =

==-- ()()21A 10.092910.920.00743Y Y ?=-=?-=

用清水吸收，20X =

56424920726A L

,...m q

q min

n n =?==????

??? 操作液气比为

0743856424726551L

,V ,....q q n n =?==

水的用量为

kmol 105199h kmol 250074383L ,?=?=..q n h

kg 107131h kg 181051995

3L ,?=??=..q m 42617

26074

38V

,L ,...mq q A n n ==

用清水吸收，A 0.92??==

由 T ln

11ln A N A

--=

1.4260.92

ln 10.921 4.198ln1.426

T N --=

11. 某制药厂现有一直径为 0.6 m ，填料层高度为6 m 的吸收塔，用纯溶剂吸收某混合气体中的有害组分。现场测得的数据如下：V =500 m 3/h 、Y 1=0.02、Y 2=0.004、X 1=0.004。已知操作条件下的气液平衡关系为 Y = 1.5 X 。现因环保要求的提高，要求出塔气体组成低于0.002（摩尔比）。该制药厂拟采用以下改造方案：维持液气比不变，在原塔的基础上将填料塔加高。试计算填料层增加的高度。

解：改造前填料层高度为

OG OG Z H N =

改造后填料层高度为

OG Z H N '''= 故有OG OG OG OG

H N Z Z H N ''

由于气体处理量、操作液气比及操作条件不变，故

OG H H '= S S '=

对于纯溶剂吸收20X =，2*0Y =

由 12OG 22*1ln[(1)]1*Y Y N S S S Y Y -=-+--

故 1OG 21

ln[(1)]1Y N S S S Y =

-+- 1OG

ln[(1)]1Y N S S S Y '=-+'

- 因此，有

212

ln[(1)

]ln[(1)]

Y S S Y Z Y Z S S Y -+''=

-+ 操作液气比为

0040004

00202121V

,L ,=--=--=

...X X Y Y q q n n

37504

1L V ..q mq S n n ===

，， 0.02

ln[(10.375)

0.375]

0.002 1.5090.02ln[(10.375)0.375]0.004

Z Z -+'==-+

1.5096m 9.054m Z '=?=

填料层增加的高度为

(9.0546)m 3.054m Z Z Z '?=-=-=

12. 若吸收过程为低组成气体吸收，试推导OG G L 1H H H A

=+。

解：

a Ω

k q

H Y n V ,G =

a Ω

k q H x n L

,L =

,1n n q mq A S ==

n x y n x n n n y n K a Ωq

k m k a Ωq a Ωk q q mq a Ωk q H A H 111

V ,V ,L ,L ,V ,V ,L G =?

??? ??+=+=+

由 a Ω

K q H Y n V

,OG =

故 O G G L 1

H H H A

13. 在装填有25 mm 拉西环的填料塔中，用清水吸收空气中低含量的氨。操作条件为20 ℃

及101.3 kPa ，气相的质量速度为0.525 kg/(m 2·s)，液相的质量速度为2.850 kg/(m 2·s)。已知20 ℃及101.3 kPa 时氨在空气中的扩散系数为5

1089.1-?m 2/s ，20 ℃时氨在水中的扩散系数为91.7610-?m 2/s 。试估算传质单元高度H G 、H L 。

解：查得20 ℃下，空气的有关物性数据如下

G 1.8110

μ-=?Pa ·s G 1.205ρ=kg/m 3 由 ()0.5

βγG G H G W Sc α=

G G 5G AB

1.81100.7951.205 1.8910

Sc D μρ--?=

==?? 查表8-6，0.557α=，0.32β=，0.51γ=-

()0.5

0.320.51G G 0.557H G W Sc -=

0.320.510.50.5570.525 2.8500.795m 0.237m -=???=

查得20 ℃下，水的有关物性数据如下：

L 100.510μ-=?Pa ·s L 998.2ρ=kg/m 3

由 ()

0.5

L L L W H Sc β

αμ??= ?

L 9

L AB 100.510572.1998.2 1.7610

Sc D μρ--?==='?? 查表8-7，32.3610α-=?，22.0=β

()

0.22

0.5

3L L L 2.3610W H Sc μ-??

=? ?

()0.22

0.53

2.8502.3610572.1m 0.325m 100.510--??

=???= ????

14. 用填料塔解吸某含二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，已知进、出解吸塔的液相组成分

别为0.008 5和0.001 6（均为摩尔比）。解吸所用载气为含二氧化碳0.000 5（摩尔分数）的空气，解吸的操作条件为35 ℃、101.3 kPa ，此时平衡关系为Y =106.03X 。操作气液比为最小气液比的1.45倍。若取OL 0.82H =m ，求所需填料层的高度。

解：进塔载气中二氧化碳的摩尔比为 110.0005Y y ≈= 最小气液比为

00766000050008500310600160008501212L

,V ,......Y mX X X q q min

n n =-?-=--=???? ?? 操作气液比为

01110007660451L

,V ,...q q n n =?=

吸收因数为 85000111

0031061

,L ,...mq q A n n =?=

液相总传质单元数为

()()21OL 11*1

ln 11*0.00050.00851106.03ln 10.8500.850 3.3340.000510.8500.0016106.03X X N A A A X X ??-=

-+??--??

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

填料层高度为

OL OL 0.82 3.334m 2.734m Z H N ==?=

15. 某操作中的填料塔，其直径为0.8 m ，液相负荷为8.2 m 3/h ，操作液气比（质量比）为6.25。塔内装有DN50金属阶梯环填料，其比表面积为109 m 2/m 3。操作条件下，液相的平均密度为995.6 kg/m 3，气相的平均密度为1.562 kg/m 3。（1）计算该填料塔的操作空塔气速；

（2）计算该填料塔的液体喷淋密度，并判断是否达到最小喷淋密度的要求。解：（1）填料塔的气相负荷为

h m 25836h m 562

125669952833V .....q V =??=

，填料塔的操作空塔气速为

836.25/3600

m/s 0.462m/s 0.7850.8

u =

=? （2）填料塔的液体喷淋密度为

()()h m m 3216h m m 8

078502

84π23232

2L ?=??=?=

....D q U V ，最小喷淋密度为

m i n W m i n ()U L a =3

232

0.08

109m /(m h )8.72m /(m

h )

=??=? min U U >，达到最小喷淋密度的要求。

16. 矿石焙烧炉送出的气体冷却后送入填料塔中，用清水洗涤以除去其中的二氧化硫。已知入塔的炉气流量为2400 m 3/h ，其平均密度为1.315 kg/m 3；洗涤水的消耗量为50 000 kg/h 。吸收塔为常压操作，吸收温度为20 ℃。填料采用DN50塑料阶梯环，泛点率取为60％。试计算该填料吸收塔的塔径。

解：查得20 ℃下，水的有关物性数据如下：

5L 100.510μ-=?Pa ·s L 998.2ρ=kg/m 3

炉气的质量流量为

kg 03156h kg 31512400V ,..q m =?=

采用埃克特通用关联图计算泛点气速，横坐标为

5750299831513156500005

0L V

V ,L ,...q q ..m m =??

? ??=???

??ρρ

查图8-23，得纵坐标为

20.2V

F F L L

()0.038u g ρψμρΦ=

1ρψρ=

=水

对于 DN50塑料阶梯环，由表8-10 和附录二分别查得

m 1127F =Φ

t 114.2m m a =

故 20.2

F 12711.3151.0050.0

389.81998.2

u ????=

解出 F 1.492u =m/s 操作空塔气速为

F 0.600.60 1.492m/s 0.895m/s u u ==?=

由 u

q D V π4V ，=

42400/3600

m 0.974m π0.895

圆整塔径，取D =1.0 m

校核 100020850

D d ==> ，故所选填料规格适宜。

取 W m i n

()0.08L =m 3

/（m ·h ）最小喷淋密度为

3232W min t min ()0.08114.2m /(m h)9.136m /(m h)U L a ==??=?

操作喷淋密度为

32250000/998.2m /(m h)63.81m /(m h)π

1.04U =

?=?? > min U

操作空塔气速为

s m 849.0s m 0.14

3600

24002=?=

泛点率为

F 0.849100%100%56.90%1.492

u u ?=?= 经校核，选用D =1.0 m 合理。

第九章蒸馏

1．在密闭容器中将A 、B 两组分的理想溶液升温至82 ℃，在该温度下，两组分的饱和蒸气压分别为*

A p =107.6 kPa 及*

B p ＝41.85 kPa ，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为0.95。试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。

解：本题可用露点及泡点方程求解。

()()()()95.085.416.10785.416.107总总*

*A 总*B 总*A A 总*

A =-=--==p p p p p p p p x p p y －解得 76.99＝总p kPa

8808.085

.416.10785

.4176.99*B

*A *

B =--=

--=p p p p x 总

本题也可通过相对挥发度求解

571.285

.416.107*B *A ===p p α

由气液平衡方程得

()()

8808.095.01571.295.095

.01=-+=-+=y y y x α

()()[]kPa 76.99kPa 8808.0185.418808.06.1071A *

A *A =-+?=-+x p x p p ＝总 2．试分别计算含苯0.4（摩尔分数）的苯-甲苯混合液在总压100 kPa 和10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相组成。苯（A ）和甲苯（

B ）的饱和蒸气压和温度的关系为 24

.22035.1206032.6lg *

A +-

=t p 58

.21994.1343078.6lg *B +-

=t p

式中p ﹡的单位为kPa ，t 的单位为℃。苯—甲苯混合液可视为理想溶液。（作为试差起点，100 kPa 和10 kPa 对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃）

解：本题需试差计算（1）总压p 总＝100 kPa

初设泡点为94.6℃，则

20224

2206943512060326*

A .....p lg =+-= 得 49158*A .p =kPa

同理 80.158

.2196.9494.1343078.6lg *B =+-

=p 1063*

B .p =kPa

4038601

63491581

63100A .....x ≈=--=

或 ()kPa 26101kPa 163604915840.....p =?+?＝总

则 51216349158*

*A ...p p ===

α 62604

051114

051211.....x )(x y =?+?=-+=

αα

（2）总压为p 总＝10 kPa

通过试差，泡点为31.5℃，*

A p =17.02kPa ，*

B p ＝5.313kPa

203.3313

.502

.17==

α 681.04

.0203.214

.0203.3=?+?=

随压力降低，α增大，气相组成提高。

3．在100 kPa 压力下将组成为0.55（易挥发组分的摩尔分数）的两组分理想溶液进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液处理量为100 kmol ，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为549.046.0+=x y 。试求两种情况下易挥发组分的回收率和残液的组成。

解：（1）平衡蒸馏（闪蒸）依题给条件

.044.01=-=q

则 x x q x x q q y 273.125.11

56.055.0156.056.011F -=---=---=

由平衡方程 0.460.54

y x =+

联立两方程，得y = 0.735， x = 0.4045

D F 0.440.44100n n ==?kmol = 44kmol

%8.58%10055

.0100735

.044%100F F D =???=?=

x n y n η （2）简单蒸馏

44D =n kmol 56W =n kmol

W 0.55F W 100d ln

ln 56x n x n y x

==-? 即 0.55

0.54-0.5490.54-0.549ln 540157980W ?=x ..

解得 x W = 0.3784

()()764503784055044

550W F D W F ....x x n n x y =-+

=-+= %.%..166110055

01007645

044A =???=

简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3784）

4．在一连续精馏塔中分离苯含量为0.5（苯的摩尔分数，下同）苯—甲苯混合液，其流量为100 kmol/h 。已知馏出液组成为0.95，釜液组成为0.05，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成0.95不变，馏出液最大可能的流量。

解：（1）馏出液的流量和苯的收率

kmol 50h kmol 05

095005

050100W D W F F ,D ,=--?=--=....x x x x q q n n

%%..%x q x q n n 951005

010095

050100F

F ,D D ,A =???=

（2）馏出液的最大可能流量

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

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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；

(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

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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’～

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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。

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

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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α。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、qm2Cp2沿程不变；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133℃的饱和蒸汽可将油从40℃加热至80℃。若现欲增加50%的油处理量，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80℃，这个方案是否可行答16．可行。问题17.为什么一般情况下,逆流总是优于并流并流适用于哪些情况答17．逆流推动力Δtm大，载热体用量少。热敏物料加热，控制壁温以免过高。问题18.解决非定态换热器问题的基本方程是哪几个答18．传热基本方程，热量衡算式，带有温变速率的热量衡算式。问题19.在换热器设计计算时，为什么要限制Ψ大于答19．当Ψ≤时，温差推动力损失太大，Δtm小，所需A变大，设备费用增加。第七章蒸发问题1.蒸发操作不同于一般换热过程的主要点有哪些答1．溶质常析出在加热面上形成垢层；热敏性物质停留时间不得过长；与其它单元操作相比节能更重要。问题2.提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪降低单程汽化率的目的是什么答2.不仅提高α，更重要在于降低单程汽化率。减缓结垢现象。问题3.为什么要尽可能扩大管内沸腾时的气液环状流动的区域答3.因该区域的给热系数α最大。

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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(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

化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图资料

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 -?=

化工原理下册练习题答案

精馏练习一．选择题 1．蒸馏是利用各组分（）不同的特性实现分离的目的。 C 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。 C A 可挥发； B 不挥发； C 易挥发； D 难挥发。 3．（）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A A 液相回流； B 进料； C 侧线抽出； D 产品提纯。 4．在（）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 C A 冷凝器； B 蒸发器； C 再沸器； D 换热器。 5．再沸器的作用是提供一定量的（）流。 D A 上升物料； B 上升组分； C 上升产品； D 上升蒸气。 6．冷凝器的作用是提供（）产品及保证有适宜的液相回流。 B A 塔顶气相； B 塔顶液相； C 塔底气相； D 塔底液相。 7．冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的（）回流。 B A 气相； B 液相； C 固相； D 混合相。 8．在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（）。 C A 浮阀板； B 喷射板； C 加料板； D 分离板。 9．在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（）。 B A 精馏段； B 提馏段； C 进料段； D 混合段。 10．某二元混合物，进料量为100 kmol/h ，x F = 0.6，要求塔顶x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为（）。 B A 60 kmol/h ； B 66.7 kmol/h ； C 90 kmol/h ； D 100 kmol/h 。 11．精馏分离某二元混合物，规定分离要求为D x 、w x 。如进料分别为1F x 、2F x 时，其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。当21F F x x >时，则（）。 A A ．2min 1min R R <； B ．2min 1min R R =； C ．2min 1min R R >； D ．min R 的大小无法确定 12．精馏的操作线为直线，主要是因为（）。 D A ．理论板假定； C. 理想物系； B ．塔顶泡点回流； D. 恒摩尔流假定 13．某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时相应的泡点为1t ，气相组成3.0=A y 时相应的露点为2t ，则（） B A ．21t t =； B ．21t t <； C ．21t t >； D ．无法判断 14．某二元理想物系，其中A 为易挥发组分。液相组成5.0=A x 时泡点为1t ，与之相平衡的气相组成75.0=A y 时，相应的露点为2t ，则（）。 A