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化工原理(天津大学第二版)下册答案

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1 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/m3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EkPa，水溶液的密度为997.8 kg/m3。

解：水溶液中CO2的浓度为

33350/1000kmol/m0.008kmol/m44c

对于稀水溶液，总浓度为

3t997.8kmol/m55.4318ckmol/m3

水溶液中CO2的摩尔分数为

4t0.0081.4431055.43cxc

由 54*1.66101.44310kPa23.954pExkPa

气相中CO2的分压为

t101.30.03kPa3.039ppykPa < *p

故CO2必由液相传递到气相，进行解吸。

以CO2的分压表示的总传质推动力为

*(23.9543.039)kPa20.915pppkPa

3. 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/mc。气膜吸收系数kG=5.2×10-6 kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系数kL=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/(m3·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

t1.06*(110.50.032)kPa2.0740.725cppppyHkPa

其对应的总吸收系数为

246GLG11111()(mskPa)/kmol0.7251.55105.210KHkk

35252(8.899101.92310)(msPa)/kmol2.01210(msPa)/kmol

6G1097.4Kkmol/(m2·s·kPa)

以液相组成差表示的总推动力为

33*(110.50.0320.7251.06)kmol/m1.504kmol/mcccpHc

其对应的总吸收系数为

m/s10855.6m/s102.5725.01055.11111664GLLkHkK 2 （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%100102.51097.4/1/166GGGGkKKk

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105.0 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2.126

kmol/(m3·kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为7.5 kPa，液相组成为2.85 kmol/m3，液膜吸收系数kL=2.12×10-5 m/s，气相总吸收系数KG＝1.206×10-5 kmol/(m2·s·kPa)。求该截面处（1）膜吸收系数kG、kx及ky；（2）总吸收系数KL、KX及KY；（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kg/m3

溶液的总浓度为

3t997.0kmol/m55.3918ckmol/m3

5232xtL55.392.1210kmol/(ms)1.17410kmol/(ms)kck＝

255GGL11111()(mskPa)/ kmol1.206102.1262.1210kKHk

426.07310(mskPa)/ kmol

52G1.64710kmol(mskPa)k

5232ytG105.01.64710kmol/(ms)1.72910kmol/(ms)kpk

（2）由65GL10673.5m/s126.210206.1HKKm/s

248.0180.105126.20.997SMHpm总

22233yyx1110.248()(ms)/kmol7.89610(ms)/kmol1.729101.17410mKkk

32y1.26610kmol(ms)K

3242xy0.2481.26610kmol/(ms)3.14010kmol/(ms)KmK

因溶质组成很低，故有

6242XtL55.395.67310kmol/(ms)3.14210kmol/(ms)KcK

5232YtG105.01.20610kmol/(ms)1.26610kmol/(ms)KpK

（3）吸收速率为

62AL*5.673102.1267.52.85kmol/(ms)NKcc 521.31010kmol/(ms)

5. 在101.3 kPa及25 ℃的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合气中的二氧化硫。已知混合气进塔和出塔的组成分别为y1=0.04、y2=0.002。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，亨利系数为4.13×103 kPa，吸收剂用量为最小用量的1.45倍。

（1） 试计算吸收液的组成；

（2） 若操作压力提高到1013 kPa而其他条件不变，再求吸收液的组成。 3 解：（1）1110.040.0417110.04yYy

2220.0020.002110.002yYy

3t4.131040.77101.3Emp

吸收剂为清水，所以 02X

n,L12n,V12min0.04170.00238.81/0.0417/40.770qYYqYmX

所以操作时的液气比为

n,Ln,Ln,Vn,Vmin1.451.4538.8156.27qqqq

吸收液的组成为

n,V41122n,L10.04170.00207.0541056.27qXYYXq

（2） 3t4.13104.0771013Emp

n,L12n,V12min0.04170.0023.8810.0417/04.077qYYqYmX

n,Ln,Ln,Vn,Vmin1.451.453.8815.627qqqq

n,V31122n,L10.04170.00207.055105.627qXYYXq

6. 在一直径为0.8 m的填料塔内，用清水吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体。已知混合气的流量为45

kmol/h，二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下气液平衡关系为34.5YX，气相总体积吸收系数为0.056 2

kmol/(m3·s)。若吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，要求回收率为98%。求水的用量（kg/h）及所需的填料层高度。

解：1110.0320.0331110.032yYy

21A10.033110.980.000662YY

4110.0331*9.5941034.5YXm

44110.76*0.769.594107.29110XX

惰性气体的流量为

n,V45(10.032)kmol/h43.56kmol/hq

水的用量为 4 n,V123n,L412()43.560.03310.000662kmol/h1.93810kmol/h7.291100qYYqXX

34m,L1.9381018kg/h3.48810kg/hq

求填料层高度

m429.0m8.0785.00562.03600/56.432YVn,OGaKqH

4111*0.033134.57.291100.00795YYY

222*0.00066234.500.000662YYY

07.1100293.0000662.00331.0m21OGYYYN

m749.4m429.007.11OGOGHNZ

7. 某填料吸收塔内装有5 m高，比表面积为221 m2/m3的金属阶梯环填料，在该填料塔中，用清水逆流吸收某混合气体中的溶质组分。已知混合气的流量为50 kmol/h，溶质的含量为5％（体积分数％）；进塔清水流量为200 kmol/h，其用量为最小用量的1.6倍；操作条件下的气液平衡关系为2.75YX；气相总吸收系数为42310kmol/(ms)；填料的有效比表面积近似取为填料比表面积的90％。试计算（1）填料塔的吸收率；（2）填料塔的直径。

解：（1）惰性气体的流量为

n,V50(10.05)kmol/h47.5kmol/hq

对于纯溶剂吸收

n,L12An,V12min/qYYmqYmX

依题意

n,Ln,Vmin2002.63247.51.6qq

n,Ln,VminA(/)2.63295.71%2.75qqm

（2）1110.050.0526110.05yYy

21A10.052610.95710.00226YY

0120.0000226.00526.02005.47221Ln,Vn,1XYYqqX

111*0.05262.750.01200.0196YYY

00226.0075.200226.0*222YYY

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天津大学化工原理必看

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化工原理(姚玉英) 习题解答

01章

概念

1．单位体积流体所具有的质量称为流体的密度。

3．流体是由无数分子集团所组成的连续。

6．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的静压强。

7．以绝对零压作起点计算的压强，称为绝对压强。

10．当被测流体的绝对压强大于外界大气压强时，所用的测压仪表称为压强表。

12．压强表上的读数表示被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。

16．被测流体的绝对压强小于外界大气压强时，所用测压仪表称为真空表。

20．真空表上的读数表示被测流体的绝对压强低于大气压强的读数。

28．绝对压强等于大气压强与表压强之和。

35．真空度等于大气压强表压强绝对压强。

37．单位时间内流过管道任意截面的流体量称为流量。

39．单位时间内流体在流动方向上所流过的距离称为流速。

43．柏努利方程式中的gz项表示单位质量流体所具有的位能，项表示单位质量流体所具有的动能，项表示单位质量流体所具有的静压能，we项表示单位质量流体通过泵（或其他输送设备）所获得的能量，称为有效功， 项表示单位质量流体因克服流动阻力而损失的能量。

55．流体在直管中流动，当Re≤2000时，流体的流动类型属于层流，当Re≥4000时，流体的流动类型属于湍流，当2000＜Re＜4000时，流体的流动类型属于不稳定的过渡区。

62．流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动。

64．流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动。

66．流体在圆管内层流流动时，平均速度是最大速度的一半。

80．对于非圆形管，当量直径等于四倍的流通截面积除以润湿周边。

81．层流与湍流的本质区别是层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。

二、简答题

3．简述层流与湍流的区别。

流体在管内作层流流动时，其质点沿管轴作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。流体在管内作湍流流动时，其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的漩涡。

[工学]化工原理第二版贾绍义 夏清版课后习题答案天津大学

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化工原理课后习题答案

,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

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

610 Pa ， 14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×

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? ζ 油 螺

2解:P = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.76 螺

3 150.307×10 N

32ζ = 39.03×10×3.14×0.014×n 螺

P? ζ 得 n ? 6.23 油 螺

取 n = 7 min

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

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,。

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Γh

,1?与2,2?截面之间 在1

P= P+ ρgR 1 2 水银

?P= P ，P = P 1 423

且P= ρgΓh ， P = ρg(H-h)+ ρg(Γh + h) 3 煤油4水煤油

联立这几个方程得到

ρgR = ρg(H-h)+ ρg(Γh + h)-ρgΓh 即 水银水煤油煤油

化工原理下册答案

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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)xyx.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 yn=0.4，则 yn+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pA0=116.9kPa,pB0=46

kPa，则相对挥发度α= 2.54，平衡时液相组成xA= 0.78 ，气相组成yA= 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 Rmin

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()550.6VVLVFVLVLIIIIIqIIII

12、在塔的精馏段测得 xD=0.96、x2=0.45、x3=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 EMV_44.1%_.

[研究生入学考试]天津大学化工原理第二版下答案1精品合集

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第八章 气体吸收1. 在温度为40 ℃、压力为101.3 kPa的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0 kPa时，氨在水中的溶解度为76.6 g (NH3)/1 000 g(H2O)。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 *pEx

亨利系数为

*15.0kPa200.00.075pExkPa

相平衡常数为

t200.01.974101.3Emp

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

992.2kg/m3

溶解度系数为

kPa)kmol/(m276.0kPa)kmol/(m180.2002.99233SEMH

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/m3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EkPa，水溶液的密度为997.8 kg/m3。

解：水溶液中CO2的浓度为

33350/1000kmol/m0.008kmol/m44c

对于稀水溶液，总浓度为

3t997.8kmol/m55.4318ckmol/m3

水溶液中CO2的摩尔分数为

4t0.0081.4431055.43cxc

由 54*1.66101.44310kPa23.954pExkPa

气相中CO2的分压为

t101.30.03kPa3.039ppykPa < *p

故CO2必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO2的分压表示的总传质推动力为