化工原理 课后习题答案.pdf

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1、第一章流体流动与输送2、将以卜压力单位换算为K P a,且各用表压和绝对压表示。(1)0.4kgt7cm解：V lkgf=9.81N0.4版/1/cm2=。:胃 x 10-3=39.24kPaP=39.24WP表=P-P)=39.24-101.3=-62.06050 所“2。n50 x10-3x101.3，八解：P-=0A9kPa10.33P表=P P火=0.49-101.3=-100.8 RPa(3)250/“7”g(表压)250Pr人=760 x 101.3=33.3kPaP=P袤+P大=33.3+101.3=1 3 4.6(4)600机 机g (真空度)P,=2 2 x1 0 1.3 =

2、80.0牡。其760/.P=PK-P,i=101.3-80.0=21.3kPa(5)300,丽 生。(真空度)=300 x10 *101.3=2.9女Pa10.33P=Pk-P(i=101.3-2.9=98.4好力4、当地大气压为750mmHg时.，问位于水面下20m深处的绝对压是多少Pa和atm?解：由题意可得：150mmHg=l.O xlO5P=P+hpg=l.O xlO5+2 0 x l.0 x l03 x9.8=2.96xl05Pa又.Ta/m=1.013x105 Pa.F=2.96X105/1.013X105=2.92atm6、管子的内经是100mm,当277K的流速是2m/s时，求

3、体积流量V时和质量流量G时解：由题意可得：u=2m/s=7200m I hd=100mm=0.1m.I/=u s=u-d2=7200 xx0.01=56.5m3 th时 4 4G 时=p V 时=56.5x1.0 x10=5.65x10Kg/?8、相对密度为0.9 1 的椰子油沿内径是1 5 6 m m 的钢管输送，如果质量流量是5 0 t/h,求体积流量和流速。解：由题意可得：50z/?=50 xl03/3600=13.89Kg/sp=dT p水=0.91x1.0 x10,=910（Kg/m3）.-,V=G/p=13.89/910=0.015m3/5M=V/5=0.015/（0.156）2=

4、0.79m/51 0、相对密度为0.9 的料液从高位槽自动流入精镭塔中，塔内表压为4 X 1 0 P a,为了保持管内流速为2 m/s。试求高位槽内液面距塔进口的垂直距离。（已知损失能量为2 4.5 J/k g,当地大气压是1 0 X 1 0 P a）解：由题意可得：取高位槽液面为截面1-1,精储塔液面为截面2-2,取截面2-2 为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程羽+彳*+万42 P2 ,gZ2+-+h A2 p已知Z|=?,Z 2=0，2 =2，”/s,M,0,Pt=Py=1.0 x I O,p、=p,+Pt=4x10“+105=1.4x10p=0.9xl03g =24.5 J/kg将上

5、述数据代入，得029.81z,+1 2IO50.9X10322=9.81x0+21.4X1050.9X103+24.5解之得：Z=7.23?1 2、浓度为60%的糖液（黏度6 0 c p、密度为1 2 8 0 K g/，”3）,从加压容器经内径6 m m 的短管出。问当液面高于流出口 1.8 m 时，糖液流出的体积流量为多少？假定无摩擦损失，液面上的压力为0.7 1 5 依！/7C，”2（表压），出口为l af 加（一个大气压）。解：取加压容器口为截面1-1,高位槽液面为截面2-2.取截面1-1为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程左+42 Pg+u P,=g Z?+U +上+2 P已 知Z=

6、0,z2 U2-0,“1=?,9 3Pi=1.0 1 3 x1()5 P a,p =p?+P)=1.0 1 3 x1()5 =14x l05 +_p =12 80k g/m3,将 上 述 数 据 代 入，得29.8L+1+1.0 1 3 X 1 051 2 8 0029.8 1 x1.8 +21.7 1 3 X 1 051 2 8 0解 之 得：MI=1 2.0 3?/S/.V,f=/g d2 =1 2.0 3 X个*(0.0 0 6)2 x 3 6 0 0 =1.2 2 尸/力14、已知水的流量是每秒1 5 L,温度为2 7 7 K,在01 0 4机加X 2机机钢管内流动，试确定水的流动形态

7、。解：从本书附录中查得水在277K时p =1.0 x 1 O,依 /机 3,=1 5 6 7 4 cp,J =1 0 4-2 x2 =1 O Q t nm=0.1 机M=V/5=1 5 xl O-3/x(O.l)2=1.9 1 m/5则 R e =x L 9 1 生。驶 二 8 5 8 1.5 6 7 4 x1 0-3R e 4 0 0 0,水 在 管 中 的 流 动 态 为 湍 流。16、从水塔引水至车间，采用10.16cm水管，其管路的计算总长度(包括直管和管件阀门的当量长度)为150m,设水塔内水面维持恒定，且高于排水管口 1 2m,水温为12C,试求此管路中水的流量。解：设水塔截面H,

8、排水管口截面2-2,并以截面2-2为基准面，列出两截面间伯努利方程4P,2|+二-+丁 +=72+二+非+损p g 2 g p g 2 g已 知Z 2 =0,芍=1 2/n，6 =0(表 压),g=0(表压),M 1 =0,M2=0,H=0(无泵)查得水在12匕时，p =999.1k g/m3w,=L2363xlO-3（p a r）,代入伯努利方程得%=12设管内流速为力 报=(4 )02 12d 2gAu2=0.16假设X=0.02得0.0 2/=0.16/.u-2.8m/s校核假设是否正确，当“=2.8z/s时，管内的Re为:dup 0.1016x2.8x999.7,八5Re=&=2.3

9、x l05 1.2326x10-3根据此Re值，查4-R e曲线，得4=0.0158此4与假设4=0.02不符，需重新假设(2)再假设4=0.015得0.015M2=0.16,:.U=3.3m/S算得 Re J 1 0 1 6X3.3X9 =2.7X1051.2363x10-5查得4=0.015与假设值相等因 此 =3.3m/s则该系统每小时水的流量为万 力 3600=3 1 4X(0.1016)2X3.3X3600=96.3m3 th4 418、某车间排出的冷却水温度为6 5 C,以4 0 m /J德流量注入一贮水池中，同时用一有水泵连续地将此冷却水送到一凉水池上方的喷头中。冷却水从喷头喷出

10、，然后落到凉水池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头前要保持50kPa（表压）的压力，喷头入口比贮水池水面高2 m,吸入管路和压出管路的损失压头分别为0.5m和1m,试计算下列各项:（1）选择一台合适的离心泵，并计算泵的轴功率。（2）确定泵的安装高度（以本地区大气压计，管内动压头可忽略不计）解：已知名2一 芍=2加，g 尸 =50 x10 Pa,w2-H1=0,损=1+0.5=1.5z查得65匕水的p=983.2口/相，p=25.0对该系统列伯努利方程，得H=(z2-z,)+PPPg2-M,2+2g+%=2 +5 0 x l03983.2x9.81+1.5=8.7 m在泵附录中查得I s 0

11、 0-6 5-2 0 0符合要求，其主要性能如下:流量6 0 /轴功率2.6 I k W扬程，转速量1 1.8 m 1 4 5 0 min2.5 m效率7 4%汽蚀余Q Q Q 7轴功率：N=2.61x-=2.5 7 k W1 0 0 0 允许=从允许叫=1 0 1 x 1 0-2 5.0 1 x l 0 j _2 5_L5=3.9 f f l9 8 3.2 x 9.8 1第 二 章 流 体 与 粒 子 间 的 相 对 运 动 过 程1、计算直 径d为8 0 m,密 度0,=2 8 0 0 k g/%3的固体颗粒，分别在2 0 空气和水中的自由沉降速度。解：(1)在2 0 水中：水=0.0 0

12、 1尸$,p水=1 0 0 0口/团3设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律得:0dY pP)g=(8 0 x 1 0-6)X 2 8 0 0一i o o o)x 9.8 1 =6 28xl0-3/n/?1 8 1 8 x 0.0 0 1核算：0=4所以假设成立,_ 8 0 x 1 (T6/6.2 8 x 1 0-3 x 1 0 0 00.0 0 10.5 0 2 1所以假设不成立，再假设在过渡区，由斯托克斯定律得:“。=0.2 7卜 9 W产=。%即1。-6(28。-1空 塔.8 1 8。、1。-产 V p V 1.2 9 3 1.7 3 X 1 0-5解之得“0 =0.4 8 4/7 1 /.

13、V核算:1。=誓8 0 x l 0-6x 0.4 8 4 x 1.2 9 31.7 3 x 1 0-5=2.8 9v l Re0=2.8 9 1 03/.假设成立w0=0.4 8 4 m /s2、一种测定黏度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液体，记录钢球卜落一定距离的时间。今测得刚球的直径为6 m m,在糖浆下落距离为2 0 0 m m所用时间是6.3 6 s。已知钢球密度为7 8 0 0版/加，糖浆密度为1 4 0 0 k g/机3,试计算糖浆的黏度。解：假设在层流区进行，由斯托克斯定律得:0M(p,-P)g1 8。2 _ (6X1 O-3)2(7 8 0O 1 4 O O)X

14、9 8 16.3 6 1 8 x/解之得：=3.9 9 Pa S()96X1 0-3X-X 1 4 0 0核算:Re。=-=0.0 6 6 14 3.9 9所以假设成立，p =3.99Pa -s3、粒径为9 0?，密度为3 500k g/m3的球形颗粒在2 0 的水中作自由沉降，水在容器中的深度为0.6 m,试求颗粒沉降至容器底部需要多长时间？解：假设在层流区进行，由题意查表得：在2 0匕水中p =1 0 0 0 Ag/m3,黏度为O.O O l Pq.s由斯托克斯定律得:0d 2（pp）g =（90X122 x（3 5。-1 0 0 0）x 9.8 1 “gxio s1 8 7 71 8 x

15、 0.0 0 1核 算:Re 0A所 以 假 设 成 立d uap 9 0X1 0-6X1.1 0 4X1 0-2X1 0 0 0,、,、,=0.9 9 4 10.0 0 1所 以 假 设 不 成 立，再 假 设 在 过 渡 区 进 行，由 艾 仑 公 式 可 得:u。=0.2 7d P)g Re。Pw0=0.2 73.5 x W3x 5 0 0 x 9.8 1 z3.5 x l 0-3 X 1 0 0 0 x（-0.0 0 1解 之 得:V w o ouQ 0.2 7 9 m /s）0 6 x w00 6 0跳4核 算:Re 0d u.p 3.5 x l 0-3x 0.2 7 9 x 1 0

16、 0 0 ，、-=-=9/0.50.0 0 1由 于l R e 0I O 所 以 假 设 成 立,N o =0.2 7 9 m/5由第一问可知0.2 m/s接近0.2 7 9 m/s,由艾仑公式得:z/0=0.2 7P0.2 =0.2 7J(1 5 0 0 -1 0 0 0)x 9.8 1 J x 1 O O Pw o o x 0.0 0 1解之得：d=0.0 0 2 6/n =2.6m m所以粒子的直径为2.6 7Z)-6x 0.2-65、密度为1 8 0 0 k g/m3 的固体颗粒在3 2 3 K 和 2 9 3 K 水中按斯托克斯定律沉降时，沉降速度相差多少？如果微粒的直径增加一倍,在

17、 3 2 3 K 和 2 9 3 K 水中沉降时，沉降速度乂相差多少？解：在 2 9 3 K 时 px=1000k g/=O.O O l Pa s在 3 2 3 K 时/2 =9 8 8.k g/m3,/z2=5.4 9 x l 0 4 P as由斯托克斯公式可得“od p s-p)g1 8 将上式数据代入得“0 =3.7义1。6 1 2”=?(2)若直径增加1倍，则小=2 d,代入“可得AM0=3.7X106X(2J)2=1.48X107J26、对密度为1 1 2 0 g/?3,含有2 0%固相的悬浮液进行过滤，在过滤悬浮液1 5 加3 后，能获得湿滤渣的量是多少？已知滤渣内含水分2 5%解

18、：由题意得m=p-V x 2 0%+(1 -2 5%)=1 1 2 0 x l 5 x 2 0%+7 5%=4 4 8 0版/.能获得湿滤渣的量是4 4 8 0总7、在实验室中用板框式压滤机对啤酒与硅藻上的混合液进行过滤。滤框空处长与宽均为8 10 m m,厚度为45 m m,共有26 个框，过滤面积为3 3 加之，框内总容量为0.7 6 0 m。过滤压力为2.5 女07。/(表压),测 得 过 滤 常 数 为：K =5xl O 5 m2/s ,qe=0.0 1m3/n2,滤渣体积与滤液体积之比c =0.0 8/n3/m3,试计算：(1)过滤进行到框内全部充满滤渣所需过滤时间:(2)过滤后用相

19、当于滤液量1/10 的清水进行横穿洗涤，求洗涤时间。解：框内全部充满滤渣，则V =0.7 6 0 m 嗫=9.5 m3液 c 0.0 8过滤面积4 =3 3/7 72,4=箸。29i 2 0 0*0冷流体温度，冷 30 一 1 5 0 加 2 =2 7(rc A r,=5 0 ct,“t2-A/,_ 270-50in2 7 050=130.5-CIn演维逆流时热流体温度，热 30 0-2 0 0 冷流体温度f 冷 1 5 0 -30 A f,=1 5 0 CA/2=I7O=CA A/.Ar=-AfIn纯-Ar,_ 170-150in*20150159.8-c1 3、在套管换热器中，内管为1 7

20、O?X 5”的钢管，热水在内管内流动，热水流量为2 5 0 0 kg/h,进出口温度分别为9(rc 和 5(rc,冷水在环隙中流动，进出口温度分别为2(rc 和 3(rc.逆流操作，若已知基于管外表面积的总传热系数为1 5 0 0 w2 .匕。试求套管换热器的长度。假设换热器的热损失可忽略。解：逆流时热流体温度，热 9 0-5 0 冷流体温度 f 冷 30 -2 0 A r；=30 A/2=60 60-30In6030=43.3 C0加I又。=Whcph(，热-f热2)=2500 x 4.178 x(90 50)=4.178 x 1 O 0 /力=16左卬由。=A L 4A 3 A=TUIL可

21、得Y,1 1 6X 1 031 5 0 0 x 3.1 4x 0.1 7x 43.3=3.3 6m1 4、在一套管换热器中，苯在管内流动，流量为3()0 0 kg/h,进出口温度分别为8 0 和30 ,在平均温度卜.茉的比热容为1.9 kJ/kg,水在环隙中流动，进出口温度分别为1 5 和30匕，逆流操作，若换热器的传热面积为2.5 m)试求总传热系数。解：逆流操作热流体温度，热 8 0-30 冷流体温度，冷 30匕 1 5 乙=5 0 A/2=1 5 A z,一 A/|5 0-1 5in501 5=2 9.1 C1 4加又。=Whcp h。热 一，热2)=30 0 0/360 0 x l.9

22、 x(8 0-30)=19.2 k W又。=K At79.2 X 1 032.5 x 2 9.1=1 0 8 9 W /(m2-C)1 6、在一逆流操作的单程列管式换热器中用冷水将1.2 5 kg/s的某液体(比热容为L 9 kJ/kg ),从8(T C冷却到3 0C,水在管内流动，进出口温度分别为2 0 和5 0 ,换热器的列管直径为2 5?，X 2.5%机，若已知管内、管外的对流系数分别为0.8 5、1.70 kW/M 2.，c,试求换热器的传热面积。假设污垢热阻，管壁热阻及换热器的热损失均可忽略。解：逆流操作热流体温度 f热 8 0-30 冷流体温度 f冷 5 0 -T65.8 =60.

23、1 4+/”=2.0 6/.?!=1 -0 6fK.+2.0 6将水在0.0 5 M P。下%=8 1.2代入可得屋=8 8.1 2、试计算密度为l 2（）0 k g/的溶液在蒸发时因液柱压头引起的温度差损失（已知蒸发器加热管底端以上液柱深度为2m,液面操作压强为2 0 kP a（绝压）。解：由静力学基本方程，得八 c PSh”1 2 0 0 x 9.8 x 2 八P播=4 +=2 0 H-X1 0 =?.16k Pa经查表2 0 kP a下饱和蒸气温度为60.T C,31.76kP a下饱和蒸气温度为68 A =%均-tp 0=68-60.1 =7.9 3,当二次蒸汽的压强为1 9.62 k

24、P a时，试计算2 4.2 4%N a C l水溶液的沸点升高值为多少？解：经查表：浓度为24.24%的N a C l水溶液在常压下的沸点为1 0 7 C o =1 0 7 -1 0 0 =7 经查表可得1 9.62k P a时，水蒸气的饱和温度为T=60.1=333.25K,其潜热r=2354.9 k/A g:.f=0.0 1 627 24=o.O 1 62x 333.252/2354.9 =0.7 6.-.A =0.7 6x 7 =5.32 4、在传热面积为8 5 1 t f 的单效蒸发器中，每小时蒸发1 60 0 k g 浓度为1 0%的某种水溶液，原料液温度为3（T C,蒸发操作的平均

25、压强为l O O k P a,加热蒸汽总压为20 0 k P a,已估计出有效温度差为1 2七，试求完成液浓度。已知蒸发器的传热系数为9 0 0 W/m2-K,热损失取为蒸发器传热量的5%,设溶液比热近似取为C o =4.0k J /(k g K)。压 强:2 O O k Pa解：1）、加 热 蒸 汽 温 度：1 20.20汽 化 潜 热：220 5。/依压 强：l O O k Pa2）、二 次 蒸 汽 温 度：9 9.6t?汽 化 潜 热：2259心/3）、总传热量:Q=a t=9 0 0 x 8 5 x 1 2=9 1 8 4 W4）、溶液沸点：乙=1 20.2 30 =1 0 8.2匕5

26、）、原料液由30 一 泡 点（1 0 8.2）所需有效热量0=叫 C p A =3.7 x （1 0 8.2-30）=1 28.6 k W6）、汽化过程所需有效热量。2=m2r =2259 x m27）、蒸发器热损失为：（Q i+0 2）X0.05 Q =Q i +&+(0 +0 2)x 0.0 5=(0 +0 2)x L 0 5%1 28.6m2=1，。,259-=O-33A g /s =1 1 8 8.3A g /h8),v 1 60 0 x 1 0%=(1 60 0-1 1 8 8.3)x%.x =38.9%5、某真空蒸发器中每小时蒸发l O 4k g、浓度为8%的水溶液。原料液温度为7

27、 5,蒸发室压强为40 k P a （绝压），加热蒸汽绝对压强为2（）（）k P a。完成液浓度为42.5%,试求蒸发器的传热面积和加热蒸汽量。已知蒸发器的传热系数K =9 5W/。？“）,热损失为总传热量的3%,并忽略静压效应，设溶液比热近似取 为%=4.05(3 K)。解：水分蒸发量W=Ff l-l=1 0 0 0 0 x f l-)=8 1 1 7 /z：I xx)I 0.425；查得40 k P a (绝压)下水的沸点为7 5C,汽化热为231 2k/A：g ；20 0 k P a （绝压）下水的沸点为1 20.2,汽化热为220 5 k J/k g :查得1 0 L 3k P a (

28、绝压)下N“”水溶液的沸点为1 0 2,水的沸点为1 0 0.Az0=1 0 2-1 0 0 =21 7校止次数/=0.0 1 627,2/r=0.0 1 62x(7 5+27 3)2/231 2=0.8 49二溶液的沸点升岛=世。=084 9 x 2=1.7。溶液的沸点为zi=7 5+1.7 =7 6.亢Dr=I V/;+Fc o j -t0)+QL,QL=0.0 3)r LJ-0.9 7 r传热面积8 1 1 7 x 231 24-1 0 0 0 0 x 4.0 x(7 6.7-7 5)0.9 7 x 220 5=8 8 0 6k g/h8 8 0 6 x 220 5 x l O3 2-7

29、-r-=1 30.5/7 29 50 x(1 20.2-7 6.7)x 360 0第五章 蒸馆1、已知苯一甲米混合液中苯的质量分率为0.25,试求其摩尔分率和混合液的平均分子量。解：%+为 =1%/以%/肛 +%/%0 2 5/7 8 _0 2g0.25/7 8 +0.7 5/9 2,甲苯:_%IM B%/肛+%/储0.7 5/9 20.25/7 8 +0.7 5/9 2=0.7 2平均分子量：M=XAMA+xl lMl i=0.28 x 7 8 +0.7 2x 9 2=SS.O k g/k m o l）2、（1）含乙醇0.1 2（质量分数）的水溶液，其摩尔分率为多少？（2）乙醇一水恒沸物中乙

30、醇含量为0.8 9 4（摩尔分率），其质量分率为多少？a./M,解：(1)X.=-%/M A+a B IM B0.1 2/460.1 2/46+0.8 8/1 8=0.0 51 2)4+4=14 MXA A+XRM B_ _ _ _ _ _ _ _ _ 0.8 9 4x 46_ _ _ _ _ _ _ _ _0.8 9 4x 46+(1-0.8 9 4)x 1 8=0.9 563、苯一甲苯混合液在压强为1 0 1.33k P a 下的t-x-y图见本章图5-1,若混合液中苯初始组成为0.5（摩尔分率）,试求：（1）该溶液的泡点温度及其瞬间平衡气相组成；（2）将该混合液加热到9 5时，试问溶液处

31、于什么状态？各项组成为若干？（3）将该溶液加热到什么温度，才能使其全部气化为饱和蒸气，此时的蒸气组成为若干？解：(1)泡点为 9 2,yA=0.7 5,yB=yA=1 -0.7 5=0.25（2）9 5溶液处于气液共存区，=0.41,=0.65（3）将该溶液加热到9 8 时，溶液全部气化为饱和蒸气。此时气相中轻组分含量为0.5。4、苯一甲苯混合液中苯的初始组分为0.4（摩尔分率，下同），若将其在一定总压下部分汽化，测得平衡液相组分为0.258,气相组成为0.455,试求该条件下的气液比。解：由题意可得：D+=F x F1 +w=/即 O.4550 +O.258 W =0.4 尸设原料量F=l

32、m o l解得：D =0.0 550.1 9 7D气液比一=0.1 420.0 552.585、某两组分理想溶液，在总压为2 6.7 k P a卜 的泡点温度为4 5 C,试求气液平衡组成和物系的相对挥发度,设在4 5 匕下，组分的饱和蒸气压为P；=2 9.Sk Pa,P；=9.SSk Pa。解：根据泡点方程，得P-P；_ 26.7-9.88P：-P；29.8-9.880.84XB=1-XA=1-0.84=0.16根据露点方程，得力=厂29 8-x 0.8 4 =0.9426.7yB=-yA=1-0.94=0.06P 29.8、又由 a =得 a=-=3.02P；9.88，气相中轻组分含量为0

33、.94,重组分含量为0.0 6：液相中轻组分含量为0.8 4,重组分含量为0.1 6；物系的相对挥发度为3.0 2.6、在连续精偏塔中分离二硫化碳（A）和四氯化碳（B）混合液，原料液流量为1 0 0 0 k g/h,组成为0.3 0 （组分A质量分数，卜同），若要求釜残液组成不大于0.0 5,储出液中二硫化碳回收率为90%,试求偏出液流量和组成（组分A的摩尔分率）。解：硫化碳的分子质量为7 6k g/k m o l,四氯化碳的分子质量为1 5 4 k g/k m o l,0.3/76原料液组成（摩尔分率）为X f=-0.3/76+0.7/154=0.46原料液的平均分子质量为M F=0.46

34、x76+0.54xl54=ll 8.2/g/kmol)1000 八 一、原料液摩尔流量为F=-=8.47(kmol I/?)118.25/76釜残液组成为毛=-5/76+95/154由全塔物料衡算可得：总物料：F=D+W=8.47=0.096(1)易挥发组分 A：FXF=7JFXF+Wxw(2)代入上式(2)得：8.47 x0.46=0.9x 8.47x0.46+IV x0.096解得：W=4.06(kmol/h)D=F W=8.47 4.06=4.4(kmol!h)FxFr/_ 8.47x0.46x0.9 _-=-=O.oOD4.417、在常压连续精储塔中分离某两组分理想溶液，原料液流量为3

35、 0 0 k m o l/h,组成为0.3 5 （易挥发组分的摩尔分率，卜同），泡点进料。储出液组成为0.90 釜残液组成为0.0 5,操作回流比为3.0,试求：（1）塔顶和塔底产品流量,k m o l/h：（2）特储段与提偏段的上升蒸气流量和卜.降液体流量，k m o l/h o解：（1）由全塔物料衡算得：于=o+w=DXD+Wxw30(0+W3 0 很 0.3 5 =O x 0.9+W x 0.0 5解得：D=1Q6kmol/hW 94kmol/h（2）由操作回流比3.0 可知 =3.0DL=)x 3.0 =1 0 6x 3.0 =3 1 Skmol/hV=+)=3 1 8 +1 0 6=

36、4 2 4 M?血/h因为泡点进料，所以L=L+/=3 1 8 +3 0 0 =6 1 8 h n。/H =y =4 2 4 痴。力8、在连续精镭塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为7 5 k m o l/h,泡点进料，若已知精储段和提像段操作线方程分别为 y =0.7 5 3 x +0.2 65 ,y-1.3 5 x-O.O 1 8,试求:（1）精馀段和提储段的下降液体流量，k m o l/h；（2）精微段和提偏段的上升蒸气流量；k m o l/h 解：由操作线方程（a）可得R=0.7 2 3,R +1R=2.61又-=0.2 63R +1x0=0.94 9又.是泡点进料，；.q=l由操作线

37、方程（b）可得:L+qFL qF-WWL+qF-WWL+F-W=0.0 1 8由提储段操作线方程与对向线联立得:x =1.3 5 x-O.O 1 8,x =0.0 5 1,即=0.0 5 1由已知条件知F=8 5 k m o l/h,L+F 1.3 5 x 0.0 5 1 广由(1)、(2)式联立，得-=-=3.8 2 5 (3)W 0.0 1 8义 ；L=DR=2.61,卬=/一。=7 5 。将上述二式代入(3)得：2.61。+7 5 =(7 5 0)x 3.8 2 5 =2 8 6.9 3.8 2 5。:.D=32.93kmol/hL=DR=S5.95kmol/hL!=L+q F =L+F

38、 =160.95k m o l /hV=Vf=L+D =l S.9k m o l/h9,在常压连续精储塔中，分离甲醇-水溶液。若原料液组成为0.4 5 (甲醇摩尔分率)温度为3 0匕，试求进料热状态参数。已知进料泡点温度为7 5.3,操作条件卜一 甲 醇 和水的汽化潜热分别为1 0 5 5 k J/k g和2 3 2 0 k J/k g,甲醇和水的比热容分别为2.68 k J/(k g -,C)和4.1 9 k J/(k g ).解：甲醇的分子质量为3 2 k g/k m o l,水的分子质量为1 8 k g/k m o l。已知进料泡点温度为ts=7 5.3 tF=3 0 ,原料液的平均汽化

39、潜热为：r=0.4 5 X 1 0 5 5 X 3 2 +0.5 5 x 2 3 2 0 x 1 8 =3 8 1 60(V/k m o l)原料液的平均比热容为：Cp=0.4 5 x 2.68 x 3 2 +0.5 5 x 4.1 9x 1 8 =8 0.0 7(V/A:m o/r)G，x(f、F)+r 8 0.0 7 x(7 5.3-3 0)+3 8 1 60 -进料热状态参数为：q =-=-=1.0 95r 3 8 1 60i o ,在 连 续 精 微 塔 中 分 离 两 组 分 理 想 溶 液，已 知 精 储 段 和 提 储 段 操 作 线 方 程 为y =0.7 2 3 x +0.2

40、 63,y =1.2 5 x-0.0 1 8 7,若原料液于露点温度下进入精镭塔中，试求原料液储出液和釜残液的组成及回流比。解：由精储段操作线方程y =二1 +X0；y =0.7 2 3 x+0.2 63得=0.7 2 3,得R =2.6R +1=0.2 63,得=0.95R +l D露点进料q线y =两操作线交点纵坐标为xFy =0.7 2 3 x +0.2 63 x =0.5 3 5 解之得 U =L 2 5 x-0.0 1 8 7 y 虫.65/.xF-0.65因为(X”.，X”)为提储段操作线上一点，所以将x =儿,，y =代入提偏段操作线方程，得xM,=0.0 7 5 on、在连续精

41、储中分离两组份理想溶液，已知原料液组成位0.4 5(易挥发组分摩尔分率，卜同)，原料液流量1 0 0 k m o l/h,泡点进料，储出液组成为0.90,釜残液组成为0.0 5,操作回流比为2.4。试写出精镭段操作线方程和提溜段操作线方程。解：由全塔物料衡算及一挥发组分物料衡算得D+1 V =F =1 O OD x 0 +W x 1 y =F x F即 0.9。+0.0 5 W=0.4 5 x 1 0 0 联 立 得 出 D =4 7.06k m o l/hW =52.94k m o l /h(1)精微段操作线方程y =RR +lx +1尤DR +2.41-XH-2.4 +1 2.4 +1x

42、0.90.7 0 6x +0.2 65(2)提储段操作线方程Z/wL1-W X，n Lf-W A wLz=L+q/=Z)/?+l x F =4 7.0 6x 2.4 +1 0 0 =2 1 2.94%。/2 1 2.94-2 1-2-.-94-5-2.-9-4 x 5 2.942 1 2.94-5 2.94x O.0 5=1.3 3 1 v -0.0 1 6512、在连续精镭中分离两组份理想溶液，已知原料液组成位0.55(易挥发组分摩尔分率，下同)，泡点进料,保出液组成为0.9 0,操作回流比为2.5,物系的平均相对挥发度为3.0,塔顶为全凝器，试用逐板法计算求精微段理论板数。解:由气液平衡方

43、程y =-得1 +(3 =o.7 1 4 x2+0.2 5 7 ,即 y3=0.6 5 6 8 4由平衡方程得0.6 5 6 8 4 =-*乜_,即x=0.3 8 951 +2/:Y 盯=0.5 5第三版为加料板，即精馈段理论板数为2。13、在常压连续精储塔中分离紫-甲苯混合液，原料液组成为0.50（茉的摩尔分数，卜.同），气液混合物进料,其中液化率为1/3,若镭出液组成为0.9 5,釜残液组成为0.0 2,回流比为2.5,试求理论板数和适宜的进料位置。解:精馈段操作线方程为：R 12.5-Xn +-2.5 +1 2.5 +11x 0.95 =0.7 1 4 x +0.2 7 11q线方程为：

44、y =-x-q i1 R 1-x F=-x x 0.5 =0.5 x +0.7 5q-i Li 13 3此题的理论板数和适宜的进料位置可由图解法求得，见下图:X-由图可知所需理论板数为12（不包括再沸器），自塔顶往下的第6层为进料板。14、在常压连续精偏塔中分离甲醇-水溶液，原料液组成为0.4（甲醇的摩尔分率，下同），泡点进料。储出液组成为0.9 5,釜残液组成为0.0 3,回流比为1.6,塔顶为全凝器，塔釜采用饱和蒸气直接加热，试求理论板数和适宜的进料位置。解：由题可知：xF=0.4,xD=0.9 5,=0.0 3,/?=1.6泡点进料J.q =1精微段操作线方程为:1,6 居+1 x 0.

45、95=0.615猫+0.3651.6+1 1.6+1此题理论板数可由图解法求得，见下图:X-从图中可知，理论板数为7,自塔顶往下的第5 层为进料板。1 5、在连续特储塔中分离两组份理想溶液，原料液组成位0.3 5 （易挥发组分得摩尔分率，卜.同），储出液组成为0.9,物系的平均相对挥发度为2.0,回流比为最小回流比的1.4 倍，试求以下两种情况下的操作回流比。（1）饱和液进料；（2）饱和蒸汽进料。解：（1）饱和液进料，q=lg线与平衡线的交点坐标（0.3 5,y）,.平衡线方程为y =+（.0.将x=0.35代入上述方程，得y=0.5 19,即q线与平衡线的交点坐标 居小）为（0.3 5,0.

46、5 1 9）Rmin0.9-0.5190.519-0.352.26,R=1.4。、=1.4x2.26=3.17（2）饱和蒸汽进料，q=0q线与平衡线的交点坐标（X ,0.3 5）,平衡线方程为），ax1 +(a l)x.将y=0.35代入上述方程，得x=0.212,即g线 与 平 衡 线 的 交 点 坐 标 为(0-2 1 2,0.3 5)R*、mmy q f0.9-0.350.35-0.212=3.99,R=ARm,n=1.4x399=5.58第六章吸附吸收1、某种混合气中含有3 0%(体积)的C。？，其余为空气。于1 0 1 3 k P a及3 0 下用清水吸收其中CO2,试求液相中CO2

47、的最大浓度。解：根据分压定律:p=p葭 y=101.3x0.3=30.39kPa查表得亨利系数为L=1.88X105 Pa又由E=金 可 得HMsH=ps1000EMs 1.88X105 X18=2.955x10 43-kPac=Hp=2.955 xlOx 30.39=8.98x 10-3 kmol!m32.每1 0 0 0 g水中含有1 8.7 g氨，试计算氨的水溶液的摩尔浓度c、摩尔分率X、及摩尔比X。解：由题意得18.7/C=-=-=l.lmol/LV 118.7*=18.7*1000=80194-+17X=180 0 1 9 4=0.01981-x 1-0.01943、在一个大气压2(

48、r c时，氧气在水中的溶解度可用下式表示P=4.06x 1()6 X*,式中P为气相中氧的分压:X为液相中氧的摩尔分数：试求在上述条件下氧在水中的最大溶解度。解：根据分压定律：p=/?,y=101.3X0.21 =2.213kPa查表得亨利系数为E=4.06X106R?根 据 八 品 得H=p sE M s1 0 0 04.06X106X18=1.3 7 x 1 0 3h n o/?i3-k Pac=pH=2 1.2 7 3 x 1.3 7 x 1 0-3 =2.91 4 x 1 0-2 h“。/加 34.常压下3 4匕的空气为水蒸气所饱和.试求：1）混合气体中空气的分压；2）混合气体中水蒸气

49、的体积分率；（理想气体的体积分率等于摩尔分率）3）混合气体中水蒸气的摩尔比浓度。解：查饱和水蒸气表t=34*（5.621-4.24 7）x 4 p=4.24 7+-=5.34 6攵 尸。5（1）p下气=P-p*=101.325-5.34 62=9 5.9 78 8 k P a(2)体积分率=P5.34 62101.325=0.0528(3)*摩尔比浓度=-pP-P5.34 62101.325-5.34 62=0.05575、氨水的浓度为25%（质量分数），求氨对水的质量比和摩尔比。氨 _ 2 5%解：质量比:z i Kx 2 A04xl 05k m o l/(m2-s)Kx 0.8 2x 2.

50、58 x 10-5 3.8 5义10-3 AE=m P =0.8 2x 101.3=8 3.066 k Pa*XX*P：5E-8 3.066=0.06020.06021-0.0602=0.064 1x _ 0.01X =x 1-0.01=0.0101NA=Kx(X*-X)=2.1 0 4X10-5X(0.06 41-0.0101)=L 1 4X1()-66 0(加2 r11、在填料吸收塔中，用清水吸收甲醇-空气混合气体中的甲醇蒸气吸收操作，在常压及27C下进行，此时,混合气流率为1200/力，塔底处空塔速度为0.4 m/s,混合气中甲醇浓度为100g甲醇/空气，甲醇回收率为9 5%,体积吸收总