化工原理-第五章-吸收课后习题及答案
第五章 吸收 相组成的换算
【5-1】 空气和2的混合气体中，2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？
解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102
y Y y =
==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解3, 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？
解 摩尔分数//117
=0．010*******／18
x =
+
浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s
kg m ρ=代
替。
溶液中3的量为 /3
11017n kmol -=?
溶液的体积 /.3
3101109982 V m -=?
溶液中
3的浓度//.333
11017==0．581／101109982
n c kmol m V --?=? 或 . 39982
00105058218
s s
c x kmol m M ρ=
=
?=．．／ 3
与水的摩尔比的计算
//117
0010610018
X =
=． 或 ..00105001061100105
x X x =
==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。
吸收率的定义为
12
2
11
1Y Y Y Y Y η-=
==-被吸收的溶质量原料气中溶质量
解 原料气中3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11)
101
01111101
y Y
y =
==-- 吸收器出口混合气中3的摩尔比为 () (2)
1
1109011100111Y Y η=-=-?=（）
摩尔分数 (22)
200111
=0010981100111
Y y
Y =
=++ 气液相平衡
【5-4】 l00g 水中溶解lg 3
NH ，查得20℃时溶液上方3
NH 的
平衡分压为798。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3
kmol m kPa ?]和
相平衡常数m 。总压为100kPa 。
解 液相中3
NH 的摩尔分数/.//117
0010511710018
x =
=+
气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa
＝
亨利系数 *./.0798*******E p x ===／
液相中3NH 的浓度 /./.333
11017
0581 101109982
n c kmol m V --?===?／ 溶解度系数 /*./../()3
058107980728H c p kmol m kPa ===?
液相中3NH 的摩尔分数 //117
0010511710018
x =
=+．／
气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (0798)
07610000105
y m x
==
=?
或 //.76100076m E p ===
【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，3
1m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧
在水中的溶解度表达式为*.6
331310p x =?，式中*p 为氧在气相中的平
衡分压，单位为kPa x ；为溶液中氧的摩尔分数。
解 总压.101325 p kPa =
空气中2
O 的压力分数 .021A
p p ==／体积分数
空气中2
O 的分压 *
..021101325 A
p
kPa =?
亨利系数 .6
331310E kPa =?
(1) 利用亨利定律*
A
p Ex =计算
与气相分压..021101325A
p
kPa =?相平衡的液相组成为
*. ..626
02110132564210 331310
A p x kmol O kmol E ?===??．／溶液 此为1kmol 水溶液中最大可能溶解.6
264210kmol O -?
因为溶液很稀，其中溶质很少
1kmol 水溶液≈1kmol 水=18 水
10℃，水的密度 .3
9997kg m ρ=／
故 1kmol 水溶液≈.3
189997m ／水
即
.318
9997
m 水中最大可能溶解.664210kmol -?氧
故 3
1m 水中最大可能溶解的氧量为
(642642109997)
3571018
kmol O --??=? ...4222357103211410O 114O kg g --??=?=
(2) 利用亨利定律*A A
c p
H
=
计算
() (536)
9997
=
= 167610／33131018
s s
H kmol m kPa EM ρ-≈
???? 31m 水中最大可能溶解的氧量为
*(..)(.).54
32
021101325 16761035710A A c p H kmol O m --==??=?／ 溶液
...4222357103211410114kg O g O --??=?=
【5-6】含3体积分数1.5%的空气3混合气，在20℃下用水吸收其中的3总压为203。3在水中的溶解度服从亨利定律。在操作温度下的亨利系数80E kPa =。试求氨水溶液的最大浓度，
33NH ／kmol m 溶液。
解 气相中3
NH 的摩尔分数.0015y =
总压203p kPa =，气相中3
NH 的分压*
.2030015A
p
py kPa ==?
(1) 利用亨利定律*p Ex =计算
与气相分压p 相平衡的液相中3的摩尔分数为
*..20300150038180A p x E ?=== 3NH 水溶液的总浓度 .
/39982
18
s s
c kmol m M ρ≈=
水溶液中3
NH 的最大浓度 .9982
0038118
A
c
cx ==
?． ./33
211kmol NH m =溶液
(2) 利用亨利定律*A A
c p
H
=
计算
.,39982
80=
=0．693 kmol/(m kPa)8018
s s
E kPa H EM ρ=≈
?? ()*(.)..3
320300150693211 kmol NH /m A A c p H ==?=溶液
【5-7】温度为20℃，总压为0.1M Pa 时，2水溶液的相平衡常数为1660。若总压为1MPa 时，相平衡常数m 为多少？温度为20℃时的亨利系数E 为多少MPa ?
解 相平衡常数m 与总压p 成反比，
.'01 时 1660，1p MPa m p MPa === 时
.''01
= 1660=1661
p m m
p =?
亨利系数 ''166 E mp m p MPa ===
【5-8】用清水吸收混合气中的3，进入吸收塔的混合气中，含3体积分数为6%，吸收后混合气中含3的体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为3
0012 kmol NH kmol ．／水。此物系的平衡关系为
*.076Y X
=。气液逆流流动，试求塔顶、塔底的气相传质推动力各
为多少？
解 已知.1
006y =，则()/./..111100609400638Y y y =-==
已知.2
0004y
=，则()./..32000410004=40210Y =-? 已知1
0.012X =，则*10.760.0120.00912Y =?=
已知2
0X
=，则*20Y =
塔顶气相推动力 *32
22 4.0210=Y Y Y -?=-?
塔底气相推动力 *1
110.06380.009120.0547Y
Y Y ?=-=-=
【5-9】2分压力为50的混合气体，分别与2浓度为./3
001kmol m
的水溶液和2浓度为.3
005kmol m ／的水溶液接触。物系温度均为25℃，气液相平衡关系*.5
166210p xkPa =?。试求上述两种情况下两相的推动
力（分别以气相分压力差和液相浓度差表示），并说明2在两种情况下属于吸收还是解吸。
解 温度25℃t =，水的密度为/3s
997kg m ρ=
混合气中2的分压为50p kPa = 水溶液的总浓度/397
18
s s
c kmol m M ρ≈
=
水溶液 (1) 以气相分压差表示的吸收推动力
①液相中2的浓度
.3
2
001 A
c kmol CO m =／水溶液
液相中2的摩尔分数././4001
=180********
A x c
c -==
? 与液相平衡的气相平衡分压为
*...55416621016621018051030p x kPa -=?=???=
气相分压差表示的推动力 *503020p p p kPa ?=-=-=（吸收） ② 液相中2的浓度30.05kmol m ／A
c
=水溶液
液相中2的摩尔分数40.05
/9.02710997/18
A
x c
c -==
=? 与液相平衡的气相平衡分压为
*...554166210166210902710150p x kPa
-=?=???=
气相分压差表示的推动力 *15050100p p p kPa ?=-=-= （解吸） (2) 以液相浓度差表示的吸收推动力 与气相2
50CO p kPa =分压平衡的液相组成为
*..55
50
166210166210p x =
=
??
平衡的液相浓度 ①液相中2的浓度./32001 A
c
kmol CO m =水溶液
液相浓度差表示的推动力为
* (3)
001666001000666kmol ／m A A c c c ?=-=-= （吸收）
②液相中2的浓度320.05 CO /A
c
kmol m =水溶液
液相浓度差表示的推动力为
*.../300500166600333A A c c c kmol m ?=-=-= （解吸）
吸收过程的速率
【5-10】如习题5-10附图所示，在一细金属管
习题5-10附图
中的水保持25℃，在管的上口有大量干空气(温度25℃，总压101.325)流过，管中的水汽化后在管中的空气中扩散，扩散距离为l00。试计算在稳定状态下的汽化速率，()2
kmol m
s ?／。
解 25℃时水的饱和蒸气压为.32895kPa
从教材表5-2中查得，25℃，.101325kPa 条件下，H 2O 在空气中的分子扩散系数././2
420256025610D cm
s m s -==?。
扩散距离.m 10001Z mm ==，总压101.325 p kPa = 水表面处的水汽分压 .1
32895A p kPa =
空气分压 ..1
110132532895B A p
p p =-=-
.9804 kPa =
管上口处有大量干空气流过，水汽分压2
0A p =
空气分压.2
101325B p
kPa =
空气分压的对数平均值为
...ln ln
.2121
32895
9981013259804B B Bm B B p p p kPa p p -=
== 水的汽化速率
()12A A A Bm
D p
N p p RTZ p =
??- ()()..../ (472025610101325)
32895034510831429801998
kmol m s --?=??-=????
【5-11】 用教材图5-10（例5-4附图）所示的装置，在温度为48℃、总压力为.101325kPa 条件下，测定4蒸气在空气中的分子扩散系数。48℃时，4的饱和蒸气压为37.6，液体密度为
/31540kg m 。垂直管中液面到上端管口的距离，实验开始为
2，终了
为3，4的蒸发时间为.4
155610s ?。试求48℃时，4蒸气在空气中的分
子扩散系数。
解 计算48℃时4蒸气在空气中的分子扩散系数，计算式为
()
ln
22
02A
RT Z Z D p pM p p ρθ-=
-o
已知4液体密度/3
1540 kg m ρ=
48℃时4的饱和蒸气压.376A
p
kPa =o
总压.10132527348321p kPa T K ==+=， 开始0
2Z
cm =，终了3Z cm =
4
的蒸发时间.4
155610s θ=? 4
的摩尔质量/154 M kg kmol =
摩尔气体常数.()8314 R kJ kmol K =?／
已知数据代入计算式，得扩散系数./2
00912D cm
s =
【5-12】用清水在吸收塔中吸收混合气中的溶质A ，吸收塔某截面上，气相主体中溶质A 的分压为5，液相中溶质A 的摩尔分数为0.015。气膜传质系数./()522510Y
k
kmol m s -=??，液膜传质系数
./()323510X k kmol m s -=??。气液平衡关系可用亨利定律表示，相平衡常
数0.7m =。总压为.101325kPa 。
试求：(1)气相总传质系数Y
K ，并分析吸收过程是气膜控制
还是液膜控制；(2)试求吸收塔该截面上溶质A 的传质速率A
N 。
解 (1)气相总传质系数Y
K
42531110.7
4102102.510 3.510
Y Y X m K k k --=+=+=?+??? 4
4.0210=?
()52.488102kmol/m s Y K -=??
气膜阻力/()/421410Y
k
m s kmol =??，液膜阻为22210()/／x m k m s kmol =??。
气膜阻力与总阻力的比值为4
4
1/4100.9951/ 4.0210Y Y k K ?==?，
为气膜控制。 (2)传质速率A
N
5
0.0519101.3255
A A p Y p p =
==-- .*..001500152070015200106110015
x X Y mX x =
====?=--．，．． ()()()2*....kmol/m .s 56248810005190010610310A Y N K Y Y --=-=??-=?
【5-13】根据，A
i i p
py p py ==及，A i i c cx c cx ==，试将传质速率方程
()()A G A i L i A N k p p k c c =-=-变换成()()A y i x i N k y y k x x =-=-的形式。y G x L
k k k k 与、与有何关系。
解 ()()()()
=A
G A i G i G i y i N k p p k py py pk y y k y y =-=--=- 式中 y
G k
pk =
()()()()A L i A L i L i x i N k c c k cx cx ck x x k x x =-=-=-=-
式中 x
L k
ck =
吸收塔的计算
【5-14】从矿石焙烧炉送出的气体含体积分数为9%的2
SO ，
其余视为惰性气体。冷却后送入吸收塔，用水吸收其中所含2
SO 的
95%。吸收塔的操作温度为30℃，压力为100kPa ，每小时处理的炉气量为3
1000m 30100kPa （℃、时的体积流量）
，所用液-气比为最小值的1.2倍。求每小时的用水量和出塔时水溶液组成。平衡关系数据为
解 ①最小液一-比*min
12
12
L G X X ??
=
?-??的计算
..,..1111009
009 ==0098911009
y y Y y ==
-- ().,()...210951109500989000495Y Y ηη==-=-?=
吸收剂为水，2
0X
=，总压100p kPa =
原料气中2
SO 分压2
11000099SO P
py kPa ==?=．
从平衡数据内插，得液相平衡溶解度2
20868100kgSO kgH O
．
换算为摩尔比 *././31
086864
2441010018X
-=
=? 最小液-气比 *min
(1212)
00989000495
385000244Y Y L G X X --??
=
== ?
-??
②用水量计算
min
/....1212385462L L G G ??
==?= ???
已知炉气流量 /()3
1000 30100m
h kPa ，℃
标准状态下理想气体的摩尔体积为3
.m /kmol(..)224 27315101325K kPa ，
炉气的摩尔流量为
..kmol/h (273151001)
100039730315101325224
?
??= 惰性气体流量 G ..kmol /h 397
1009361=-=（．） 吸收用水量 L ..kmol /h 4623611668=?= kg /h 4
181668310=?=?
③出塔水溶液的组成
Y Y ..X .L /G .312100989000495
20310462
---=
==? 【5-15】在一吸收塔中，用清水在总压.01MPa 、温度20℃条
件下吸收混合气体中的2，将其组成从2%降至0.1%（摩尔分数）。20℃时
2
水溶液的亨利系数144E MPa =。吸收剂用量为最小用量的
1.2倍。试求：(1)液-气比及溶液出口组成1
X 。(2)试求总压改为
1MPa 时的及1X 。
解 (1)总压./1
01p MPa L G X =时及
..,..11221002
002041 0001011002
y Y Y X y =
==≈=--， //.144011440m E p ===
min .././12120020410001136900204114400Y Y L G Y m X --??=== ?
--?? min
..121213691643L L G G ??
==?= ??? ()- (512120*********)
0118101643
G X X Y Y L -=+
-=+
=? (2) 总压1p MPa =时的/1
L G X 及
/1441144m E p ===／
min ..(/)../0020410001
1369002041144
L G -=
=
min /.(/)...121213691643L G L G ==?=
(410020410001)
118101643
X --=
=?
从上述计算结果可知，总压从0.1增大到1，溶液出口组成从.5
11810-?增加到.4
11810-?。
【5-16】用煤油从苯蒸气与空气的混合物中回收苯，要求回收99%。入塔的混合气中含苯2%（摩尔分数）；入塔的煤油中含苯0.02%（摩尔分数）。溶剂用量为最小用量的1.5倍，操作温度为50℃，压力为100，相平衡关系为*.036Y X =，气相总传质系数.()
30015／Y
K
a kmol m s =?。入塔混合气单位塔截面上的摩尔流量为
.()20015kmol m s ?／。试求填料塔的填料层高度，气相总传质单元数用
对数平均推动力法及吸收因数法的计算式计算。
解 (1)气相总传质单元高度OG
H 计算
入塔混合气的流量 G '
.kmol (m s)2
0015 Ω=?=／
().,.310020015 ／Y y K a kmol m s ==?
惰性气体流量 ()()G G '
y .kmol (m s)2
1
10015100200147ΩΩ
=-=?-=?．．／
..00147
098 0015
OG Y G H m K a Ω=
==． (2) 气相总传质单元数OG
H 计算
..111002
002041098
y Y y =
==-．，回收率099η=． ()()...4211= 002041099= 20410Y Y η-=--?
.,.2220000200002x X x =≈=
①吸收因数法计算OG
N
*...110020403600567X Y m ===／／
*min (1212)
00204000020415151505360056700002Y Y L L G G X X --??
==?=?= ?--?? (036)
06720536
mG L == ln 12221
11OG Y mX mG mG N mG L Y mX L L
??-??=
-+?? ?-????-
()...ln (100204036000021067206721067200002040360000212)
?-????
=
-+ ???--?????
= ② 对数平均推动力法计算OG
N
1212
Y Y L
G X X -=- /1212Y Y X X L G
-=+
(00204000020400002003790536)
-=+=
*...110360037900136Y mX ==?=
*...22036000020000072Y mX ==?= *...311100204001366810Y Y Y -?===-=? *...333222020410007210013210Y Y Y ---?===?-?=?
....ln ln .33
3121
268100132101691068
0132m Y Y Y Y Y ---?-??-??===??? (123)
002040000204
1216910OG m Y Y N Y ---=
==?? (3)填料层高度Z 计算 ..09812118OG
OG
Z H N m ==?=
【5-17】混合气含2体积分数为10%，其余为空气。在30℃、2下用水吸收，使
2
的体积分数降到0.5%，水溶液出口组成
41610X -=?（摩尔比）。混合气体处理量为/32240m h （按标准状态，.,27315 101325K Pa ），塔径为1.5m 。亨利系数188E MPa =，液相体积总
传质系数(/)3350L
K
a kmol m h kmol m ?=??，。试求每小时用水量及填料塔的
填料层高度。
解 (1)用水量计算
....,...3112 2 010005010111000550310090995
y Y Y Y -==
====?，，．，41610X -=?，20X = 混合气流量 2240
'10022.4
G kmol h ==／
惰性气体流量 ()()G G 'y .kmol h 1
110010190=-=-=／
用水量 G(Y Y )(..)L .kmol /h X X 4
1
2
4
12
90011100050315910
610
----===?-?
../4
515910
1828610kg h =??=?
(2) 填料层高度Z 计算
水溶液的总浓度
/././3995718553s
s c M kmol m ρ≈==
体积传质系数 ./()3553502765 X
L K
a cK a kmol m h ==?=?
液相总传质单元高度 .(.)4
2
159102765154
OL
X L H
K a Ωπ?==
??
.326m = ①对数平均推动力法计算OL
N
气液相平衡常数 188
942
E m p
===
*..31101119411810X Y m -===?／／
*/./.5220005039453510X Y m -===?
*..34411111810610= 5810X X X ---?=-=?-??
*..5522253510053510X X X --?=-=?-=?
..ln ln .554125
15
1581053510=220910581053510m X X X X X -----?-??-??==????? 液相总传质单元数
..4124
6100272220910OL
m X X N X ---?-===?? ②吸收因数法计算OL
N
..41591018799490
L mG ?==? **
ln 21111
11OL
X X L L N L mG mG X X mG
??
-??=-+?? ?-????- ().ln (343)
10118101187918792731187961011810---??-?=-+=??-?-???
填料层高度 ...32627389OL
OL Z H
N m =?=?=
【5-18】气体混合物中溶质的组成.1
002Y =（摩尔比）
，要在吸收塔中用吸收剂回收。气液相平衡关系为*.10Y X =。
(1)试求下列3种情况下的液相出口组成1
X 与气相总传质单
元数OG
N (利用教材中图5-23)，并迸行比较，用推动力分析OG
N 的
改变。3种情况的溶质回收率均为99%。
①入塔液体为纯吸收剂，液-气比/.20L G =； ②入塔液体为纯吸收剂，液-气比.12L G =／； ③入塔液体中含溶质的组成.2
00001X
=（摩尔比）
，液-气比.12L G =／。
(2)入塔液体为纯吸收剂，最小液-气比min
().／08L G =，溶质的
回收率最大可达多少？
解 (1)求1
OG
X N 与
回收率..1
099002Y
η==，，相平衡常数1
()()...211 109900200002Y Y η=-=-?=
① 2
022X
L G L mG ===，／，／
(2212000020)
0010020Y mX Y mX --==--查图5-23，得.78OG
N
=
1212
Y Y L
G X X -=- ..10020000220
X -=- .1
00099X
=
② ,.,.2
01212X
L G L mG ===／／
.22
12001Y mX Y mX -=- 查图5-23，得17OG
N
=
(100200002)
120
X -=
- 1 00165．X = ③ .,.,.2
000011212X L G L mG ===／／
(3221200002000015031000200001)
Y mX Y mX ---==?-- 查图5-23，得21OG
N
=
(100200002)
1200001X -=
- (100200002000010016612)
X -=+=
计算结果比较：
②与①比较，2
X 相同，/L G 减小时，操作线斜率减小，向平
衡线靠近，推动力减小。为达到一定的溶质回收率要求（即达到一定的2Y 要求），OG
N 需要增大，同时1
X 也增大了。
③与②比较，/L G 相同，使2
X 增大，即操作线斜率相同，操
作线向平衡线平行靠近，使推动力减小，OG
N 增大，同时1
X 也增
大了。
(2) min
min (/),/).2
0 (08 ，
0．8L G X
L G m
=== 当液体出口组成1
X 与气体进口组成达平衡时，溶质的回收率
为最大，即*
1
1X
Y m =／
由物料衡算得 min
*()
121212
1
1122Y Y Y Y Y Y L Y Y G
X X X m m
---=
==
--
回收率 ()min /..1
2
1
0808L G Y Y
L
Y mG m
η-==
=== 溶质的回收率最大可达80%。
【5-19】某厂有一填料塔，直径880，填料层高6m ，所用填料为50瓷拉西环，乱堆。每小时处理3
2000m 混合气（体积按
25101.33与kPa ℃计），其中含丙酮摩尔分数为5%。用清水作吸收剂。
塔顶送出的废气含丙酮摩尔分数为0.263%。塔底送出来的溶液，含丙酮61.2g 。根据上述测试数据计算气相体积总传质系数Y
K a 。
操作条件下的平衡关系为* 2.0Y X =。
上述情况下，每小时可回收多少千克丙酮？若把填料层加高3m ，可以多回收多少丙酮？
解 (1)计算体积总传质系数Y
K a
先从已知数据求OG
N
相平衡常数 2m =
..,.,.1111005
005 0052611005
y y Y y ==
==-- ..,.22000263
0002630002641000263
y Y ===-．
20X =
塔底排出的水溶液，每l000g 含丙酮61.2g 丙酮的摩尔质量为/58kg kmol
./.(.)/161258
00202100061218
X =
=-
传质单元数 ()()
****ln 1212
11221122OG
m Y Y Y Y N
Y Y Y Y Y Y Y Y Y --=
=?---??
- ?-??
()()
.......ln .00526000264
8005262002020002640005262002020002640-=
=-?---??? ?
-??
OG N 也可用吸收因数法计算
(121200526000264)
247002020
Y Y L G X X --===-- .,
.247
21242
L m mG === **
...2212000264000502005260Y Y Y Y --==-- 从教材图5-23查得8OG
N
=
或用计算式求出OG
N ..2
081247
mG L
=
= **
ln 1222111OG
Y Y mG mG N mG L L Y Y L
??-??=-+?? ?-????- ().ln ....1005260108108110810002640-??
=
-?+??--??
=8.03
已知填料层高度6Z m =，计算.6
0758
OG
OG Z H
N =
==
再从式 OG
Y G H
K a Ω
=
计算Y
K a
惰性气体流量(.).(.)3
200010052000095 2010133G m h kPa =?-=?／℃， 理想气体在.273101325K kPa 、时的摩尔体积为./3
224 m kmol
在.298101325K kPa 、下的摩尔体积为
../3298
2242445m kmol 273
?
= ../..2000095
=777，塔径088 2445
T G kmol h D m ?=
= 塔截面积 ()
.2
220880．6084
4
T
ΩD m ππ
==
?=
体积总传质系数
. /()3777
1700750608
Y OG G K a kmol m h H Ω
=
=
=??．．
(2)每小时丙酮回收量为
()()....12= 77700526000264388kmol/h G Y Y -?-=
./58388225kg h ?=
(3)填料层加高.3，Z 639，075OG
m m H =+==
则 ,..912 124075OG
OG Z L
N
H mG
=
=== 从教材图5-23查得 '
2
1
0023Y Y =．
'....210023002300526000121Y Y ==?=
填料层9Z m =时，丙酮的回收量为
()(')....1277700526000121= 399kmol/h G Y Y -=-
多回收丙酮 .../399388011kmol h -= 也可以如下计算
()(')..../227770002640001210111G Y Y kmol h -=-=
【5-20】有一填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，以逆流方式操作。进入塔底混合气中溶质A 的摩尔分数为1%，
溶质A 的吸收率为90%。此时，水的流量为最小流量的1.5倍。平衡线的斜率。试求：(1)气相总传质单元数OG
N ；(2)若想使混
合气中溶质A 的吸收率为95%，仍用原塔操作，且假设不存在液泛，气相总传质单元高度OG
H 不受液体流量变化的影响。此时，
可调节什么变量，简便而有效地完成任务？试计算该变量改变的百分数。
解 已知.1
20010810y
m X η====，．，，
(). .(-.) (11211001)
0010111090010100010111001
y Y y Y y η=
===-=?=--， (1)计算气相总传质单元数OG N
*
min ..././1212121200101000101090010110Y Y Y Y L G Y m X X X ---??
==== ?---?? min
....151509135L L G G ??
==?= ??? ..135
1351L mG == ln 12221
11OG Y mX mG mG N mG L Y mX L L
????-??=
-+?? ? ?-????????- .ln (1)
100101011464113500010101351135
?-?????=
-+= ?????-??????- (2)要想使吸收率从90%提高到95%，可增大吸收剂用量 填料层高度 OG
OG Z H
N =
对于已有的填料塔，其填料层高度已定，吸收剂用量改变不会改变OG
H 。因此，OG N 不会改变，仍为.464OG
N
=。
新工况下， ()()'.4
2
1
110950010150510Y Y η-=-=-?=?．
． ' (4)
22125051000500101
Y mX Y mX --?==- 用.464OG
N
=与
'22
12
005Y mX Y mX -=-．，从图5—23查得
..21， m=1, 故21mG L L G
== 为了使吸收率从90%提高到95%，L ／G 需要从1.35增加到2.1，增加的百分数为
.. .%.21135100555135
-?= 【5-21】某填料吸收塔的填料层高度已定，用清水吸收烟道气中的 2 ，2的组成为 0.1（摩尔比），余下气体为惰性气体，液一气比为180，吸收率为95%。操作温度为30℃， 总压为2。2水溶液的亨利系数由教材中表5-1查取。试计算下列3种情况的溶质吸收率η、吸收液（塔底排出液体）组成1
X 、塔内平均传质
推动力m
Y ?，并与原有情况进行比较：(1)吸收剂由清水改为组成
为0.0001（摩尔比）的2水溶液；(2)吸收剂仍为清水，操作温度从30℃改为20℃；(3)吸收剂为清水，温度为30℃。由于吸收剂用量的增加，使液-气比从180增加到200。
解 总压.1
201p MPa Y ==，
(1) '.2
2000001X
X ==改为
新工况的'2
Y 计算
此时，OG
Y G H
K a Ω
=
不会改变，因填料层高度Z 为一定值，所以
OG OG
Z
N H =
不变。
原工况 ln 12221
11OG
Y mX mG mG N
mG L Y mX L L ????-??=
-+?? ? ?-????????- 新工况 ''ln ''12221
11OG
Y mX mG mG N mG L Y mX L L
????-??=
-+?? ? ?-????????- 因
'OG OG
N N =，故
'''1212
2222
Y mX Y mX Y mX Y mX --=
--
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 ；
(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。
化工原理吸收习题及答案
吸收一章习题及答案 一、填空题 1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为____________________，以传质总系数表达的速率方程为___________________________。 N A = k y (y-y i) N A = K y (y-y e) 2、吸收速度取决于_______________，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以_______________来增大吸收速率。 双膜的扩散速率减少气膜、液膜厚度 3、由于吸收过程气相中的溶质分压总_________ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y e）_________。 大于上方增大远离增大 4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_________。 1.80 5、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_________，操作线将_________平衡线。 减少靠近 6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_________常数表示，而操作线的斜率可用_________表示。 相平衡液气比 7、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG将_________，N OG将_________ (增加，减少，不变)。 不变增加 8、吸收剂用量增加，操作线斜率_________，吸收推动力_________。（增大，减小，不变） 增大增大 9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：_________、_________、_________。 平衡关系物料衡算传质速率。 10、填料的种类很多，主要有________、_________、_________、________、___________、______________。 拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环波纹填料丝网填料 11、填料选择的原则是_________________________________________。. 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。 12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有__________________。 良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。 13、填料塔的喷淋密度是指_____________________________。 单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。 14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是__________________。 填料的表面积及空隙 15、填料应具有较_____的__________，以增大塔内传质面积。 大比表面积 16、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是提供足够的气液两相_________。 传质面积 17、菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。 18、以（Y-Y*）表示总推动力的吸收速率方程式为N A=K Y（Y﹣Y﹡）。 19、、吸收操作是依据混合气体中各组分在溶剂中的溶解度不同而得以分离。 20、某气体用ABC三种不同的吸收剂进行吸收操作，液气比相同，吸收因数的大小关系为A1﹥A2﹥A3，则气体溶解度的大小关系为。
化工原理课后习题解答
化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.） 第一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺 解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7
至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管压差计，如本题附 图所示。测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水 银。为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气 连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R3= 50 mm。试求A﹑B 两处的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a– a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分 别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示 a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示 液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当 压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气 管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间
化工原理下册答案
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 吸收课后答案
第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则: 3333 3 1 170.582/1001 1000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P * ==+∴===? (2).求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1 170.0105 11001718 0.009740.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ** **== = ===+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故
222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.4310 3.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=? 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ = 求算 2435 1000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -= = =???? (2)求m 5 1.8810371506.6 E m ρ?=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255 506.60.0210.1310.13 5.3910 1.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈ 55 2222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=?????? ???? ?? =??? ?? 故100克水中溶有220.01318CO gCO 4．.在101.33kPa 、0℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知
化工原理课后答案
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)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。
化工原理吸收习题
题1. 已知在0.1MPa（绝压）、温度为30℃时用清水吸收空气中的SO2，其平衡关系为y A*= 26.7x A。如果在吸收塔内某截面测得气相中SO2的分压4133Pa，液相中SO2浓度为C A = 0.05kmol·m-3，气相传质分系数为k g = 4.11×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1，液相传质分系数 k L=1.08×10-4m·s-1，且溶液的密度等于水的密度。试求在塔内该截面上：（1）气－液相界面上的浓度C A,i和p A,i; （2）K G和K L及相应的推动力；（3）本题计算方法的基础是什么？ 解：（1）求p A,i和C A,i 查30℃, ρ水= 995.7kg·m-3 E = mP = 26.7 ? 101325 = 2.71 ? 106Pa 对定常吸收过程， k g(p A - p A,i) = k L(C A,i- C A) 以C A,i = p A,i H 代入解得：p A,i = 3546.38Pa
C A,i = p A,i H = 3546.38 2.04 × 10-5 = 0.0724kmol·m-3 （2）求K G、K L及相应的推动力。 = + = + K G = 1.43×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1
C A* - C A = 0.084 -0.05 = 0.034kmol·m-3 （3）本题计算方法的基础是双膜理论。 题2. 在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸汽。混合气流速为200kmol·(m2·h)-1,其初始苯体积含量为2％，入口洗油中不含苯，流量为40kmol·(m2·h)-1。操作条件下相平衡关系为Y A*=0.13X A，气相体积传质系数K Y a近似与液量无关，为0.05kmol·(m3·s)-1。若希望苯的吸收率不低于95％，问能否满足要求？ 解: 要核算一个填料塔能否完成吸收任务，只要求出完成该任务所需的填料层高H需，与现有的填料层高度h比较，若H需< H，则该塔能满足要求。
化工原理课后答案
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
化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图资料
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