完整版化工原理 第七章 蒸发
化工原理-第七章-蒸发
一.选择题
1. 蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（）。B
A. 生蒸汽；
B. 二次蒸汽；
C. 额外蒸汽
2 .
蒸发室内溶液的沸点（二次蒸汽的温度。B A. 等于； B. 咼于； C. 低于
3 .
在蒸发操作
中，
若使溶液在（）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。A
A. 减压；
B. 常压；
C. 加压
4 .
在单效蒸发
中，
从溶液中蒸发1kg水，通常都需要（）1kg的加热蒸汽。C A. 等于； B. 小于； C. 不少于
5 .蒸发器的有效温度差是指（)o A
A. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；
B.加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；
C. 温度差损失
6. 提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）o C
A. 传热温度差；
B. 加热蒸汽压力；
C. 传热系数；
D. 传热面积；
7. 中央循环管式蒸发器属于（）蒸发器。A
A. 自然循环；
B. 强制循环；
C. 膜式
8. 蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时，宜采用（）蒸发器。B
A. 列文式；
B.膜式；
C.外加热式；
D.标准式
9. 多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度，所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而
（）o A
A. 减少；
B. 增加；
C. 不变
10. 蒸发装置中，效数越多，温度差损失（）o B
A. 越少；
B. 越大；
C. 不变
11. 采用多效蒸发的目的是为了提高（）B
A. 完成液的浓度；
B.加热蒸汽经济程度；
C.生产能力
12. 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（）换取的。A
A. 传热面积；
B. 加热蒸汽压力；
C. 传热系数
13. 多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效
温度差就（）o A
A. 越小；
B. 越大；
C. 不变
14. （）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
A. 并流；
B. 逆流；
C. 平流
15. 对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发，宜采用（）蒸发器。C
A. 中央循环管式；
B. 列文式；
C. 升膜式
二.填空题
1. 蒸发是浓缩溶液的单元操作。
2. 为了保证蒸发操作能顺利进行，必须不断的向溶液供给热能—,并随排除气化出来
的溶剂蒸汽—o
3. 蒸发操作中，造成温度差损失的原因有:
⑴溶质的存在使蒸气压下降，沸点升高，
⑵液柱静压强引起，________
⑶管道流体阻力导致。
4. 蒸发器的主体由—加热室 _和__蒸发室__组成。
5. 在蒸发操作中，降低单位蒸气消耗量的主要方法有：采用多效蒸发, ____ 真空蒸发_, _____
加强设备保温。
6. 蒸发操作按蒸发器内压力可分为：_加压一_,_常压一_,_真空__蒸发。
7. 蒸发操作中，加热蒸气放出的热量主要用于：（1）二次蒸汽气化所需的潜垫（2）预热
原料液（3）补偿蒸发器的热损失。
8. 并流加料的多效蒸发装置中，各效的蒸发量略有增加，其原因是料液从前一效进入后一效时有_
自蒸发_。
9. 蒸发器的生产强度是指_单位传热面积上单位时间内所蒸发的水分量。
10. 蒸发器的生产能力是指_单位时间内蒸发的水分量_。
11. 单程型蒸发器的特点是溶液通过加热室一次,—_不作一—循环流动，且溶液沿加热管呈_
膜状流动，故又称为_液膜式_蒸发器。
12. 降膜式蒸发器为了使液体在进入加热管后能有效的成膜，在每根管的顶部装有_液体分
布器_。
13. 自然循环蒸发器内溶液的循环是由于溶液的_受热程度不同，而引起的一密度差异所致。
14. 标准式蒸发器内溶液的循环路线是从中央循环管_下降_，而从其它加热管_上升，其循
环的原因主要是由于溶液的_受热程度一不同，而引起的_密度差异_所致。
三?问答题
1998- 2005-提高蒸发器内液体循环速度的意义在哪？
①提高沸腾集热系数；
②降低单程气化率；
③高速流体使污垢不易沉积
1999- 2007-什么是蒸发设备的生产强度
单位传热面的蒸发量
U=W/A=Q/Ar
2001--循环型蒸发器中，降低单程气化率的目的是什么
①降低溶液在加热壁面附近的局部浓度增高现象；
②缓加热面上结垢现象。2006--蒸发操作节能的措施
①多效蒸发；
②额外蒸汽的引出；
③二次蒸汽的再压缩（热泵蒸发）；
④冷凝水热量的利用
2007--提高蒸发器生产强度的途径有哪些？
①加大传热温差；
②提高蒸发器的传热系数；
③加热蒸汽的利用率
1- 蒸发操作不同于一般环热过程的主要点有哪些？
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；与其他单元操作相比节能
更重要
2- 为什么要尽可能扩大管内沸腾时的汽液环状流动的区域 因为该区域的给热系数
最大
3- 分析比较单效蒸发器的间歇蒸发和连续蒸发的生产能力的大小。 成液浓度，加热蒸汽压强以及冷凝器操作压强均相等 单效间歇蒸发起先
小，生产能力大
4- 多效蒸发的效数受哪些限制
经济上限制：W/D 的上升达不到与效数成正比, 技术上限制： 必须小于T-t0，而T-t0是有限的
5- 比较单效与多效蒸发之优缺点
单效蒸发生产强度高，设备费用低，经济性低。多效蒸发经济性 四?计算题
1.采用标准蒸发器将 10%的NaOH 水溶液浓缩至25% (质量分数)。蒸发室的操作压 力为50 kPa ，试求操作条件下溶液的沸点升高及沸点。
解：溶液的沸点升高及沸点均按完成液来计算。 查得水的有关数据为 压力p /kPa 温度t /C 汽化热r/(kJ *g -1) 101.3 100 50
81.2
2304.5
在101.3 kPa 时，25%NaOH 溶液的沸点为113.07 C 。常压下溶液的沸点升高为
△尹(113.07 - 100)C =13.07 C
50 kPa 时，溶液的沸点升高可用两种方法计算。 (1) 用杜林规则
在杜林线图的横标 81.2 C 作垂直线交组成为 25%的杜林线，再由该点查得纵标的温度 为93 C,此即50kPa 下溶液的沸点t A 。
=(93 - 81.2 )C =11.8 C (2) 用式6-17经验公式估算
2
f a = 0.0162 (812
13.07 C =11.5 C
2304.5
则溶液的沸点升高为 11.8 C, 50kPa 下的沸点为93 C 。两种方法计算结果相差不大。 2. 用连续操作的真空蒸发器将固体质量分数为
4.0%的番茄汁浓缩至30% ,加热管内液
柱的深度为2.0 m ，冷凝器的操作压力为 8 kPa ，溶液的平均密度为 1 160 kg/m 3，常压下溶
点为
t B 41.3
41.3 1 1.5 43.8
设原料液浓度，温度，完 W/A 的下降与效数成反比快;
质存在引起的沸点升高
=1 C,试求溶液的沸点
t B 。
解：8 kPa 压力下对应二次蒸汽温度为 41.3 C,水的汽化热为
2497 kJ/kg 。取冷凝器到
蒸发室的温差损失 =1.5 C 。溶质引起的沸点升高取常压下数据，即
=1 C 。则溶液的沸
的计算如下:
P m P
Lg 2
与43.8 C 相对应的压力 p =9.25 kPa
1160 2.0 9.81 ,
则
p m 9.25
kPa=20.63 kPa
1000 2
与P m 对应的溶液沸点为 60.7 C,即卩t B =60.7 C 3?在一连续操作的单效蒸发器中将 NaOH 水溶液从10%浓缩至45% （质量分数），原
料液流量为1 000 kg/h 。蒸发室的操作绝对压力为
50 kPa （对应饱和温度为 81.2 C ）,加热
室中溶液的平均沸点为 115 C,加热蒸汽压力为 0.3 MPa （133.3 C ）,蒸发器的热损失为
12 kW 。试求（1）水分蒸发量；（2） 60 C 和115 C 两个加料温度下加热蒸汽消耗量及单位 蒸汽耗
用量。
解：（1）水分蒸发量
W F （1 x °） 1000 （1 kg/h=777.8 kg/h
x 1 0.45
（2）加热蒸汽消耗量及单位蒸汽耗用量 用焓浓图计算。
10%NaOH 水溶液 60 C 的焓 220 kJ/kg , 115 C 的焓为 440 kJ/kg ; 45% NaOH 水溶液 115C 的焓 545kJ/kg ; 115C 水蒸汽的焓为 2702.5kJ/kg, 0.3 MPa 下 r=2168.1 kJ/kg 。 60 C 加料时
D WH （F W ）0 Fh 0 Q
r
777.8 2702.5 (1000 777.8) 545 1000 220 3600 12
2168.1
D 943.9 e W 777.8
115 C 加料时
D 777.8 2702.5 (1000 777.8) 545 1000 440 3600 12 kg/h =842 4kg/h 2168.1
842.4 e 777.8
显然，随加料温度提高， D 及e 值均下降。
4.在单效蒸发装置中， 将1/4的二次蒸汽用来预热原料液。 原料液的流量为1 000kg/h ,
温度从20 C 升到70 C,其比热容 C 0=3.96 kJ/（kg ?C ）。完成液的组成为 0.28 （质量分数， 下
同）。已知溶液的沸点为 98 C,蒸发室内二次蒸汽温度为 91 C,加热蒸汽温度为125 Co
忽略蒸发装置的热损失。试求（1 ）传热的有效温差和温差损失；
（2）原料液的组成X 0 ；
（ 3）
加热蒸汽消耗量和经济性。
解：（1）有效温差和温差损失
t m T t 125 98 C =27 C
t 1 T 98 91 C =7C
(2 )料液组成
91 C 下蒸汽的冷凝热 r 2281.6 kJ/kg
FC p0 (t t 。)1000 3.96 (70 20) kJ h 1.98 105 kJ h
1.214
1.083
W
4 198
°°°kg/h=347.1 kg/h 2281.6
W F(1
X o
) 1000 (1 _^)kg/h 347.1kg/h x , 0.28
X o 0.1828
(3) 加热蒸汽消耗量及其经济性
98 C 和 125 C 的相变热分别为 2263.4kJ/kg 和 2191.8kJ/kg Wr D
FC po* t) Q L 347.1 22634 1000 3.96 (98 70),丄
小 E W D 347.1
0.8486
409.0
5?在单效真空蒸发器中将牛奶从
15%浓缩至50% (质量分数)，原料液流量为F=1500
kg/h ，其平均比热容 C °=3.90 kJ/(kg ?C )，进料温度为30 C 。操作压力下，溶液的沸点为 65 C,加热蒸汽压力为105 Pa (表压)。当地大气压为101.3 kPa 。蒸发器的总传热系数 K °=1 160 W/(m 2?C )，其热损失为8 kW 。试求(1)产品的流量；(2)加热蒸汽消耗量；(3)蒸发 器的传热面积。 解：
(
1
)
产
品
流
量
X 0
F(1 —)
1500 (1
X 1
(2) 65 C 下水的汽化热为 r =2343.4 kJ/kg
201.3 kPa 下的蒸汽冷凝热 r=2204.5kJ/kg , T=120.3 C 忽略牛奶的稀释热，则
1050 23434 1500 390 (65 30) 3600 8
2204.5
=1222 kg/h
1222 e
1.164
1050
(3)蒸发器的传热面积
Q 1500 3.90 (65 30) 1050 2343.4 kJ/h=2.665 X 106kJ/h=740 kW t m T t B 120.3 65 C =55.3 C
3
S 0
Q 740 10
m 2=11.54 m 2
K 0 t m 1160 55.3
6?在双效并流蒸发装置上浓缩盐的水溶液。已知条件为：第
1效，浓缩液的组成为 X 1
(质量分数，下同)，流量为L 1=500 kg/h ，溶液沸点为105 C (即二次蒸汽温度)，该温度 下水的汽化热r 1 =2 245.4 kJ/kg ，物料平均比热容c p =3.52 kJ/(kg ?C )；第2效，完成液组成为 32%，溶液沸点为90 C,该温度下水的汽化热 D =2283.1 kJ/kg 。忽略溶液的沸点升高、稀
0.15
0.50
)kg/h=1050 kg/h x 0 L F W F 1 (1
—) X 1
1500
15
kg/h=450 kg/h 50
Wr FC p°(t 1 t 。)Q L
r
kg/h
可见，不同简化方法估算溶液的沸点值有一定差别。
8、某效蒸发器每小时将 1000kg 的25%(质量百分数，下同)NaOH 水溶液浓缩到50%已知: 加热蒸
气温度为120OC 进入冷凝器的二次蒸气温度为 60oC,溶质和液柱引起的沸点升
高值为45oC,蒸发器的总传热系数为
1000 W?m 2k -1。溶液被预热到沸点后进入蒸发器，
蒸发器的热损失和稀释热可以忽略，认为加热蒸气与二次蒸气的汽化潜热相等，均为 -1
2205kJ?kg 。
求：蒸发器的传热面积和加热蒸气消耗量。
解：蒸发水份量：q m = q mF (1-x 0/x 1)=1000 x (1 -25/50)=500Kg/h=0.139Kg/s 加热蒸汽消耗量：
释热及蒸发装置的热损失。试计算原料液的处理量
F 及其组成X 。。
解：W 2
L i (1 竺)500 (1 °^) kg/h=250 kg/h
X 2 0.32
D 2 W
W2D LC p (t 2 t i )
250 2283.
1 500
352 ( 25) kg/h=234.6 kg/h
2245.4
W L !
234.6 500 kg/h=734.6 kg/h
W i
73
4.6 (1 訖)234.6 kg/h
解得
7?在三效并流蒸发装置上浓缩糖水溶液。沸点升高及蒸发器的热损失均可忽略不计。
已知第一效的生蒸汽压力 P 0=270.3 kPa (对应饱和温度 130 C)、第三效溶液的沸点t 3=55 C (对应
P 3=15.74 k Pa )。各效的总传热系数分别为：K 0,1=2600 W/(m 2?C ), K °,2=2000 W/(m 2
?C ),
K 0,3=1400 W/(m 2?C )。各效蒸发器传热面积相等。试按如下两种简化估算各效溶液沸点：
各效传热量相等；
各效等压力降。 (1)
X 0=0.1089
(1) (2)
解: 各效传热量相等的溶液沸点
t i t m
1 K7
卩 (130 111 K
K
K
55) 1 2600 1 1
2600 2000
工 18^4C 1400 同理
t 1
130 18.04 C =111.96 C t 2 23.45 C
t 2
88.51 C
t 3
55 C
(2)等压力降原则的沸点 相邻两效间的压力差为
270.3 15.74 P i
kPa=84.85 kPa
同理
P 1 185.5 kPa
t 1 117.6 C
p 2 100.6 kPa
t 2
99.9 C
q mD
q mF C p0
(t 1 t °) q mW r
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
化工原理第五章吸收题
六吸收 浓度换算 甲醇15%(质量)的水溶液, 其密度为970Kg/m3, 试计算该溶液中甲醇的: (1)摩尔分率; (2)摩尔比; (3)质量比; (4)质量浓度; (5)摩尔浓度。 分子扩散 估算1atm及293K下氯化氢气体(HCl)在(1)空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。 一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20℃空气以一定速度吹过管口,经5 小时后液面下降到离管口2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg] , 丙酮液密度为 7900[kg/m3],计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数。 浅盘内盛水。水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。 一填料塔在常压和295K下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。在塔内某处，氨在气相中的组成y a=5%(摩尔百分率)。液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量N A = 10 - 4[kmol/m2·S],气相扩散系数D G=[cm2/s],求气膜的当量厚度。 相平衡与亨利定律 温度为10℃的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%，求达到平衡时氧在水中的最大浓度, （以[g/m3]、摩尔分率表示）及溶解度系数。以[g/m3·atm]及 [kmol/m3·Pa]表示。 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。 25℃及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3，与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后, (1)CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少? (2)刚开始接触时的总传质推动力ΔP,Δx各为多少？气液达到平衡时的总传质推动力又为多少？
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_________。
化工原理第七章干燥课后习题及答案
第七章干燥 湿空气的性质 I 1.01 1.88H t 2492H 的下列各参数：(1)湿度H; (2)饱和湿度 H s ; (3)露点t d ; (4)焓I ; (5)空气中的水汽 分压P V o 解 总压 p 101.33kPa,t 303K 30C, 0.7 (1) 30 C 时，水的饱和蒸气压 p s 4.241kPa 湿度 H 0.622 — -P ^ 0.622 0.7 4.241 0.0188?g 水/ kg 干气 P P s 101.33 0.7 4.241 ⑵饱和湿度 H s 0.622 Ps 4.241 0.622 0.0272kg 水/ kg 干气 P P s 101.33 4.241 ⑶ 露点t d 时的饱和湿度 H s 0.0188kg 水/ kg 干气 H s 0.622— P P s pH s 101 33 0 0188 p s s . 2.97kPa 0.622 H s 0.622 0.0188 从水的饱和蒸气压为查得水的饱和温度为 23.3 C,故空气的露点 t d 233C (4) t 30C, H 0.0188kg 水/ kg 干气时，空气的焓为 H 1.01 1.88H t 2492H =(1.01 1.88 0.0188) 30 2492 0.0188 78.2kJ/kg 干气 【7-1】湿空气的总压为 101.3kPa , (1) 试计算空气为 40C 、相对湿度为 60%时 的湿度与焓; (2)已知湿空气中水蒸气分压为, 求该空气在 50 C 时的相对湿度 与湿 度Ho (1 ) 湿空气总压 p 101.3kPa 0.6 , 40C 时水蒸气的饱和蒸气压 湿度 H 0.622 —p ^ 0.622 P P s P s 7.375kPa 0.6 7.375 101.3 0.6 7.375 °. 0284 ?水/kg 干 气 =(1.01 1.88 0.0284) 40 湿空气中水汽分压 2492 0.0284 113.3kJ/kg 50C 时水的饱和蒸气压 相对湿度 P V P s 湿度 H 0.622』 P I p v 9.3kPa P s 12.34kPa 鑰 0754 9.3 =0.622 P V 101.3 9.3 【7-2】空气的总压为，干球温度为 0.0629kg 水/ kg 干气 303K ，相对湿度 70%，试用计算式求空气
化工原理第五章-精馏-答案
五蒸馏习题解答 1解: (1)作x-y图及t-x(y)图,作图依据如下: ∵x A=(p-p B0)/(p A0-p B0); y A=p A0×x A/p 以t=90℃为例,x A=(760-208.4)/(1008-208.4)=0.6898 y A=1008×0.6898/760=0.9150 计算结果汇总: t℃80.0290100110120130131.8 x10.68980.4483 0.2672 0.12870.01950 y10.91500.7875 0.61180.37770.07240 4.612x/(1 10.91120.7894 0.6271 0.4052 0.08400 +3.612x) (2)用相对挥发度计算x-y值: y=αx/[1+(α-1)x] 式中α=αM=1/2(α1+α2) ∵α=p A0/p B0 α1=760/144.8=5.249 ;α2=3020/760=3.974 ∴αM=1/2(α1+α2)=1/2(5.249+3.974)=4.612 y=4.612x/(1+3.612x) 由此计算x-y值亦列于计算表中,y-x图,t-x(y) 图如下: 1 题附图 2解: (1)求泡点: 在泡点下两组分的蒸汽分压之和等于总压P,即:p A+p B=p A0x A+x B0x B=p求泡点要用试差法,先设泡点为87℃ lgp A0=6.89740-1206.350/(87+220.237)=2.971
p A0=102.971=935.41[mmHg] lgp B0=6.95334-1343.943/(87+219.337)=2.566 p B0=102.566=368.13[mmHg] 935.41×0.4+368.13×0.6=595≈600mmHg ∴泡点为87℃,气相平衡组成为 y=p A/p=p A0x A/P=935.41×0.4/600=0.624 (2)求露点: 露点时,液滴中参与甲苯组成应符合下列关系: x A+x B=1或p A/p A0+p B/p B0=1式中 p A=0.4×760=304[mmHg]; p B=0.6×760=456[mmHg] 求露点亦要用试差法,先设露点为103℃,则:lgp A0=6.8974-120.635/ (103+220.237)=3.165 ∴p A0=1462.2[mmHg] lgp B0=6.95334-1343.943/(103+219.337)=2.784 ∴p B0=608.14[mmHg] 于是 : 304/1462.2+456/608.14=0.96<1 再设露点为102℃,同时求得p A0=1380.4; p B0=588.84 304/1380.4+456/588.84=0.995≈1 故露点为102℃,平衡液相组成为 x A=p A/p A0=304/1380.4=0.22 3解: (1)x A=(p总-p B0)/(p A0-p B0) 0.4=(p总-40)/(106.7-40) ∴p总=66.7KPa y A=x A·p A0/p=0.4×106.7/66.7=0.64 (2)α=p A0/p B0=106.7/40=2.67 4解: (1) y D=? αD =(y/x)A/(y/x)B =(y D /0.95)/((1-y D )/0.05)=2 y D =0.974 (2) L/V D =? ∵V=V D +L (V/V D )=1+(L/V D ) V0.96=V D 0.974+L0.95 (V/V D )0.96=0.974+(L/V D )0.95 (1+L/V D )0.96=0.974+(L/V D )0.95 (L/V D )=1.4 5解:
化工原理第七章塔设备答案
七气液传质设备习题解答 1 解: 塔底压强=101+30=131[kn/m2], 在上此压强下水沸点为107℃ ,此温度下 ρG=18×131×273/×101×380)=[kg/m3] ρl=953[kg/m3] θ=[dyn/cm] μ=[cp] (ρl/ρG)1/2V l/V G=(ρG/ρl)1/2m l/m G =953)1/2×= H T=0.3m 当P148图11--6 ,C20= C=C200(σ/20)=20)= UF=C[(ρl-ρG)/ρG]=[/] =[m/s] U==×=2[m/s] 气体流量 : V G=m G/ρG==[m3/s] 塔的有效截面An(指塔版上可供气体通过的截面) An=V G/u=2=[m2] 塔的总截面为A,依题意0.9A=An , ∴A=An/==[m2] 塔截面为A,故塔径为D πD2/4=A D=(4A/π)=(4×=≈[m] 2 解: 已知a=, 86℃时, μ水=[cp]
μ甲醇=[cp] μaΩ=×+×=[cp] aμaΩ=×= 由图11--21查得总板效率E==42% 筛板塔增大10% 故得 E=×=46% 实际塔板数为(30-1)/E=29/=63 (釜算一块理论板) 塔板层高度为(63-1)×=[m] 3 解 : 校核液泛是否发生 气体通过筛孔压力降ho h O=(1/2g)(uo/Co)2ρG/ρl 式中:uo=[m/s] ,ρG=[kg/m3] ; ρl=953[kg/m3] 根据do/tp=4mm/2mm=2 ,由图11--9读出Co= ∴ho=(1/2953)=[m清液柱] 气体通过泡沫层压降e he=β(hw+how) 式中hw=0.05m ; β为充气系数,how为堰头高度。现先求β。它根据u AρG1/2 值从图中查取.u A为按工作面计算的气速: u A=V G/(A-2Ad)=××= [m/s] u AρG1/2== 由此查得β= 。 how=(V′l/lw)2/3 式中.V l为液体体积流量953)×3600=[m3/h] lw为堰长,lw=0.36 m(题给条件)
化工原理第七章 塔设备 题
七气液传质设备 板式塔 3.1 用一筛板精馏塔分离甲醇水溶液。料液中甲醇浓度为52%(摩尔%,以下同),使塔顶得99.9%的甲醇产品,塔底为99.8%水。塔顶压强为101[KN/m2],全塔压降为30[KN/m2],试按塔底状况估算塔径。取液泛分率为0.7,板间距初步定为300mm, 塔的有效截面为总截面积的90%,塔底气体负荷(可视为水蒸汽)为0.82[kg/s],塔底的液体负荷(可视为水)为1.24[kg/s] 3.2若上题精馏塔经计算所需的理论板数为30块(包括釜), 且在塔顶与塔底平均温度为86℃下甲醇对水的相对挥发度ａ=6.3,水的粘度为0.33厘泊,甲醇粘度为0.26厘泊,求该塔整个塔板层的高度为多少米? 3.3 用第一题给定的条件,经初步设计得到筛板塔主要尺寸如下: 塔径D=900[mm] 板间距H t=300[mm] 孔径d o=4[mm] 板厚t p=2[mm] 堰高t w=50[mm] 堰长L w=630[mm] 筛孔气速U o=12.7[m/s] 降液管面积与塔截面积之比A d/A=0.1 液面落差△=0 降液管下沿离塔板距离y=40[mm] 试校验塔板是否发生液泛;校验液体在降液管中的停留时间是否满足要求。 填料塔 3.4 习题1与2中的筛板塔若改用填料塔代替,内装填38mm 钢鲍尔环试求塔径及填料层高度。塔径按塔底条件计算，取液泛分率为0.6。并比较筛板与填料塔的压降。 3.5 有一填料塔,内充填40[mm]陶瓷拉西环,当塔内上升的气量达到8000[kg/h]时, 便在顶部开始液泛,为了提高产量,拟将填料改为50[mm]陶瓷矩鞍。问此时达到液泛的气量为若干?产量提高的百分率为多少? 综合思考题 3.6 选择与填空 [1].(1) 塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有。 当喷淋量一定时,填料塔单位高度填料层的压力降与空塔气速关系上存在着两个转折点, 其中下转折点称为_______,上转折点称为_______。 (2) 筛板塔、泡罩塔，浮阀塔相比较,操作弹性最大的是_______; 单板压力降最小的是_______; 造价最便宜的是_______。 A.筛板塔 B.浮阀塔 C.泡罩塔 [2].(1) 鲍尔环比拉西环优越之处有(说出三点来)_______。 (2) 是非题 在同样空塔气速和液体流量下,塔板开孔率增加
化工原理第七章习题答案
7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200 时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为1 3 kPa m kmol --??）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。 （答：13 kPa m 0.59kmol --??=H , 0.943m =） 解：3m kmol 582.010******* 1-?== c ， 31m Pa mol 59.09866.0582 .0--??===Pe c H ， 0099.03.101100760 4.7== e y ， 0105.01810017117 1=+= x ， 943.00105 .00099 .0== =x y m e 。 7-2．C 100 时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3?=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧（答：3m g 4.11-? ，或3m 0.35mol -? ） 解：kPa 3.213.10121.0=?=Pe ， 66 61042.610313.33 .2110313.3-?=?=?=Pe x ， 36m g 4.111000 1832 1042.6--?=???= c 。 7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6， 吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为1 3kmol kmol 012.0-??NH 水。 此物系的平衡关系为X Y 52.2=* 。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少（答：顶00402.02=ΔY ，底034.01=ΔY ） 解：064.006.0106.01111=-=-= y y Y ，0402.0004 .01004 .01222=-=-=y y Y ， 塔底：03024.0012.052.252.2=?==X Y e ， 塔顶：0052.252.2=?==X Y e ， 塔顶气相推动力00402.02=?Y ， 塔底气相推动力034.003024.0064.01,11=-=-=?e Y Y Y 。 7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K 下的溶解度系13kPa m 2kmol --??=H ,传质系数112kPa h m 0.056kmol ---???=G k ， 3-112m km ol h m 0.075km ol ????=--L k 。求总传质系数G K 以及气相阻力在总阻力中所占 的分数。（答：1 1-2kPa h m 0.0408kmol --???=G K , 73.0） 解：112kPa h m kmol 0408.0075 .021 056.011 1 11---???=?+ = + = L G G HK K K ， 气相阻力所占分率：
化工原理答案-第五章--吸收
第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和2的混合气体中，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 ..020251102 y Y y = ==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解3, 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3的量为 /3 11017n kmol -=? 溶液的体积 /.3 3101109982 V m -=? 溶液中 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= = ?=．．／ 3 与水的摩尔比的计算 //117 0010610018 X = =． 或 ..00105001061100105 x X x = ==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时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 2 11 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3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11) 101 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中3的摩尔比为 () (2) 1 1109011100111Y Y η=-=-?=（） 摩尔分数 (22) 200111 =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3 NH 的平衡 分压为798。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/()3 kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。 总压为100kPa 。 解 液相中3 NH 的摩尔分数/.//117 0010511710018 x = =+ 气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.333 11017 0581 101109982 n c kmol m V --?===?／ 溶解度系数 /*./../()3 058107980728H c p kmol m kPa ===? 液相中3NH 的摩尔分数 //117 0010511710018 x = =+．／ 气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (0798) 07610000105 y m x == =? 或 //.76100076m 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，3 1m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的
化工原理第五章习题及答案.doc
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x F 、x D 、R、q ，D/F 相同时，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比， N T，间N T，直，x W，间x W，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。
完整版化工原理 第七章 蒸发
化工原理-第七章-蒸发 一.选择题 1. 蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（）。B A. 生蒸汽； B. 二次蒸汽； C. 额外蒸汽 2 . 蒸发室内溶液的沸点（二次蒸汽的温度。B A. 等于； B. 咼于； C. 低于 3 . 在蒸发操作 中， 若使溶液在（）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。A A. 减压； B. 常压； C. 加压 4 . 在单效蒸发 中， 从溶液中蒸发1kg水，通常都需要（）1kg的加热蒸汽。C A. 等于； B. 小于； C. 不少于 5 .蒸发器的有效温度差是指（)o A A. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差； B.加热蒸汽与二次蒸汽温度之差； C. 温度差损失 6. 提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）o C A. 传热温度差； B. 加热蒸汽压力； C. 传热系数； D. 传热面积； 7. 中央循环管式蒸发器属于（）蒸发器。A A. 自然循环； B. 强制循环； C. 膜式 8. 蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时，宜采用（）蒸发器。B A. 列文式； B.膜式； C.外加热式； D.标准式 9. 多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度，所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而 （）o A A. 减少； B. 增加； C. 不变 10. 蒸发装置中，效数越多，温度差损失（）o B A. 越少； B. 越大； C. 不变 11. 采用多效蒸发的目的是为了提高（）B A. 完成液的浓度； B.加热蒸汽经济程度； C.生产能力 12. 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（）换取的。A A. 传热面积； B. 加热蒸汽压力； C. 传热系数 13. 多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效 温度差就（）o A A. 越小； B. 越大； C. 不变 14. （）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 A. 并流； B. 逆流； C. 平流 15. 对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发，宜采用（）蒸发器。C A. 中央循环管式； B. 列文式； C. 升膜式 二.填空题 1. 蒸发是浓缩溶液的单元操作。 2. 为了保证蒸发操作能顺利进行，必须不断的向溶液供给热能—,并随排除气化出来 的溶剂蒸汽—o
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 ..020251102 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 /311017n kmol -=? 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 //117 0010610018 X = =． 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 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0.1y = 摩尔比 (11101) 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 ()...211109011100111Y Y η=-=-?=（） 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
化工原理第七章干燥课后习题及答案
第七章 干 燥 湿空气的性质 【7-1】湿空气的总压为.1013kPa ，(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60?=时的湿度与焓；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ，求该空气在50℃时的相对湿度?与湿度H 。 解 湿空气总压.1013p kPa = (1).06?=，40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p kPa = 湿度 ..../ (067375) 0622 0622002841013067375 s s p H kg kg p p ???==?=--?．水干气 焓 ()..1011882492I H t H =++ (...)../= 10118800284402492002841133kJ kg +??+?= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p kPa = 相对湿度 ..93 07541234 V s p p ?===． 湿度 . (93) 0622 =062200629101393 V V p H kg kg p p =?=--．水／干气 【7-2】空气的总压为101.33kPa ，干球温度为303K ，相对湿度%70?=，试用计算式求空气的下列各参数：(1)湿度H ；(2)饱和湿度s H ；(3)露点d t ；(4)焓I ；(5)空气中的水汽分压V p 。 解 总压.,.101333033007p kPa t K ?====℃， (1) 30℃时，水的饱和蒸气压.4241s p kPa = 湿度 ...? (074241) 0622 06220018810133074241 s s p H kg kg p p ???==?=--?．．水／干气 (2) 饱和湿度 (4241) 0622 062200272101334241 s s s p H kg kg p p ==?=--．水／干气 (3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水／干气 .0622s s s p H p p =- (1013300188) 2970622062200188 s s s pH p kPa H ?= ==++ 从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点.233℃d t = (4) .3000188t H kg kg ==℃，水／干气时，空气的焓为 ()..1011882492H H t H =++
化工原理答案第五章吸收
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 ..020251102 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 /311017n kmol -=? 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 //117 0010610018 X = =． 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 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0.1y = 摩尔比 (11101) 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 ()...211109011100111Y Y η=-=-?=（） 摩尔分数 (22200111) =0010981100111 Y y Y = =++ 气液相平衡
化工原理习题答案(第七章)
第7章 吸收 7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。试求溶解度系数H （单位为13kPa m kmol --??）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。 （答：13kPa m 0.59kmol --??=H , 0.943m =） 解：3m kmol 582.01000 101171-?==c ， 31m Pa mol 59.09866 .0582.0--??===Pe c H ， 0099.03 .1011007604.7==e y ， 0105.018 100171171=+=x ， 943.00105 .00099.0===x y m e 。 7-2．C 100时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3?=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧？（答：3m g 4.11-? ，或3m 0.35mol -? ） 解：kPa 3.213.10121.0=?=Pe ， 6661042.610 313.33.2110313.3-?=?=?=Pe x ， 36m g 4.111000 18321042.6--?=???=c 。 7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6，吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为13kmol kmol 012.0-?NH 水。此物系的平衡关系为X Y 52.2=* 。气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶00402.02=ΔY ，底034.01=ΔY ） 解：064.006.0106.01111=-=-=y y Y ，0402.0004 .01004.01222=-=-=y y Y ， 塔底：03024.0012.052.252.2=?==X Y e ， 塔顶：0052.252.2=?==X Y e ， 塔顶气相推动力00402.02=?Y ， 塔底气相推动力034.003024.0064.01,11=-=-=?e Y Y Y 。 7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K 下的溶解度系13kPa m 2kmol --??=H ,传质系数112kPa h m 0.056kmol ---???=G k ， 3-112m kmol h m 0.075kmol ????=--L k 。求总传质系数G K 以及气相阻力在总阻力中所占的分数。（答：11-2kPa h m 0.0408kmol --???=G K , 73.0） 解：112kPa h m kmol 0408.0075.021056.011111 ---???=?+=+=L G G HK K K ， 气相阻力所占分率：
化工原理第五章精馏题
五蒸馏 汽液相平衡 1.1 苯(A)与氯苯(B)的饱和蒸汽压[mmHg]和温度[℃]的关系如下: t 80.92 90 100 110 120 130 131.8 p0 A 760 1008 1335 1740 2230 2820 3020 p0 B 144.8 208.4292.8 402.6 542.8 719 760 若苯—氯苯溶液遵循Raoult定律,且在1atm下操作,试作： (1) 苯—氯苯溶液的t—x(y)图及y—x图； (2) 用相对挥发度的平均值另行计算苯—氯苯的x—y值。 1.2 苯—甲苯混合液的组成x=0.4(摩尔分率),求其在总压p=600[mmHg]下的泡点及平衡汽相组成。又苯和甲苯的混合气含苯40％(体积％)，求常压下的露点。已知苯—甲苯混合液服从拉乌尔 定律。苯(A)和甲苯(B)的蒸汽压p0 A 、p0 B [mmHg],按下述Antoine方程计算：式中t为温度[℃]。 lg p0 A =6.89740-1206.350/(t+220.237) lg p0 B =6.95334-1343.943/(t+219.237) 1.3 某双组分理想物系当温度t=80℃时，p0 A =106.7kPa，p0 B =40kPa，液相摩尔组成为x A=0.4，试 求: (1) 与此液相组成相平衡的汽相组成y A； (2) 相对挥发度α。 1.4 一双组分精馏塔，塔顶设有分凝器，已知进入分凝器的汽相组 成y1=0.96(?摩尔分率,下同)，冷凝液组成x D=0.95，两个组分的相对 挥发度α=2，求: (1) 出分凝器的汽相组成y D=? (2) 出分凝器之液、汽的摩尔流率之比L/V D=? 习题4附图 1.5 在1atm下对x=0.6(摩尔分率)的甲醇—水溶液进行简单蒸馏，当馏出量为原料的1/3时，求此时刻的釜液及馏出物的组成。设x=0.6附近平衡线可近视为直线，其方程为y=0.46x+0.549 1.6 某二元混合物原料中易挥发组分x F=0.4(摩尔组成)，用平衡蒸馏的方式使50%的物料汽化，试求气相中易挥发组分的回收率。（设相对挥发度为3） 1.7 将含有24%(摩尔,以下同)易挥发组分的某液体混合物送入连续操作的精馏塔，馏出液中含有95%的易挥发组分，残液中含有3%易挥发组分。塔顶蒸汽量为850[kmol/h]，回流量为670[kmol/h]，塔顶采用全凝器，试求塔顶易挥发组分的回收率及残液量。 1.8 现有一连续精馏塔只有精馏段，用于A、B两组分的分离。已知A与B?的分子量分别为78
化工原理第七章 塔设备 答案讲课讲稿
化工原理第七章塔设 备答案
七气液传质设备习题解答 1 解: 塔底压强=101+30=131[kn/m2], 在上此压强下水沸点为107℃ ,此温度下ρG=18×131×273/(22.4×101×380)=0.75[kg/m3] ρl=953[kg/m3] θ=57.5[dyn/cm] μ=0.266[cp] (ρl/ρG)1/2V l/V G=(ρG/ρl)1/2m l/m G =(0.75/953)1/2×1.24/0.82=0.041 H T=0.3m 当P148图11--6 ,C20=0.065 C=C200(σ/20)0.2=0.065(57.5/20)0.2=0.08 UF=C[(ρl-ρG)/ρG]0.5=0.08[(953-0.75)/0.75]0.5 =2.85[m/s] U=0.7UF=0.7×2.85=2[m/s] 气体流量 : V G=m G/ρG=0.82/0.75=1.09[m3/s] 塔的有效截面An(指塔版上可供气体通过的截面) An=V G/u=1.09/2=0.545[m2] 塔的总截面为A,依题意0.9A=An , ∴A=An/0.9=0.545/0.9=0.606[m2] 塔截面为A,故塔径为D πD2/4=A D=(4A/π)0.5=(4×0.606/3.14)0.5=0.879≈0.9[m] 2 解: 已知a=6.3, 86℃时, μ水=0.33[cp] μ甲醇=0.26[cp] μaΩ=0.52×0.26+0.48×0.33=0.29[cp] aμaΩ=6.3×0.29=1.83 由图11--21查得总板效率E=0.42=42% 筛板塔增大10% 故得 E=1.1×0.42=46% 实际塔板数为(30-1)/E=29/0.46=63 (釜算一块理论板) 塔板层高度为(63-1)×0.3=18.6[m] 3 解 : 校核液泛是否发生 气体通过筛孔压力降ho h O=(1/2g)(uo/Co)2ρG/ρl 式中:uo=12.7[m/s] ,ρG=0.75[kg/m3] ; ρl=953[kg/m3] 根据do/tp=4mm/2mm=2 ,由图11--9读出Co=0.76 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢175