化工原理吸收课后答案解析

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第二章 吸收习题解答

1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H

*

=

.求算.

已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出:

以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为

31000/kg m .则:

3333

31

170.582/1001

1000

0.5820.590/()0.987

NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P *

==+∴===? (2).求m .由333

333330.987

0.00974

101.33

1

170.0105

11001718

0.009740.928

0.0105

NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P

x y m x **

*

*==

=

===+===

2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与

空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故

222

26

6

101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110

O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=?

所以:溶解度6522322()()6.431032

1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=?????

3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/(m 3·kPa 、))及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O

H EM ρ

=

求算

2435

1000

2.95510/()1.881018

a H O

H kmol m kP EM ρ

-=

=

=???? (2)求m

5

1.8810371506.6

E

m ρ?===

(2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO

(3)

2255

506.60.0210.1310.13 5.3910

1.8810CO a

CO P kP P x E **

-=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈

55

2222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=??????

????

??=?????

故100克水中溶有220.01318CO gCO

4..在101.33kPa 、0℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知相距0.2cm 的两截面上O 2的分压分别为13.33kPa 和6.67kPa,又知扩散系数为0.185cm 2/s,试计算下列两种情况下O 2的传递速率,kmol/(m 2·s): (1) O 2与CO 两种气体作等分子反向扩散; (2) CO 气体为停滞组分。

解:(1)等分子反向扩散时2O 的传递速率

122523

125

523

()0.185/ 1.8510/.273101.325.0.221013.33. 6.671.8510(13.33 6.67) 2.7110(/)8.314273210

A A A a A a A a

A D

N P P RTZ

D cm s m s T K P kP Z cm m P kP P kP N kmol m s -----=

-==?====?==?∴=?-=?????

(2)2O 通过停滞CO 的扩散速率

52123152 1.8510101.33101.33 6.67

()ln ln

8.314273210101.3313.333.0110/B A A A Bm B P DP DP N P P RTZP RTZ P kmol m s

---??-=-==???-=?? 5.一浅盘内存有2mm 厚的水层,在20℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm 的静止空气膜层,此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为2.60×10-5m 2/s,大气压强为101.33KPa 。求蒸干水层所需的时间。

解:这是属于组分()A 通过停滞组分的扩散。

已知扩散距离(静止空气膜厚度)为3510Z m -=?.水层表面的水蒸气分压(20)C 的饱和水蒸气压力为1 2.3346A a P kP = 静止空气膜层以外;水蒸气分压为20A P =

522.610/.101.33.27320293a D m s P kP T K -=?==+= 单位面积上单位时间的水分蒸发量为

52123162 2.610101.33101.33()ln ln

8.314293510101.33 2.33465.0310/()

B A A A Bm B P DP DP N P P RTZP RTZ P kmol m s ---??=-==???-=?? 故液面下降速度:

685.0310189.0710/998.2A A L d N M m s d δθρ--???===? 水层蒸干的时间:

348

510 2.20510 6.125/9.0710

h h s h d d θθ--?===?=? 6. 试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算0℃、101.33kPa 时氨和氯化氢在空气中的扩散系数D(m 2/s),并将计算结果与表2-2中的数据相比较。 解:(1):氨在空气中的扩散系数. 查表2.4知道,空气的分子体积:

329.9/B V cm mol = 氨的分子体积:

325.8/A V cm mol =

又知29/.17/B A M g mol M g mol ==

则0.101.33a C kP 时,氨在空气中的扩散系数可由

Maxwea Gilliland 式计算.

3

53/21/2

521/31/3

11

4.3610(273)()17291061410/101.33(2

5.8)(29.9)NH D m s --???+==????+??

(2)同理求得

521.32310/HCl D m s -=?

7.在101.33kPa 、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的组成都很低,平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H=1.955kmol/(m 3·kPa),气膜吸收系数

k G =1.55×10-5kmol/(m 2·s·kPa),液膜吸收系数

k L =2.08×10-5kmol/(m 2·kmol/m 3)。试求总吸收系数K G ,并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数。 .解:总吸收系数

5255

11

1.12210/()1111

1.5510 1.955

2.0810G a G C

K kmol m s kP k Hk ---=

=

=???++

???

气膜P 助在点P 助中所占百分数.

1/ 1.122

72.31/

1/ 1.55

G G C k k Hk ==+

8. 在吸收塔内用水吸收棍子空气中的甲醇,操作温度27℃,压强101.33KPa 。稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为 5 kPa,液相中甲醇组成为2.11kmol/m 3。试根据上题中的有关数据算出该截面上的吸收速率。 解:吸收速率()A G A A N K P P *=-

由上题已求出521.12210/()G a k kmol m s kP -=??? 又知:31.955/()a H kmol m kP =? 则该截面上气相甲醇的平衡分压为

/ 2.11/1.955 1.08.5.

A a A a P C H kP P kP *====

5522

1.12210(5 1.08) 4.410/()0.1583/()

A N kmol m s kmol m h --=??-=??=?

9:在逆流操作的吸收塔中,于101.33kpa 、25℃下用清水吸收混合气中的H 2S,将其组成由2%降至0.196 (体积)。该系统符合亨利定律。亨利系数E=5.52×16kPa 。若取吸收剂用量为理论最小用量的12倍,试计算操作液气比

V

L

及出口液相组成1X 若压强改为1013kPa,其他条件不变,再求

V

L

手及1X 。 解:(1)求101.33a kP 下,操作液气比及出口液相组成。

41112222 5.5210545

101.330.020.0204

110.020.001

0.001110.001

E m P y Y y y Y y X ?======--=

==--= 最小液气比12min 1

20.02040.001

()5180.0204/545Y Y L Y V X m --===-

操作液气比为min 1.2() 1.2518622L L

V V =?=?=

出口液相浓度

12125

()10(0.02040.001) 3.1210622

V

X X Y Y L

-=+

-=+?-=?

(2):求1013a kP 下的操作液气比及出口液组成

45.5210545

1013

E m P ?=== 则:

'12min 12

0.02040.0001

()51.8

0.0204/5451.251.862.2Y Y L Y V X m

L

V

--===-=?= 出口液相组成:

11,在101.33kPa 下用水吸收据于空气中的氨。已知氨的摩尔分数为0.1,混合气体于40℃下进入塔底,体积流量为0.556m 3/s,空塔气速为1.2m/s 。吸收剂用量为理论最小用量的1.1倍,氨的吸收率为95%,且已估算出塔内气相体积吸收总系数Ya K 的平均值为0.1112s)kmol/(m 3?。在操作条件下的气液平衡关系为X Y 6.2*=,试求塔径及填料层高度。 解:

121212min 1

2

11220.1

0.111110.1

(1)0.1111(10.95)0.0055550.

0.11110.005555

() 2.47

0.11112.61.1 2.47 2.721()(0.11110.005555)00.0388

2.722.60.956

2.72

1ln 1G Y Y Y X Y Y L Y V X m

L

V

V X Y Y X L mV S L N S ?==-=-=?-==--===-=?==-+=?-+=====-122210.1111

[(1)]ln[(10.956)0.956]13.8

10.9560.005555Y Y S S Y Y **--+=-?+=-- 塔截面积:

20.556/1.20.463m Ω==

塔径:

''

4

1

212'1

()0(0.02040.001) 3.121062.2

V X X Y Y L -=+-=+?-=?

0.77D m =

=

又知:0.556273

0.90.0195/22.427340

V kmol s =??=+ 则:

0.0195

0.380.11120.463

G Ya V H m K =

==Ω? 塔上填料层高度:

0.3813.8 5.23G G Z H N m =?=?=

12.在吸收塔中用清水吸收混合气中的SO 2,气体流量为5000m 3(标准)/h,其中SO 2占10%,要求SO 2回收率为95%。气、液逆流接触,在塔的操作条件下SO 2在两相间的平衡关系近似为X Y 7.26*=。试求:

(1)若取用水量为最小用量的15倍,用水量应为多少? (2)在上述条件下,用图解法求所需理论塔板数;

(3)如仍用(2)中求出的理论板数,而要求回收率从95%提高到98%,用水量应增加到多少? 解:

(1)求用水量:

1212min 12

min (0.10

0.1111

10.10

0.1111(10.95)0.005565000

(10.10)201/22.4

()201(0.1110.00556)5100/0.1111026.7

1.5 1.551007650/Y Y V kmol h V Y Y L kmol h

X X L L kmol h

*==-=?-==

?-=-?-===--==?=水) (2):求理论板数

()a 梯级图解法 1122201()(0.11110.00556)0.002777650

V X Y Y X L =

-+=?-= 在Y X -直角坐标图中给出平衡线.26.77oE CY *=?及操作线BT 由图中B 点开始在操作线与平衡线之间画梯级 得理论板层数 5.5T N =

()b 用克列姆塞尔算图

295.0X ?==

则相对回收率12120.11110.00556

0.950.1111

Y Y Y mX ?--=

==-

在理论最小用水量下,T N =∞,J 据此查图221-得:

min 0.95A = 而

min

0.95L mV

= min (1.5 1.50.951.50.9526.72017650/L L mV

kmol h

==?=???=水)

查图221-(或由式277c -计算)可知当:

1.43.0.95L

A mV

?=

==时 5.5T N =

两种方法解得的结果相同。 (3)求98

ρ=时所需增加的水量

用克列姆塞尔法估算,已知:'0.98. 5.5T N ?== 据此查图221-得' 1.75A =

则:' 1.75 1.7526.72019390/L mV kmol h ==??= 故需要增加的用水量

'4()(939076501740/ 3.1310/L L kmol h kg h -=-==?水水)

13. 在一个接触效能相当于8层理论塔板的筛板塔内,用一种摩尔质量为250、密度为则900kg/m 3的不挥发油吸收捏于空气中的丁烧。塔内操作压强为101.33kPa,温度为15℃,进塔气体含丁烷5%(体积),要求回收率为95%。丁烷在15℃时的蒸气压强为194.5kPa,液相密度为58Okg/m 3假定拉乌尔定律及道尔顿定律适用,求:

(1)回收每1m 3丁烷需用溶剂油多少(m 3)?

(2)若操作压强改为304.OkPa,而其他条件不变,则上述溶剂油耗量将是多少(m 3)? 解:

(1).由拉乌尔定律

194.5

1.92101.33

p y x x x p *=

=?= 由于为低组成吸收,可以认为 1.92Y X *=

122210.05

0.0526.0.0

10.05

(1)0.0526(10.95)0.00263Y X Y Y Y ?*=

===-=-=?-= 由克列姆塞尔方程得到:

11122121120.0526ln ln

0.0263080.05260.00263

ln ln 0T Y Y Y Y Y N Y Y Y Y Y *****

*

----=?=---- 解得:

1110.042

0.042

0.022

1.92 1.92

Y Y X **==== 由此可知,每回收1kmol 丁烷所需纯溶剂油数量为

1211

45.50.0220

kmol X X ==--(丁烷)(油)

/kmol

丁烷的摩尔质量为58.08.则回收每31m 液体丁烷所需溶剂油的体积为

33

45.5250/900126.2/58.08/580

m m ?=(丁烷)(油)

(2).若304.0.p kPa =则:

194.5

0.6398.0.6398304.0

y x x Y X **=

=?= 因为20X =故20Y *=

10.042.Y *=(条件未变,仍用上法求得) 11120.0420.0656

0.6398

11

15.24/0.06560

Y X m kmol kmol x x *=====--(丁烷)(油)

33

15.24250190042.28/58.08/580

m m ?=(油)(液体丁烷)

14. 在一逆流吸收塔中用三乙醇胶水溶液吸收混于气态烃中的H 2S,进塔气相含H 2S 2.91%(体积),要求吸收率不低于99%,操作温度300K,压强为101.33kPa,平衡关系为X Y 2*=,进塔液体为新鲜溶剂,出塔液体中H 2S 组成为0.013kmol(H 2S)/kmol(溶剂)。已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015 kmol/(m 2·s),气相体积吸收总系数为0.000395kmol/(m 3·s·kPa),求所需填料层高度。

解:12G G Ya m

V Y Y Z H N K Y -=?=Ω()

已知:

121111220.0291

0.03

10.0291

(1)0.03(10.99)0.00030.013.20.0130.0260.0

Y Y Y X Y mX X Y ?**=

=-=-=?-====?===

则:2(0.030.026)0.0003

0.00143

0.030.026ln 0.0003

0.000395101.330.04/()

m Ya G Y K K ap kmol m S --=

=-==?=?

又知:

20.015/()0.015

0.3750.04

0.030.000320.8

0.00143

0.37520.87.8G G V

kmol m s H m

N Z m

=?Ω

∴==-===?= 15.有一吸收塔,填料层高度为3m,操作压强为101.33KPa,温度为20℃,用清水吸收棍于空气中的氨。混合气质量流速G=58Okg/(m 2·h),含氨6%(体积),吸收率为99%;水的质量流速W=770kg/(m 2·h)。该塔在等温下逆流操作,平衡关系为

X Y 9.0*=。K Ga 与气相质量流速的0.8次方成正比而与液相质量流速大体无关。

试计算当操作条件分别作下列改变时,填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率(塔径 不变):(1)操作压强增大一倍;(2)液体流量增大一倍;(3)气体流量增大一倍。 解:已知

12213,101.325,2930.06

0.0638.0

10.06

(1)0.0638(10.99)0.000638a Z m p kP T k

Y X Y Y ?====

==-=-=?-= 混合气体的平均摩尔质量

221222

29.94170.0628.28/ln 580(10.06)19.28/()28.2877042.78/()18

0.919.280.4056

42.78

1

ln[(1)()]

110.06380

ln[(10.4056)0.405610.40560.000638G M O kg kmo V kmol m h L kmol m h mv S L Y mX N S S S Y mX =?+?==?-=?Ω==?Ω?===-=-+---=?-+-]

6.88430.43586.884

G

G Z H

m N ==

==

(1)'2p p =

由于''m p m p

=故''''

'

'''12''

221

/0.90.452

0.4519.280.2028

42.78

1ln[()(1)]110.06380ln[(10.2028)0.2028]10.20280.00063805.496

G G Ya G m mp p mV S L Y m X N S S S Y m X V V

H K K ap ==?

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

ΩΩ

故:

''

''''10.43580.21792

0.2179 5.496 1.198G G G G

G G H P

H P

P H H m P Z H N m ===?==?=?= 填料层高度比原来减少了3 1.198 1.802m -=

(2):''''21

0.40560.

20825.496G L L

mV mV S L L V N ====?==

(计算过程同(1)).

液体流速的增加对G K a 无显著影响.

'0.4358G G H H m ==

则:''' 5.4960.4358 2.395G G Z N H m =?=?= 即所需填料层高度较原来减少了3 2.3950.605m -= (3)

'''

'2(2)

20.40560.8112

1

ln[100(10.8112)0.8112]15.8

10.8112

G V V

mV m V S L L

N ====?==?-+=- 气体质量流速增大时,总吸收系数G K a 相应增大.

0.8''

0.8

0.8'0.20.2'0.8

'''()22220.43580.501215.80.5017.92Ga Ga Ga Ga

G G

Ga Ga G

G K V V K K K V V V H

H m

K p K p Z H

N m

∝======?=ΩΩ

=?=?=

即所需填料层高度较原来增加7.923 4.92m -=

16. 要在一个板式塔中用清水吸收混于空气中的丙醇蒸气。混合气体流量为30kmol/h,其中含丙醇1%(体积)。要求吸收率达到90%,用水量为9Okmol/h 。该塔在101.33KPa 、27℃下等温操作,丙醇在气、液两相中的平衡关系为X Y 53.2*=,求所需理论板数。 解:

121121230(10.01)29.7/0.010.0101

10.01

(1)0.0101(10.90)0.00101

90/()29.7(0.01010.00101)

00.003

90

A V kmol h

Y Y Y L kmol h

V Y Y X X L ?=?-===-=-=?-==-?-=+=+=

由题意知 2.53m =则:

90 1.19772.5329.7

L A mV =

==? 又因为20X =.则:

0.90

1.19770.90ln 1ln 110.901 5.05ln ln1.1977

T A A N A

????

==-----=

=

-= 第三章

2. 聚氯乙烯生产过程中,需要将乙炔发生器送出来的粗乙炔气体净化,办法是在填料塔中用次氯酸钠稀溶液除去其中的硫、磷等杂质。粗乙炔气体通入填料塔的体积流量为7∞旷/h,密度为1.16kg/m3;次氯酸钠水洛液的用量为4000kg/h,密度为105Okg/m 3,黏度为1.06mPa·s 。所用填料为陶瓷拉西环,其尺寸有50mm×5Omnx4.5皿n 及25mnx25mm×2.5mn 两种。大填料在下层,小填料在上层,各高5m,乱堆。若取空塔气速为液泛气速的80%,试求此填料吸收塔的直径及流动阻力。 解:(1)塔径

两种填料的φ值如下:

5050 4.5mm mm mm ??陶瓷拉西环(乱堆):2051/m φ= 2525 2.5mm mm mm ??陶瓷拉西环(乱堆):4501/m φ=

比较两种填料的φ值可知,小填料的泛点气速应比大填料的低,故应接小填料计算塔径.

0.50.5

4000 1.16()()0.163700 1.161050

c v v L W W ρρ=?=? 由图(318)-中的乱堆填料泛点线查得

2

0.2

40.1210000.952

1050V F L L

L g φρμμρρ?ρ====水

:

1.568/0.80.8 1.588 1.254/F F m s m s μμμ=

=

===?=

塔径

:

0.444D m == (2).压强降

因两段填料层具有不同的φ值,故塔内流动阻力应分两段计算. 上层:2525 2.5.mm mm mm ??乱堆瓷环

220.220.5

(1.25)4500.952 1.16

(1.06)0.07679.811050(

)()0.163V L L V L V L

u g W W φ?ρμρρρ???=?=?=

由图(318)-查得

329.81/314/a a p

P m P m Z

=?= 则全塔压降1373.4531458437a p P =?+?=总

3在直径为0.8m 的填料塔中,装填25mx25m×2.5m 的瓷拉西环,用于常压及20℃下气体吸收操作。若液、气性质分别与水和空气相同,按质量计的液、气流量比为5。核算上升气量达3000m 3/h 时,是否会发生液泛现象?

若改用25m×25mx0.6m 的金属鲍尔环,上升气量提高到多少才会液泛?

.解:查附录知.331.205/,998.2/, 1.005V L L a kg m kg m mP S ρρμ===? 可查得两种填料的φ值为

瓷拉西环2525 2.54501/mm mm mm m

φ??=?

金属鲍尔环:

25250.61601/mm mm mm

m

φ??=?

0.50.51.205()()5()0.174998.2

V L V L W W ρρ=?= 由图(318)-查得

对应于此横坐标数值的纵坐标值(乱堆填料泛点线)

20.2

0.1F V L L u g φ?ρμρ= 即:

20.224501 1.205

(1.005)0.05540.1

9.81998.21.34/.

F F F m s μμμ????==?=

液泛的气体体积流量

'223max 0.7850.8 1.3436002424/4

F V D m h π

μ=

=???=

上升气量3max 3000/m h V >,故会发生液泛.

改用鲍尔环,若鲍尔环的液泛速度为'F μ,填料因子为'φ 因横坐标值不变,则纵坐标仍为0.1

'2''2'450()160450

1.805 5.08

2.253/160

F F F F m s μφμφμμ===?

=?=

故改用鲍尔环后,发生液泛的上升气量为

'23max 0.7850.8 2.25336004075/V m h =???=

enjoy the trust of 得到...的信任have / put trust in 信任in trust 受托的,代为保管的

take ...on trust对...不加考察信以为真trust on 信赖give a new turn to对~~予以新的看法turn a round / round 转身,转过来,改变意见turn back折回,往回走turn … away 赶走……,辞退……,把……打发走,转脸不睬,使转变方向turn to…转向……,(for help)向……求助,查阅,变成;着手于think through…思考……直到得出结论,想通think of想到,想起,认为,对……有看法/想法

化工原理课后习题答案上下册(钟理版)

下册第一章蒸馏 解: 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A +0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --;y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下: t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题,利用各组数据计算 (1)在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α,算出α对i α的最大相对误差。 (2)以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解: (1)对理想物系,有 α=00B A p p 。所以可得出

t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差= %6.0%100)(max =?-α ααi 。 (2)由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据: t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时,A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率? 解: 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K =61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时,算得0 A p =68.81mmHg ;0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A +0 B p (1-x A )=60得 x A =0.56, x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无

化工原理课后习题答案

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ο 下C ο80,s cm s cm T T D D 2 5275 .175 .112121044.3344.029*******.0-?==??? ???=??? ? ??= C ο80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 λ-=-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 λ 由上式得:()2351093.8m kN s m kmol a K G -?=

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’~

化工原理课后题答案

化工原理第二版 第1章蒸馏 1.已知含苯(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(℃) 85 90 95 100 105 x 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)/()= 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 = 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 = 下该溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 K C 6H 14 饱和蒸汽压(kPa) 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 * = 查得P A *= 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 279 289

P A *(kPa) 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 *) =()/()= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = ×1/ = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 279 289 x 1 0 y 1 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据,计算:⑴相对挥发度;⑵在平均相对挥发度下的x-y数据,并与习题2 的结果相比较。 解:①计算平均相对挥发度 理想溶液相对挥发度α= P A */P B *计算出各温度下的相对挥发度: t(℃) α - - - - - - - - 取275.1℃和279℃时的α值做平均α m = (+)/2 = ②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x = 时, y = ×[1+×]= 同理得到其他y值列表如下 t(℃) 279 289 α

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’~

化工原理吸收习题及答案

吸收一章习题及答案 一、填空题 1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的速率方程为____________________,以传质总系数表达的速率方程为___________________________。 N A = k y (y-y i) N A = K y (y-y e) 2、吸收速度取决于_______________,因此,要提高气-液两流体相对运动速率,可以_______________来增大吸收速率。 双膜的扩散速率减少气膜、液膜厚度 3、由于吸收过程气相中的溶质分压总_________ 液相中溶质的平衡分压,所以吸收操作线总是在平衡线的_________。增加吸收剂用量,操作线的斜率_________,则操作线向_________平衡线的方向偏移,吸收过程推动力(y-y e)_________。 大于上方增大远离增大 4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A,物系的相平衡常数m=2,入塔气体浓度y = 0.06,要求出塔气体浓度y2 = 0.006,则最小液气比为_________。 1.80 5、在气体流量,气相进出口组成和液相进口组成不变时,若减少吸收剂用量,则传质推动力将_________,操作线将_________平衡线。 减少靠近 6、某气体用水吸收时,在一定浓度范围内,其气液平衡线和操作线均为直线,其平衡线的斜率可用_________常数表示,而操作线的斜率可用_________表示。 相平衡液气比 7、对一定操作条件下的填料吸收塔,如将塔料层增高一些,则塔的H OG将_________,N OG将_________ (增加,减少,不变)。 不变增加 8、吸收剂用量增加,操作线斜率_________,吸收推动力_________。(增大,减小,不变) 增大增大 9、计算吸收塔的填料层高度,必须运用如下三个方面的知识关联计算:_________、_________、_________。 平衡关系物料衡算传质速率。 10、填料的种类很多,主要有________、_________、_________、________、___________、______________。 拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环波纹填料丝网填料 11、填料选择的原则是_________________________________________。. 表面积大、空隙大、机械强度高价廉,耐磨并耐温。 12、在选择吸收剂时,首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有__________________。 良好的选择性,即对吸收质有较大的溶解度,而对惰性组分不溶解。 13、填料塔的喷淋密度是指_____________________________。 单位塔截面上单位时间内下流的液体量(体积)。 14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是__________________。 填料的表面积及空隙 15、填料应具有较_____的__________,以增大塔内传质面积。 大比表面积 16、吸收塔内填装一定高度的料层,其作用是提供足够的气液两相_________。 传质面积 17、菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。 18、以(Y-Y*)表示总推动力的吸收速率方程式为N A=K Y(Y﹣Y﹡)。 19、、吸收操作是依据混合气体中各组分在溶剂中的溶解度不同而得以分离。 20、某气体用ABC三种不同的吸收剂进行吸收操作,液气比相同,吸收因数的大小关系为A1﹥A2﹥A3,则气体溶解度的大小关系为。

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

化工原理课后思考题参考答案

第二章流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用 答:提高流体的位能、静压能、流速,克服管路阻力。 2-2 离心泵在启动前,为什么泵壳内要灌满液体启动后,液体在泵内是怎样提高压力的泵入口的压力处于什么状体 答:离心泵在启动前未充满液体,则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小,所产生的离心力也很小。此时,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵,但不能输送液体(气缚); 启动后泵轴带动叶轮旋转,叶片之间的液体随叶轮一起旋转,在离心力的作用下,液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围,以很高的速度流入泵壳,液体流到蜗形通道后,由于截面逐渐扩大,大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态(或负压) 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些其定义与单位是什么 1、流量q v: 单位时间内泵所输送到液体体积,m3/s, m3/min, m3/h.。 2、扬程H:单位重量液体流经泵所获得的能量,J/N,m 3、功率与效率:

轴功率P :泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e :gH q v ρ=e P 效率η:p P e = η 2-4 离心泵的特性曲线有几条其曲线的形状是什么样子离心泵启动时,为什么要关闭出口阀门 答:1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条; 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小,随流量的增大而上升。 η与q v 先增大,后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵 的设计点,对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀,使电动机的启动电流减至最小,以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响 答:1、单位重量液体流经泵所获得的能量 2、在泵的进、出口管路处分别安装真空表和压力表,在这两处管路截面1、 2间列伯努利方程得:f V M H g u u g P P h H ∑+-+-+=221220ρ

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 吸收课后答案

第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则: 3333 3 1 170.582/1001 1000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P * ==+∴===? (2).求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1 170.0105 11001718 0.009740.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ** **== = ===+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故

222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.4310 3.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=? 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/(m 3·kPa 、))及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ = 求算 2435 1000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -= = =???? (2)求m 5 1.8810371506.6 E m ρ?=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255 506.60.0210.1310.13 5.3910 1.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈ 55 2222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=?????? ???? ?? =??? ?? 故100克水中溶有220.01318CO gCO 4..在101.33kPa 、0℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知

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 -?=

化工原理吸收习题

题1. 已知在0.1MPa(绝压)、温度为30℃时用清水吸收空气中的SO2,其平衡关系为y A*= 26.7x A。如果在吸收塔内某截面测得气相中SO2的分压4133Pa,液相中SO2浓度为C A = 0.05kmol·m-3,气相传质分系数为k g = 4.11×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1,液相传质分系数 k L=1.08×10-4m·s-1,且溶液的密度等于水的密度。试求在塔内该截面上:(1)气-液相界面上的浓度C A,i和p A,i; (2)K G和K L及相应的推动力;(3)本题计算方法的基础是什么? 解:(1)求p A,i和C A,i 查30℃, ρ水= 995.7kg·m-3 E = mP = 26.7 ? 101325 = 2.71 ? 106Pa 对定常吸收过程, k g(p A - p A,i) = k L(C A,i- C A) 以C A,i = p A,i H 代入解得:p A,i = 3546.38Pa

C A,i = p A,i H = 3546.38 2.04 × 10-5 = 0.0724kmol·m-3 (2)求K G、K L及相应的推动力。 = + = + K G = 1.43×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1

C A* - C A = 0.084 -0.05 = 0.034kmol·m-3 (3)本题计算方法的基础是双膜理论。 题2. 在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸汽。混合气流速为200kmol·(m2·h)-1,其初始苯体积含量为2%,入口洗油中不含苯,流量为40kmol·(m2·h)-1。操作条件下相平衡关系为Y A*=0.13X A,气相体积传质系数K Y a近似与液量无关,为0.05kmol·(m3·s)-1。若希望苯的吸收率不低于95%,问能否满足要求? 解: 要核算一个填料塔能否完成吸收任务,只要求出完成该任务所需的填料层高H需,与现有的填料层高度h比较,若H需< H,则该塔能满足要求。

化工原理吸收部分模拟试题

化工原理吸收部分模拟试题 一、填空 1气体吸收计算中,表示设备(填料)效能高低的一个量是,而表示传质任务难易程度的一个量是。 2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为、、。3如果板式塔设计不合理或操作不当,可能产生、 及等不正常现象,使塔无法工作。 4在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系 数k y =2kmol/m2·h,气相传质总K y =1.5kmol/m2·h,则该处气液界面上气相浓度 y i 应为?????。平衡关系y=0.5x。 5逆流操作的吸收塔,当吸收因素A<1且填料为无穷高时,气液两相将在达到平衡。 6单向扩散中飘流因子。漂流因数可表示为,它反映。 7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl,当水量减少时气相总传质单元数 N OG 。 8一般来说,两组份的等分子反相扩散体现在单元操作中,而A组份通过B组份的单相扩散体现在操作中。 9 板式塔的类型有、、(说出三种);板式塔从总体上看汽液两相呈接触,在板上汽液两相呈接触。 10分子扩散中菲克定律的表达式为?????,气相中的分子扩散系数D随温度升高而??????(增大、减小),随压力增加而?????(增大、减小)。 12易溶气体溶液上方的分压,难溶气体溶液上方的分压,只要组份在气相中的分压液相中该组分的平衡分压,吸收就会继续进行。 13压力 ,温度 ,将有利于解吸的进行;吸收因素A= ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔达到平衡。 14某低浓度气体吸收过程,已知相平衡常数m=1 ,气膜和液膜体积吸收系数 分别为k ya =2×10-4kmol/m3.s, k xa =0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总 阻力的百分数分别为;该气体为溶气体。 二、选择 1 根据双膜理论,当被吸收组分在液相中溶解度很小时,以液相浓度表示的总传质系数。 A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2 单向扩散中飘流因子。 A >1 B <1 C =1 D 不一定 3 在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分 系数k y =2kmol/m2·h,气相传质总K y =1.5kmol/m2·h,则该处气液界面上气相浓 度y i 应为??????。平衡关系y=0.5x。 A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.005 4 已知SO 2水溶液在三种温度t 1 、t 2 、t 3 下的亨利系数分别为E 1 =0.0035atm、

化工原理上册课后习题及答案 (1)

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。故当压差计中油面下移h 后,油柱高度没有变化,仍为h1,但因右侧水银面也随之下移h ,而左侧水银面必上升h ,故压差计中指示剂读数变为(R-2h ),槽内液面与左侧水银面间的垂直距离变为(H1-H-h )。 当压差计中油面下移h 后,选左侧支管油与水银交界面为参考面m ,再在右侧支管上找出等压面n (图中未画出m 及n 面),该两面上的表压强分别为: g h H H p m 01)(ρ--= ( ρ为油品密度) 1-1附图 m

化工原理吸收实验

精馏实验报告 姓名:班级: 学号:同组人: 实验时间:

一、 报告摘要 本实验利用乙醇-正丙醇混合物进行精馏,达到分离和提纯的效果。通过这 次实验能进一步掌握精馏的单元操作方式,利用测得的塔板组成数据求出全塔效率和单板效率,从而进一步地加深对精馏操作机理的掌握。实验中也用到了阿贝折光仪来测算塔板各部位的组成,同过多次使用阿贝折光仪,能进一步熟练对其的使用。同过实验的操作和数据的处理,我们可以加深对精馏操作的理解,掌握了一项我们化工行业耐以生存的一项基本技能。 二、 实验目的及任务 1. 熟悉精馏的工艺流程,掌握精馏实验的操作方法。 2. 了解板式塔的结构,观察塔板上汽-液接触情况。 3. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。 4. 测定全塔浓度分布。 5. 测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。 三、 实验基本原理 在板式精馏塔中,有塔釜产生的蒸汽沿塔逐板上升与来自塔顶逐板下降的回流液,在塔板上实现多次接触,进行传热与传质,使混合液达到一定程度的分离。 回流是精馏操作得以实现的基础。塔顶回流量与采出量之比,称为回流比。回流比是精馏操作的重要参数之一,其大小影响着精馏操作的分离效果和能耗。 回流比存在两种极限情况:最小回流比和全回流。若塔在最小回流比下操作,要完成分离任务。则需要有无穷多块塔板的精馏塔。当然,这不符合工业实际,所以最小回流比只是一个操作限度。若操作处于全回流时,既无任何产物采出,也无原料加入,塔顶的冷凝液全部返回塔中,这在生产中无实验意义。但是,由于此时所需理论板数最少,又易于达到稳定,故常在工业装置的开停车、排除故障及科学研究时采用。 实际回流比通常取最小回流比的1.2~2.0倍。在精馏操作中,若回流系统出现故障,操作情况会急剧恶化,分离效果也将恶化。 板效率是体现塔板性能及操作状况的主要参数,有以下两种定义方法。 (1)总板效率E e N E N = (4-25) 式中 E —总板效率 N —理论板数; e N —实际板数 (2)单板效率E ml n 1n ml n 1n x x E x x -*--= - (4-26) 式中 E ml —以液相浓度表示的单板效率;

化工原理课后思考题参考答案

化工原理课后思考题参考答案

第二章流体输送机械 2-1 流体输送机械有何作用? 答:提高流体的位能、静压能、流速,克服管路阻力。2-2 离心泵在启动前,为什么泵壳内要灌满液体?启动后,液体在泵内是怎样提高压力的?泵入口的压力处于什么状体? 答:离心泵在启动前未充满液体,则泵壳内存在空气。由于空气的密度很小,所产生的离心力也很小。此时,在吸入口处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。虽启动离心泵,但不能输送液体(气缚); 启动后泵轴带动叶轮旋转,叶片之间的液体随叶轮一起旋转,在离心力的作用下,液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口位置处被甩到叶轮外围,以很高的速度流入泵壳,液体流到蜗形通道后,由于截面逐渐扩大,大部分动能转变为静压能。 泵入口处于一定的真空状态(或负压) 2-3 离心泵的主要特性参数有哪些?其定义与单位是什么? 1、流量q v: 单位时间内泵所输送到液体体积,m3/s, m3/min, m3/h.。 2、扬程H:单位重量液体流经泵所获得的能量,

J/N ,m 3、功率与效率: 轴功率P :泵轴所需的功率。或电动机传给泵轴的功率。 有效功率P e :gH q v ρ=e P 效率η:p P e =η 2-4 离心泵的特性曲线有几条?其曲线的形状是什么样子?离心泵启动时,为什么要关闭出口阀门? 答:1、离心泵的H 、P 、η与q v 之间的关系曲线称为特性曲线。共三条; 2、离心泵的压头H 一般随流量加大而下降 离心泵的轴功率P 在流量为零时为最小,随流量的增大而上升。 η与q v 先增大,后减小。额定流量下泵的效率最高。该最高效率点称为泵的设计点,对应的值称为最佳工况参数。 3、关闭出口阀,使电动机的启动电流减至最小,以保护电动机。 2-5 什么是液体输送机械的扬程?离心泵的扬程与流量的关系是怎样测定的?液体的流量、泵的转速、液体的粘度对扬程有何影响?

化工原理课后习题解答

化工原理课后习题解答

6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数,计算管 路中气体的表压强p。压差计中 以油和水为指示液,其密度分别为920㎏/m 3 ,998㎏/m3,U管中油﹑水交接面高度差R = 300 mm,两扩大室的内径D 均为60 mm, U管内径d为 6 mm。当管路内气体压强等 于大气压时,两扩大室液面平齐。 分析:此题的关键是找准等压面,根据扩大室一端与大气相通,另一端与管路相通,可以列出两个方程,联立求解 解:由静力学基本原则,选取1-1‘为等压面, 对于U管左边p表 + ρ油g(h1+R) = P1 对于U管右边P2 = ρ水gR + ρ油gh2 p表 =ρ水gR + ρ油gh2 -ρ油g(h1+R) =ρ水gR - ρ油gR +ρ油g(h2-h1) 当p表= 0时,扩大室液面平齐 即π(D/2)2(h2-h1)= π(d/2)2R h2-h1 = 3 mm p表= 2.57×102Pa

10.用离心泵把20℃的水从贮槽送至水洗塔顶部,槽内水位维持恒定, 各部分相对位置如本题附图所示。管路的直径均为Ф76×2.5mm,在 操作条件下,泵入口处真空表的读数为24.66×103Pa,水流经吸入管 与排处管(不包括喷头)的能量损失可分别按∑hf,1=2u2,∑h f,2=10u2 计算,由于管径不变,故式中u为吸入或排出管的流速m/s。排水管 与喷头连接处的压强为98.07×103Pa(表压)。试求泵的有效功率。 分析:此题考察的是运用柏努力方程求算管路系统所要求的有效功率把整个系统分成两部分来处理,从槽面到真空表段的吸入管和从真空表到排出口段的排出管,在两段分别列柏努力方程。 解:总能量损失∑hf=∑hf+,1∑hf,2 u1=u2=u=2u2+10u2=12u2 在截面与真空表处取截面作方程: z0g+u02/2+P0/ρ=z1g+u2/2+P1/ρ+∑hf,1 ( P0-P1)/ρ= z1g+u2/2 +∑hf,1 ∴u=2m/s ∴ w s=uAρ=7.9kg/s

化工原理吸收含答案

化工原理吸收部分模拟试题及答案 一、填空 1气体吸收计算中,表示设备(填料)效能高低的一个量是 传质单元高度 ,而表示传质任务难易程度的一个量是 传质单元数 。 2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为 双膜理论 、 溶质渗透理论 、表面更新理论。 3如果板式塔设计不合理或操作不当,可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 等不正常现象,使塔无法工作。 4在吸收塔某处,气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01,气相传质分系数k y =2kmol/m 2·h ,气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h ,则该处气液界面上气相浓度y i 应为??0.01???。平衡关系y=0.5x 。 5逆流操作的吸收塔,当吸收因素A<1且填料为无穷高时,气液两相将在 塔低 达到平衡。 6单向扩散中飘流因子 A>1 。漂流因数可表示为 BM P P ,它反映 由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。 7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl ,当水量减少时气相总传质单元数N OG 增加 。 8一般来说,两组份的等分子反相扩散体现在 精流 单元操作中,而A 组份通过B 组份的单相扩散体现在 吸收 操作中。 9 板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 (说出三种);板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触,在板上汽液两相呈 错流 接触。 10分子扩散中菲克定律的表达式为?????dz dC D J A AB A -= ,气相中的分子扩 散系数D 随温度升高而???增大???(增大、减小),随压力增加而???减小???(增大、减小)。 12易溶气体溶液上方的分压 小 ,难溶气体溶液上方的分压 大 ,只要组份在气相中的分压 大于 液相中该组分的平衡分压,吸收就会继续进行。 13压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行 ;吸收因素A= L/mV ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔 顶 达到平衡。 14某低浓度气体吸收过程, 已知相平衡常数m=1 ,气膜和液膜体积吸收系数分别为k ya =2×10-4kmol/m 3.s, k xa =0.4 kmol/m 3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 气膜控制,约100% ;该气体为 易 溶气体。 二、选择 1 根据双膜理论,当被吸收组分在液相中溶解度很小时,以液相浓度表示的总传质系数 B 。 A 大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C 小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2 单向扩散中飘流因子 A 。 A >1 B <1 C =1 D 不一定

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