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5
1066.1?=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 2
skPa)，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 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
6G 1097.4-?=K kmol/(m 2
skPa)
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 3
kPa)。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 2
skPa)。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 （2）由65
G L 10673.5m /s 126
.210206.1--?=?==H K K m/s
因溶质组成很低，故有 （3）吸收速率为
5. 在 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=、y 2=。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为×103
kPa ，吸收剂用量为最小用量的倍。
（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 =
==-- 吸收剂为清水，所以 02=X 所以操作时的液气比为 吸收液的组成为
（2） 3
t 4.1310 4.0771013
E m p ?'==='
6. 在一直径为 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。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 2 kmol/(m 3
s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求水的用量（kg/h ）及所需的填料层高度。
解：1110.0320.0331110.032
y Y y =
==-- 惰性气体的流量为
水的用量为 求填料层高度
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倍；操作条件下的气液平衡关系为 2.75Y X =；气相总吸收系数为4
2
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
对于纯溶剂吸收 依题意 （2）1110.05
0.0526110.05
y Y y =
==-- 由 Ω
=
a K q H Y V n,OG
填料塔的直径为
8. 在 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、，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 = X ，K G a 正比于G 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 操作条件下，混合气的平均摩尔质量为 OG OG 3
m 0.4356.890
Z H N =
==m （1）t t 2p p '=
若气相出塔组成不变，则液相出塔组成也不变。所以 n,V OG OG G 0.435
m 0.21822
q H H K ap '=
==='Ω总m OG
OG 0.218 5.499m 1.199Z H N '''==?=m (1.1993)m 1.801Z Z Z '?=-=-=-m 即所需填料层高度比原来减少。
（2）n,V
n,V 2q q '= 若保持气相出塔组成不变，则液相出塔组成要加倍，即
故
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 m 。
（3） n,L
n,L 2q q '= 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 即所需填料层高度比原来减少 m 。
9. 某制药厂现有一直径为 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（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 = ；溶剂用量为最小用量的倍；气相总吸收系数为 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 =
==-- 惰性气体的流量为
（2）111*0.0638 2.20.01930.0213Y Y 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 填料的总比表面积为
由 OG T
ln 1
N S N S =-
由 T Z HETP N =? 填料的等板高度为
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，操作条件下物系
的相平衡常数为，载气的流量为250 kmol/h 。若吸收剂用量为最小用量的倍，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 =
==-- 用清水吸收，20X = 操作液气比为
水的用量为
用清水吸收，A 0.92??==
由 T ln
11ln A N A
??
--=
-
11. 某制药厂现有一直径为 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=、Y 2=、X 1=。已知操作条件下的气液平衡关系为 Y = X 。现因环保要求的提高，要求出塔气体组成低于（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 改造后填料层高度为 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 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 =-+- 因此，有 操作液气比为 填料层增加的高度为
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
由 n,V OG Y q
H K a =Ω
故 OG 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 kPa ，气相的质量
速度为 kg/(m 2
s)，液相的质量速度为 kg/(m 2
s)。已知20 ℃及 kPa 时氨在空气中的扩散系数为51089.1-?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： 5G 1.8110μ-=?Pas G 1.205ρ=kg/m 3
由 ()0.5
βγG G H G W Sc α=
查表8-6，0.557α=，0.32β=，0.51γ=- 查得20 ℃下，水的有关物性数据如下： 5L 100.510μ-=?Pas L 998.2ρ=kg/m 3
由 ()
0.5
L L L W H Sc β
αμ??
= ?
??
查表8-7，32.3610α-=?，22.0=β
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 5和 6（均为摩尔比）。解吸所用载气为含二氧化碳 5（摩尔分数）的空气，解吸的操作条件为35 ℃、 kPa ，此时平衡关系为Y =。操作气液比为最小气液比的倍。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 最小气液比为 操作气液比为 吸收因数为
液相总传质单元数为 填料层高度为
15. 某操作中的填料塔，其直径为 m ，液相负荷为 m 3
/h ，操作液气比（质量比）为。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 kg/m 3
，气相的平均密度为 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）填料塔的液体喷淋密度为 最小喷淋密度为
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 kg/m 3
；洗涤水的消耗量为50 000 kg/h 。吸收塔为常压操作，吸收温度为20 ℃。填料采用DN50塑料阶梯环，泛点率取为60％。试计算该填料吸收塔的塔径。
解：查得20 ℃下，水的有关物性数据如下： 5L 100.510μ-=?Pas L 998.2ρ=kg/m 3
炉气的质量流量为
采用埃克特通用关联图计算泛点气速， 横坐标为 查图8-23，得纵坐标为
对于 DN50塑料阶梯环，由表8-10 和附录二分别查得
F 127Φ=1/m
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
由
D 圆整塔径，取D = m
校核 100020850D d ==> ，故所选填料规格适宜。 取 W min ()0.08L =m 3
/（mh ） 最小喷淋密度为 操作喷淋密度为
32
32250000/998.2m /(m h)63.81m /(m h)π
1.04
U =
?=?? > min U
操作空塔气速为 泛点率为
经校核，选用D = 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 = kPa 及*
B p ＝ kPa ，取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为。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。 解得 76.99＝总p kPa
本题也可通过相对挥发度求解 由气液平衡方程得
2．试分别计算含苯（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
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 ℃和 ℃）
解：本题需试差计算 （1）总压p 总＝100 kPa 初设泡点为℃，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
或 ()kPa
04.100kPa 15.636.037.1554.0=?+?＝总p
则 46.215
.6337.155*B *A ===p p α （2）总压为p 总＝10 kPa
通过试差，泡点为℃，*
A p =，*
B p ＝
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（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。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 0.460.549y x =+ 联立两方程，得y = ， x =
D F 0.440.44100n n ==?kmol = 44kmol
（2）简单蒸馏
44D =n kmol 56W =n kmol
即 0.5490.5410.5798ln 0.540.5490.540.55W x -=-?
解得 x W =
简单蒸馏收率高（%），釜残液组成低（）
4．在一连续精馏塔中分离苯含量为（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，釜液组成为，试求（1）馏出液的流量和苯的收率；（2）保持馏出液组成不变，馏出液最大可能的流量。
解：（1）馏出液的流量和苯的收率 （2）馏出液的最大可能流量
当ηA =100%时，获得最大可能流量，即
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（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。试求（1）馏出液的流量和组成；（2）若操作回流比为，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
n,W 1.8
0.033
q =
kmol/h= kmol/h ()n,D n,F n,W 10054.55q q q =-=-kmol/h= kmol/h
（2）精馏段操作线方程 （3）提馏段的液相负荷
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（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，釜液组成为，操作回流比为。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 kJ/(kg ?℃)。 解：由题给数据，可得
（1）40 ℃冷液进料 q 值可由定义式计算，即 （2）饱和液体进料 此时 q = 1 （3）饱和蒸气进料 q = 0
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 = +；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 =
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 = （气液混合进料），x F =
（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 解得 x q = 及y q =
（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为
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 = kmol/h ()n,L n,D n,F 324.680.7550q Rq qq '=+=?+?kmol/h = kmol/h ()n,V n,L n,W 111.5425.32q q q ''=-=-kmol/h = kmol/h
则 111.5425.32
0.0592 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（苯的摩尔分数，下同），泡点进料。要求馏出液组成为，釜残液组成为。操作回流比为，平均相对挥发度为，试用图解法确定所需理论板层数及适宜加料板位置。
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
习题8 附 图
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（易挥发组分的摩尔分数，下同），釜残液组成为，原料液组成为。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 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
()n,D n,V n,L 9358.5q q q =-=-kmol/h= kmol/h
则 ()05.05.345.3495.06.0F n,F n,?-+?=q q 解得 n,F 56.45q =kmol/h
（2）R 为R min 的倍数
R =
对于泡点进料，R min 的计算式为 于是 275.1333
.17.1min
==R R
10．在常压连续精馏塔内分离苯—氯苯混合物。已知进料量为85 kmol/h ，组成为（易挥发组分的摩尔分数，下同），泡点进料。塔顶馏出液的组成为，塔底釜残液组成为。操作回流比为。塔顶采用全凝器，泡点回流。苯、氯苯的汽化热分别为 kJ/mol 和 kJ/mol 。水的比热容为 kJ/ (kg ?℃)。若冷却水通过全凝器温度升高15 ℃，加热蒸汽绝对压力为500 kPa （饱和温度为 ℃，汽化热为2 113 kJ/kg ）。试求冷却水和加热蒸汽的流量。忽略组分汽化热随温度的变化。
解：由题给条件，可求得塔内的气相负荷，即 对于泡点进料，精馏段和提馏段气相负荷相同，则
（1）冷却水流量 由于塔顶苯的含量很高，可按纯苯计算，即 （2）加热蒸汽流量 釜液中氯苯的含量很高，可按纯氯苯计算，即
11．在常压连续提馏塔中，分离两组分理想溶液，该物系平均相对挥发度为。原料液流量为100 kmol/h ，进料热状态参数q =1，馏出液流量为60 kmol/h ，釜残液组成为（易挥发组分的摩尔分数），试求（1）操作线方程；（2）由塔内最下一层理论板下降的液相组成x ′m 。
解：本题为提馏塔，即原料由塔顶加入，因此该塔仅有提馏段。再沸器相当一层理论板。
（1）操作线方程 此为提馏段操作线方程，即 式中 kmol/h 100F n,L n,=='qq q
n,V n,D 60q q '==kmol/h
()n,W n,F n,D 10060q q q =-=-kmol/h ＝40 kmol/h
则 0067.0667.101.060
4060100-'=?-'='x x y
（2）最下层塔板下降的液相组成 由于再沸器相当于一层理论板，故
x ′m 与y ′W 符合操作关系，则
提馏塔的塔顶一般没有液相回流。
12．在常压连续精馏塔中，分离甲醇—水混合液。原料液流量为100 kmol/h ，其组成为（甲醇的摩尔分数，下同），冷液进料（q =），馏出液组成为，甲醇回收率为90％，回流比为最小回流比的3倍。试比较直接水蒸气加热和间接加热两种情况下的釜液组成和所需理论板层数。甲醇—水溶液的t –x –y 数据见本题附表
解：（1）釜液组成 由全塔物料衡算求解。 ① 间接加热 ② 直接水蒸气加热
关键是计算R 。由于q =，则q 线方程为
在本题附图上过点e 作q 线，由图读得：x q = ，y q = 于是 ()kmol/h 174.3kmol/h 1002.1 29.3585.1W n,=?+?=q
显然，在塔顶甲醇收率相同条件下，直接水蒸气加热时，由于冷凝水的稀释作用，x W 明显降低。
（2）所需理论板层数 在x –y 图上图解理论板层数
附 图1 附 图2
习题12 附 图
习题13附图
习题13 附 图
①间接加热 精馏段操作线的截距为 由x D = 及截距作出精馏段操作线
ab ，交q
线与点d 。
由x W =定出点c ，连接cd 即为提馏段操作线。
由点a 开始在平衡线与操作线之间作阶梯，N T = 5（不含再沸器），第4层理论板进料。
②直接蒸汽加热 图解理论板的方法步骤同上，但需注意x W =是在x 轴上而不是对角线上，如本题附图所示。此情况下共需理论板7层，第4层理论板进料。
计算结果表明，在保持馏出液中易挥发组分收率相同条件下，直接蒸汽加热所需理论板层数增加。且需注意，直接蒸汽加热时再沸器不能起一层理论板的作用。
13．在具有侧线采出的连续精馏塔中分离两组分理想溶液，如本题附图所示。原料液流量为100 kmol/h ，组成为（摩尔分数，下同），饱和液体进料。塔顶馏出液流量q n,D 为20 kmol/h ，组成x D1为，釜残液组成为。从精馏段抽出组成x D2为的饱和液体。物系的平均相对挥发度为。塔顶为全凝器，泡点回流，回流比为，试求（1）
易挥发组分的总收率；（2）中间段的操作线方程。
解：（1）易挥发组分在两股馏出液中的总收率 由全塔的物料衡算，
可得
q n,D2的计算如下
及
()D2n,D2n,F F n,2010005.09.098.020q q x q --++?=
整理上式，得到 则 kmol/h 06.31D2n,=q
于是 A 200.9831.060.9
100%95.1%1000.5
η?+?=
?=?
（2）中间段的操作线方程 由s 板与塔顶之间列易挥发组分的物料衡算，得
n,Vs s 1n,Ls s n,D D1n,D2D2q y q x q x q x +=++ （1）
式中 h kmol 80h kmol )204()1(D1n,Vs n,=?=+=q R q
将有关数值代入式（1）并整理，得到
14．在常压连续精馏塔中分离两组分理想溶液。该物系的平均相对挥发度为。原料液组成为（易挥发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸气加料。已知精馏段操作线方程为y = +，试求（1）操作回流比与最小回流比的比
值；（2）若塔顶第一板下降的液相组成为，该板的气相默弗里效率E MV1。
解：（1）R 与R min 的比值 先由精馏段操作线方程求得R 和x D ，再计算R min 。 由题给条件，可知 解得 3=R
对饱和蒸气进料，q = 0，y q = 则 152.1604
.23min ==R R
（2）气相默弗里效率 气相默弗里效率的定义式为
12
M,V *
12
y y E y y -=
- （1） 式中 8.0D 1==x y
将有关数据代入式（1），得
15．在连续精馏塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为100 kmol/h ，组成为（易挥发组分的摩尔分数，下同），饱和蒸气进料。馏出液组成为，釜残液组成为。物系的平均相对挥发度为。塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。塔釜的汽化量为最小汽化量的倍，试求（1）塔釜汽化量；（2）从塔顶往下数第二层理论板下降的液相组成。
解：先求出最小回流比，再由最小回流比与最小汽化量的关系求得q n,Vmin 。液相组成x 2可用逐板计算得到。 （1）塔釜汽化量 对于饱和蒸汽进料q = 0，y F = ，R min 可用下式计算，即 而 50kmol/h kmol/h 05.095.005.05.0100W D W F F n,D n,=--?=--=x x x x q q
则 kmol/h 185kmol/h 50)17.2(Vmin n,=?+=q
m in ,V n q '也可由提馏段操作线的最大斜率求得，即
即
588.105
.03333.005
.05.0min
V n,W
n,min V n,=--=
+''q q q
将q n,W = 50 kmol/h 代入上式，解得
（2）第2层理论板下降液相组成x 2 逐板计算求x 2需导出精馏段操作线方程。 解得 72.3=R
塔顶全凝器 95.0D 1==x y
16．某制药厂拟设计一板式精馏塔回收丙酮含量为（摩尔分数，下同）水溶液中的丙酮。原料液的处理量为30 kmol/h ，馏出液的组成为，丙酮回收率为%。塔顶全凝器，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。试根据如下条件计算塔的有效高度和塔径。
进料热状况 饱和液体 总板效率 61％ 操作回流比 2 全塔平均压力 110 kPa 理论板层数 全塔平均温度 81 ℃ 板间距 m 空塔气速 m/s 解：由题给条件，可得
88
.2761.00
.17T T P ===
E N N
取28 （1）塔的有效高度
（2）塔径 精馏段和提馏段气相负荷相同，则
式中 s m 5151.0s m 110273360033.101)81273(3.694.2236004.2233
00V n,V V,=???+??==p T Tp q q
于是 0.894m m π
82.05151
.04=?=
D
根据系列标准，选取塔径为900 mm 。
17．在连续精馏中分离A 、B 、C 、D 、E （按挥发度降低顺序排列）五组分混合液。在所选择流程下，C 为轻关键组分，在釜液中组成为（摩尔分数，下同）；D 为重关键组分，在馏出液中的组成为。原料液处理量为100 kmol/h ，其组成如本题附表1所示。
17题 附表1
组 分
A B C D E x F
试按清晰分割法估算馏出液、釜残液的流量和组成。
解：由题意，A 、B 组分在釜残液中不出现，E 组分在馏出液中不出现，且x W,C =，x D,D =。作全塔物料衡算，得 将有关数据代入上式，解得 计算结果列于本题附表2。
第十一章 固体物料的干燥习题解答
1. 已知湿空气的总压力为100 kPa ，温度为50 ℃，相对湿度为40%，试求（1）湿空气中的水汽分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度。 解：（1）湿空气的水汽分压
由附录查得50 ℃时水的饱和蒸气压s 12.34kPa p =，故 （2）湿度 （3）密度
0.9737=m 3
湿空气/kg 绝干气 密度 湿空气湿空气33H
H m kg 06.1m kg 9737
.00323
.011=+=
+=
υυ
ρH
2．常压连续干燥器内用热空气干燥某湿物料，出干燥器的废气的温度为40 ℃，相对湿度为43%，试求废气的露点。
解：由附录查得40 ℃时水的饱和蒸气压s 7.3766kPa p =，故湿空气中水汽分压为 查出s 3.172kPa p =时的饱和温度为 ℃，此温度即为废气露点。
3. 在总压 kPa 下，已知湿空气的某些参数。利用湿空气的H –I 图查出附表中空格项的数值，并绘出分题4的求解过程示意图。
解：附表中括号内的数为已知，其余值由H -I 图查得。分题4的求解过程示意图略。
4. 将o 025C t =、00.005kg /kg H =水绝干气的常压新鲜空气，与干燥器排出的o
240C t =、
20.034kg /kg H =水绝干气的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为1：3。试求（1）混合气体的温度、湿度、
焓和相对湿度；（2）若后面的干燥器需要相对湿度10%的空气做干燥介质，应将此混合气加热至多少摄氏度？ 解：（1）对混合气列湿度和焓的衡算，得 02m 134H H H +=
（a ）
02m 134I I I +=
（b ）
当o 25t =℃、00.005kg /kg H =水绝干气时，空气的焓为 当240t =℃、20.034kg /kg H =水绝干气时，空气的焓为 将以上值代入式（a ）及式（b ）中，即 分别解得：m 0.02675H =kg/kg 绝干气 m 105.2I =kJ/kg 绝干气
由 ()m m m m 1.01 1.882490I H t H =+?+ 得 m 36.4t =℃ 混合气体中的水汽分压 解出 Pa 4178=p
36.4t =m ℃时水的饱和蒸汽压为6075p =s Pa
所以混合气体的相对湿度为4178
100%68.8%6075
?=?= （2）将此混合气加热至多少度可使相对湿度降为10%
故 's 41780Pa p =
查水蒸气表知此压力下的饱和温度为 ℃。故应将此混合气加热至 ℃。
5．干球温度为20 ℃、湿度为 kg 水／kg 绝干气的湿空气通过预热器加热到80 ℃后，再送至常压干燥器中，离开干燥器时空气的相对湿度为80%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：（1）1 m 3
原湿空气在预热过程中焓的变化；（2）1 m 3
原湿空气在干燥器中获得的水分量。
解：（1）1 m 3
原湿空气在预热器中焓的变化。
当020t =℃、00.009H =kg/kg 绝干气时，由图11-3查出043I =kJ/kg 绝干气。 当180t =℃、100.009H H ==kg/kg 绝干气时，由图11-3查出1104I =kJ/kg 绝干气。 故1 kg 绝干空气在预热器中焓的变化为： 原湿空气的比体积：
故1 m 3
原湿空气焓的变化为；
（2）1 m 3
原湿空气在干燥器中获得的水分。
由180t =℃、100.009H H ==kg/kg 绝干气在H -I 图上确定空气状态点，由该点沿等I 线向右下方移动与
80%φ=线相交，交点为离开干燥器时空气的状态点，由该点读出空气离开干燥器时的湿度20.027H =kg/kg 绝
干气。故1 m 3
原空气获得的水分量为：
6. 用4题（1）的混合湿空气加热升温后用于干燥某湿物料，将湿物料自湿基含水量降至，湿物料流量为1 000 kg/h ，假设系统热损失可忽略，干燥操作为等焓干燥过程。试求（1）新鲜空气耗量；（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓；（3）预热器的加热量。 解：（1）新鲜空气耗量 蒸发水量
绝干空气用量 新鲜空气用量
（2）进入干燥器的湿空气的温度和焓
由于干燥过程为等焓过程，故进出干燥器的空气的焓相等。 将m 0.02675H =kg/kg 绝干气代入，解出：
℃
所以，进入干燥器的湿空气的温度为℃，焓为 kJ/kg 绝干气。 （3）预热器的加热量
7．在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为l 000kg/h ，温度为20 ℃，含水量为4％(湿基，下同)，要求干燥后产品的含水量不超过％，物料离开干燥器时温度升至60 ℃，湿物料的平均比热容为 kJ ／(kg 绝干料．℃)。空气的初始温度为20 ℃，相对湿度为50％，将空气预热至100 ℃进干燥器，出干燥器的温度为50 ℃，湿度为 kg/kg 绝干气，干燥器的热损失可按预热器供热量的10％计。试求（1）计算新鲜空气的消耗量；（2）预热器的加热量Q p ；（3）计算加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数；（4）干燥系统的热效率。 解：（１）新鲜空气消耗量，即
绝干物料 ()()h kg 960h kg 04.011000111绝干料绝干料=-=-=w G G 所以 12()960(0.041670.00503)kg/h 35.17kg/h W G X X =-=-= 20 ℃时空气的饱和蒸汽压为s 2.3346kPa p =
（2）预热器的加热量Ｑp ，用式 11-31计算Ｑp ，即 （3）加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数
加热物料耗热 总耗热量
加热物料消耗的热量占消耗总热量的百分数： 125952100%51.9%242484
?=
（4）干燥器的热效率η，若忽略湿物料中水分带入系统中的焓，则用式11-37计算干燥系统的热效率。 8. 用通风机将干球温度o 026C t =、焓066kJ/kg I =绝干气的新鲜空气送入预热器，预热到o 1120C t =后进入连续逆流操作的理想干燥器内，空气离开干燥器时相对湿度250%?=。湿物料由含水量10.015w =被干燥至含水量20.002w =，每小时有9 200 kg 湿物料加入干燥器内。试求（1）完成干燥任务所需的新鲜空气量；（2）预热器的加热量；（3）干燥器的热效率 解：（1）新鲜空气耗量
绝干物料流量
根据026t =℃、066I =kJ/kg 绝干气，求出00.0157H =kg/kg 绝干气 根据1120t =℃、100.0157H H ==，求出1163.8I =kJ/kg 绝干气
理想干燥器，所以 21163.8kJ/kg I I ==绝干气
s
s
s 2s 225.010*******.0622.0p p p p p H -=-=
??总 （a ）
()绝干气
kg kJ 8.16324901.881.012222=++=H t H I （b ）
设温度2t ，查水蒸气表得相应的饱和蒸汽压p s ，由（a ）式求湿度2H ，再代入（b ）式反求温度2t ，若与初设值一致，计算结束。若与初设值不一致，则需重复以上步骤。
解得：s 13180Pa p =，对应的饱和温度为：251.34t =℃ 26590Pa p =，20.04326kg/kg H =绝干气
绝干空气消耗量 新鲜空气消耗量
（2）预热器的加热量 （3）干燥器的热效率
本题亦可利用H I -图求2t 。
9. 在一常压逆流的转筒干燥器中，干燥某种晶状的物料。温度o
025C t =、相对湿度0?=55%的新鲜空气经过预热器加热升温至o 195C t =后送入干燥器中，离开干燥器时的温度o
245C t =。预热器中采用180 kPa 的饱
和蒸汽加热空气，预热器的总传热系数为85 W/(m 2
·K) ，热损失可忽略。湿物料初始温度124θ=℃、湿基含水
量1w =；干燥完毕后温度升到2θ＝60℃、湿基含水量降为2w =。干燥产品流量2G =1 000 kg/h ，绝干物料比热
容s 1.5kJ/kg c =（绝干料·℃），不向干燥器补充热量。转筒干燥器的直径D = m 、长度Z =7 m 。干燥器外壁向空气的对流—辐射联合传热系数为35 kJ/（m 2
·h·℃）。试求（1）绝干空气流量；（2）预热器中加热蒸汽消耗量；（3）预热器的传热面积。 解：（1）绝干空气流量
绝干物料流量 水分蒸发量
查出25 ℃时水的饱和蒸气压为 Pa ，故新鲜空气的湿度为：
绝干气绝干气kg kg 0109.0kg kg 4
.316855.033.1014
.316855.0622.033.101622.0s00s000=?-??=-=
p p H ??
对干燥器做水分的衡算，取为1 h 基准，得：
2(0.0109)36.33L H -= （a ） 对干燥器做热量衡算得： 其中 1111(1.01 1.88)2490I H t H =++ 题给 s 1.5c =kJ/（kg 绝干料·℃）
[]绝干料绝干料kg kJ 86.39kg kJ 240384.0187.4245.111w 1s 1=??+?=+='θθX c c I ()绝干料绝干料kg kJ 5.90kg kJ 60002.0187.4605.12
=??+?='I
题给 a 35α=kJ/(m 2
·h ·℃)
∴ 12
L a a 0Δ(π)(
)2
t t Q S t DL t αα+==- 将以上诸值代入热量衡算式，得： 整理得 279.592574.693042.5L H L =+ （b ） 联立式（a ）和式（b ），解得 20.02093H =kg/kg 绝干气
3621L =kg 绝干气/h
（2）预热器中加热蒸气消耗量
加热蒸气压强为180 kPa ，查出相应的汽化热为 kJ/kg ，T = ℃。预热器中消耗热量的速率为： 其中 ()[]绝干气绝干气kg kJ 9.52kg kJ 0109.02490250.01091.881.010=?+??+=I
∴
()kW
56.72h kJ 261205h kJ 52.9125.043621P ==-=Q
加热蒸气消耗量=
261205
1182214.3
=kg/h
（3）预热器的传热面积
10．采用常压并流干燥器干燥某种湿物料。将20 ℃干基含水量为的某种湿物料干燥至干基含水量为，物料出干燥器的温度是40℃，湿物料处理量为250 kg/h ，绝干物料的比热容为 kJ/（kg 绝干料·℃）。空气的初始温度为15 ℃，湿度为 kg 水/kg 绝干气，将空气预热至100 ℃进干燥器，在干燥器内，空气以一定的速度吹送
物料的同时对物料进行干燥。空气出干燥器的温度为50 ℃。干燥器的热损失 kW 。试求（1）新鲜空气消耗量；（2）单位时间内预热器消耗的热量（忽略预热器的热损失）；（3）干燥器的热效率；（4）若空气在出干燥器之后的后续设备中温度将下降10 ℃，试分析物料是否会返潮。
解：（1）新鲜空气消耗量
对非理想干燥器，12I I ≠，2H 需联解物料衡算和热量衡算方程求出。 由物料衡算式 得
232.17(0.007)L H =- （a ） 由热量衡算式 其中： 代入上式，得
2(258469.25)14078.80L H -+= （b ）
联解（a ）式和（b ）式，得
20.02393H =kg/kg 绝干气， h 绝干气kg 1900=L
新鲜空气消耗量为
（2）单位时间内预热器消耗的热量Ｑp
1900(1.01 1.880.007)(10015)kJ/h 165240=+?-=kJ/h= kW （3）干燥器的热效率η
（4）若空气在出干燥器之后的后续设备中温度将下降10℃，物料是否会返潮
用I H -图查，22t H ，下，空气的露点为26 ℃，而物料降温10 ℃后为30 ℃，所以物料应该不会返潮。 11．对10 kg 某湿物料在恒定干燥条件下进行间歇干燥，物料平铺在 ? m 的浅盘中，温度t =75 ℃，湿度H = kg/kg 绝干气的常压空气以2 m/s 的速度垂直穿过物料层。现将物料的含水量从1X = kg/kg 绝干物料干燥至2X = kg/kg 绝干物料，试求（1）所需干燥时间；（2）若空气的t 、H 不变而流速加倍，干燥时间如何改变？（3）若物料量加倍，而浅盘面积不变，所需干燥时间又为多少？（假设三种情况下干燥均处于恒速干燥阶段。） 解：（1）恒速段干燥速率
由空气75t =℃，0.018H =kg/kg 绝干气，查I H -图得34w t =℃，相应水的汽化热tw 2416kJ/kg γ=，空气对物料的对流传热系数：
湿空气的质量速度： 湿空气密度： 湿空气比体积： 恒速干燥段时间：
（2）空气气速加倍后
'0.370.3733c c 220.532100.68810U U --==??=?kg/（m 2
·s ）
'8G S
=kg 绝干料/m 2
，不变 恒速干燥时间：
（3）物料加倍后，S
G '
加倍
12．在恒定干燥条件下进行间歇干燥实验。已知物料的干燥面积为 m 2
，绝干物料质量为15 kg ，干燥时间无限长时物料可被干燥至 kg 。假设在实验范围内，物料的干燥速率与含水量X 呈线性关系。实验测得将湿物料从 kg 干燥至 kg 需要 h 。试求在相同干燥条件下，将湿物料由 kg 干燥至17 kg 需要多少时间。
解：设干燥速率与物料含水量之间的关系为：
(c)U k X =- （a ）
因为
0U =时，*X X =
据题意 15.315
*0.0215
X -==
代入（a ）式，得 c 0.02= 所以 (0.02)U k X =-
分离变量积分，得 将13015115X -==，22415
0.615
X -=
=代入 得 '
0.3813G Sk =
所以，当31715
0.133315
X -=
=时 13. 某湿物料经过 h 恒定条件下的干燥后，含水量由1X ＝ kg/kg 绝干料降至2X = kg/kg 绝干料，已知物料的临界含水量c X ＝ kg/kg 绝干料、平衡含水量*X ＝ kg 水分/kg 绝干料。假设在降速阶段中干燥速率与物料的自由含水量（*
X X -）成正比。若在相同的干燥条件下，要求将物料含水量由1X ＝ kg 水分/kg 绝干料降至2X '= kg 水分/kg 绝干料，试求所需的干燥时间。
解：恒速干燥阶段干燥时间：
降速干燥阶段干燥速率与物料的自由含水量（X —*X ）成正比，因此， 临界点处：
降速段干燥时间： 总干燥时间：
将第一次干燥实验的数据代入，解得
第二次干燥实验的条件与第一次相同，即'G 、S 、x k 、c X 、*
X 均不变， 'x
2.34G
Sk =不变。所以，第二
次干燥实验的干燥时间为：
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 ；
化工原理答案下册概要
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。
化工原理下册计算答案
参见附图：j06a107.t 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 ＝m ?，式中?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 ？ j06a10108 总压100kN/m 2，30℃时用水吸收氨，已知 k G =3.84?k L =1.83?10-4kmol/[m 2·s(kmol/m 3)]，且知x =0.05时与之平衡的p *=6.7kN/m 2。 求：k y 、K x 、K y 。（液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol/m 3） 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/（m 3·s ），问该塔填料层高度为多少？ (提示：N OG =1/(1-S )ln[(1-S )(y 1-m x 1)/(y 2-m x 2)+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 ⑶L ＝V 液相并联 L ＝V j06b10022
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
化工原理课后习题答案上下册
下册第一章蒸馏 1. 苯酚(C 6H 5OH)(A )和对甲酚(C 6H 4(CH 3)OH)(B )的饱和蒸气压数据为 试按总压P =75mmHg(绝压)计算该物系的“t-x-y ”数据, 此物系为理想体系。 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 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 1 1
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＝00 B A p p 。所以可得出 t, ℃ i α 算术平均值α= 9 ∑i α=。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, ℃ x 1 0 y 1 0 各组y i 值的最大相对误差==?i y y max )(%。 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 。
化工原理试题库答案解析((下册),总)
化工原理试题库（下册） 第一章 蒸馏 一、 选择题 1. 当二组分液体混合物的相对挥发度为___C____时，不能用普通精馏方法分离。 A.3.0 B.2.0 C.1.0 D.4.0 2. 某精馏塔用来分离双组分液体混合物，进料量为100kmol/h ，进料组成为0.6 ,要求塔顶 产品浓度不小于0.9，以上组成均为摩尔分率，则塔顶产品最大产量为____B______。 A.60.5kmol/h B.66.7Kmol/h C.90.4Kmol/h D.不能确定 3. 在t-x-y 相图中，液相与气相之间量的关系可按____D____求出。 A.拉乌尔定律 B.道尔顿定律 C.亨利定律 D.杠杆规则 4. q 线方程一定通过X —y 直角坐标上的点___B_____。 A.(Xw,Xw) B(XF,XF) C(XD,XD) D(0,XD/(R+1)) 5. 二元溶液的连续精馏计算中，进料热状态参数q 的变化将引起（ B ）的变化。 Ａ.平衡线 Ｂ.操作线与q 线 Ｃ.平衡线与操作线 Ｄ.平衡线与q 线 6. 精馏操作是用于分离（ B ）。 Ａ.均相气体混合物 Ｂ.均相液体混合物 Ｃ.互不相溶的混合物 Ｄ.气—液混合 物 7. 混合液两组分的相对挥发度愈小，则表明用蒸馏方法分离该混合液愈__B___。 A 容易； B 困难； C 完全； D 不完全 8. 设计精馏塔时，若Ｆ、x F 、xD 、xW 均为定值，将进料热状况从q=1变为q>1，但回流比取 值相同，则所需理论塔板数将___B____，塔顶冷凝器热负荷___C___ ，塔釜再沸器热负荷 ___A___。 A 变大， B 变小， C 不变， D 不一定 9. 连续精馏塔操作时，若减少塔釜加热蒸汽量，而保持馏出量Ｄ和进料状况（F, xF,q ）不 变时，则L/V___B___ ，L′/V′___A___，x D ___B___ ，x W ___A___ 。 A 变大， B 变小， C 不变， D 不一定 10. 精馏塔操作时，若Ｆ、x F 、q ，加料板位置、Ｄ和Ｒ不变，而使操作压力减小，则x D ___A___， x w ___B___。
化工原理下册计算答案
j06a10013 用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A，在操作条件下，相平衡关系为Y=mX。试证明：(L/V)min ＝mη，式中η为溶质A的吸收率。 j06a10103 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，入塔气体中含A 1%(摩尔比)，经吸收后溶质A 被回收了80%，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m，试求填料层所需高度。 j06a10104 在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%（体积%），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求： ①水溶液的出塔浓度； ②若气相总传质单元高度为0.6 m，现有一填料层高为6m的塔，问该塔是否合用？ 注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。 j06a10105 在20℃和760 mmHg，用清水逆流吸收空气混合气中的氨。混合气中氨的分压为10mmHg，经吸收后氨的分压下降到0.051 mmHg。混合气体的处理量为1020kg/h，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y=0.755x。 若吸收剂用量是最小用量的5 倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。 j06a10106 在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。试计算： ①操作液气比为最小液气比的倍数； ②出塔液体的浓度； ③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。 j06a10107 某厂有一填料层高为3m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。测 得浓度数据如图，相平衡关系为y=1.15x。 试求：该操作条件下，气相总传质单元高度H OG为多少m ？ 参见附图：j06a107.t j06a10108 总压100kN/m2，30℃时用水吸收氨，已知k G=3.84?10-6kmol/[m2·s(kN/m2)]， k L=1.83?10-4kmol/[m2·s(kmol/m3)]，且知x=0.05时与之平衡的p*=6.7kN/m2。 求：k y、K x、K y。（液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol/m3） j06a10109 有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔(惰性/混合？？)气体量为100kmol/h，，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5，平衡关系y=x。试求： ①液体出塔浓度； ②测得气相总体积传质系数K y a=0.10kmol/（m3·s），问该塔填料层高度为多少？ (提示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-m x1)/(y2-m x2)+S]) j06b10011 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）(A) y 增大一倍；(B) p增大一倍；(C) y减小一倍；(D) p减小一倍。 j06b10019 按图示流程画出平衡线与操作线示意图： 1. ⑴低浓度气体吸收 2. ⑴低浓度气体吸收 ⑵部分吸收剂循环⑵气相串联
化工原理下(天津大学版)_习题答案
第五章蒸馏 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（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1 3.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 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C5H12（A）和C6H14（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*)
化工原理下册课后习题解答
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.）第五章蒸馏 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 6H 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 12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3K C 6H 14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9***** 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 6H 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
化工原理下册课后思考题答案
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a。 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 qm2Cp胡程不变；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133C的饱和蒸汽可将油从40C加热至80C。若现欲增加50%勺油处理量， 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80C，这个方案是否可行？
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化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答 （夏清、贾绍义主编 . 化工原理第二版（下册）. 天津 大学出版）社 ,. ） 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 （℃）859095100105 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**，由 P，P B A 于总压 P = 99kPa ，则由 x = (P-P *** 可得出液相组成，这样就可以得到一B )/(P A-P B ) 组绘平衡 t-x 图数据。 以 t = ℃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（ C5 H12）和正己烷（ C6H14）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 5H12 K C 6H14 饱和蒸汽压 (kPa) 解：根据附表数据得出相同温度下C5H12（ A）和 C6H14（B）的饱和蒸汽压
* 以 t =℃时为例，当t =℃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 251279289 P A*(kPa) 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以℃时为例 当 t= ℃时 x = (P-P *** B )/(P A-P B ) =（） / （） = 1 平衡气相组成以℃为例 * 当 t= ℃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( ℃ )279289 x10 y10 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℃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，
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第 五章 蒸馏 一、选择与填空 1、精馏操作的依据是 混合液中各组分挥发度的差异 。实现精馏操作的必要条件是 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸汽 。 2、汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度_相同_，但液相组成_小于_汽相组成。 3、用相对挥发度α表达的汽液平衡方程可写为1(1)x y x αα= +-。根据α的大小，可用来 判定用蒸馏方法分离的难易程度 ，若α=1则表示 不能用普通的蒸馏方法分离该混合液 。 4、在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度 增加 ，塔顶温度 降低 ，塔釜温度 降低 ，从平衡角度分析对该分离过程 有利 。 5、某二元物系，相对挥发度α=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论板，已知 y n =，则 y n+1=。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、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为p A 0=,p B 0=46 kPa ，则相对挥发度α= ，平衡时液相组成x A = ，气相组成y A = 。 9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=+，则该精馏塔的操作回流比为，馏出液组成为。 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 ~ 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 。 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 =、x 2=、x 3=（均为摩尔分率），已知R=3 ，α=，则第三层塔板的气相默弗里效率 %_。 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 ；提馏段上升蒸气量V ’ 增加 、下降液体量L ’ 增加 。 15、操作中的精馏塔，增大回流比，其他操作条件不变，则精馏段液气比L/V 增大 ，提馏段液气比L ’/V ’ 减小 ，x D 增加 , x W 减小 。 16、操作中的精馏塔，保持F 、x F 、q 、V 不变，增加W ，则x D 增加 , x W 增加，L/V_增加_。 17、在连续精馏塔中，若x F 、x D 、R 、q 、D/F 相同，塔釜由直接蒸汽加热改为间接蒸汽加热，则所需的理论板数N T 减小 ，x W 增加。 18、恒沸精馏与萃取精馏的共同点是 都需要加入某种添加剂 。两者的主要区别是 恒沸精馏时添加剂需与被分离组分形成恒沸物 和 恒沸精馏的添加剂气化后由塔顶排出，耗能大 。
化工原理下册课后题答案(第二版)
第七章 传质与分离过程概论 1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。 解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。 120.055/170.0903 0.055/170.945/29 0.002/170.0034 0.002/170.998/29 y y = =+= =+ 进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为 10.09030.099310.0903Y ==- 20.00340.003410.0034 Y = =- 由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。 2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1） 2 ) B A A B A B A A (d d M x M x x M M w += （2）2 A ) ( d d B B A A B A A M w M w M M w x += 解：（1） B 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 +=
最新化工原理下天津大学版习题答案
化工原理下天津大学版习题答案
第五章蒸馏 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（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1 3.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度 C5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 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C5H12（A）和C6H14（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 8.000 12.472 13.300 26.600 29.484 33.425 48.873 53.200 89.000 101.300 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
化工原理第二版下册标准答案(柴诚敬主编)
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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 ==- 20.00340.003410.0034 Y = =- 由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。 2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1） 2 ) B A A B A B A A (d d M x M x x M M w += （2）2 A ) ( d d B B A A B A A M w M w M M w x += 解：（1） B 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 +=
化工原理下册习题及答案
第八章 传质过程导论 习题集 一、填空题 1.当压力不变时，温度提高1倍，溶质在气相中的扩散系数提高_________倍。假设某液体黏度随温度的变化很小，绝对温度降低1倍，则溶质在该溶液中的扩散系数降低_________倍。 2.等摩尔相互扩散，扩散通量A J _____传质通量N A ；单向扩散，扩散通量A J ______传 质通量N A 。 3.在双膜理论中，传质过程的阻力主要集中在__________。 4.气体分子A 在B 中扩散，则扩散系数D AB _________D BA 。 5.双组分理想气体进行单向扩散。当总压增加时，若维持溶质A 在气相各组分分压不变，传至速率将__________；温度提高，则传质速率将__________；气相惰性组分摩尔分数减少，则传质速率将__________。 6.理想气体混合物的总摩尔浓度表达式为_______。 7. 一般来说，两组份的等摩尔相互扩散体现在 _______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。 8.在膜内，主要通过_________进行传质。 9.质量传递的最终状态_________，热量传递的最终状态_________。 二、选择题 1.下列哪种单元操作不属于均相混合物的分离过程？（ ） A.吸收 B.蒸馏 C.萃取 D.沉降 2.单向扩散中，扩散通量J A 和传质通量N A 的大小关系是？（ ） A.大于 B.小于 C.等于 D.不确定 3.下列选项中扩散系数D 的说法不正确的是？（ ） A.代表单位浓度梯度下的扩散通量 B.是物质的一种属性 C.表达某个组分在介质中的扩散快慢 D.其值随温度的变化不大 4.气体A 分子在B 中扩散，B 的密集程度对A 的扩散系数有何影响？（ ） A.B 分子越密集，扩散系数越大
化工原理(下册)期末考试与答案
新乡学院 2012―2013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：10化学工程与工艺 1.精馏操作依据 以达到分离均相 液体混合物。萃取操作的依据是 。 2.对于一定条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的H OG ， N OG 。 3. 分离要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中， 进料的q 值最大，此时提馏段操作线与平衡线之间的距离 ，分离所需的理论板 数 。 4. 物料种类一定时，平衡水份X*的数值主要与空气的状态有关，如果空气的温度t 下降，X*将 。 5.若c*-c 近似等于c i –c ，则该过程为 控制。 6. 某泡点进料的连续精馏塔，已知其精馏段操作线方程为172.080.0+=x y ，提 馏段操作线方程为0187.025.1-=x y ，则回流比R= ，馏出液组成 x D = ，釜液组成x w = 。 7. 气相总阻力可表示为 L G G Hk k K 111+=，其中G k 1表示 ， 当H 时， L Hk 1 可忽略，则该吸收过程为 控制。 8. 漂流因子反映了 ，单项扩散中的漂流因子 。. 9.在板式塔的设计中，要求液体在降液管中的停留时间大于 。 10.浮阀塔的三种不正常操作情况有： 、 和过量液沫夹带。 11.填料的几何特性参数主要包括比表面积、 、 。 12精馏塔进料有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= 。 13在三角形相图上，三条边上的点代表 物系，三角形内的点代表 物系。 14.塔的负荷性能图中包括_____线，最下边的一条线是_____________。 15. .吸收、解吸操作时，低温对 有利，低压对 有利。 16.某理想混合液，其中一组平衡数据为x A =0.376，y A =0.596，此时平均相对 挥发度为 。 17. .精馏操作过程中，如果采用全回流，则回流比R= ，此时精馏段的操 一、填空（每题1分，共33分） 院系:________ 班级:__________ 姓名:______________ 学号:_____________ …….……………………….密…………………封…………………线…………………………
化工原理下册答案
— 蒸 八、、 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a表达的汽液平衡方程可写为y X。根据a的大小，可用 1 ( 1)x 来判定用蒸馏方法分离的难易程度，若a =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a =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+1二0.182。全回流通常适用于幵工阶段或实验研亘。 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______ 。 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 C 下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为 p A°=116.9kPa,p B °=46 kPa ，则相对挥发度a 二2.54，平衡时液相组成 X A 二0.78 ，气 相组成y A 二0.90 。 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_ 0 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 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 提馏段上升蒸气量 V 增加、下降液体量L '增加 15、 操作中的精馏塔，增大回流比，其他操作条件不变，则精馏段液气比L/V 增大， 提馏段液气比 L ' /V ' 减小，X D 增加，x W 减小。 16、 操作中的精馏塔，保持 F 、X F 、q 、V 不变，增加 W ，则X D 增加，x w 增加, L/V_ 增加_。 17、 在连续精馏塔中，若X F 、X D 、R 、q 、D/F 相同，塔釜由直接蒸汽加热改为间接蒸 汽加热，则所需的理论板数 N T 减小，x w 增加。 18、 恒沸精馏与萃取精馏的共同点是 都需要加入某种添加剂 o 两者的主要区别是 恒沸精馏时添加剂需与被分离组分形成恒沸物 和恒沸精馏的添加剂气化后由塔顶 11、 2:3 时，则进料热状况q 值为0.6 o 12、