化工原理下册计算答案
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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,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 105x 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PBAP = 99kPa ,则由x = (P-PB *)/(P*)/(P *-PA*) 可得出液相组成,这样就可以得到一组绘平衡t-x B图数据。
1以 t = 80.1 ℃为例 x = (99-40)/ (101.33-40 )= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当 x = 0.5 时,相应的温度为 92℃2. 正戊烷( C 5H 12)和正己烷( C 6H 14)的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求 P= 13.3kPa 下该溶液的平衡数据。
温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9饱和蒸汽压 (kPa) 1.3 2.65.38.013.3 26.6 53.2 101.3解: 根据附表数据得出相同温度下 C 5H 12(A )和 C 6H 14(B )的饱和蒸汽压 以 t = 248.2 ℃时为例,当 t = 248.2 ℃时 P B*=1.3kPa 查得 P A*= 6.843kPa得到其他温度下 A?B 的饱和蒸汽压如下表 t( ℃)248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279289 291.7 304.8 309.3P 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* )/(P A B*-P *) *-P *)=(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 = PA*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( ℃) 260.6 275.1 276.9279289 x10.3835 0.3308 0.02852y 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。
化工原理第二版夏清,贾绍义课后习题解答(夏清、贾绍义第二版(下册).天津大学出版)社,20.)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 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PB *,PA*,由于总压P = 99kPa,则由x = (P-PB *)/(PA*-PB*)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℃同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 0.5时,相应的温度为92℃2.正戊烷(C5H12)和正己烷(C6H14)的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P =13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度 C5H 12K C6H 14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℃℃时 PB*查得PA*得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃PA*PB*利用拉乌尔定律计算平衡数据℃时为例℃时 x = (P-PB *)/(PA*-PB*)=(13.3-2.826)/(13.3-2.826)= 1℃为例℃时 y = PA*×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 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 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= PA */PB*计算出各温度下的相对挥发度:t(℃α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -℃和279℃时的α值做平均αm②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值当x = 0.3835时,×0.3835/[1+(4.73-1)×同理得到其他y值列表如下t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289αx 1 0.3835 0.3308 0.2085 0y 1 0.746 0.700 0.555 0③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图解:①简单蒸馏由ln(W/F)=∫xxF)/(0.549-0.54x)]得ln(W/F)=∫xxFF∵汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3∴×0.6)/(0.549-0.54x)] 解得x = 0.498 代入平衡关系式y = 0.46x + 0.549 得②平衡蒸馏= Wx + Dy由物料衡算 FxFD + W = F 将W/F = 2/3代入得到= 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得xF5.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。
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 105x 0。
962 0。
748 0.552 0.386 0。
236 0。
11解:利用拉乌尔定律计算气液平衡数据查例1—1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B*,P A*,由于总压P = 99kPa,则由x = (P-P B*)/(P A*-P B*)可得出液相组成,这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = 80。
1℃为例x =(99-40)/(101.33-40)= 0。
962同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 0.5时,相应的温度为92℃2.正戊烷(C5H12)和正己烷(C6H14)的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度C5H12223。
1 233.0 244。
0 251.0 260.6 275.1 291。
7 309.3 K C6H14 248。
2 259.1 276。
9 279.0 289。
0 304。
8 322.8 341。
9饱和蒸汽压(kPa)1。
3 2.6 5.3 8.0 13。
3 26.6 53.2 101。
3解: 根据附表数据得出相同温度下C5H12(A)和C6H14(B)的饱和蒸汽压以t = 248.2℃时为例,当t = 248。
2℃时P B*= 1。
3kPa查得P A*= 6。
843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃)248 251 259。
1 260.6 275。
1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3P A*(kPa) 6.843 8.00012。
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101.3 kPa 的条件下,使含二氧化碳为3.0%(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997.8 kg/m 3。
解:水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c == 对于稀水溶液,总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯ 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 ∆=-=-=kPa3. 在总压为110.5 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 =、31.06koml/m c =。
气膜吸收系数k G =5.2×10-6 kmol/(m 2·s ·kPa),液膜吸收系数k L =1.55×10-4 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 =0.725 kmol/(m 3·kPa)。
(1)试计算以p ∆、c ∆表示的总推动力和相应的总吸收系数;(2)试分析该过程的控制因素。
解:(1) 以气相分压差表示的总推动力为t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725c p p p p y H ∆=-=-=⨯-=kPa 其对应的总吸收系数为246G L G 11111()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210K Hk k --=+=+⋅⋅⨯⨯⨯ 35252(8.89910 1.92310)(m s Pa)/kmol 2.01210(m s Pa)/kmol =⨯+⨯⋅⋅=⨯⋅⋅6G 1097.4-⨯=K kmol/(m 2·s ·kPa)以液相组成差表示的总推动力为33*(110.50.0320.725 1.06)kmol/m 1.504kmol/m c c c pH c ∆=-=-=⨯⨯-=其对应的总吸收系数为m/s 10855.6m/s 102.5725.01055.11111664G L L ---⨯=⨯+⨯=+=k H k K(2)吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为%58.95%100102.51097.4/1/166G G G G =⨯⨯⨯==--k K K k 气膜阻力占总阻力的绝大部分,故该吸收过程为气膜控制。
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 859095100105x0.9620.7480.5520.3860.2360.11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**,由P,PB A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( C5 H12)和正己烷( C6H14)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 H223.1233.0244.0251.0260.6275.1 512291.7309.3K C6H14248.2259.1276.9279.0289.0304.8 322.8341.9饱和蒸汽压 (kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.653.2101.3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*= 1.3kPa ℃时为例,当 t = 248.2 ℃时 P B*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( ℃) 248251 259.1 260.6 275.1 276.9 279289 291.7304.8 309.3*P A (kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300P 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*×1/13.3 = 1℃时 y = P A x/P = 13.3同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下t( ℃ )260.6275.1 276.9 279289x10.38350.33080.02850y10.7670.7330.5240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。
下册第一章蒸馏解:总压 P=75mmHg=10kp 。
由拉乌尔定律得出 0A p x A +0B p x B =P 所以 x A =000B A B p p p p --;y A =p p A 0000BA Bp 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=00BAp p 。
所以可得出t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0i 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∑iα=1.318。
α对i α的最大相对误差=%6.0%100)(max=⨯-αααi 。
(2)由xxx 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==∇iy y m ax)(0.3%。
化工原理下册答案化工原理是化学工程专业的重要基础课程,它涉及到化工工程的基本原理和理论知识,对于学生来说是一门重要的课程。
下面是化工原理下册的答案,希望对大家的学习有所帮助。
第一章热力学基础。
1. 什么是热力学?热力学是研究能量转化和能量传递规律的科学,它是化工工程中不可或缺的基础理论。
2. 热力学第一定律的表达式是什么?热力学第一定律可以表达为ΔU = Q W,其中ΔU表示系统内能的变化,Q表示系统吸收的热量,W表示系统对外界做功。
3. 热力学第二定律的内容是什么?热力学第二定律可以表述为热不可能自发地从低温物体传向高温物体,也可以表述为熵增原理。
第二章物质平衡。
1. 什么是物质平衡?物质平衡是指在化工过程中,各种物质在系统内的输入、输出和积累之间的平衡关系。
2. 如何计算物质平衡?计算物质平衡时,需要根据系统的输入和输出物质量来进行计算,确保输入和输出物质量达到平衡。
3. 物质平衡的应用范围有哪些?物质平衡在化工工程中有着广泛的应用,包括化工反应、化工装置设计等方面。
第三章能量平衡。
1. 能量平衡的基本原理是什么?能量平衡的基本原理是能量守恒定律,即能量不能被创造或者消失,只能从一种形式转化为另一种形式。
2. 能量平衡的计算方法有哪些?能量平衡的计算方法包括热平衡法、热效率法、热损失法等多种方法。
3. 能量平衡在化工工程中的应用有哪些?能量平衡在化工工程中有着重要的应用,可以用于热力学系统的分析和设计。
第四章流体力学。
1. 流体力学的基本概念是什么?流体力学是研究流体静力学、流体动力学和流体力学性能的科学。
2. 流体的黏度是什么?流体的黏度是指流体内部分子间相互作用的阻力,它是流体运动阻力的重要参数。
3. 流体的雷诺数是什么?流体的雷诺数是描述流体流动状态的一个重要无量纲参数,它可以用来判断流体流动的稳定性和不稳定性。
第五章传质过程。
1. 传质过程的基本原理是什么?传质过程是指物质在不同相之间传递的过程,它包括质量传递、热量传递和动量传递。
第八章气体吸收1.解:查引忙水的P£=4_24K:pa p=P-P3=lC1.3~4J4=97.0l5KPa 用十警=筮=歳riS笫xg®込解:査25兀,COa-HaO系统£ = 1,661x1"樹加i设当地大气压为I atm SP 1.033at,且不计S剂分压n巧=10+ 1.033= 11.033^2 =1.08^10^(绝)= 0.2+1.033= 1.23S3fi = 1.21xl0Wf^^ (绝)对稀濬痕其比质量分率代九.金1 0气址10今.'.X] = 44x ---------- =47弘訂艇禺。
187 >Cyin7& = 44K --------- = 1.73x10T辰Cq /炫禺018爪解1邓忙时,总二4.06x1^朋玖二406x1(/脸勺=1.38x10-^x32x10^ =4』27蛾£4> 解;筋0—Cb系统,2邙C时,^1 = 0.537xW^A?Pa = 0.537xl0W(2皆竺=竺沁竺曲"2仆计P101.3(q - jf) = 1.09x10'^ (y-儿)二0,005764UC, ^2 = 0 80x10^= 0.8x10^% _空-更迪込"如计PlOlJ兀-A =0.47x10"^ y-” = 0.003685、解:= fn^x= 50x2x10 "^= 0,01^-y^)j = 0.025-0.01 = 0.015(兀7)1 = (5-2)x10 Y= 3x10^丁 =坷乜=50 X— = 25P Q 2儿=??j2;c = 25x2x10 "=50x10**"話詈"2(y-儿L = 0 025-0.005 = 0,02(心-x)2 =(10-2)x10, = 8x10」说備2倍於=辟5& 解:査20忙水,Pa = 23346KPa, p& = 101.3-23346= 989654畑P 型=101.3-1・33 = 99・97级0OCQo = Q220xlL//s 辿工Q= O・252X1OY//S6K吸="F以呢0 =——=——91 D(严-仙W/6W =以羽=旳991 9 >9 0,孑叭刀% 诫弟宓"莎+而=百+-=^+T=〒⑴'鶴曲z/yifoixkt/ih< Z 、Z0lP8・[£x 01X89乙•0X81(昨丁皿回0恥他吨逊o心66二, 乙、/%用(迢严W)惫k, ■ or "d测0泌"e%J藍而"匕善5烽4宀1JV甲十I g=E^ = 3^N .*.BE 陀ef——W B W2护气兄 =-- =-= ---- 才=叫£H巾乙82£-09£^d-^d另肿域3乙厶= Z8T£-O9L = "d钟朋乙8 L£ W列L储吐觀°严/^匚966=旷$/严囚9?0=(7 5战S 常V吗6丁0 = $厶口乙=」7Vg L万=2厂険(吆-叱(〒)〒二可巩丁万/N9、解J (1) —=—+— T 疋=2.2x10*R«0"(s /) Ky 上y kxM =儿)=2・2xl0」x(0・05-2xa01) = 6・6"0"j^o/G ・M2) ⑵降螟培上回=0.0232〔空)0•气上_尸33d A pD・.・Q « P,D 8 —dkg g —斗y =上占与P 无关EP洛=—=M = —m = 1-25P p "F?+忌 nK 尸"281*1°厂 y ; = 0.05-1.25x0.01 "1 =疋;Cx-儿 riaxio"眄= 577%、〒" 1 1 W210、证明 5 '<* -- =—H -----Hy 上y &上占+竺心 C a 匕 a Lak,jf/HSP % =眩+ -% X而用=%叫=%叫 两式相除得%=轨闲Na=-MoG 证毕•J 411、证昵 由物料衡算得 "鬲十2®-儿)L底浓度吸收儿=mx ・》咛竽小2)G mG-L得3訂=寻訂=汕了 __________ 1 _________ / __________________ 变 _________如G-J-J”沁 严-」%加、丄严G 、y 八 歹-牴--0-乃) G--)歹十(可丁2 ■也巧)“pnG1(1-- )M +J —In _______ ________ L ________空 乃-叨心L•••丄("一©) = GO,— ”)wzG mO一厂片_ 一匸儿+刑叫a 給(討款F1 _ wCJ _ ?w _ 1 A Z 剛旳的21=丄必1_715、解:(1)比=X (1-7)= 0・02X (1・0.95) = 0・001A = 1.50,-J 2)/(^-A2)= 1.5X (0.02-0.001)/(^^-0.0004) = 1.75 G广 jK] = ¥%-}^) + E = ;p^x(0.02-aCJ01)+00004 = 0.0113 (2) A/1 =yj-wx, = 0.02-12x0.0113= 6.44x10-3场=乃一加心=0 001-1-2x0.0004 = 5.2x10^咲。
第九章 蒸馏1.在密闭容器中将A 、B 两组分的理想溶液升温至82 ℃,在该温度下,两组分的饱和蒸气压分别为*A p =107.6 kPa 及*B p =41.85 kPa ,取样测得液面上方气相中组分A 的摩尔分数为0.95。
试求平衡的液相组成及容器中液面上方总压。
解:本题可用露点及泡点方程求解。
()()()()95.085.416.10785.416.107总总*B*A 总*B 总*A A 总*AA =-=--==p p p p p p p p x p p y - 解得 76.99=总p kPa8808.085.416.10785.4176.99*B*A *B =--=--=p p p p x 总本题也可通过相对挥发度求解571.285.416.107*B *A ===p p α由气液平衡方程得()()8808.095.01571.295.095.01=-+=-+=y y y x α()()[]kPa 76.99kPa 8808.0185.418808.06.1071A *BA *A =-+⨯=-+x p x p p =总 2.试分别计算含苯0.4(摩尔分数)的苯—甲苯混合液在总压100 kPa 和10 kPa 的相对挥发度和平衡的气相组成。
苯(A )和甲苯(B )的饱和蒸气压和温度的关系为 24.22035.1206032.6lg *A +-=t p 58.21994.1343078.6lg *B +-=t p式中p ﹡的单位为kPa ,t 的单位为℃。
苯—甲苯混合液可视为理想溶液。
(作为试差起点,100 kPa 和10 kPa 对应的泡点分别取94.6 ℃和31.5 ℃)解:本题需试差计算 (1)总压p 总=100 kPa初设泡点为94.6℃,则191.224.2206.9435.1206032.6lg *A =+-=p 得 37.155*A =p kPa同理 80.158.2196.9494.1343078.6lg *B =+-=p 15.63*B =p kPa4.03996.015.6337.15515.63100A ≈=--=x或 ()kPa04.100kPa 15.636.037.1554.0=⨯+⨯=总p则 46.215.6337.155*B *A ===p p α6212.04.046.114.046.2)1(1=⨯+⨯=-+=x x y αα(2)总压为p 总=10 kPa通过试差,泡点为31.5℃,*A p =17.02kPa ,*B p =5.313kPa203.3313.502.17==α 681.04.0203.214.0203.3=⨯+⨯=y随压力降低,α增大,气相组成提高。
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 105x 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PB *,PA*,由于总压P = 99kPa,则由x = (P-PB *)/(PA*-PB*)可得出液相组成,这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。
以t = 80.1℃为例 x =(99-40)/(101.33-40)= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线由图可得出当x = 0.5时,相应的温度为92℃2.正戊烷(C5H12)和正己烷(C6H14)的饱和蒸汽压数据列于本题附表,试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。
温度 C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3K C6H14248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9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 PB* = 1.3kPa查得PA*= 6.843kPa得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3PA*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300PB*(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-PB *)/(PA*-PB*)=(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 = PA*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 289x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线3.利用习题2的数据,计算:⑴相对挥发度;⑵在平均相对挥发度下的x-y数据,并与习题2 的结果相比较。
化工原理下册课后答案1. 简答题。
1.1 请简述化工原理中的物质平衡原理。
物质平衡原理是指在化工过程中,物质的输入量等于输出量,即输入物质的总量等于输出物质的总量。
这是化工过程中保持物质平衡的基本原理,也是保证化工过程正常运行的基础。
1.2 请解释化工原理中的能量平衡原理。
能量平衡原理是指在化工过程中,输入的能量等于输出的能量,即输入的能量总量等于输出的能量总量。
能量平衡原理是保证化工过程能够正常进行的重要原则,也是保证化工过程能够高效运行的基础。
1.3 请说明化工原理中的动量平衡原理。
动量平衡原理是指在化工过程中,输入的动量等于输出的动量,即输入的动量总量等于输出的动量总量。
动量平衡原理是化工过程中保持物质流动平衡的基本原理,也是保证化工设备运行稳定的基础。
2. 计算题。
2.1 在化工反应器中,若反应物A和B按化学方程式A + B → C反应,已知反应物A和B的摩尔质量分别为10g/mol和20g/mol,反应生成物C的摩尔质量为30g/mol,求当A和B的摩尔比为2:1时,生成物C的摩尔质量为多少?解,根据化学方程式A + B → C,可知A和B的摩尔比为2:1,因此A的摩尔质量为10g/mol,B的摩尔质量为20g/mol。
根据摩尔比的定义,可得A的质量为20g,B的质量为10g。
生成物C的摩尔质量为30g/mol,因此生成物C的质量为30g。
因此当A和B的摩尔比为2:1时,生成物C的摩尔质量为30g/mol。
2.2 在化工装置中,液体A和液体B按体积比1:2混合,已知液体A的密度为1g/cm³,液体B的密度为2g/cm³,求混合液体的密度为多少?解,液体A和液体B按体积比1:2混合,因此混合液体的总体积为3。
液体A的密度为1g/cm³,液体B的密度为2g/cm³,根据密度的定义可得混合液体的质量为11g+22g=5g,总体积为3cm³,因此混合液体的密度为5g/3cm³=1.67g/cm³。
第一章蒸憾的习题解答1..已知含苯0.5摩尔分数的苯一甲苯混合液若外压为99KPa试求该搭液的泡点温度。
苯和甲苯的饱和蒸气压数据见例14附表。
解:本题需用试差法确定溶液的饱和温度。
00先假设一温度,查苯和甲苯的饱和蒸汽压pA和pB P PB0则x ,若所求的x与题给的x值相等则证明假设正确。
PA0 PB0设假设温度恰为泡点温度否则需修正。
本题外压为99 KPa ,据常压下苯甲苯混合液的t-x-y图设该溶液的泡点温度t91.5 0C ,则查教材附录可知PA0 141.6 KPa pB 56.8KPa. 0 99 56.8 x 0.498 0.5 141.6 56.8 故溶液的泡点温度为92 C2..正戊烷C5H12和正己烷(C6H14 )的饱和蒸气压数据列于本题附表试求pl3.3KPa下该溶液的平衡数据。
假设该溶液为理想溶液。
习题2附表温C5H12 223.1233.0 244.0 251.0 260.1 275.1 291.7 309.3度/KC6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9饱和蒸气压1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 P PBO P0 解:由以下二式求xy的数据。
记x y A x PAO PBO P求解本题时应确定温度范围以查取PA0和PBO.由本题附表可知平衡温度在260.6 K和289 K之间,选取以上两温度间的若干温度,求x y。
计算过程从略,结果如下表所示:t/K 260.6 265 270 275 280 285 289 Op A/ KPa 13.3 17.3 21.9 26.5 34.5 42.5 4&9 0 pB / KPa 2.83 3.5 4.26 5.0 8.53 11.2 13.3 x 1 0.9250.845 0.769 0.477 0.214 Oy 1 0.71 0.513 0.386 0.184 0.667 03.利用习题2的数据计算:1平均相对挥发度;2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。
第一章 蒸馏的习题解答1..已知含苯0.5(摩尔分数)的苯—甲苯混合液,若外压为99KPa,试求该搭液的泡点温度。
苯和甲苯的饱和蒸气压数据见例14附表。
解:本题需用试差法确定溶液的饱和温度。
先假设一温度,查苯和甲苯的饱和蒸汽压 0A p 和0B p则000B A B P P x P P -=-,若所求的x 与题给的x 值相等, 则证明假设正确。
设假设温度恰为泡点温度, 否则需修正。
本题外压为99a KP ,据常压下苯~甲苯混合液的t-x-y 图 设该溶液的泡点温度091.5t C =,则查教材附录可知00.141.6,56.8A a B a P KP p KP ==9956.80.4980.5141.656.8x -==≈-故溶液的泡点温度为92C2. .正戊烷 (C 5H 12)和正己烷(C 6H 14)的饱和蒸气压数据列于本题附表,试求p=13.3KPa 下该溶液的平衡数据。
假设该溶液为理想溶液。
习题2附表解:由以下二式求,x y 的数据。
记0000,B AA B P P P x y x P P P-==- 求解本题时应确定温度范围以查取0A P 和0B P .由本题附表可知平衡温度在260.6 K 和289 K 之间,选取以上两温度间的若干温度,求,x y 。
计算过程从略,结果如下表所示:3.利用习题2的数据,计算:(1)平均相对挥发度;(2)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: α的计算结果处于本题附表的第二列1(4.70+4.94+5.14+5.30+4.04+3.79+3.68)=4.517mα=⨯平衡方程为 4.51(1)1 3.5m m x xy x xαα==+-+计算结果表明:由于α随t 略有变化,故用平均相对挥发度求得的,x y 与习题2 的结果稍有差异。
4.在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔分数)的两组分洛液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的釜液和馏出液组成。
一、选择题(每题2分,共20分)1. 下列哪种传热方式在化工生产中应用最广泛?A. 对流传热B. 辐射传热C. 导热D. 蒸发传热2. 下列哪个设备不属于流体输送设备?A. 风机B. 泵C. 压缩机D. 蒸汽锅炉3. 在精馏操作中,下列哪种因素对分离效果影响最大?A. 塔板数B. 回流比C. 进料量D. 塔内压力4. 下列哪种干燥方式属于内部干燥?A. 真空干燥B. 热风干燥C. 辐射干燥D. 冷冻干燥5. 下列哪个过程不属于膜分离过程?A. 微滤B. 超滤C. 纳滤D. 反渗透6. 下列哪种萃取剂适用于萃取苯甲酸?A. 乙醇B. 乙酸乙酯C. 水D. 氯仿7. 下列哪个设备用于气体的吸收?A. 填料塔B. 泡罩塔C. 喷射泵D. 转子流量计8. 下列哪种因素对搅拌效果影响最大?A. 搅拌器类型B. 搅拌器直径C. 搅拌速度D. 容器形状9. 下列哪种设备用于固液分离?A. 滤布B. 沉淀池C. 离心机D. 膜分离设备10. 下列哪个过程属于热力学第一定律的应用?A. 热量传递B. 功的传递C. 能量守恒D. 熵增原理二、填空题(每题2分,共20分)1. 化工生产过程中的三大基本操作是______、______、______。
2. 传热的基本方式有______、______、______。
3. 流体在管道中的流动状态分为______和______。
4. 精馏过程中,回流比的大小对______和______有直接影响。
5. 干燥过程中,湿空气的相对湿度越低,其______能力越强。
6. 膜分离过程中,膜的截留分子量越大,表示膜的______越强。
7. 萃取过程中,萃取剂的选择应考虑______、______和______等因素。
8. 气体吸收过程中,填料塔的流体力学性能主要取决于______和______。
9. 搅拌过程中,搅拌器的______和______对搅拌效果有显著影响。
10. 固液分离过程中,离心分离的推动力是______。
参见附图:j06a107.t j06a10013用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A ,在操作条件下,相平衡关系 为Y=mX 。
试证明:(L/V )min =m ?,式中?为溶质A 的吸收率。
j06a10103一逆流操作的常压填料吸收塔,用清水吸收混合气中的溶质A ,入塔气体中含A 1%(摩尔比),经吸收后溶质A 被回收了80%,此时水的用量为最小用量的1.5倍,平衡线的斜率为1,气相总传质单元高度为1m ,试求填料层所需高度。
j06a10104在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A ,进塔气体中溶质A 的含量为8%(体积%),吸收率为98%,操作条件下的平衡关系为y =2.5x ,取吸收剂用量为最小用量的1.2倍,试求:① 水溶液的出塔浓度;② 若气相总传质单元高度为0.6 m ,现有一填料层高为6m 的塔,问该塔是否合用?注:计算中可用摩尔分率代替摩尔比,用混合气体量代替惰性气体量,用溶液量代替溶剂量。
j06a10105在 20℃和 760 mmHg ,用清水逆流吸收空气混合气中的氨。
混合气中氨的分压为10mmHg ,经吸收后氨的分压下降到0.051 mmHg 。
混合气体的处理量为1020kg/h ,其平均分子量为28.8,操作条件下的平衡关系为y =0.755x 。
若吸收剂用量是最小用量的5 倍,求吸收剂的用量和气相总传质单元数。
j06a10106在常压逆流操作的填料塔内,用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A 。
入塔气体中A 的摩尔分率为0.03,要求吸收率为95%。
已知操作条件下的解吸因数为0.8,物系服从亨利定律,与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。
试计算:① 操作液气比为最小液气比的倍数;② 出塔液体的浓度;③ 完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG 。
j06a10107某厂有一填料层高为 3m 的吸收塔,用水洗去尾气中的公害组分A 。
测得浓度数据如图,相平衡关系为y =1.15x 。
试求:该操作条件下,气相总传质单元高度H OG 为多少m ?j06a10108总压100kN/m 2,30℃时用水吸收氨,已知 k G =3.84?k L =1.83?10-4kmol/[m 2·s(kmol/m 3)],且知x =0.05时与之平衡的p *=6.7kN/m 2。
求:k y 、K x 、K y 。
(液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol/m 3)j06a10109有一逆流填料吸收塔,塔径为0.5m ,用纯溶剂吸收混合气中的溶质。
入塔(惰性/混合??)气体量为100kmol/h ,,溶质浓度为0.01(摩尔分率),回收率要求达到90% ,液气比为1.5,平衡关系y =x 。
试求:① 液体出塔浓度;② 测得气相总体积传质系数K y a=0.10kmol/(m 3·s ),问该塔填料层高度为多少?(提示:N OG =1/(1-S )ln[(1-S )(y 1-m x 1)/(y 2-m x 2)+S ])j06b10011当系统服从亨利定律时,对同一温度和液相浓度,如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压)(A) y 增大一倍;(B) p 增大一倍;(C) y 减小一倍;(D) p 减小一倍。
j06b10019按图示流程画出平衡线与操作线示意图:1. ⑴低浓度气体吸收2. ⑴低浓度气体吸收⑵部分吸收剂循环 ⑵气相串联⑶L =V 液相并联 L =Vj06b10022用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液(服从亨利定律),操作压力为850mmHg,相平衡常数m=0.25,已知其气膜吸收分系数k G=1.25[kmol/(m2·h·atm)],液膜吸收分系数k L=0.85[m/h],试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜控制过程?j06b10037组分A通过厚度为δ的气膜扩散到催化剂表面时,立即发生化学反应A?2B,生成物B离开表面向气相扩散(如图所示),设A在膜厚δ处的摩尔分率为y Aδ,试导出稳态扩散条件下,组分A的传质通量N A的计算式。
j06b10038参见附图:j06b037.t在总压p=500 kN/m2、温度t=27℃下使含CO2 3.0%(体积%)的气体与含CO2 370g/m3的水相接触,试判断是发生吸收还是解吸?并计算以CO2的分压差表示的传质总推动力。
已知:在操作条件下,亨利系数E=1.73?105 kN/m2。
水溶液的密度可取1000kg/m3,CO2的分子量44。
j06b15004含甲醇15%(质量)的水溶液,其密度为970kg/m3,试计算该溶液中甲醇的:⑴摩尔分率;⑵摩尔比;⑶质量比;⑷质量浓度;⑸摩尔浓度。
j06b15006在直径为0.8m的填料塔中,用1200kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2,混合气量为1000m3/h(标准状态),混合气含SO21.3%(体积),要求回收率99.5%,操作条件为20℃、1atm,平衡关系为y e=0.75x,总体积传质系数K G a=0.055kmol/[m3·s·?atm],求液体出口浓度和填料高度。
j06b15007常压25℃下,气相溶质A的分压为0.054atm的混合气体分别与⑴溶质A浓度为0.002mol/l的水溶液;⑵溶质A浓度为0.001mol/l的水溶液;⑶溶质A浓度为0.003mol/l的水溶液;接触,求以上三种情况下,溶质A在二相间的转移方向。
⑷若将总压增至5atm,气相溶质的分压仍保持原来数值。
与溶质A的浓度为0.003mol/l的水溶液接触,A的传质方向又如何?注:工作条件下,体系符合亨利定律。
亨利常数E=0.15?104 atm。
j06b15010在塔径为1.33m的逆流操作的填料吸收塔中,用清水吸收某混合气体中的CO2,温度为20℃,压力为1atm。
混合气体处理量为1000m3/h,CO2含量为13%(体积),其余为惰性气体,要求CO2的吸收率为90%,塔底的出口溶液浓度为0.2gCO2/1000gH2O,操作条件下的气液平衡关系为Y=1420X(式中Y、X均为摩尔比),液相体积吸收总系数K x a=10695kmol/[m3·h]。
试求:⑴吸收剂用量(kg/h);⑵所需填料层高度(m)。
j06b15020在常压填料吸收塔中,用清水吸收废气中的氨气。
废气流量为2500m3/h(标准状态),废气中氨的浓度为15g/m3,要求回收率不低于98%。
若吸收剂用量为3.6m3/h,操作条件下的平衡关系为Y=1.2X,气相总传质单元高度为0.7m。
试求:A:塔底、塔顶及全塔的吸收推动力(气相);B:气相总传质单元数;C:总填料层高。
j06b15027在逆流操作的填料塔内用清水吸收空气-氨混合气体中的氨。
操作压力p为1atm(绝对),温度为20℃;混合气的处理量为0.04kmol/(m2·s),氨含量 4.2%(体积%)。
当用水量为3000kg/(m2·h)时,若出塔水溶液的氨浓度为平衡浓度的70%,求吸收率和填料层高度。
操作条件下氨在水中的溶解度曲线如附图;总体积传质系数K y a =0.03kmol/(m3·s·?y)。
j06b15031用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。
混合气体中含苯5%(体积%),其余为空气,要求苯的回收率为90%(以摩尔比表示),吸收塔为常压操作,温度为25℃,入塔混合气体为每小时940m3(标准状态),入塔吸收剂为纯煤油,煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍,已知该系统的平衡关系Y=0.14X(其中Y、X为摩尔比),已知气相体积传质系数K y a=0.035kmol/(m3·s),纯煤油的平均分子量Ms=170,塔径D T=0.6m。
试求:⑴吸收剂的耗用量为多少[kg/h]?⑵溶液出塔浓度X b为多少?⑶填料层高度Z为多少[m]?j06b15035用一逆流操作的解吸塔,处理含CO2的水溶液,处理量为40t/h,使水中的CO2含量由8?10-5降至2?10-6(均为摩尔比),塔内水的喷淋密度为8000kg/(m2·h),进塔空气中含CO2量为0.1%(体积百分率),空气用量为最小空气用量的20倍,塔内操作温度为25℃,压力为100kN/m2,该操作条件下的亨利系数E=1.6?105kN/m2,体积吸收系数K y a=800kmol/(m3·h)。
试求:⑴空气用量为若干m3/h(以25℃计);⑵填料层高度。
j06b15041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y b=0.03,要求其收率?A=95%。
已知操作条件下mV/L=0.8(m可取作常数),平衡关系为Y=mX,与入塔气体成平衡的液相浓度x b*=0.03。
试计算:⑴操作液气比为最小液气比的倍数;⑵吸收液的浓度x b;⑶完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。
j06b15043常压下,用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯,吸收率为99%。
混合气量为53kmol/h。
入塔气中含苯2%(体积),入塔煤油中含苯0.02%(摩尔分率)。
溶剂用量为最小用量的1.5倍。
在操作温度50℃下,相平衡关系为y*=0.36x,总传质系数K y a=0.015kmol/(m3·s)。
塔径为1.1米。
试求所需填料层高度。
j06b15046某一逆流操作的填料塔中,用水吸收空气中的氨气。
已知塔底气体进气浓度为0.026(摩尔比)(下同),塔顶气相浓度为0.0026,填料层高度为1.2m,塔内径为0.2m,吸收过程中亨利系数为0.5atm,操作压力0.95atm,平衡关系和操作关系(以摩尔比浓度表示)均为直线关系。
水用量为0.1m3/h,混合气中空气量为100m3/h(标准状态)。
试求此条件下,吸收塔的气相总体积吸收系数。
j06b15048用清水吸收氨-空气混合气中的氨。
混合气进塔时氨的浓度y b=0.01(摩尔比),吸收率90%,气-液平衡关系y=0.9x。
试求:⑴溶液最大出口浓度;⑵最小液气比;⑶取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时,传质单元数为多少?⑷传质单元高度为0.5m时,填料层高为几米?j06b15110在一填料塔中用清水逆流吸收混合于空气中的氨气。
混合气体的流量为111kmol/(m2·h) 氨浓度为0.01(体积分率),要求回收率为99%,水的用量为最小用量的1.5倍,操作条件下的平衡关系为Y=2.02X,K Y a=0.0611kmol/(m3·s)(按摩尔比计算值)。
试求:①出塔的液相浓度X b;②气相总传质单元高度H OG;③所需填料层高度h。