化工原理第二版((下册))夏清贾绍义课后习题解答带图说课材料
化工原理第二版((下册))夏清贾绍义课后习题解答带图
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
*)
=（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。
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(℃) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7 304.8 309.3
α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -
= （5.291+4.178）/2 = 4.730
取275.1℃和279℃时的α值做平均α
m
②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值
当x = 0.3835时，
y = 4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]= 0.746
同理得到其他y值列表如下
t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289
α 5.291 5.563 4.178
x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0
y 1 0.746 0.700 0.555 0
③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图
4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = 0.46x + 0.549
解：①简单蒸馏
由ln(W/F)=∫x xF dx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549
得ln(W/F)=∫x xF dx/(0.549-0.54x) = 0.54ln[(0.549-0.54x F)/(0.549-0.54x)] ∵汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3
∴ln(2/3) = 0.54ln[(0.549-0.54×0.6)/(0.549-0.54x)] 解得
x = 0.498 代入平衡关系式y = 0.46x + 0.549 得
y = 0.804
②平衡蒸馏
由物料衡算 Fx
F
= Wx + Dy
D + W = F 将W/F = 2/3代入得到
x
F
= 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得
x = 0.509 再次代入平衡关系式得 y = 0.783
5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量F为
4000kg/h，组成x
F 为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成x
W
不大于0.05，
馏出液回收率为88％。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。解：馏出回收率 = Dx D/Fx F = 88％得馏出液的质量流量
Dx
D = Fx
F
88％ = 4000×0.3×0.88 = 1056kg/h
结合物料衡算 Fx
F = Wx
W
+ Dx
D
D + W = F 得x
D
= 0.943
馏出液的摩尔流量 1056/(76×0.943) = 14.7kmol/h
以摩尔分率表示馏出液组成 x
D
= (0.943/76)/[(0.943/76)+(0.057/154)]
= 0.97
6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下的q值。（1）进料温度40℃；（2）泡点进料；（3）饱和蒸汽进料。
常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。
温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的温度t 液相中甲醇的气相中甲醇的℃摩尔分率摩尔分率℃摩尔分率摩尔分率
100 0.0 0.0 75.3 0.40 0.729
96.4 0.02 0.134 73.1 0.50 0.779
93.5 0.04 0.234 71.2 0.60 0.825
91.2 0.06 0.304 69.3 0.70 0.870
89.3 0.08 0.365 67.6 0.80 0.915
87.7 0.10 0.418 66.0 0.90 0.958
84.4 0.15 0.517 65.0 0.95 0.979
81.7 0.20 0.579 64.0 1.0 1.0
78.0 0.30 0.665
解：（1）进料温度40℃
75.3℃时，甲醇的汽化潜热r
1
= 825kJ/kg
水蒸汽的汽化潜热r
2
= 2313.6kJ/kg
57.6℃时，甲醇的比热 C
V1
= 2.784kJ/(kg·℃)
水蒸汽的比热 C V2 = 4.178kJ/(kg·℃)
查附表给出数据当x
A
= 0.4时，平衡温度t = 75.3℃
∴40℃进料为冷液体进料
即将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分
一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量Q
1
，二是将75.3℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热Q2，即 q = （Q1+Q2）/ Q2 = 1 + （Q1/Q2）
Q
1
= 0.4×32×2.784×（75.3-40）= 2850.748kJ/kg
Q
2
= 825×0.4×32 + 2313.6×0.6×18 = 35546.88 kJ/kg
∴q = 1 +（Q
1/Q
2
）= 1.08
（2）泡点进料
泡点进料即为饱和液体进料∴q = 1
（3）饱和蒸汽进料 q = 0
7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。
解：①产品的流量
由物料衡算 Fx
F = Wx
W
+ Dx
D
D + W = F 代入数据得
W = 60.44 kmol/h
∴产品流量 D = 100 – 60.44 = 39.56 kmol/h
②精馏段的下降液体流量L
L = DR = 2.5×39.56 = 98.9 kmol/h
③提馏段的上升蒸汽流量V'
40℃进料q = 1.08
V = V' + （1-q）F = D（1+R）= 138.46 kmol/h
∴ V' = 146.46 kmol/h
8.某连续精馏操作中，已知精馏段 y = 0.723x + 0.263；提馏段y = 1.25x – 0.0187
若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。
解：露点进料 q = 0 即精馏段 y = 0.723x + 0.263 过（x D，x D）∴x D = 0.949
提馏段 y = 1.25x – 0.0187 过（x W ，x W）∴x W = 0.0748
精馏段与y轴交于[0 ，x D/（R+1）] 即 x D/（R+1）= 0.263
∴R = 2.61
连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（0.5345 ，0.6490）
∴ x
F
= 0.649
9.在常压连续精馏塔中，分离苯和甲苯的混合溶液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分率，下同）。塔顶馏出液组成为0.9，塔底釜残液组成为0.1，回流比为2.0，试求理论板层数和加料板位置。苯-甲苯平衡数据见例1-1。
解：常压下苯-甲苯相对挥发度α= 2.46
精馏段操作线方程 y = Rx/（R+1）= 2x/3 + 0.9/3
= 2x/3 + 0.3
精馏段 y
1 = x
D
= 0.9由平衡关系式 y = αx/[1 +(α-1)x] 得
x
1
= 0.7853 再由精馏段操作线方程 y = 2x/3 + 0.3 得
y 2 = 0.8236 依次得到x
2
= 0.6549 y
3
= 0.7366
x
3
= 0.5320 y
4
= 0.6547
x
4
= 0.4353 ∵x
4
﹤ x
F
= 0.5 < x
3
精馏段需要板层数为3块
提馏段 x
1'= x
4
= 0.4353
提馏段操作线方程 y = L'x/（L'-W）- Wx W/（L'-W）
饱和液体进料 q = 1
L'/（L'-W）= （L+F）/V = 1 + W/（3D）
由物料平衡 Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F 代入数据可得 D = W
L'/（L'-W）= 4/3 W/（L'-W）= W/（L+D）= W/3D = 1/3
即提馏段操作线方程 y' = 4x'/3 – 0.1/3
∴y'
2
= 0.5471
由平衡关系式 y = αx/[1 +(α-1)x] 得 x'
2
= 0.3293 依次可以得到y'3= 0.4058 x'3 = 0.2173
y'
4= 0.2564 x'
4
= 0.1229
y'
5= 0.1306 x'
5
= 0.0576
∵ x'
5 < x
W
= 0.1 < x
4
'
∴提馏段段需要板层数为4块
∴理论板层数为 n = 3 + 4 + 1 = 8 块（包括再沸器）
加料板应位于第三层板和第四层板之间
10.若原料液组成和热状况，分离要求，回流比及气液平衡关系都与习题9相同，但回流温度为20℃，试求所需理论板层数。已知回流液的泡殿温度为83℃，平均汽化热为3.2×
104kJ/kmol，平均比热为140 kJ/(kmol·℃)
解：回流温度改为20℃，低于泡点温度，为冷液体进料。即改变了q的值精馏段不受q影响，板层数依然是3块
提馏段由于q的影响，使得 L'/（L'-W）和 W/（L'-W）发生了变化
q = （Q
1+Q
2
）/ Q
2
= 1 + （Q
1
/Q
2
）
Q 1= C
p
ΔT = 140×（83-20）= 8820 kJ/kmol
Q
2
= 3.2×104kJ/kmol
∴ q = 1 + 8820/(3.2×104)= 1.2756
L'/（L'-W）=[V + W - F(1-q)]/[V - F(1-q)]
= [3D+W- F(1-q)]/[3D- F(1-q)] ∵D = W，F = 2D 得
L'/（L'-W）= (1+q)/(0.5+q)= 1.2815
W/（L'-W）= D/[3D- F(1-q)]= 1/（1+2q）= 0.2815 ∴提馏段操作线方程为 y = 1.2815x - 0.02815
x 1'= x
4
= 0.4353 代入操作线方程得 y
2
' = 0.5297再由平衡关系式得到
x 2'= 0.3141 依次计算y
3
' = 0.3743
x 3'= 0.1956 y
4
' = 0.2225
x 4'= 0.1042 y
5
' = 0.1054
x
5
'= 0.0457
∵ x
5'< x
W
= 0.1< x
4
'
∴提馏段板层数为4
理论板层数为 3 + 4 + 1 = 8块（包括再沸器）
11.在常压连续精馏塔内分离乙醇-水混合液，原料液为饱和液体，其中含乙醇0.15（摩尔分率，下同），馏出液组成不低于0.8，釜液组成为0.02；操作回流比为2。若于精馏段侧线取料，其摩尔流量为馏出液摩尔流量的1/2，侧线产品为饱和液体，组成为0.6。试求所需的理论板层数，加料板及侧线取料口的位置。物系平衡数据见例1-7。
解：如图所示，有两股出料，故全塔可以分为三段，由例1-7附表，在x-y直角坐标图上绘出平衡线，从x D = 0.8开始，在精馏段操作线与平衡线之间绘出水平线和铅直线构成梯级，当梯级跨过两操作线交点d时，则改在提馏段与平衡线之间绘梯级，直至梯级的铅直线达到或越过点C(x W，x W)。
如图，理论板层数为10块（不包括再沸器）
出料口为第9层；侧线取料为第5层
12.用一连续精馏塔分离由组分A?B组成的理想混合液。原料液中含A 0.44，馏出液中含A 0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最回流比为1.63，试说明原料液的热状况，并求出q值。
解：在最回流比下，操作线与q线交点坐标（x q，y q）位于平衡线上；且q线过（x F，x F）可以计算出q线斜率即 q/(1-q)，这样就可以得到q的值
由式1-47 R
min = [(x
D
/x
q
)-α(1-x
D
)/(1-x
q
)]/（α-1）代入数据得
0.63 = [(0.957/x
q )-2.5×(1-0.957)/(1-x
q
)]/（2.5-1）
∴x
q = 0.366 或x
q
= 1.07（舍去）
即 x q = 0.366 根据平衡关系式y = 2.5x/（1 + 1.5x）
得到y q = 0.591
q线 y = qx/（q-1）- x
F
/（q-1）过（0.44，0.44），（0.366，0.591）q/（q-1）= （0.591-0.44）/（0.366-0.44）得 q = 0.67
∵ 0 < q < 1 ∴原料液为气液混合物
13.在连续精馏塔中分离某种组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）的两组分理想溶液。原料液于泡点下进入塔内。塔顶采用分凝器和全凝器，分凝器向塔内提供回流液，其组成为0.88，全凝器提供组成为0.95的合格产品。塔顶馏出液中易挥发组分的回收率96％。
若测得塔顶第一层板的液相组成为0.79，试求：（1）操作回流比和最小回流比；（2）若馏出液量为100kmol/h，则原料液流量为多少？
解：（1）在塔顶满足气液平衡关系式 y = αx/[1 +(α-1)x] 代入已知数据
0.95 = 0.88α/[1 + 0.88(α-1)] ∴α= 2.591
第一块板的气相组成 y
1 = 2.591x
1
/（1 + 1.591x
1
）
= 2.591×0.79/（1 + 1.591×0.79）= 0.907 在塔顶做物料衡算 V = L + D
Vy
1 = Lx
L
+ Dx
D
0.907（L + D）= 0.88L + 0.95D ∴ L/D = 1.593
即回流比为 R = 1.593
由式1-47 R min = [(x D/x q)-α(1-x D)/(1-x q)]/（α-1）泡点进料 x q = x F
∴ R
min
= 1.031
（2）回收率Dx D/Fx F = 96％得到
F = 100×0.95/（0.5×0.96）= 197.92 kmol/h
15.在连续操作的板式精馏塔中分离苯-甲苯的混合液。在全回流条件下测得相邻板上的液相组成分别为 0.28，0.41和0.57，试计算三层中较低的两层的单板效率E MV。
操作条件下苯-甲苯混合液的平衡数据如下：
x 0.26 0.38 0.51
y 0.45 0.60 0.72
解：假设测得相邻三层板分别为第n-1层，第n层，第n+1层
即 x n-1 = 0.28 x n = 0.41 x n+ 1 = 0.57 根据回流条件 y n+1 = x n
∴ y n = 0.28 y n+1 = 0.41 y n+2 = 0.57
由表中所给数据α = 2.4
与第n层板液相平衡的气相组成 y n* = 2.4×0.41/（1+0.41×1.4）= 0.625 与第n+1层板液相平衡的气相组成 y n+1* = 2.4×0.57/（1+0.57×1.4）= 0.483 由式1-51 E MV = （y n-y n+1）/（y n*-y n+1）
可得第n层板气相单板效率 E MVn = （x n-1-x n）/（y n*-x n）
= （0.57-0.41）/（0.625-0.41）
= 74.4％
第n层板气相单板效率 E MVn+1 = （x n-x n+1）/（y n+1*-x n+1）
= （0.41-0.28）/（0.483-0.28）
= 64％
第2章吸收
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。已知在此浓度范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H kmol/(m3·kPa)及相平衡常数m
解：液相摩尔分数 x = （1/17）/[（1/17）+（100/18） = 0.0105
气相摩尔分数 y = 0.987/101.33 = 0.00974
由亨利定律 y = mx 得 m = y/x = 0.00974/0.0105 =0.928
液相体积摩尔分数 C = （1/17）/（101×10-3/103）= 0.5824×103 mol/m3
由亨利定律P = C/H 得H = C/P =0.5824/0.987 = 0.590 kmol/(m3·kPa)
2.101.33kPa,10℃时，氧气在水中的溶解度可用P =
3.31×106x表示。式中：P为氧在气相中的分压kPa；x为氧在液相中的摩尔分率。试求在此温度及压强下与空气充分接触的水中每立方米溶有多少克氧。
解：氧在气相中的分压P = 101.33×21％ = 21.28kPa
氧在水中摩尔分率x = 21.28/（3.31×106）= 0.00643×103
每立方米溶有氧 0.0064×103×32/（18×10-6）= 11.43g
3．某混合气体中含有2％（体积）CO
，其余为空气。混合气体的温度为30℃，总压强为
2
在水中的亨利系数E = 1.88×105 kPa，试求溶解度系数506.6kPa。从手册中查得30℃时CO
2
H kmol/(m3·kPa) 及相平衡常数m，并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2。解：由题意 y = 0.02，m = E/P总 = 1.88×105/506.6 = 0.37×103
根据亨利定律 y = mx 得x = y/m = 0.02/0.37×103 = 0.000054 即
每100g与该气体相平衡的水中溶有CO2 0.000054×44×100/18 = 0.0132 g
H =ρ/18E = 103/（10×1.88×105）= 2.955×10-4kmol/(m3·kPa)
7.在101.33kPa，27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。甲醇在气，液两相中的浓度都很低，平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H = 1.995kmol/(m3·kPa)，气膜吸收系数 k G = 1.55×10-5 kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系数 k L = 2.08×10-5 kmol/(m2·s·kmol/m3)。试求总吸收系数K G，并计算出气膜阻力在总阻力中所的百分数。
解：由1/K
G = 1/k
G
+ 1/Hk
L
可得总吸收系数
1/K
G
= 1/1.55×10-5 + 1/（1.995×2.08×10-5）
K
G
= 1.122 ×10-5 kmol/(m2·s·kPa)
气膜阻力所占百分数为：（1/ k G）/（1/k G + 1/Hk L）= Hk L/（Hk L+ k G）
= （1.995×2.08）/（1.995×2.08 + 1.55）
= 0.723 = 72.3％
8.在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇，操作温度为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5kPa，液相中甲醇浓度位2.11kmol/m3。试根据上题有关的数据算出该截面上的吸收速率。
解：由已知可得 k G = 1.128×10-5kmol/(m2·s·kPa)
根据亨利定律 P = C/H 得液相平衡分压
P* = C/H = 2.11/1.995 = 1.058kPa
∴N A = K G(P-P*)= 1.122×10-5（5-1.058）= 4.447×10-5kmol/(m2·s)
= 0.158 kmol/(m2·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CO
2
，将其浓度从2％降至0.1％（体积）。该系统符合亨利定律。亨利系数Ｅ=5.52×104kPa。若吸收剂为最小理论用量的1.2倍，试计算操作液气比L/V及出口组成X。
解：⑴ Y1 = 2/98 =0.0204， Y2 = 0.1/99.9 = 0.001
m = E/P
总 = 5.52×10
4/101.33 = 0.0545×104
由（L/V）
min = （Y
1
-Y
2
）/X
1
* = （Y
1
-Y
2
）/（Y
1
/m）
= （0.0204-0.001）/（0.0204/545） = 518.28
L/V = 1.2（L/V）
min
= 622
由操作线方程 Y = （L/V）X + Y
2-（L/V）X
2
得出口液相组成
X
1 = （Y
1
-Y
2
）/（L/V）= （0.0204-0.001）/622 = 3.12×10-5
⑵改变压强后，亨利系数发生变化，及组分平衡发生变化，导致出口液相组成变化
m‘ = E/P
总
’ = 5.52×104/1013 = 0.0545×10-5
（L/V）‘ = 1.2（L/V）
min
’ = 62.2
X
1‘ = （Y
1
-Y
2
）/（L/V）’= （0.0204-0.001）/62.2 = 3.12×10-4
10.根据附图所列双塔吸收的五种流程布置方案，示意绘出与各流程相对应的平衡线和操作线，并用图中边式浓度的符号标明各操作线端点坐标。
11.在101.33kPa下用水吸收混于空气中的氨。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0.556m3/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KYα的平均值为
0.1112kmol/(m3·s)。在操作条件下的气液平衡关系为Y=2.6X，试求塔径及填料层高度。
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 ；
(完整版)化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图
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
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(第二版)上册课后习题答案完整版柴诚敬主编
化工原理(第二版)上册课后习题答案完整版柴诚敬主编
大学课后习题解答之 化工原理(上)-天津大学化工学院-柴诚敬主编 绪 论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。 （1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2 ?h ?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m ?h ?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 （1）水的黏度 基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044??=??=? ? ? ????????????? ???=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ?m/s 2 则 3 24 2m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ??????????????????=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为
1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9= 则 ()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ????????????? ????????????=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa 则 ()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.34252G ???=? ? ? ?????????????????=-K （5）表面张力 基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 7425 --?=? ? ? ????????????????=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s 则 ))C m W 163.1C s m J 163.13600s 1h 1kcal J 104.1868C h m kcall 13 2??=???=?? ????????????????????=λ 2． 乱堆25cm 拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即
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 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＝00B 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 。 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 .327995.59＝℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63=℃ 65℃时，算得0 A p ＝；0 B p = mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝， x B =; y A =0A p x A /60=; y B ==。 4 无
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
化工原理考研试题夏清版(可编辑修改word版)
1 4..d 22 简答题 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损失变为原来 的多少倍？h1=1.l d1 u1 2 . 2g 。d 2= 2d1，u 2= V =1u 1 ， 4 2=64 /d 2.u 2 .= 2 1。h2 =2. l d 2 u 2 2 . 2g = 1 h1 。 16 2、何谓气缚现象？如何防止？离心泵只能空转而不能输送液体的现象。离心泵启动前应灌 满液体。 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？沉降是指依靠外力的作用，利用分散物质与分散介质的密度差异，使之发生相对运动而分离的过程。沉降可分为重力沉降和离心沉降。颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动，这一速度称为重力沉降速度。 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1）传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2）传热糸数 K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3）那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数K 接近于空气的对流传热膜糸数；空气走管内，饱和蒸汽走管外。（蒸汽散热快）。 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 因为逆流操作：推动力大，所需的传热面积小；减少载热体的用量。 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 可以降低溶液的沸点，可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂，可以浓缩不耐高温的溶液，可以减少蒸发器的热损失。 1、流体的流动形态有哪几种？如何判断？
流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当R e 2000 ，为层流，
当 R e 4000 为湍流。 2、 何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？ 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层，此薄层称为层流内层。受管径、流速、粘度和密度。 3、 采用多级压缩的优点有哪些？ 避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合理。 4、 列管式换热器为何要进行热补偿？ 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大（ 500 C 以上）时，由于热应力会引起设备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿 5、单层圆筒壁的内、外半径分别为r 1 和 r 2 ，壁表面温度分别为T ' 试写出圆筒任意半径 r 处的温度表达式？ 和t ' ，若t ' 〈T ' ， ' ' ( ' ) .(T '-t ' ) .ln r 2.L ..(T -t ) ln r 2 r 1 2.L .. T -t ln r r 1 t =T '- r 1 ln r 2 r 1 二：判断题（18 分） 1、在并联管路中，它们的阻力相等，同理在串联管路中，它们的流速也是相等 的。（稳定流动）。 2、 转子流量计可以读出任何流体的流量。 3、用雷诺准数来判断流体的流动形态时，在 SI 制中属层流范围，在 cgs 制中属 湍流范围。 4、粘度是流体的物理性质之一，则雷诺准数也是流体的物理性质之一。离心泵铭牌上的性能参数是指泵扬程最高点下的性能参数。 5、往复式压缩机的工作循环是由吸气、排气、膨胀、压缩四个阶段组成。 Q = =
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？
天津大学版化工原理上下册习题答案(2005夏清)
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 (3) 第二章流体输送机械 (23) 第三章机械分离和固体流态化 (32) 第四章传热 (42) 第五章蒸馏 (56) 第六章吸收 (65) 第七章干燥 (70)
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
化工原理第二版贾绍义_夏清版课后习题答案天津大学
化工原理课后习题答案 （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 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39.23×106Pa ， 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 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 P1 = P2 + ρ水银gR ∵P1 = P4，P2 = P3 且P3= ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h） 联立这几个方程得到 ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即 ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据 1.03×103×1 - 13.6×103×0.068 = h(1.0×103-0.82×103) ｈ= 0.418ｍ 5．用本题附图中串联Ｕ管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸气压，Ｕ管压差计的 指示液为水银，两Ｕ管间的连接管内充满水。以知水银面与基准面的垂直距离分 别为：ｈ1﹦2.3m，ｈ2=1.2m,ｈ3=2.5m,ｈ4=1.4m。锅中水面与基准面之间的垂直 距离ｈ5=3m。大气压强ｐa= 99.3×103ｐａ。 试求锅炉上方水蒸气的压强Ｐ。 分析：首先选取合适的截面用以连接两个Ｕ管，本题 应选取如图所示的1－1截面，再选取等压面，最后根 据静力学基本原理列出方程，求解 解：设1－1截面处的压强为Ｐ1 对左边的Ｕ管取ａ-ａ等压面，由静力学基本方程 Ｐ0 + ρ水g(h5-h4) = Ｐ1 + ρ水银g(h3-h4) 代入数据 Ｐ0 + 1.0×103×9.81×(3-1.4)
化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图复习课程
化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题 解答带图
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
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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，
化工原理下册答案
化工原理下册答案 Prepared on 22 November 2020
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 。
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简答题 1、一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来 的多少倍？ h. l u 2 。 d 2d ， u V 1 ， . 1 . .d 2 2 u 1 1 d 1 2g 2 1 2 1 4 1 4 2 d 2.u 2 . 2 1 。 h l u 2 2 1 。 64 / 2 . . 2g h 2 d 2 16 1 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 离心泵只能空转而不能输送液体的现象。 离心泵启动前应灌 满液体。 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 沉降是指依靠外力的作用，利用分 散物质与分散介质的密度差异， 使之发生相对运动而分离的过程。 沉降可分为重力沉降和离 心沉降。 颗粒以加速运动的末速度这一不变的速度作匀速沉降运动， 这一速度称为重力沉降 速度。 4、 在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （ 1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （ 2） 传热糸数 K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （ 3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 传热管的壁温接近于蒸汽的温度；传热糸数 K 接近于空气的对流传热膜糸数；空气走管内，饱和蒸汽走管外。 （蒸汽散热快） 。 5 、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 因为逆流操作：推动力大，所需的传热面积小；减少载热体的用量。 6 、单效减压蒸发操作有何优点？ 可以降低溶液的沸点， 可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂， 可以浓缩不耐高温的溶液，可以减少蒸发器的热损失。 1、 流体的流动形态有哪几种？如何判断？ 流体的流动形态有两种：层流和湍流；用雷诺准数来判断，当 R e 2000 ，为层流， 当 R e 4000 为湍流。 2、 何谓层流内层？其厚度受哪些因素影响？ 在湍流主体内靠近管壁处始终存在着一层作层流流动 的流体薄层，此薄层称为层流内层。受管径、流速、粘度和密度。 3、 采用多级压缩的优点有哪些？ 避免压缩后气体温度过高，提高气缸容积糸数，减小功率，使压缩机结构更为合理。 4、 列管式换热器为何要进行热补偿？ 列管式换热器中，由于两流体的温度不同，使管束和壳体的温度也不相同，因此它们的 热膨胀程度也有区别。若两流体的温度差较大（ 50 0 C 以上）时，由于热应力会引起设 备的变形，甚至弯曲和破裂。因此我们要考虑热补偿
最新化工原理第二版上册答案
绪 论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。 （1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2?h ?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m ?h ?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 （1）水的黏度 基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.04 4??=??=??? ?? ??????????????=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ?m/s 2 则 3 242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ??????????????????=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9 = 则 ()C kg kJ 005.1C 5F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ? ????????????????????????=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa 则 ()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342 52G ???=? ? ??????????????????=-K （5）表面张力 基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742 5 --?=????? ??????????????=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s 则