化工原理第三版第八章01

第八章气体吸收1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时，氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。

试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。

解：水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+由*p Ex=亨利系数为*15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p ===由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。

40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ⋅=⋅⨯==EM H ρ2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 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350g/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997.8kg/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110.5kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。

习题相平衡1．已知甲醇和丙醇在80℃时的饱和蒸汽压分别为181.13kPa 和50.92kPa ，且该溶液为理想溶液。

试求：（1）80℃时甲醇与丙醇的相对挥发度；（2）若在80℃下汽液两相平衡时的液相组成为0.6，试求汽相组成； （3）此时的总压。

解：（1）甲醇与丙醇在80℃时的相对挥发度557.392.5013.181===o BoA p p α（2）当x=0.6时 ()842.06.0)1557.3(16.0557.311=⨯-+⨯=-+=x x y αα（3）总压kPa yxp p o A 07.129842.06.013.181=⨯==2．已知二元理想溶液上方易挥发组分A 的气相组成为0.45（摩尔分率），在平衡温度下，A 、B 组分的饱和蒸汽压分别为145kPa 和125kPa 。

求平衡时A 、B 组分的液相组成及总压。

解：对二元理想溶液的气液平衡关系可采用拉乌尔定律及道尔顿分压定律求解。

已知理想溶液 ,45.0y =A 则0.5545.0-1y 1y A B ==-= 根据拉乌尔定律 A oA A x p p = ，B oB B x p p = 道尔顿分压定律 A A p p y = ，B B p p y = 则有 o A A p p x A y =,op p x BBB y = 因为 1x x B =+A所以 1p y p y 0B BA =⎪⎪⎭⎫⎝⎛+o Ap即 11250.551450.45=⎪⎭⎫ ⎝⎛+p可解得 p =133.3 kPa 则液相组成 414.014545.03.133y A =⨯==oAA p p x586.0414.01x 1A B =-=-=x3．苯（A ）和甲苯（B ）的饱和蒸气压和温度的关系（安托因方程）为24.22035.1206032.6log +-=t p oA58.21994.1343078.6log +-=t p oB 式中oA p 单位为k a P ，t 的单位为℃。

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。

绪论习题1）1）含水份52%的木材共120kg，经日光照晒，木材含水份降至25%，问：共失去水份多少千克？以上含水份均指质量百分数。

120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25)∴w=43.2kg2）以两个串联的蒸发器对NaOH水溶液予以浓缩，流程及各符号意义如图所示，F、G、E皆为NaOH水溶液的质量流量，x表示溶液中含NaOH的质量分数，W表示各蒸发器产生水蒸汽的质量流量。

若，，，，问：W1、W2、E、x1各为多少？W1kg/s W2kg/sNaOHF=6.2Kg/s2=0.30X=0.105W1:W2=1:1.15 , X---(Wt),x1,w1,w2,D,E=?对控制体I，NaOH物料衡算：Fx0=Ex2即 6.2×0.105=E×0.30 ∴E=2.17 kg/sW1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03 kgW1=4.03/2.15=1.87 kg/s ，W2=4.03-1.87=2.16 kg/s对控制体II ，总的物料衡算：G=F-W 1=6.2-1.87=4.33 kg/s Fx 0=Gx 2 即6.2×0.105=4.33x 1,∴x 1=0.153)某连续操作的精馏塔分离苯与甲苯。

原料液含苯0.45（摩尔分率，下同），塔顶产品含苯0.94。

已知塔顶产品含苯量占原料液中含苯量的95%。

问：塔底产品中苯的浓度是多少？按摩尔分率计。

[解]：0.95=F D FX DX =45.094.0⨯FD0413.0545.094.045.045.094.045.0545.0,445.0=∴⨯+⨯=+⨯=⨯==∴W W WX X WX D F FWF D 即又4)导热系数的SI 单位是W/(m ·℃)，工程制单位是kcal/(m ·h ·℃)。

试问1kcal/( m ·h ·℃)相当于多少W/(m ·℃)？并写出其因次式。

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第八章传质过程导论第八章传质过程导论1．含有 CCl 4 蒸汽的空气，由 101.3kPa(绝)、293K 压缩到 l013kPa(绝)后，进行冷却冷凝，测出 313K 下开始有 CCl 4 冷凝，混合气出冷凝器时的温度为 300K 求： (l)压缩前、压缩后开始冷凝前与出冷凝器时，CCl 4 蒸汽的质量分率、质量比和摩尔浓度。

(2)出冷凝器时 CCl 4 蒸汽冷凝的百分率。

四氯化碳的饱和蒸汽压数据如下： 273 283 288 T /K 293 89.8 300 123 313 210p / mmHg 33.7 注：1mmHg = 133.3 p a55.671.1解：(1)l013kPa(绝)，313K 下开始有 CCl 4 冷凝，则210 × 101.3 760 y= = 0.0276 1013 0.0276 × 154 压缩前： a = = 0.131 0.0276 ×154 + (1 0.0276) × 29 0.0276 × 154 a= = 0.15 (1 0.0276) × 29 yp 0.0276 × 101.3 C= = = 1.15 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 293 压缩后开始冷凝前： a = 0.131 ， a = 0.15 yp 0.0276 × 1013 C= = = 1.07 × 10 2 kmol / m 3 RT 8.314 × 313 123 × 101.3 760 出冷凝器时： y ' = = 0.0162 1013 0.0162 × 154 a' = = 0.080 0.0162 × 154 + (1 0.0162) × 29 0.0162 × 154 a'= = 0.087 (1 0.0162) × 29第 1 页第八章传质过程导论yp 0.0162 × 1013 = = 6.58 × 10 3 kmol / m 3 RT 8.314 × 300 a a' 0.15 0.087 × 100% = 42% (2) × 100% = a 0.15 C=2．二氧化硫与水在 30℃下的平衡关系为： a (kgSO2 / 100kgH 2 O) 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 52 1.0 79 1.5 1254.7 11.8 19.5 36 试求总压为 101.3kPa(绝)下的 x y 关系，并作图。

1,解：（1） y =0.008 x = + y= 7.17 ⨯104 kmol 3 (3) y = = 9.875⨯10-5 kmol 3 2，解： y = 0.09 x = 0.05 y = 0.97x= 1.71⨯10-5 m 故 D G = s 1⨯ 21.52+ 20.12 粘度 (293K )μ = 1.005CP , 分子体积 V A = 3.7 + 24.6 = 28.3cm molD L = 7.4 ⨯10-8 (2.6 ⨯13)2 ⨯ 293 ()= 1.99 ⨯10-5 cm 2 s 或1.99 ⨯10-9 m 2s(96.2 +100.6)= 98.4 kN m 2 代入式P BM = ( )10 = - 0.24 ⨯10-48.314 ⨯ 295x (101.3 )(0.66 - 5.07) 5，解：查 25 C 水汽在空气中扩散系数为D = 0.256 cm s ⎛ T ⎫ 80 C 下 ， D 2 = D 1 2 ⎪⎪ ⎛ 353 ⎫第七章 吸收* 10 10 17 10001718= 0.1047 m = * x = 0.008 0.01047= 0.764E = mp = 0.764 ⨯1.013⨯105 = 7.74 ⨯104PaH = C E = 55.5 7.74 ⨯104 m ⋅ Pa （2） P = 301.9KPa H,E 不变，则 m = E P = 7.74 ⨯104301.9 ⨯1030.2563 *5.9 ⨯103 301.9 ⨯103= 0.0195 x = 0.01047 m = y * x = 0.0195 0.01047= 1.862E = mp = 1.862 ⨯ 301.9 ⨯103 = 5.62 ⨯105PaH = C E = 55.5 5.62 ⨯105 m ⋅ Pa * y * = 0.97 ⨯ 0.05 = 0.0485 < y = 0.09 ∴吸收同理也可用液相浓度进行判断3，解：HCl 在空气中的扩散系数需估算。

第8章 塔设备1）拟用清水吸收空气与丙酮混合气中的丙酮。

混合气含丙酮4.5%（体积）。

操作条件：常压，25℃，塔底液相质量流速G L =6.34kg/(s ·m 2)，液相与气相质量流量之比为2.50，取操作气速为泛点气速的70%。

试比较采用25×25×2.5mm 瓷质拉西环乱堆与采用25×3.3mm 瓷之矩鞍形填料两种方案的空塔气速及每m 填料层压降。

按塔底条件计算，液相物性按水计。

填料。

，由等压线查得：横坐标为，图上纵坐标为同。

在两方案计算压降方法相））（（瓷矩鞍形填料乱堆：）（））（（瓷拉西环乱堆：）（））（（，即坐标为图，乱堆填料泛点线纵查）（））（（）（，气相：，清水计，解：液相；按m O mmH t Ec sm U U m mm sm U U m mm g U t Ec G G m kg M CP m kg C f f f f LL V f V L V L V L L /900881.00735.015.07.0ker /945.115.08937.0997239.181.913203203.3252/64.115.08937.0997239.181.914504505.22525115.0//15.0ker 0881.0997/239.150.2///239.12988314/3.3010013.13.30%5.458%5.95298937.0/99725222.0212.0215.025.05.03530=⨯=∴=⨯⨯=⨯=∴=⨯⨯=⨯⨯====⨯⨯⨯==⨯+⨯===--ϕϕμρρψϕρρρμρ2）承第1题，试计算采用瓷矩鞍形填料时的k G a ，该填料的名义尺寸为25mm 。

322.03205.0221.0375.02.0205.0221.075.032330/6.1342585216.05216.05216.0]2581094.7199734.681.999725834.68937.02581034.694.716145.1exp[1]45.1exp[11/258/1061/61/1049.7125m m G g G G m m mN cm dyn m N C w LL L L L L C w W C =⨯==∴=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=--==⨯==⨯=-----ααασρραμασσαααασσ）（）（）（）（）（）（）（）（：）计算（，查得清水，解：2)计算k L 与K Lm ：计算丙酮在水中的分子扩散系数D L ：）（）（）（）（）（）（即）（）（）（）（）（）（）（）（摩尔体积3343244.035.0933/233/134.02/13/23/129256.05.08/0158.06.13410177.1/10177.1102525810277.1997108937.08937.06.1341034.60051.081.98937.010*******.0/10277.1/10277.1748937.0252.273186.2104.7744.767.338.14------------⋅⋅⋅=⨯⨯=⨯=∴⋅⋅⋅⨯=∴⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯=⨯=⨯+⨯⨯==+⨯+⨯=m kmol m s kmol k k m kmol m s kmol k k dp D G g k s m s cm D V WL La L LLL L L W L L L LL A ααρμμαμρ3）承第1题，试计算采用瓷矩鞍形填料时的k L a ，该填料的名义尺寸为25mm 。

化工原理第三版（管国峰 赵汝溥 主编）课后习题答案汇总下学期（五~八，十章）第5章 蒸发1）在单效蒸发器内，将NaOH 稀溶液浓缩至50%，蒸发器内液面高度为2.0m,溶液密度为1500kg/m 3，加热蒸汽绝对压强为300kPa,冷凝器真空度为90kPa ，问蒸发器的有效传热温度差为多少？若冷凝器真空度降为30kpa ，其它条件不变，有效传热温度差有何变化？ [32℃]解:①冷凝器真空度为90kPa绝对压强：101.3-90=11.3kPa,该压强下二次蒸汽温度3.47=K T ℃ 加热蒸汽绝压300kPa,对应温度T=133.3℃查NaOH 溶液杜林图，50%NaOH 溶液在11.3kPa 下沸点84℃7.363.4784'=-=∆℃0.26281.91500213.1121=⨯⨯⨯+=+=gl p p m ρkPa 查9.63=pm t ℃6.163.479.63=-=-=∆''p pm t t ℃取1=∆'''℃3.5416.167.36=++=∆'''+∆''+∆'=∆℃6.1013.543.47=+=∆+=K T t ℃7.316.1013.133=-=-=∆t T t ℃②冷凝器真空度为30kPa ，绝压101.3-30=71.3kPa ，对应二次蒸汽温度3.90=K T ℃ 查50%NaOH 溶液在71.3kPa 下沸点131℃7.403.90131=-=∆'℃kPa gl p p m 86281.91500213.7121=⨯⨯⨯+=+=ρ 查1.95=pm t ℃8.43.901.95=-=∆''℃5.4618.47.40=++=∆'''+∆''+∆'=∆℃3.1338.1365.463.90=>=+=∆+=T T t K ℃所以传热无法进行。

第八章气体吸收L 解；查刘叱水的P s=4.24Kpa p=P-Ps=l01.3-4.24=37.06KPaE厶江込二込二"06冥9严如―1沢9沏甩0 C, C,M K C S M32.857X1(FS<182、解;查25t CO丁一巴0系统£ = 1.661x10^/^1设当地大气压为1包血即1.033at且不计溶剂分压’=10+1.033= 11.033a£ =1.08xl03jtW/m1(绝)p2= 0 2+1.033 = 1 23^ = 1.SlxlO^fcV/w?(绝)p = EX,p = FQy/>!_1.08X103X0.3~Y~ 1.661xlO r对稀溶液，其比质量分率X =1%1 95x10-3二:.爲= 44x ---------- = 4 78x 10_3^CO2/kgH2O1S"7 28 x 10弓X2 = 44x- --------- =1.78X10-3^(7O2IkgH^O3、解’ 2(PC 时，超= 406x10^型玖二 4 06x12尿解得w = 1.38xl0-3^Z^=1.38X10^X32X105=44.27 mg 用4、解：HiC-Cli系统，2WC 时，E x= 0.537 = 0.537xlOWa2(P C：yp1%X101.30.537xl02xl(?= 1.89xl0-5= 1.95xl0-s(1)yp_0.1%xl01 3~E~ 4 06xl06= 2.495xKr® =lOOCkiD218"空二竺竺4竺L畑xi尸p101 3(x f-x) = 1.09xl0_J O -儿)=0.00576 4CPG E2 = O.SOxlOWdj = 0 8xl05^101 3x,-x = 0.47xl0-3 y-j；f = 0 003685、解：—= 50x 2 xlO ~^= 0.01y = O25 = 5xW，勻m 50O—兀h = 0.025-0.01 二0.015(5-2)x10 ^=3x10丫睥=—= 50x 丄二2于刊 2=/?^^ = 25x2x10^ = 50 xlO-*码二鱼二2（_L）® 一P）A a RT P3l RT D备血心N A A 3Mr=2137^ = 0.59ftr1、解：查30°C J D= 0.268C>M2Is7p— 995.7jtg/ 饱和蒸汽压p kl- 31/>B1= 760-31 82 = 728w^Vg阻一农760-728 “ 口洛=七厂="Ter =爾硼加^ ［口厘In —呛7羽N亦二輕"QQZ"龄W+抨）邸M 警沁池初。

化工原理第三版（陈敏恒）上、下册课后思考题答案（精心整理版）第一章流体流动1、什么是连续性假定？质点的含义是什么？有什么条件？连续性假设：假定流体是由大量质点组成的，彼此间没有间隙，完全充满所占空间的连续介质。

质点指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比分子自由程却要大得多。

2、描述流体运动的拉格朗日法和欧拉法有什么不同点?拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态；欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。

3、粘性的物理本质是什么？为什么温度上升，气体粘度上升，而液体粘度下降？粘性的物理本质是分子间的引力和分子的运动与碰撞。

通常气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主，温度上升，热运动加剧，粘度上升。

液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主，温度上升，分子间的引力下降，粘度下降。

4、静压强有什么特性？①静止流体中，任意界面上只受到大小相等、方向相反、垂直于作用面的压力；②作用于某一点不同方向上的静压强在数值上是相等的；③压强各向传递。

7、为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好？由静力学方程可以导出H = H（；冷-::热）g，所以H 增加，压差增加，拔风量大。

8什么叫均匀分布？什么叫均匀流段？均匀分布指速度分布大小均匀；均匀流段指速度方向平行、无迁移加速度。

9、伯努利方程的应用条件有哪些？重力场下、不可压缩、理想流体作定态流动，流体微元与其它微元或环境没有能量交换时，同一流线上的流体间能量的关系。

12、层流与湍流的本质区别是什么？区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。

13、雷诺数的物理意义是什么？物理意义是它表征了流动流体惯性力与粘 性力之比。

14、 何谓泊谡叶方程？其应用条件有哪些？宀帮应用条件：不可压缩流体在直圆管中 作定态层流流动时的阻力损失计算。

15、 何谓水力光滑管？何谓完全湍流粗糙管？ 当壁面凸出物低于层流内层厚度，体现不出粗糙度过对阻力损失的影响时，称为水力光滑 管。