化工原理答案下册.doc
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 （℃）85 90 95 100 105
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( ℃ ) 279 289
x 1 0
y 1 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( ℃)
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，
y = ×[1+ ×]=
同理得到其他 y 值列表如下
t( ℃ )
279289
α
x
1 0 y
1
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（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 = +
解：①简单蒸馏
由
ln(W/F)=
∫x
xF dx/(y-x)
以及气液平衡关系 y = +
得 ln(W/F)= ∫x xF dx/ = [∵汽化率 1-q = 1/3 则 q = 2/3 即 W/F = 2/3
∴ln(2/3) = [
解得
x =
代入平衡关系式
y = +
得
y =
②平衡蒸馏
由物料衡算
Fx F = Wx + Dy
D+W=F
x F = 2x/3 + y/3
将 W/F = 2/3 代入得到
代入平衡关系式得
x =
再次代入平衡关系式得 y =
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（二硫化碳的质量分率，下同） 。若要求釜液组成 x W 不
大于，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 ×× = 1056kg/h
结合物料衡算 Fx F = Wx W + Dx D
D + W = F得x D=
馏出液的摩尔流量1056/(76× = h
以摩尔分率表示馏出液组成x D = 76)/[76)+154)]
=
6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇与说 .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
解：（ 1）进料温度 40℃
℃时，甲醇的汽化潜热r 1 = 825kJ/kg
水蒸汽的汽化潜热r 2 = kg
℃时，甲醇的比热 C V1 = (kg ·℃ )
水蒸汽的比热 C V2 = (kg ·℃ )
查附表给出数据当x A=时，平衡温度t =℃
∴ 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 Q1，二是将℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热 Q2，即 q = （Q1+Q2）/ Q 2 = 1 + （Q1/Q2）
Q 1 =×32××（）= kg
Q 2 = 825×× 32 +×× 18 = kJ/kg
∴q = 1 + （Q1/Q2）=
（ 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，釜液组成为（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为，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 = kmol/h
∴产品流量 D = 100–= kmol/h
②精馏段的下降液体流量L
L = DR =× = kmol/h
③提馏段的上升蒸汽流量V'
40 ℃进料 q =
V = V'+ （1-q ）F = D （1+R）= kmol/h
∴ V ' = kmol/h
8. 某连续精馏操作中，已知精馏段y = +；提馏段y =–
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 = + 过（ x
D ，x ）∴ x =
D D
提馏段 y = –过（ x W，x W）∴ x W =
精馏段与 y 轴交于 [0 ，x D/ （R+1）] 即 x D/ （R+1）=
∴R =
连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（，）
∴x F =
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（摩尔分率，下同）。塔顶馏出液组成为，塔底釜残液组成为，回流比为，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 =
精馏段操作线方程 y = Rx/ （R+1）= 2x/3 + 3
=2x/3 +
精馏段x1 =
y 1 = x D =由平衡关系式y =
再由精馏段操作线方程y = 2x/3 +
αx/[1 +(
得
α -1)x] 得
y2 = 依次得到x2 = y 3 =
x3 = x4 = y
4 =
∵x4 ﹤ x F = < x 3
精馏段需要板层数为 3 块
'
提馏段x 1 = x 4 =
'''
提馏段操作线方程y = L x/ （L -W） - Wx W/ （ L -W）
''
L / （L -W）= （L+F）/V = 1 + W/（3D）
L' /（L' -W）= 4/3 D+W=F
W/
代入数据可得 D = W
（L' -W）= W/（L+D）= W/3D = 1/3
即提馏段操作线方程y ' = 4x ' /3–3
∴ y' 2=
由平衡关系式 y = α x/[1 +( α -1)x] 得 x ' 2 =
' = x ' =
依次可以得到 y
3
3
y ' 4 = x ' 4 =
y ' 5 = x ' 5 =
∵ x '5 < x W = < 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× 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+Q）/ Q
2 = 1 + （Q/Q ）
1 2 1 2
Q1 = C p T = 140 ×（ 83-20 ）= 8820 kJ/kmol
Q2 = ×104kJ/kmol
∴ q = 1 + 8820/ ×104)=
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)/+q)=
W/（L' -W）= D/[3D- F(1-q)]= 1/ （1+2q）=
∴提馏段操作线方程为 y = -
x1 ' = x 4 = 代入操作线方程得 y 2
'
= 再由平衡关系式得到
x2 ' = 依次计算 y3 ' =
'
= y ' =
x3 4
x4 ' = y 5' =
x5 ' =
' '
∵ x 5 < x W = < 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（摩
尔分率，下同），馏出液组成不低于，釜液组成为；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。
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 = 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 ，馏出液中
含 A （以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为，最回流比为，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
= [x q )×/(1-x q)]/ （）
∴ x q = 或x q = （舍去）
即 x q = 根据平衡关系式 y = （1 + ）得到 y q
=
q线 y = qx/ （ q-1 ）- x F/ （q-1 ）过（，），
（，） q/ （q-1 ）= （） / （）得 q =
∵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（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，全凝器提供组成为的合格产品。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，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=α/[1 + (α-1)]∴α =
第一块板的气相组成y 1 = （1 + ）
= ×（1 + ×） =
在塔顶做物料衡算V=L+D
Vy 1 = Lx L + Dx D
（L+D）= +∴L/D=
即回流比为 R =
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 =
（2）回收率 Dx D/Fx F = 96 ％得到 F
= 100 ×（×） = 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，和，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
y
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 = x n =x n+ 1=根据回流条件y n+1= x n
∴ y n = y n+1 =y n+2 =
由表中所给数据α =
与第 n 层板液相平衡的气相组成y n* = ×（ 1+×） =
与第 n+1 层板液相平衡的气相组成y n+1* = ×（ 1+×） =
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）
=（）/ （）
=
第 n 层板气相单板效率
=
=64
％
*
E MVn+1 = （x n-x n+1） / （ y n+1 -x n+1）
（）/ （）
％
第2章吸收
1.从手册中查得 ,25 ℃时 , 若 100g 水中含氨 1g, 则此溶液上方的氨气平衡分压为。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/(m 3·kPa) 及相平衡常数 m
解：液相摩尔分数x =（1/17）/[（1/17）+（100/18）=
气相摩尔分数 y = =
由亨利定律 y = mx 得 m = y/x = =
液相体积摩尔分数 C = （1/17 ）/ （101×10-3 /10 3） = ×103 mol/m 3
由亨利定律 P = C/H 得 H = C/P = = kmol/(m 3·kPa)
时，氧气在水中的溶解度可用P = × 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 = × 21％ =
6 3
氧在水中摩尔分率x =（× 10）=×10
3-6
每立方米溶有氧×10 ×32/ （18×10 ）=
3．某混合气体中含有 2％（体积） CO2，其余为空气。混合气体的温度为 30℃，总压强为。从手册中查得 30℃时 CO2在水中的亨利系数 E = ×105 kPa ，试求溶
解度系数 H kmol/(m 3·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 = ，m = E/P 总 = ×105/ = ×103
根据亨利定律 y = mx 得 x = y/m = ×103 =即
每 100g 与该气体相平衡的水中溶有CO ×44×100/18 = g
2
H=ρ/18E = 10 3 / （ 10×× 105）= ×10-4 kmol/(m 3·kPa)
7.在，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 = (m3·kPa) ，气膜吸收系数k G =×10-5 kmol/(m 2·s·kPa) ，液膜吸收系数 k L = × 10-5 kmol/(m 2·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/ ×10-5 + 1/ （×× 10-5）
-5 kmol/(m 2
K= ×10 · s· kPa)
G
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 ）
= （×）/（× + ）
= = ％
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。稳定操作
3
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 m 。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 = ×10-5 kmol/(m 2· s · kPa)
根据亨利定律 P = C/H
得液相平衡分压
P *=C/H= =
∴N A = K G (P-P * )= × 10-5 （） = × 10-5 kmol/(m 2·s)
= kmol/(m
2
·h)
9. 在逆流操作的吸收塔中，于， 25℃下用清水吸收 混合气中的 CO 2，将其浓度从 2％降至％（体积）。该系统符合亨利定律。亨利系数Ｅ =× 104kPa 。若吸收剂
为最小理论用量的倍，试计算操作液气比 L/V 及出口组成 X 。
解：⑴ Y 1=2/98= ， Y 2= = m = E/P
总
= ×104/ = ×104
由 （ L/V ）min = （Y 1 -Y 2 ）/X 1 * = （Y 1-Y 2 ）/ （Y 1/m ）
= （） / （545）
=
L/V =（ 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
-5
X 1
= 1
2
）/ （L/V ）=
（） /622 = ×10 （Y -Y 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’ = ×104 /10133 = ×10-5
‘
’
=
（L/V ） = （L/V ） min
X ‘ = （Y-Y
’
（）/ =
-4
1 2 ）/ （L/V ）=
× 10
1
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.在下用水吸收混于空气中的中的氨。已知氨的摩尔分率为，混合气体于 40℃下进入塔底，体积流量为 s，空塔气速为 s。吸收剂用量为最小用量的倍，氨的
吸收率为 95％，且已估算出塔内气相体积吸收总系数 3
K a 的平均值为 ( m ·s).
Y
水在 20 温度下送入塔顶，由于吸收氨时有溶解热放出，故使氨水温度越
近塔底越高。已根据热效应计算出塔内氨水浓度与起慰问度及在该温度
下的平衡气相浓度之间的对应数据，列入本题附表中试求塔径及填料塔
高度。
氨溶液温度t/ ℃氨溶液浓度气相氨平衡浓度
Xkmol( 氨)/kmol( 水)
Y*kmol()/kmol()
20 0 0
26
29
34
42
47
解：混合气流量 G = πD2u/4
1/21/2
∴D = (4G/ πu) =[(4 × / × ] = m
y2 = y 1（1- η） = × =
Y2= =
根据附表中的数据绘成不同温度下的X-Y*曲线查得与 Y1 = 相平衡的液
相组成
X1* =
（L/V ）min= （Y1- Y 1） / X 1* = （） / =
（L/V ） = (L/V) min=
由操作线方程 Y = (L/V)X + Y2可得X1= (V/L)(Y1-Y2)
=
由曲线可查得与 X1相平衡的气相组成Y1* =
Y m=（Y1 - Y2）/ln(Y1-Y2)
= [ （）]/ln（）/
=
∴Ν OG =（Y1-Y 2）/Y m = （） /
=
'
惰性气体流量 G= ×= ×
（×× 103） / （× 313）
=
= mol/s
H OG= V/(K Y aΩ) = ×10-3 )/ π× 4)
= ×10-3 m
填料层高度 H = ΝOG× H OG= ××10-3
=
12. 在吸收塔中用请水吸收混合气体中的 3
SO，气体流量为 5000m（标准） /h ，其
2
中 SO2占 10％，要求 SO2的回收率为 95％。气，液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2在两相间的平衡关系近似为Y* = ，试求：
（1）若取用水量为最小用量的倍，用水量应为多少？
（2）在上述条件下，用图解法求所需理论塔板数；
（3）如仍用（2）中求出的理论板数，而要求回收率从 95％提高到 98％，用水量应增加到多少？
解：（ 1） y2 = y 1（1- η） = ×（） =
Y1== Y2= （） =
（L/V ）min=（Y1-Y 2）/X 1 * = （Y1-Y2）/ （Y1/ ）
= （）×
=
（L/V）=（L/V）min =
惰性气体流量：V = 5000 × =
用水量 L =× = 7684kmol/h
（ 2）吸收操作线方程Y =（L/V）X + Y2代入已知数据
Y = +
在坐标纸中画出操作线和平横线，得到理论板数N T= 块
14．在一逆流吸收塔中用三乙醇胺水溶液吸收混于气态烃中的 H2S，进塔气相中含H2S（体积）％要求吸收率不低于 99％，操作温度 300Ｋ，压强，平衡关系为
* ，进塔液体为新鲜溶剂，出塔液体中HS 浓度为 (H S)/kmol( 溶剂 ) Y=2X
2 2
已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为(m2· s) ，气相体积吸收总系数为 kmol/(m 3·s·kPa) 。求所需填料蹭高度。
解： y2 = y 1（1- η） =× =
Y2 = y 2 = Y 1 =（）=
Y=[ （Y-Y * ）-Y ]/ln[ * ）/Y ]
（Y -Y
m 1 1 2 1 1 2
= [ （） ]/ln[ （） /]
=
∴Ν OG=（Y1-Y2）/Y m = （） / =
H OG = V/(K Y aΩ) =（×）
=
H= ΝOG×H OG= ×=
第3章干燥
1.已知湿空气的总压强为 50kPa，温度为 60℃相对湿度 40％，试求：（1）湿空气中水气的分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度
解：（ 1）查得 60℃时水的饱和蒸汽压 P S =
∴水气分压 P 水气 = P Sф= × =
（2）H = P 水气 /（P-P水气）=×（）
= kg/kg绝干
（3）1kg 绝干气中含水气
x x 绝干
水气
= (1/29)/[(1/29)+18)] =
= 18)/[(1/29)+18)] =
∴湿空气分子量 M = 18x
水气+ 29x
绝干气
=18 ×+29 ×
= g/mol
∴湿空气密度ρ = MP/RT = （× 10-3×50× 103） / （× 333）
= kg/m 3 湿空气
2.利用湿空气的 H-I 图查出本题附表中空格内的数值，并给出序号 4 中各数值的求解过程
序号干球温度湿球温度湿度相对湿度焓水气分压露点
℃℃kg/kg绝干％kg/kg绝干kPa℃
1603522140 5
30
240274090 3
25
320187550 2
15
430288595 4
25
3.干球温度为 20℃，湿度为 kg/kg 绝干的湿空气通过预热器加热到 50℃，再送往常压干燥器中，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：
3
（ 1） 1m原湿空气在预热器过程中焓的变化；
3
（ 2） 1m原湿空气在干燥器中获得的水分量。
解：（1）原湿空气的焓： I 0 = + t + 2490 H 0
= + ×× 20 + 2490 ×
= 43 kJ/kg 绝干
通过预热器后空气的焓 I 1 = + ×× 50 + 2490 ×
= kJ/kg 绝干
焓变化H = I 1 - I 0 = kJ/kg 绝干
空气的密度ρ = MP/RT = （ 29×10-3×× 103） / （× 293）
= kg/m 3
∴ 1m3原湿空气焓的变化为H = × = kJ/kg 湿气（ 2）等焓干燥I 1 = I 2 = kJ/kg 绝干
假设从干燥器中出来的空气湿度t = ℃，查得此时水蒸汽的饱和蒸汽压
P S = kPa
∴ H = φ P
S / （P- фP ）
2 S
=×× kJ/kg 绝干
由 I 2 = = （ + ） t 2 + 2490 H 2试差假设
成立
∴H2 = kJ/kg 绝干
获得水分量：H=H2-H 0 == kJ/kg 绝干
= × = kJ/kg 湿气
4.将 t 0 = 25℃，ф0= 50％的常压新鲜空气，与干燥器排出的 t 2 = 50℃，ф2= 80％的常压废气混合，两者中绝干气的质量比为 1：3。分别用计算法和做图法求混合
气体的湿度和焓。
解：（ 1）查得 25℃时和 50℃时水的饱和蒸汽压分别为 kPa 和
新鲜空气湿度H0 = φ0 P S / （P-ф0P S）
= ××（）
= kg 水/kg 绝干
废气湿度 H
2 = φP / （P-ф P ）
2 S 2 S
= ××（）
= kg 混合气湿度 H m =
= kg
水 /3kg 绝干（+×3）/ （1+3）
水/kg 绝干
混合气温度t m = （25+50×3）/ （1+3） = ℃
∴混合气焓： I m = （ +）t m+ 2490 H m
=（ +×）× + 2490 ×
= kJ/kg绝干
（2）做图发略
5. 干球温度 t 0 = 26 ℃，湿球温度 t ｗ0 = 23 ℃的新鲜空气，预热到 t 1= 95 ℃后送入连续逆流干燥器内，离开干燥器时温度为 t 2= 85℃。湿物料初始状况为：温度θ 1= 25℃，含水量ω 1 =％
终了时状态为：温度θ 2 =℃ ，ω2=％。每小时有9200kg湿物料加入干燥器
内。绝干物料的比热容C S = kJ/(kg绝干·℃ )。干燥器内无输送装置，热损失
为 580kJ/kg 汽化的水分。试求：
（ 1）单位时间内回的的产品质
量；
（ 2）写出干燥过程的操作线方程；
（ 3）在 H-I 图上画出操作线；
（ 4）单位时间内消耗的新鲜空气质量。
解：（1）G = G1（1- ω1）= 9200 ×（） = 9062kg/h
∴干燥产品质量 G2 = G/ （1- ω2）= 9080 kg/h
（2）X1 = ω1 / （1- ω1） =
X 2 = ω2/ （1- ω2）=
当干球温度 t 0 = 26 ℃，湿球温度为23℃时由图 5-3 查的空气的湿度
H0 = kg 水/kg 绝干
I 1 = + t 1+2490H 1
=（ +×）× 95 + 2490 ×
= kJ/kg 绝干
' '
= C S（θ1 - θ2） + C W（X1θ1 – X2θ2）
I 1 - I 2
= ×（） + ×（××）
= kJ/kg绝干
围绕干燥器做物料衡算
L(I 1-I
'
- I
'
2)+G(I 1 2)=Q L代入已知条件
L-I) –× 9062 = 580G（X1-X 2）
L-I)= ∵绝干气消耗量 L=G(X1-X 2)/(H 2 -H1) ∴L= （）
∴（）= （）
即 H+=
（3）略
（4）将I 2 = + t
H + = 2+2490H
解得 H2=
2 代入
L= （） = kg 干气 /h
L W = L （1+H 0） = ×（ 1+）= kg 新鲜空气 /h
9. 某湿物料经过小时进行干燥操作。物料含水量由 X 1 = kg /kg 绝干降至 X 2 = kg /kg
绝干。若在相同的条件下，要求将物料含水量由
X 1 = kg /kg
绝干降至 X 2 '
= kg /kg 绝干。试求新情况下的干燥时间。物料的临界含水量
X = kg /kg
* 绝干。假设在降速阶段中干燥
绝干，平衡含水量 X = kg /kg
C
速率与物料的自由含水量
（ X-X * ）成正比。
解：降速干燥阶段 dX/d τ= -US/G ' 假设 U = k （X-X *）
dX/d τ= -Sk(X-X *)/G '
*
'
dX/(X-X
) = -Skd τ/G 积分得
τ 2 = G ' ln[(X C -X *)/(X 2 -X *
)]/Sk
总干燥时间 τ= τ1+τ2 = G ' (X 1-X C )/SU C + G ' ln[(X C -X * )/(X 2-X * )]/Sk
= G ' ln[(X 1-X C )/(X C -X * )]/Sk + G ' ln[(X C -X *)/(X 2 -X *
)]/Sk
物料由 X = kg /kg 绝干降至 X = kg /kg 绝干
1
2
=（） G '/[ （） Sk] + G ' ln[ （） / （） ]/Sk =
'
/Sk
'
G/Sk = =
物料由 X 1 = kg /kg
绝干降至 X 2
'
= kg /kg
绝干
'
= τ1+ '
= G '
'
ln[ = G '
/Sk =
τ
τ2 /Sk + G
即新情况下的干燥时间为
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(下)期末考试试卷
化工原理（下）期末考试试卷 一、 选择题： (每题2分，共20分) 1.低浓度难溶气体吸收,其他操作条件不变,入塔气量增加,气相总传质单元高度 H OG 、出塔气体浓度2y 、出塔液体浓度1x 将会有__A______变化。 A OG H ↑, 2y ↑, 1x ↑ B OG H ↑, 2y ↑, 1x ↓ C OG H ↑, 2y ↓, 1x ↓ D OG H ↓, 2y ↑, 1x ↓ 2.在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系 数k y =2kmol/m2h ， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h ，则该处气液界面上气相 浓度y i 应为__B______。平衡关系y=0.5X 。 A .0.02 B.0.01 C.0.015 D.0.005 3.下述说法中正确的是_B____。 A.气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11<< B 气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11>> C 液膜控制时有：i c c ≈*，G L k H k <<1 D 液膜控制时有：i c c ≈，G L k H k >>1 4.进行萃取操作时，应使溶质的分配系数___D_____1。 A 等于 B 大于 C 小于 D 都可以。 5.按饱和液体设计的精馏塔，操作时D/F 、R 等其它参数不变，仅将料液改为冷 液进料，则馏出液中易挥发组分浓度____A____，残液中易挥发组分浓度______。 A 提高，降低； B 降低，提高； C 提高，提高； D 降低，降低 6.某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为 ____C__块。 A. 30 B.31 C. 32 D. 34 7.在馏出率相同条件下，简单蒸馏所得馏出液浓度____A____平衡蒸馏。 A 高于； B 低于； C 等于； D 或高于或低于 8.指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空 气的温度无关_____B___
化工原理试题及答案
中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一
7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; B.只能安在出口管路上; C.安装在进口管路和出口管路上均可; D.只能安在旁路上 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为?
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(上册)答案
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 k 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R 1 = 400 mm ， R 2 = 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R 3 = 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 gh 1 = ρ水gR 3 + ρ水银ɡR 2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记
化工原理期末试卷6
《食工原理》期末考试卷（B）2005.9 一、概念题 [共计30分]： 1. 某二元物系的相对挥发度＝3，在具有理论塔板的精馏塔内于全回流条件下作精馏操作，已知y n＝0.4， 则y n+1＝ (由塔顶往下数)。全回流操作应用场合通常是 2. 塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有。当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料 层的压力降与空塔气速关系线上存在着两个转折点，其中下转折点称为，上转折点称 为。 3. 判断题：在精馏塔任意一块理论板上，其液相的泡点温度小于气相的露点温度。( ) 4. 某连续精馏塔，已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172，则其馏出液组成x D= 5. 总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/K L=1/k L+H/k G, 其中1/k L表示，当 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制 6. 判断题：亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为易溶气 体。( ) 7. 根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 (A)大于液相传质分系数； (B)近似等于液相传质分系数； (C)小于气相传质分系数； (D)近似等于气相传质分系数。 8. 填料塔内提供气液两相接触的场所是 9. 吸收操作中，当气液两相达到平衡时，其吸收推动力，吸收速率 10. 当湿空气的总压一定时，相对湿度仅与其和有关 11. 在下列情况下可认为接近恒定的干燥条件： (1)大里的空气干燥少量的湿物料；(2)少量的空气干燥大里的湿物料；则正确的判断是( ) (A).(1)对(2)不对 (B).(2)对(1)不对；(C)(1)(2)都不对 (D). (1)(2)都可以 12. 在一定的物料和干燥介质条件下：(1)临界湿含量是区分结合水与非结合水的分界点。 (2)平衡湿含 量是区分可除水份与不可除水份的分界点。 正确的判断是：( ) (A)两种提法都对 (B)两种提法都不对 (C)(1)对(2)不对 (D)(2)对(1)不对 13. 氮气与甲醇充分且密切接触，氮气离开时与甲醇已达传热和传质的平衡，如系统与外界无热交换，甲 醇进出口温度相等，则氮气离开时的温度等于( ) (A) 氮气进口温度 (B)绝热饱和温度 (C) 湿球温度 (D) 露点温度 14. 指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空气的温度无关( ) (A)相对湿度 (B)湿球温度 (C)露点温度 (D)绝热饱和温度 15. 我校蒸发实验所用蒸发器的类型是，这种蒸发器中不存在的一种温差损失是 16 进行萃取操作时应使: ( ) (A)分配系数大于 1 (B)分配系数小于 1 (C)选择性系数大于 1 (D) 选择性系数小于 1 17 一般情况下，稀释剂B组分的分配系数k值: ( ) (A)大于 1 (B)小于 1 (C)等于 1 (D) 难以判断，都有可能 18. 萃取操作依据是____溶解度差异，___________萃取操作中选择溶剂主要原则：较强溶解能力，较高 选择性，易于回收 19. 单级萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂S' 代替溶剂S， 则萃取相量与萃余相量之比将＿＿＿＿＿(A)增加；(B)不变；(C)降低，萃取液的浓度(指溶质)将＿ ＿＿＿(A)增加；(B)不变；(C)降低 二、计算题 [20分]
化工原理试卷及答案
化工原理试卷及答案 1填空题（每空 1 分，共 20 分） 1．某容器内的绝对压强为200 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，则表压为______。 2．在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 3．热量传递的基本方式有 、 和 。 4．吸收因子A 可表示为 ，它是 与 的比值。 5．空气的干球温度为t ，湿球温度为t w ，露点温度为t d ，当空气的相对湿度等于1时，则t 、 t w 和t d 的大小关系为 。 6．吸收操作一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分 差异来达到分离的目的；精馏操作则一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分的 差异来达到分离的目的。 7．恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括 阶段和 阶段。 8．全回流（R = ∞）时，精馏段操作线的斜率为 ，提馏段操作线的斜率为 ，对相同的x D 和x W ，部分回流比全回流所需的理论板数 。 一、 选择题（每小题 2 分，共 20 分） 1．不可压缩流体在圆管内作稳定流动，流动速度与管径的关系是 （ ） A . 21221()u d u d = B ．2112 2 ()u d u d = C ． 11 22 u d u d = D ． 12 21 u d u d = 2．离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定 （ ） A ．效率一定 B ．功率一定 C ．转速一定 D ．管路（l +∑l e ）一定 3． 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600 W?m -2?K -1 ，α2＝116 W?m -2?K -1，要提高总传热系数K ，最简单有效的途径是 （ ） A ．设法增大α1 B ．设法增大α2 C ．同时增大α1和α2 D ．不确定 4．在降尘室内，要使微粒从气流中除去的条件是 （ ）
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
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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 = 98.7 ×10 3 Pa -13.3 × 10 3 Pa 绝 =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 = ρ gh× A = 960 ×9.81 × (9.6-0.8) × 3.14 × 0.76 2 150.307 × 103 N σ螺 = 39.03 × 10 3× 3.14 × 0.014 2× 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 R = 400 mm ，R 2 = 50 mm ，指示液为水 1 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ρ g ，其他数据如图所示 a – a ′ 处 P A + ρ g gh 1 = ρ 水gR 3 + ρ 水银 ɡR 2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 A × 10 3 × 9.81 × 0.05 + 13.6 3 × 0.05 即： P = 1.0 × 10 × 9.81 = 7.16 × 103 Pa b-b ′ 处 P B + ρ gh = P A + ρ gh + ρ gR g 3 g2 水银1 P B = 13.6 × 103× 9.81 ×0.4 + 7.16 × 103 =6.05 × 10 3 Pa 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 h 在 1－ 1′与2－ 2′截面之间 P 1 = P 2 + ρ水银 gR ∵ P = P 4 ， P = P 3 1 2 且 P 3 = ρ 煤油 g h ， P 4 = ρ 水 g （ H-h ） + ρ 煤油 g （h + h ） 联立这几个方程得到 ρ 水银 gR = ρ 水g （ H-h ） + ρ 煤油 g （ h + h ） - ρ煤油 g h 即 ρ 水银 gR = ρ水 gH + ρ 煤油 gh - ρ 水 gh 带入数据 1.0 3× 103× 1 - 13.6 × 103× 0.068 = h(1.0 × 103-0.82 ×103) ｈ = 0.418 ｍ
《化工原理下》期中试卷答案(11化工)
word可编辑，欢迎下载使用！ 1. 吸收塔的填料高度计算中，N OG反映吸收的难易程度。 2.在气体流量、气相进出口组成和液相进出口组成不变条件下，若减少吸收剂用量，则 操作线将靠近平衡线，传质推动力将减小，若吸收剂用量减至最小吸收剂用量时，意味着完成吸收任务需要的填料高度为无穷高。 3.精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热 蒸汽消耗量增大（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量增大（增大、减小）。 4.在精馏塔设计中，进料温度越高，进料状态参数q越小，完成相同的生产任务需 要的理论板数越多，塔底再沸器的热负荷越小。 5要分离乙醇-水共沸物，用恒沸精馏，所加入的第三组分为苯塔底的产物为无水乙醇。 6.在常压操作中，x A=0.2(摩尔分数，下同)的溶液与y A=0.15的气体接触，已知m=2.0，此时 将发生解析过程。 7.操作中的精馏塔，如果进料状态为泡点进料，进料组成为含轻组分0.4（摩尔分数）则 q线方程为：x=0.4 。 8.某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求塔顶产量为60 kmol/h，则塔顶组成 x D最大为100% 。 9.设计时，用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为Y=2X，入塔Y1=0.09，液气比（q n,l/q n,v） =3，则出塔气体浓度最低可降至0 ，若采用（q n,l/q n,v）=1.5，则出塔气体浓度最低可降至0.225 。 10.提馏塔的进料是在塔顶，与精馏塔相比只有提馏段。 11.吸收速率方程中，K Y是以Y- Y* 为推动力的气相总吸收系数，其单位是 kmol/m2 s 推动力。 1.在精馏操作中，进料温度不同，会影响_____B______。 A.塔顶冷凝器热负荷 B. 塔底再沸器热负荷 C. 两者都影响 2.某含乙醇12.5%（质量分数）的乙醇水溶液，其所含乙醇的摩尔比为（B ）。 B .0.0559 C 0.0502 3. 填料塔的正常操作区域为 A 。 A.载液区 B .液泛区 C 恒持液量区 D 任何区域 4.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=0.4，相应的泡点为t1，气相组成为y A=0.4，相应的露点组成为t2，则 D 。 A t1=t2 B t1 化工原理试题及答案(绝密请勿到处宣扬) 12月25日 一、填空题（共15空，每空2分，共30分） 1. 一容器真空表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强和表压强（以kpa计）分别为：（90kpa）和（ -10kpa）。 2. 热传导只发生在固体和（静止）的或（滞）流动的流体中。 3. 物体的吸收率越（大），其辐射能力越（大）。（填大或小） 4. 蒸发中以（二次蒸汽）是否再利用而分为单效或多效蒸发。 5. 蒸发中的温度差损失主要由溶液中的（不挥发溶质）、液柱的（静压头）和管路（阻力）所引起的沸点升高三部分组成。 6. 一容器压力表读数为10 kpa，当地大气压强为100 kpa，则此容器的绝对压强（以kpa计）为：（90kpa）。 7. 对于同种流体，自然对流时的对流传热系数比时的（小）。（填大或小） 8. 物体的吸收率越大，其辐射能力越（大），所以黑体的辐射能力比灰体的（大）。（填大或小） 9. 蒸发操作所用的设备称为（蒸发器）。 10. 按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为（单效蒸发）和（多效蒸发）。 二、选择题（共5题，每题2分，共10分） 1. 对吸收操作有利的条件是：（D） A. 操作温度高、压强高； B. 操作温度高、压强低； C. 操作温度低、压强低； D. 操作温度低、压强高 2. 精馏塔内上层塔板液相轻组分浓度较下层塔板（A ），液相温度较下层塔板（） A. 高，低； B. 低，高； C. 高，高； D. 低，低 3. （D ）是塔内气液两相总体上呈逆流流动，而在每块塔板上呈均匀的错流流动。 A. 板式塔的传质意图； B. 板式塔的设计过程； C. 板式塔的恒摩尔流要求； D. 板式塔的设计意图 4. 恒定干燥条件是指湿空气在干燥器内的（C）及与物料的接触方式都不变。 A. 温度、焓值、湿度； B. 流速、压强、湿度； C. 流速、温度、湿度； D. 温度、湿度、压强 5. 对于湿物料的湿含量，下面哪种说法是正确的？（B） A. 平衡水一定是自由水； B. 平衡水一定是结合水； C. 自由水一定是结合水； D. 自由水一定是非结合水 6. 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。当相对挥发度为（ A ）时，可以采用精馏方法 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 化工原理作业答案 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】 Pa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地 区 操 作 时相同？ 解：（1）设备内绝对压力 绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=?-? （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=?-? 5．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 解：（1）A 点的压力 ()（表）Pa 101.165Pa 08.081.9136001.081.9100042汞3水A ?=??+??=+=gR gR p ρρ （2）B 点的压力 13．如本题附图所示，用泵2将储罐1中的有机混合液送至精馏塔3的中部进行分离。已知储罐内液面维持恒定，其上方压力为? Pa 。流体密度为800 kg/m 3。精馏塔进口处的塔内压力为? Pa ，进料口高于储罐内的液面8 m ，输送管道直径为φ68 mm ?4 mm ，进料量为20 m 3/h 。料液流经全部管道的能量损失为70 J/kg ，求泵的有效功率。 解：在截面-A A '和截面-B B '之间列柏努利方程式，得 19．用泵将2×104 kg/h 的溶液自反应器送至高位槽（见本题附图）。反应器液面上方保持×103 Pa 的真空度，高位槽液面上方为大气压。管道为φ76 mm ×4 mm 的钢管， 总长 为35 m ，管线上有两个全开的闸阀、一个孔板流量计（局部阻力系数为4）、五个标准弯头。反应器内液面与管路出口的距离为17 m 。若泵的效率 为，求泵的轴功率。（已知溶液的密度为1073 kg/m 3，黏度为? Pa ?s 。管壁绝对粗糙度可取为0.3 mm 。） 解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得 22b1b2121e 2f 22u u p p gz W gz h ρρ +++=+++∑ （1） 式中 z 1=0，z 2=17 m ，u b1≈0 p 1=×103 Pa (表)，p 2=0 (表) 将以上数据代入式（1），并整理得 新乡学院2011 — 2012学年度第一学期 《化工原理》期末试卷A 卷 课程归属部门：化学与化工学院 试卷适用范围：09化学工程与工艺（本科） 、填空（每题1分，共30 分） 1.吸收操作是依据 ，以达到分离均相 气体混合物的目的。 2.干燥速率曲线包括：恒速干燥阶段和 的表面温度等于空气的 阶段。在恒速干燥阶段，物料 温度，所干燥的水分为 3.二元理想物系精馏塔设计，若q n,F 、 饱和蒸汽进料，贝U 最小回流比 水分。 X F 、 X D 、 X w 、 定，将饱和液体进料改为 ，若在相同回流比下，所需的理论板 ，塔釜热负荷 _______ ，塔顶冷凝器热负荷 _____ 4.已知精馏段操作线方程 y=0.75x+0.2,则操作回流比 R= X D = ;提馏段操作线方程y 1.3x 0.021，则X w = 5.若x*-x 近似等于X i - X ，则该过程为 控 制。 ，馏出液组成 6.用纯溶剂逆流吸收，已知q n,l /q n,v =m,回收率为0.9，则传质单元数 N O = 7.蒸馏在化工生产中常用于分离均相 混合物，其分离的依据是根 1 1 8.吸收过程中的总阻力可表示为—— K G k G Hk L 近似为 控制。 ，当H __ 时（很大、很小）， 1 -可忽略，则该过程 Hk L 9.在常压下，X A 0.2 （摩尔分数，下同）的溶液与y A m 2，此时将发生 10.在分离乙醇和水恒沸物时，通常采用 无水乙醇从塔 0.15的气体接触，已知 精馏，加入的第三组分 （顶、底）引出。 11.塔的负荷性能图中包括5条线，这5条线包围的区域表示 12.全回流操作时回流比R 等于 13.板式塔漏液的原因是 ，精馏段操作线方程为 ，溢流堰的作用 14当空气相对湿度巾=98%寸.则空气的湿球温度t w 、干球温度t 、露点温度t d 之间的关系为 15.某两组份混合物的平均相对挥发度 2.0,在全回流下，从塔顶往下数对第 n,n 1层塔板取样测得X n 0.3,则y 、选择题（每题2分，共30 分） ，y n 1 1.在恒定干燥条件下将含水 20%（干基，下同）的湿物料进行干燥，开始时 干燥速度恒定， 当干燥至含水量为 5%寸，干燥速度开始下降，再继续干 燥至物料衡重, 水量为（ (A ) 5% 并设法测得此时物料含水量为 0.05%，则物料的临界含 ），平衡含水量 （ (B ) 20% (C ) 0.05% (D)4.95% 模拟试题一 1当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395 mmHg。测得另一容器内的 表压强为1360 mmHg，则其绝对压强为2105mmHg ____ 。 2、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为0 ，临近管壁处存在层流底层，若Re值越大，则该层厚 度越薄 3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止气缚现象发生：而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免汽蚀现象发生。4、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能越强。 5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽侧流体的温度值。 6、热传导的基本定律是傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻_大（大、小）一侧的：?值。间壁换热器管壁温度t w接近于：?值大（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈大（大、小），其两侧的温差愈大（大、小）。 7、Z=（V/K Y a. Q.（y i —Y2）/ △ Y m,式中：△ Y m称气相传质平均推动力,单位是kmol吸收质/kmol惰气;（Y i—丫2） /△ Y m称气相总传质单元数。 8、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、______________________________________________________________________________________ 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。____________________________ 11、工业上精馏装置，由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A是指』A/X A—，其值愈大，萃取效果越好。 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压;干燥过程是热量传递和质 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ D ） A.速度不等 B.体积流量相等 C.速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为 （A A. 50 B. 150 C. 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 C .泵入口处真空度减小 D .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 C .改变活塞冲程D.改变活塞往复频率 5、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ B .泵出口的压力减小 B ?旁路调节装置 D ）耐火砖的黑度。 ，使空气温度由20 C升至80 C, 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气相串联化工原理试题及答案
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