化工原理第二版下册答案(柴诚敬主编)
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
0.002/17
0.0034
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 ==-
20.0034
0.003410.0034
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
B A A A A A M x M x x M w +=
B
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
2
)
B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=
（2）
B
B A
A A A
A M w M w M w x +=
2)()
(
A
d A d B
B A A B
A
A A
B
B A
A A 1
1
)(
1
M w M w M M M w M w M w M w x
+-
+
=-
2)(B
A 1
(B
B A A )
B A M w M w M M w w ++=
2
)
(
B
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 703.101A1B 1=-=-=p p p 总 ().3kPa 49kPa 0.73.101A2B 2=-=-=p p p 总
k P a 12.57kPa 3.313
.94ln 3
.313.94ln
B2B1B2 BM =-=-=p p p p p
4. 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
B
A 2N N N N ==-+
252101.3222.5ln kmol/(m s) 1.01210 kmol/(m s)28.3142730.015101.3
-+?=??=???? 5
25
2
B A 33 1.01210
kmol/(m s) 3.03610
kmol/(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
x
978.0022.01A2
1B2=-=-=x
x
946.0915.0978
.0ln 915
.0978.0ln
B1
B2B1B2 BM =-=-=
x x x x x 点1、点2处溶液的平均摩尔质量为
()kmol kg 92.17kmol kg 18915.01785.01=?+?=M
()kmol kg 98.17kmol kg 18978.017022.02=?+?=M 溶液的平均总物质的量浓度为
33k m o l /m
58.55kmol/m 98
.172
.99892.170.997212
22111=+?=）（）＝＋（总M M c ρρ 故氨的摩尔通量为
)(A2A1BM
AB
A x x c
z
D N x
-?'=
总
22
9
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
33
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)161
1(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
2
/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，萘的饱和蒸汽压为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
22
L Ai Ab 5
7A ()0.0165(2.79510
0)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8章
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 997.8kmol/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 2
46
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
3
3
*(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
4G
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
6
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汽。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 52
3
2x t L
55.39 2.1210k m o l /(m s )
1.17410k m o l /(m s )
k c k --=???=??＝ 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 -=???
5232y t G 105.0 1.64710kmol/(m s) 1.72910kmol/(m s)k p k --==???=??
（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
22233
y y x 1110.248()(m s)/kmol 7.89610(m s)/kmol 1.72910 1.17410
m K k k --=+=+?=???? 32y 1.26610kmol (m s)K -=??
3242x y 0.248 1.26610kmol/(m s) 3.14010kmol/(m s)K mK --==???=??
因溶质组成很低，故有
6242X t L 55.39 5.67310kmol/(m s) 3.14210kmol/(m s)K c K --≈=???=??
5232Y t G 105.0 1.20610kmol/(m s) 1.26610kmol/(m s)K p K --≈=???=?? （3）吸收速率为
()()62A L * 5.67310 2.1267.5 2.85kmol/(m s)N K c c -=-=???-? 52
1.31010kmol/(m s)-=??
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
n,L
12n,V 12min 0.04170.002
38.81/0.0417/40.770q Y Y q Y m X ??--=== ? ?
--?? 所以操作时的液气比为
n,L n,L
n,V
n,V
min
1.45 1.4538.8156.27
q q q q
??
==?= ? ??? 吸收液的组成为 ()()n,V 411
2
2
n,L
1
0.04170.00207.0541056.27
q X Y Y X
q -=
-+=
?-+=? （2） 3
t 4.1310 4.0771013
E m p ?'==='
n,L
12n,V
12min 0.04170.002
3.8810.0417/0
4.077
q Y Y q Y m X '??--=== ? ?'-??- n ,L n ,L
n ,V n ,V m i n
1.45 1.45 3.881 5.627q q q q ''????==?
= ? ? ? ????? ()()n ,V 3
1122n ,L 1
0.04170.00207.05
5105.627q X Y Y X q -'??'=-+=?-+=? ? ???
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。
()()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
n,V 45(10.032)kmol/h 43.56kmol/h q =?-=
水的用量为
()
n,V 123n,L 4
12
()43.560.03310.000662kmol/h 1.93810kmol/h 7.291100
q Y Y q X X --?-=
=
=?-?- 34m,L 1.9381018kg/h 3.48810kg/h q =??=?
求填料层高度 m 429.0m 8
.0785.00562.03600
/56.432
Y V n,OG =??=
Ω
=
a K q H 4111*0.033134.57.291100.00795Y Y Y -?=-=-??= 222*0.00066234.500.000662Y Y Y ?=-=-?=
0.
.
00.10.20.30.40.50.60.70.80.91
.011
5
d b
x W D c a
e
x F
y
X
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42
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
n,V 50(10.05)kmol/h 47.5kmol/h q =?-=
对于纯溶剂吸收
n,L 12
A n,V 12min
/q Y Y m q Y m X ???-== ? ?-?? 依题意
n,L n,V
min 200 2.63247.5 1.6
q q ??== ? ?
??? n,L n,V min A (/) 2.632
95.71%2.75
q q m ?=
==
()()21A 10.052610.95710.00226Y Y ?=-=?-= ()()0120.0000226.00526.0200
5.47221L
n,V n,1=+-?=+-=
X Y Y q q X
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 Ω=a K q H Y V n,OG
224
OG Y V
n,m 277.0m 798
.09.022********
/5.47=????=
=
-aH K q Ω 填料塔的直径为
m 594.0m 14
.3277
.04π
4=?==
Ω
D 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 1110.05
0.0526110.05
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 ()i
i
0.051710.0529kg/kmol 28.4kg/kmol M x M
==?+-?=????∑
()n,V 22600
10.05 kmol/(m h)20.07kmol/(m h)28.4
q =
?-?=?Ω
()n,L 22800
10 kmol/(m h)44.44 kmol/(m h)18q =
?-?=?Ω
n,V n,L 0.920.070.40644.44
mq S q ?===
()()n ,V
1112n ,L
*0.4060.0526
0.0005260.0211
q
Y m X m Y Y q ==-=
?-=
111*0.05260.02110.0315Y Y Y ?=-=-= 222*0.00052600.000526Y Y Y ?=-=-= 1OG 2110.0315
ln ln 6.890110.4060.000526
Y N S Y ?=
==-?- OG OG 3m 0.4356.890
Z H N =
==m （1）t t 2p p '= t
E m p =
t t 2
p m m m p '=
=' n,V n,L
0.406
0.20322
m q S S q ''=
=
== 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 '?'===''-?- n,V n,V OG Y G q q H K a K ap ==
Ω
Ω
总
n,V OG OG G 0.435
m 0.21822
q H H K ap '=
==='Ω总m O G O G 0.218
5.499m 1.199
Z 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）n,V
n,V 2q q '= n,V 220.4060.812mq S S L
''=
==?=
若保持气相出塔组成不变，则液相出塔组成要加倍，即
1
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 2110.0103ln ln 15.82110.8120.000526
Y N S Y '?'===''-?- n ,V n ,V
n ,V 0.2O G n ,V 0.8Y G n ,V
q q
q H q
K a K aP q
=
=
∝
=Ω
Ω
0.2
n,V 0.2OG OG n,V 20.435m 0.500q H H q ??
''==?= ?
???
m
OG
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） n,L
n,L 2q q '= n,V n,L 0.406
0.20322
mq S S q '=
===' ()*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n,L q 对K G a 无影响，所以传质单元高度不变，即
OG
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
n,V 40(10.06)kmol/h 37.6kmol/h q =?-=
n,L A n,V min
2.20.95 2.09
q m q ???
==?= ? ??? ()
h kmol 58.78h kmol 6.3709.2min
L n,=?=q
h kmol 9.117h kmol 58.755.1L n,=?=q
()
()n ,V 1122n ,L
37.6
0.06380.0031900.0193
117.9
q X Y Y X q =
-+=?-+
= （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 0.4726.353
Z H N =
==m 由 n,V OG Y q H K a =
Ω
填料的有效比表面积为
n,V
23232
OG Y 37.6
m /m 201.35m /m 0.4720.350.785 1.2
q a H K =
=
=Ω
??? 填料的总比表面积为
23
23t 201.35m /m 223.72m /m 0.9
a =
= 由 OG T
ln 1
N S N S =-
n,V n,L
2.237.6
0.702117.9
mq S q ?=
=
=
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
3
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 =
n,L
A n,V min
26.70.9224.564q
m q ???
==?= ? ??? 操作液气比为
n,L n,V
1.5524.56438.074q q =?=
水的用量为
3n,L 38.074250kmol/h 9.51910kmol/h q =?=? 35
m,L 9.5191018kg/h 1.71310kg/h q =??=?
n,L n,V
38.074
1.42626.7
q A mq =
=
= 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
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
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 2
1
ln[(1)]1Y N S S S Y =
-+- 1OG
21
ln[(1)]1Y N S S S Y '=-+'
- 因此，有
1
212
ln[(1)
]ln[(1)]
Y S S Y Z Y Z S S Y -+''=
-+ 操作液气比为
n,L 12n,V
120.020.004
40.0040
q Y Y q X X --=
==--
n,V n,L
1.5
0.3754
mq S q =
=
= 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：n,V G y q H k a =
Ω n,L
L x q H k a =
Ω
n,V n,L
1mq S A q =
= n,V n,V n,L n,V n,V
G L y n,L x y x Y
111
()q mq q q q m H H A k a q k a a k k a K +
=+=+=ΩΩΩΩ 由 n,V
OG
Y q H K a =
Ω
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：
5
G 1.8110
μ-=?Pa 〃s G 1.205ρ=kg/m 3 由 ()0.5
βγG G H G W Sc α=
5
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：
5
L 100.510
μ-=?Pa 〃s L 998.2ρ=kg/m 3 由 ()
0.5
L L L W H Sc β
αμ??= ?
??
5
L
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
5
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
n,V 21n,L 21min 0.00850.0016
0.00766106.030.00850.0005
q X X q mX Y ??--=== ? ?
-?-?? 操作气液比为
n,V n,L
1.450.007660.0111q q =?=
吸收因数为
n,L n,V
1
0.850106.030.0111
q A mq =
=
=?
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 3
3V,V 8.2995.6m /h 836.25m /h 6.25 1.562
q ?=
=?
填料塔的操作空塔气速为
2
836.25/3600
m/s 0.462m/s 0.7850.8
u =
=? （2）填料塔的液体喷淋密度为
V,L 32322
2
8.2
m /(m h)16.32m /(m h)π/40.7850.8
q U D =
=
?=??? 最小喷淋密度为
m i n W m i n ()U L a =3
2320.08
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 100.510
μ-=?Pa 〃s L 998.2ρ=kg/m 3 炉气的质量流量为
m,V 2400 1.315kg/h 3156.0kg/h q =?=
采用埃克特通用关联图计算泛点气速， 横坐标为
m,L 0.50.5
V m,V L 500001.315()()0.5753156998.2
q q ρρ== 查图8-23，得纵坐标为
20.2V
F F L L
()0.038u g ρψμρΦ= L
1ρψρ=
=水
对于 DN50塑料阶梯环，由表8-10 和附录二分别查得
F 127Φ=1/m
23
t 114.2m m a =
故 20.2F 1271 1.315
1.0050.0389.81998.2
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
D
0.974m =
=
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
3232250000/998.2m /(m h)63.81m /(m h)π
1.04
U =?=?? > min U
操作空塔气速为
m 849.0m 0.14
π3600
24002=?=
u
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*
B
*A 总*B 总*A A 总*
A
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 *
B
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
191.224
.2206.9435.1206032.6lg *
A =+-=p 得 37.155*A =p kPa
同理 80.158
.2196.9494.1343078.6lg *B =+-
=p 15.63*
B =p kPa
4.03996.015
.6337.15515
.63100A ≈=--=
x
或 ()kPa
04.100kPa 15.636.037.1554.0=?+?＝总p
则 46.215
.6337.155*
B *
A ===p p α 6212.04
.046.114
.046.2)1(1=?+?=-+=
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=?+?=
y
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
56
.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 0.460.5
4y 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 56
x n x n y x ==-? 即 0.5490.5410.5798ln 0.54
0.5490.540.55
W
x -=-?
解得 x W = 0.3785
()()7683.03785.055.044
56
55.0W F D W F =-+
=-+=x x n n x y %46.61%10055
.01007683
.044A =???=
η
简单蒸馏收率高（61.46%），釜残液组成低（0.3785）
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
h kmol 50h kmol 05.095.005.05.0100W D W F F
n,D n,=--?=--=x x x x q q
%95%1005
.010095
.050%100F F n,D D n,A =???=?=x q x q η
（2）馏出液的最大可能流量
当ηA =100%时，获得最大可能流量，即
kmol/h 52.63 kmol/h 95
.05
.0100D F F n,Dmax n,=?==x x q q
5．在连续精馏塔中分离A 、B 两组分溶液。原料液的处理量为100 kmol/h ，其组成为0.45（易挥发组分A 的摩尔分数，下同），饱和液体进料，要求馏出液中易挥发组分的回收率为96％，釜液的组成为0.033。试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为2.65，写出精馏段的操作线方程；（3）提馏段的液相负荷。
解：（1）馏出液的流量和组成 由全塔物料衡算，可得
kmol/h 43.2kmol/h 45.010096.096.0F F n,D D n,=??==x q x q ()kmol/h
1.8kmol/h 45.010096.01W W n,=??-=x q
n,W 1.8
0.033
q =
kmol/h=54.55 kmol/h ()n,D n,F n,W 10054.55q q q =-=-kmol/h=45.45 kmol/h 9505.045
.452
.43D ==
x （2）精馏段操作线方程
2604.0726.065.39505
.065.365.211D +=+=+++=x x R x x R R y
（3）提馏段的液相负荷
()kmol/h 4.202kmol/h 10045.4565.2F n,D n,F n,L n,L n,=+?=+=+='q Rq qq q q
6．在常压连续精馏塔中分离A 、B 两组分理想溶液。进料量为60 kmol/h ，其组成为0.46（易挥发组分的摩
尔分数，下同），原料液的泡点为92 ℃。要求馏出液的组成为0.96，釜液组成为0.04，操作回流比为2.8。试求如下三种进料热状态的q 值和提馏段的气相负荷。
（1）40 ℃冷液进料； （2）饱和液体进料； （3）饱和蒸气进料。
已知：原料液的汽化热为371 kJ/kg ，比热容为1.82 kJ/(kg ?℃)。 解：由题给数据，可得
kmol/h .3972kmol/h 04
.096.004
.046.060W D W F F n,D n,=--?=--=x x x x q q
()kmol/h 32.61kmol/h 39.2760W n,=-=q
（1）40 ℃冷液进料 q 值可由定义式计算，即 ()()255.1371
409282.111F b P =-+=-+=r t t c q
()()()()[]h 119.4kmol/ kmol/h 60255.1139.2718.211D n,=?--?+=--+='F q q R V
（2）饱和液体进料 此时 q = 1
().1kmol/h 041kmol/h 39.278.31D n,=?=+=='q R V V （3）饱和蒸气进料 q = 0
().1kmol/h 44kmol/h 601.104F n,=-=-='q V V
三种进料热状态下，由于q 的不同，提馏段的气相负荷（即再沸器的热负荷）有明显差异。饱和蒸气进料V ′最小。
7．在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h ，要求馏出液中易挥发组分的收率为94％。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x +0.238；q 线方程为y = 2-3x 。试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值x q 及y q ；（4）提馏段操作线方程。
解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给条件，得
75.01
=+R R
及
238.01D =+R x 解得 R = 3，x D = 0.952
2）进料热状况参数及原料液组成 由于
31q
q =--及21F =-q
x 解得 q = 0.75（气液混合进料），x F = 0.5
（3）两操作线交点的坐标值x q 及y q 联立操作线及q 线两方程，即
238.075.0+=x y 23y x =-
解得 x q = 0.4699及y q = 0.5903
（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为
W V n,W n,V n,L n,x q q x q q y '
'
'-
'=
'
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.50.60.70.80.9
1.00.00.10.20.3
0.40.50.6
0.70.80.91.0115d
b
x W x D c a
e
x F
y
X
习题8 附 图
式中有关参数计算如下：
kmol/h 68.24kmol/h 952
.05.05094.0D F F n,A D n,=??==x x q q η ()n,W n,F n,D 5024.68q q q =-=-kmol/h = 25.32
kmol/h
()()0592.032
.255.05094.011W n,F F n,A W =??-=-=q x q x η
()n,L n,D n,F 324.680.7550q Rq qq '=+=?+?kmol/h =111.54 kmol/h ()n,V n,L n,W 111.5425.32q q q ''=-=-kmol/h = 86.22 kmol/h
则 111.5425.320.0592 1.2940.0173986.2286.22
y x x ''=
-?=- 8．在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液，其组成为0.48（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。要求馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.05。操作回流比为2.5，平均相对挥发度为2.46，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位臵。
解：由气液平衡方程计算气液相平衡组成如本题附表所示。
习题8 附 表
x
0 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
x x y 46.1146.2+=
0 0.115
0.214 0.381 0.513 0.621 0.711
0.787 0.852 0.908 0.957 1.0
在x –y 图上作出平衡线，如本题附图所示。
由已知的x D ，x F ，x W 在附图上定出点a 、e 、c 。
精馏段操作线的截距为271.015.295
.01=+=+R x D ，在y 轴上定
出点b ，连接点a 及点b ，即为精馏段操作线。
过点e 作q 线（垂直线）交精馏段操作线于点d 。连接cd
即得提馏段操作线。
从点a 开始，在平衡线与操作线之间绘阶梯，达到指定分离程度需11层理论板，第5层理论板进料。
9．在板式精馏塔中分离相对挥发度为2的两组分溶液，泡点进料。馏出液组成为0.95（易挥发组分的摩尔分数，下同），
釜残液组成为0.05，原料液组成为0.6。已测得从塔釜上升的蒸气量为93 kmol/h ，从塔顶回流的液体量为58.5 kmol/h ，泡点回流。试求（1）原料液的处理量；（2）操作回流比为最小回流比的倍数。
解：（1）原料液的处理量 由全塔的物料衡算求解。 对于泡点进料，q = 1
()kmol/h 931D n,V n,V n,=+=='q R q q
()n,D n,V n,L 9358.5q q q =-=-kmol/h=34.5 kmol/h
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
化工原理下册答案
第五章 蒸馏 一、选择与填空 1、精馏操作的依据是 混合液中各组分挥发度的差异 。实现精馏操作的必要条件是 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸汽 。 2、汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度_相同_，但液相组成_小于_汽相组成。 3、用相对挥发度α表达的汽液平衡方程可写为1(1)x y x αα= +-。根据α的大小，可用 来 判定用蒸馏方法分离的难易程度 ，若α=1则表示 不能用普通的蒸馏方法分离该混合液 。 4、在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度 增加 ，塔顶温度 降低 ，塔釜温度 降低 ，从平衡角度分析对该分离过程 有利 。 5、某二元物系，相对挥发度α=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论板，已知 y n =0.4，则 y n+1=_0.182_。全回流通常适用于 开工阶段 或 实验研究 。 6、精馏和蒸馏的区别在于 精馏必须引入回流；平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在于前者为连续的稳态过程而后者是间歇的非稳态过程 。 7、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是 塔底压强高 和 塔底难挥发组分含量高 。
8、在总压为101.33kPa 、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为p A 0 =116.9kPa,p B 0 =46 kPa ，则相对挥发度α= 2.54，平衡时液相组成x A = 0.78 ，气相组成y A = 0.90 。 9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该精馏塔的操作回流比为_2.371_，馏出液组成为_0.982_。 10、最小回流比的定义是 在特定分离任务下理论板数为无限多时的回流比 ，适宜回流比通常取 1.1~2.0 R min 11、精馏塔进料可能有 5 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2:3时，则进料热状况q 值为 0.6 。 注：23() 550.6V V L V F V L V L I I I I I q I I I I -+-===-- 12、在塔的精馏段测得 x D =0.96、x 2=0.45、x 3=0.40（均为摩尔分率），已知R=3 ，α=2.5，则第三层塔板的气相默弗里效率 E MV _44.1%_。 注：1 * 1 n n MV n n y y E y y ++-= - 13、在精馏塔设计中，若F 、x F 、q 、D 保持不变，若增加回流比R ，则x D 增加, x W 减小 ,V 增加,L/V 增加 。 14、在精馏塔设计中，若F 、x F 、x D 、x W 及R 一定，进料由原来的饱和蒸气改为饱和液体，则所需理论板数N T 减小 。精馏段上升蒸气量V 不变 、下降液体量L 不变 ；
化工原理(下)期末考试试卷
化工原理（下）期末考试试卷 一、 选择题： (每题2分，共20分) 1.低浓度难溶气体吸收,其他操作条件不变,入塔气量增加,气相总传质单元高度 H OG 、出塔气体浓度2y 、出塔液体浓度1x 将会有__A______变化。 A OG H ↑, 2y ↑, 1x ↑ B OG H ↑, 2y ↑, 1x ↓ C OG H ↑, 2y ↓, 1x ↓ D OG H ↓, 2y ↑, 1x ↓ 2.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/m2h ， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h ，则该处气液界面上气相 浓度y i 应为__B______。平衡关系y=0.5X 。 A .0.02 B.0.01 C.0.015 D.0.005 3.下述说法中正确的是_B____。 A.气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11<< B 气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11>> C 液膜控制时有：i c c ≈*，G L k H k <<1 D 液膜控制时有：i c c ≈，G L k H k >>1 4.进行萃取操作时，应使溶质的分配系数___D_____1。 A 等于 B 大于 C 小于 D 都可以。 5.按饱和液体设计的精馏塔，操作时D/F 、R 等其它参数不变，仅将料液改为冷 液进料，则馏出液中易挥发组分浓度____A____，残液中易挥发组分浓度______。 A 提高，降低； B 降低，提高； C 提高，提高； D 降低，降低 6.某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为 ____C__块。 A. 30 B.31 C. 32 D. 34 7.在馏出率相同条件下，简单蒸馏所得馏出液浓度____A____平衡蒸馏。 A 高于； B 低于； C 等于； D 或高于或低于 8.指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空 气的温度无关_____B___
(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
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’～
化工原理答案下册
化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津 大学出版）社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由 于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一 组绘平衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9
饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0 y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。
化工原理下册期末考试试卷及答案A
新乡学院2011 — 2012学年度第一学期 《化工原理》期末试卷A 卷 课程归属部门：化学与化工学院 试卷适用范围：09化学工程与工艺（本科） 、填空（每题1分，共30 分） 1.吸收操作是依据 ，以达到分离均相 气体混合物的目的。 2.干燥速率曲线包括：恒速干燥阶段和 的表面温度等于空气的 阶段。在恒速干燥阶段，物料 温度，所干燥的水分为 3.二元理想物系精馏塔设计，若q n,F 、 饱和蒸汽进料，贝U 最小回流比 水分。 X F 、 X D 、 X w 、 定，将饱和液体进料改为 ，若在相同回流比下，所需的理论板 ，塔釜热负荷 _______ ，塔顶冷凝器热负荷 _____ 4.已知精馏段操作线方程 y=0.75x+0.2,则操作回流比 R= X D = ;提馏段操作线方程y 1.3x 0.021，则X w = 5.若x*-x 近似等于X i - X ，则该过程为 控 制。 ，馏出液组成 6.用纯溶剂逆流吸收，已知q n,l /q n,v =m,回收率为0.9，则传质单元数 N O = 7.蒸馏在化工生产中常用于分离均相 混合物，其分离的依据是根 1 1 8.吸收过程中的总阻力可表示为—— K G k G Hk L 近似为 控制。 ，当H __ 时（很大、很小）， 1 -可忽略，则该过程 Hk L 9.在常压下，X A 0.2 （摩尔分数，下同）的溶液与y A m 2，此时将发生 10.在分离乙醇和水恒沸物时，通常采用 无水乙醇从塔 0.15的气体接触，已知 精馏，加入的第三组分 （顶、底）引出。 11.塔的负荷性能图中包括5条线，这5条线包围的区域表示 12.全回流操作时回流比R 等于 13.板式塔漏液的原因是 ，精馏段操作线方程为 ，溢流堰的作用 14当空气相对湿度巾=98%寸.则空气的湿球温度t w 、干球温度t 、露点温度t d 之间的关系为 15.某两组份混合物的平均相对挥发度 2.0,在全回流下，从塔顶往下数对第 n,n 1层塔板取样测得X n 0.3,则y 、选择题（每题2分，共30 分） ，y n 1 1.在恒定干燥条件下将含水 20%（干基，下同）的湿物料进行干燥，开始时 干燥速度恒定， 当干燥至含水量为 5%寸，干燥速度开始下降，再继续干 燥至物料衡重, 水量为（ (A ) 5% 并设法测得此时物料含水量为 0.05%，则物料的临界含 ），平衡含水量 （ (B ) 20% (C ) 0.05% (D)4.95%
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
化工原理下册答案
化工原理（天津大学第二版）下册部分答案 第8章 2. 在温度为25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨 利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密度为 kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318 c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa < *p 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数k G =×10-6 kmol/(m 2skPa)，液膜吸收系数k L =×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝ kmol/(m 3kPa)。 （1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725 c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 6G 1097.4-?=K kmol/(m 2skPa) 以液相组成差表示的总推动力为 其对应的总吸收系数为 （2）吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为 kPa ，操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为 kmol/(m 3kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为 kPa ，液相组成为 kmol/m 3，液膜吸收系数k L =×10-5 m/s ，气相总吸收系数K G ＝×10-5 kmol/(m 2skPa)。求该截面处（1）膜吸收系数k G 、k x 及k y ；（2）总吸收系数K L 、K X 及K Y ；（3）吸收速率。 解：(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25 ℃时水的密度为 0.997=ρkg/m 3 溶液的总浓度为
化工原理下册期末考试试卷和答案
新乡学院2011 —2012学年度第一学期 《化工原理》期末试卷A卷 课程归属部门：化学与化工学院试卷适用范围：09化学工程与工艺（本科） 题号-一一-二二-三总分 得分 111 1 8.吸收过程中的总阻力可表示为恳仁臥，其中-表 示，当H 时（很大、很小），1 1可忽略，则该过程 Hk L 近似为控制。 9.在常压下，X A 0.2 （摩尔分数，下同）的溶液与y A0.15的气体接触，已知 得分—.评卷人一、填空（每题1分，共30 分） 1. 吸收操作是依据_________________________________ ，以达到分离均相 气体混合物的目的。 2. 干燥速率曲线包括：恒速干燥阶段和___________ 阶段。在恒速干燥阶段，物料 的表面温度等于空气的__________ 温度，所干燥的水分为___________ 水分。 3. 二元理想物系精馏塔设计，若q n,F、X F、X D、X W、一定，将饱和液体进料改为 饱和蒸汽进料，则最小回流比___________ ，若在相同回流比下，所需的理论板 数_______ ，塔釜热负荷________ ，塔顶冷凝器热负荷_________ 。 4. 已知精馏段操作线方程 ______________ y=0.75x+0.2,则操作回流比R ，馏出液组成 X D=_____ ;提馏段操作线方程y 1.3x 0.021，则x w= . m 2，此时将发生_________ 。 10. 在分离乙醇和水恒沸物时，通常采用________ 精馏，加入的第三组分____ ， 无水乙醇从塔 ____ （顶、底）引出。 11. 塔的负荷性能图中包括5条线，这5条线包围的区域表示________________ 。 12. 全回流操作时回流比R等于_________ ，精馏段操作线方程为 __________ 。 1 13.板式塔漏液的原因是______________ ，溢流堰的作用__________________ 。 14当空气相对湿度巾=98%寸.则空气的湿球温度t w、干球温度t、露点温度t d 之间的关系为 ____________________ 。 15.某两组份混合物的平均相对挥发度 2.0，在全回流下，从塔顶往下数对第 得分评卷人 选择题（每题2分，共30分） 5. 若x*-x近似等于X i - X，则该过程为_____________ 控制。 6. 用纯溶剂逆流吸收，已知q n,i /q n,v =m,回收率为0.9，则传质单元数 N D=_______ 。 7. 蒸馏在化工生产中常用于分离均相_____________ 混合物，其分离的依据是根据_____________________ 。1. 在恒定干燥条件下将含水20%（干基，下同）的湿物料进行干燥，开始时 干燥速度恒定，当干燥至含水量为5%寸，干燥速度开始下降，再继续干燥至物料衡重，并设法测得此时物料含水量为0.05%，则物料的临界含水量为（），平衡含水量（）。 （A）5% （B）20% （C）0.05% （D）4.95%
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。
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(下册)期末试题
一、填空选择题（25分，每空1分） 1、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的H OG 将 __________，N OG 将__________ 。 2、在吸收塔的设计中，当气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若 减小吸收剂用量，则传质推动力将_____________，设备费用将___________。 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分。液相组成x A =0.4，相应的泡点为t 1；汽 相组成4.0=A y ，相应的露点为t 2。则t 1与t 2大小关系为????????????。 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_________。 5、已知塔顶第一块理论板上升的汽相组成为y 1=0.63（摩尔分率，下同），将其全 部冷凝为泡点液体，该液体在贮罐内静止分层，上层x D =0.9作为产品，下层x 0=0.5 于泡点下回流，则回流比R=???????。 6、设计精馏塔时，已知原料为F,x F ,分离要求为x D 和x W ,加料热状态q 已选 定,今若选择较大的回流比R,则N T ____, L/V_______?(增加,不变,减少) 7、萃取操作依据是_____________ ______________________________。选择萃 取剂的主要原则___________________________、___________________________和 _________________________________ 。 8、有一实验室装置将含A 10%的A 、B 混合物料液50公斤和含A 80%的A 、B 混合物料 液20公斤混合后，用溶剂S 进行单级萃取，所得萃余相和萃取相脱溶剂后又能得到 原来的10% A 和80% A 的溶液。问此工作状态下的选择性系数β＝____________ 9、在101.3kPa 下，不饱和湿空气的温度为295K 、相对湿度为69%，当加热到303K 时， 该空气下列参数将如何变化？ 相对湿度______，湿球温度______，露点______。 10、已知湿空气总压为100kPa, 温度为40℃, 相对湿度为50%, 已查出40℃时 水的饱和蒸气压Ps 为7.375 kPa, 则此湿空气的湿度H 是____________kg 水/kg 绝 干气,其焓是____________kJ/kg 绝干气。 11、对某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m = 2，气、液两相的体积传质系 数分别为k y a = 2?10-4 kmol/(m 3 ?s)，k x a = 0.4kmol/(m 3 ?s)。则该吸收过程为________ 阻力控制。
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