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化工原理习题答案

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第5章 蒸馏习题解答1. 甲醇（A）-丙醇（B）物系的气液平衡服从拉乌尔定律。

试求：（1）温度t=80℃，液相组成x=0.5(摩尔分数)时的气液平衡组成与总压；（2）总压为101.33kP a、液相组成x=0.4(摩尔分数)时的气液平衡温度与组成；（3）液相组成x=0.4、气相组成y=0.84时的平衡温度与总压。

组成均为摩尔分数。

用Antoine 方程计算饱和蒸气压（kP a）（答案：(1) 0.781,116kPa;(2) 79.5℃,0.702;(3) 82.4℃,140.9 kPa）甲醇lg P A o=7.197 36-1 574.99/(t+238.86)丙醇lg P B o=6.744 14-1 375.14/(t+193)解：（1）t=80℃时，P A o=181.1 kP a，P B o=50.93 kP a总压 P=( P A o－P B o)x+ P B o=(181.1-50.93) ×0.5+ 50.93=116 kP a气相组成 y= P A o x/P=181.1×0.5/116=0.781(2)已知P=101.33 kP a,x=0.4,求t, yP=101.33 kP a时，甲醇的沸点是64.7℃，丙醇的沸点是97.2℃，所求气液相平衡温度必在64.7℃与97.2℃之间。

假设t=75℃,计算P A o=151.1 kP a，P B o=41 kP a液相组成x=(P- P B o)/( P A o-P B o)= (101.33-41)/(151.1-41)=0.548＞0.4计算x值大于已知的x值，故所假设的温度t偏小，重新假设大一点的t进行计算，将三次假设的t与计算的x值列于下表，并在习题5-1附图1上绘成一条曲线，可知x=0.4时的平均温度t=79.5C习题5-1附表计算次数第一次第二次第三次假设t/℃75 80 85x 0.548 0.387 0.252习题5-1 附图t=79.5℃时，P A o=177.9 kP a气相组成 y= P A o x/P=177.9×0.4/101.33=0.702（3）已知x=0.6，y=0.84，求t，P计算P A o/ P B o=y（1-x）/[x（1-y）]=0.84×(1-0.6)/[0.6×(1-0.84)]=3.5待求的温度t，就是P A o/ P B o=3.5时的温度，用试差法计算。

假设t=80℃，P A o=181.1 kP a，P B o=50.93 kP aP A o/ P B o=181.1/50.93=3.556＞3.5温度t越小，则P A o/ P B o就越大，故所假设的t偏小。

假设t=85℃，P A o=215.9 kP a，P B o=62.78 kP aP A o/ P B o=215.9/62.78=3.44用比例内插法求P A o/ P B o=3.5时的温度t（t-80）/（85-80）=（3.5-3.556）/（3.44-3.556）求得t=82.4℃，在此温度下，P A o=197.2 kP a，P B o=56.35 kP a，则P A o/ P B o=197.2/56.35=3.5故t=82.4℃是待求温度总压 P= P A o x/y=197.2×0.6/0.84=140.9 kP a2. 甲醇（A）-乙醇（B）（可视为理想溶液）在温度20℃下达到气液相平衡，若液相中甲醇和乙醇各位100g,试计算气相中甲醇与乙醇的分压与总压，并计算气相组成。

已知20℃时甲醇的饱和蒸气压为11.83kP a，乙醇为5.93kP a。

（答案：6.98 kPa，2.43 kPa，9.41 kPa，0.742）解：甲醇和乙醇的摩尔质量分别为32和46.甲醇是易挥发组分，液相组成为x=(100/32)/[(100/32)+(100/46)]=0.59 摩尔分数甲醇分压P A= P A o x=11.83×0.59=6.98 kP a乙醇分压P B= P B o（1-x）=5.93×（1-0.59）=2.43 kP a总压P= P A+ P B=6.98+2.43=9.41 kP a气相组成y= P A/P=6.98/9.41=0.7423. 甲醇和丙醇在80℃时的饱和蒸气压分别181.1kPa和50.93kPa.甲醇和丙醇溶液为理想溶液。

试求：（１）80℃时甲醇和丙醇相对挥发度α; (2) 在80℃下气液两相平衡时的液相组成为0.5,试求气相组成；（３）计算此时的气相总压。

（答案：(1) 3.225；（2）0.781（3）116 kPa）解：（１）甲醇和丙醇在８0℃时的相对挥发度αα= P A o/P B o = 181.1/50.93= 3.556(2)x= 0.5时液相组成y=αx/[1+(α-1)x] =3.556×0.5/[1+(3.556-1) ×0.5]= 0.781(3)总压P= P A o x/ y= 116 kPa4. 每小时将5 000kg含苯30%和甲苯70%的混合物在连续精馏塔中分离，要求馏出物中含苯不小于98%，釜液中含苯不大于3%(以上均为质量分数)，试求馏出液和釜液的流量（分别以质量和摩尔流量表示）（答案：18.18kmol/h, 39.12 kmol/h）解：分别对全塔和易挥发组分作物料衡算F=D+WF x F=D x D+W x W将已知的质量流量F=5000 kg/h和质量分数数据x F=30%, x D=98%, x F=3%代入可解得馏出液和釜液的质量流量为D=1421 kg/h, W=3579 kg/h苯和甲苯的摩尔质量分别为78和92.苯是易挥发组分，则进料组成，塔顶及塔釜组成的摩尔分数分别为x F=(30/78)/[(30/78)+(70/92)]=0.3358 摩尔分数x D=(98/78)/[(98/78)+(2/92)]=0.983x W=(3/78)/[(3/78)+(97/92)]=0.0352进料的平均摩尔质量为M F=78×0.3358+92×（1-0.3358）=87.3进料的摩尔流量F=5000/87.3=57.3 kmol/h将上述数据代入前面的方程，得D=18.18 kmol/h，W=39.12 kmol/h5. 将流量为5 000kg/h的正戊烷-正己烷混合液在常压操作的连续精馏塔中分离，进料液中正戊烷的摩尔分数为0.4。

要求馏出液与釜液中正戊烷的摩尔分数分别为0.95与0.05。

试求馏出液、釜液的流量以及塔顶易挥发组分的回收率。

（答案：24.2 kmol/h, 38 kmol/h，0.924）解：正戊烷和正己烷的摩尔质量分别为72和86，则进料的平均摩尔质量为M F=0.4×72+0.6×86=80.4进料的摩尔流量F=5000/80.4=62.2 kmol/h已知x F=0.4，x D=0.95，x W=0.05馏出液流量为D=F[(x F-x W)/( x D -x W)]=62.2×[(0.4- 0.05)/( 0.95 - 0.05)]=24.2 kmol/h釜液流量为W=F-D=62.2-24.2=38 kmol/h塔顶易挥发组分的回收率A=(D x D)(/F x F)=（24.2×0.95）/（62.2×0.4）=0.9246. 在一连续操作的精馏塔中，分离苯-甲苯溶液。

进料量为100kmol/h,进料中苯的组成为0.4(摩尔分数), 饱和液体进料。

馏出液中苯的组成为0.95摩尔分数)，釜液中苯的组成为0.04(摩尔分数)，回流比R=3。

试求从冷凝器回流入塔顶的回流摩尔流量以及从塔釜上升蒸气的摩尔流量。

（答案：119 kmol/h,158 kmol/h）解：已知F=100 kmol/h，x F=0.4，x D=0.95，x W=0.04，馏出液流量为D=F[(x F-x W)/( x D -x W)]=100×[(0.4- 0.04)/( 0.95 - 0.04)]=39.6 kmol/h回流液流量L=RD=3×39.6=119 kmol/h塔釜上升蒸汽流量因饱和液体进料，则V＇=V=（R+1）D=（3+1）×39.6=158 kmol/h7. 在一常压下连续操作的精馏塔中分离某双组分溶液。

该物系的平均相对挥发度为α=2.92。

（1）离开塔顶第二理论板的液相组成x2=0.75(摩尔分数)，试求离开该板的气相组成y2; （２）从塔顶第一理论板进入第二理论板的液相组成x1=0.88(摩尔分数),若精馏段的液－气比Ｌ／Ｖ为2/3，试用进、出第二理论板的液气两相的物料衡算，计算从下面第三理论板进入第二理论板的气相组成。

（３）若为泡点回流，试求塔顶回流比R。

（４）试用精馏段操作线方程，计算馏出液组成x D．（答案：（1）0.898；（2）0.811；（3）2; (4)0.934）习题7的附图解：（1）因为是理论板，y2与x2为平衡关系。

用相平衡方程式从x2=0.75计算y2y2=αx2/[1+(α-1)x2] =2.92×0.75/[1+(2.92-1) ×0.75]= 0.898(2) 已知x1=0.88，x2=0.75，y2=0.898，L/V=2/3,求y3V(y2-y3) = L（x1-x2）y3= y2- L/V（x1-x2）= 0.811(3) 计算回流比RR/(R+1) =L/V=2/3, R=2(4) 精馏段操作线方程y n=[R/(R+1)] x n-1 + x D/(R+1) 将x1=0.88，y2=0.898及R=2代入，求得x D= 0.9348. 利用一连续操作的精馏塔，分离含甲醇0.3 摩尔分数的水溶液。

要求得到含甲醇0.95摩尔分数的馏出液及含甲醇0.03摩尔分数的釜液。

回流比R=1.0，操作压力为101.33kP a。

在饱和液体及冷液体（q=1.07）的两种条件下，试用图解法求理论板数及加料板位置。

101.33kP a下的甲醇-水溶液相平衡数据见下表.（答案：饱和液体条件下，理论板数为11（包括蒸馏釜），加料板为第8板；冷液体q=1.07条件下，理论板数为10（包括蒸馏釜），加料板为第7板）气液相平衡数据温度/℃ 64.5 69.3 73.1 75.3 78.0 81.7 84.4 87.7 89.3 91.2 93.5 96.4 100 x/摩尔分数 1.0 0.70 0.50 0.40 0.30 0.20 0.15 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.0 y/摩尔分数 1.0 0.870 0.779 0.729 0.665 0.579 0.517 0.418 0.365 0.304 0.234 0.134 0.0解：已知x F=0.3，x D=0.95，x W=0.03，R=1（1） 饱和液体进料，q=1精馏段操作线在y轴上的截距为x D/(R+1)=0.95/(1+1)=0.475q=1, q线为通过x F=0.3的垂直现。

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化工原理模拟习题+参考答案

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化工原理模拟习题+参考答案一、单选题（共60题，每题1分，共60分）1、吸收和蒸锵的过程分别是（）oA、单向传质，单向传质B、单向传质，双向传质C^双向传质，单向传质D、双向传质，双向传质正确答案：B2、N-甲基二乙醇胺是（）。

A、DEAB、MEAC、DIPAD、M DEA正确答案：D3、开孔率实际等于空塔气速与O之比。

A、阀孔气速B、阀孔个数C、上升气体流量D、阀孔总面积正确答案：A4、硫黄催化剂积炭主要是因为（）。

A、硫蒸汽冷凝B、二氧化碳与氧化铝反应C、酸性气中烧类燃烧不完全D、酸性气中硫化氢燃烧不完全正确答案：C5、在停工过程中，各系统设备泄压时，要关闭O阀门以免物料倒串;同时打开塔、容器的液控副线阀门及冷却器进出口阀。

A、所有物料进出装置B、物料进装置C、物料出装置D、泵进出口正确答案：A6、关于空塔气速，下列说法正确的是（）。

A、空塔气速对设计塔径没有意义B、其上限由漏液决定C、设计塔时空塔气速为液泛时速度的0.6~0.8倍D、一定处理量下，塔径大，空塔气速大正确答案：C7、吸收塔贫液温度上升后的影响表现在（）。

A、富液中硫化氢含量减少B、富液中硫化氢含量增加C、吸收塔顶温度下降D、吸收塔液位上升正确答案：A8、引酸性气前制硫炉炉膛要求升温到O0CoA、95（T1O50B、1250^1300C、1300^1350D、1050"1250正确答案：D9、吸收利用混合物中各组分在溶剂中O达到分离的目的。

A、溶解度B、挥发度C、吸收度D、真空度正确答案：A10、焚烧炉回火工艺现象是（）。

A、原料温度升高B、炉膛温度升高C、炉膛火焰高度升高D、炉膛内瞬时产生正压，防爆门破裂，火焰喷至炉外正确答案：DIK高毒作业场所应当设置（）区域警示线、警示标识和中文警示说明,并设置通讯报警设备。

A、红色B、橙色C、黄色D、白色正确答案：A12、SCOT尾气采样分析中氢气未检测出，可能是克劳斯尾气中（）含量偏高。

《化工原理》练习题及解答

《化工原理》练习题及解答

《化工原理》练习题一、简答题1、汽蚀现象2、真空度3、层流二、选择题1. 在静止流体内部各点的静压强相等的必要条件是( )A. 同一种流体内部B. 连通着的两种流体C. 同一种连续流体D. 同一水平面上，同一种连续的流体2. 离心泵的效率η和流量Q的关系为（）。

A. Q增大，η增大B. Q增大，η先增大后减小C. Q增大，η减小D. Q增大，η先减小后增加3. 双层平壁定态热传导，两层壁厚相同，各层的导热系数分别为λ1和λ2，其对应的温度差为△t1和△t2，若△t1＞△t2，则λ1和λ2的关系为（）。

A. λ1＜λ2,B. λ1＞λ2C. λ1=λ2D. 无法确定4. 在阻力平方区内，摩擦系数λ（）。

A. 为常数，与ε/d、Re均无关B.随Re值加大而减小C. 与Re值无关，是ε/d的函数D. 是Re值与ε/ d的函数三、计算题1.有一石油裂解装置，所得热裂物的温度300℃。

今欲设计一换热器，欲将石油从25℃预热到180℃，热裂物经换热后终温不低于200℃，试计算热裂物与石油在换热器中采用并流与逆流时的对数平均温差ΔΤm。

2.如图所示，水由常压高位槽流入精馏塔中。

进料处塔中的压力为0.1大气压（表压），送液管道为φ 45×2.5 mm、长8 m的钢管。

管路中装有180°回弯头一个(le/d =75)，90°标准弯头一个(le/d =35)。

塔的进料量要维持在3.6m3/h，试计算高位槽中的液面要高出塔的进料口多少米？参考数据：水的粘度为1cP Array《化工原理》练习题答案一、简答题1、汽蚀现象泵的入口处的压力低于被输送流体的饱和蒸汽压，形成大量气泡，气泡进入到离心泵的高压区破裂，液滴填充真空区击打器壁，形成汽蚀现象。

2、真空度真空度= 大气压力－绝对压力3、层流流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合二、选择题1.D2.B3.A4.C三、简答题1. 解：求得 ∆Tm1=97.2℃∆Tm2=145.7℃2.解： 由流量可求得流速为u=0.8 m/s(5分)。

化工原理——带答案

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第一章流体力学1.表压与大气压、绝对压的正确关系是（A ）。

A.表压=绝对压-大气压B.表压=大气压-绝对压C.表压=绝对压+真空度2.压力表上显示的压力，即为被测流体的（B ）。

A.绝对压B.表压C.真空度D.大气压3.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（B ）。

A.真空度B.表压强C.绝对压强D.附加压强4.设备内的真空度愈高，即说明设备内的绝对压强（B ）。

A.愈大B.愈小C.愈接近大气压D.无法确定5.一密闭容器内的真空度为80kPa,则表压为（B ）kPa。

A. 80B. - 80C. 21.3D.181.36.某设备进、出口测压仪表中的读数分别为p1（表压）=1200mmHg和p2（真空度）=700mmHg，当地大气压为750mmHg,则两处的绝对压强差为（D ）mmHg。

A.500B.1250C.1150D.19007.当水面压强为一个工程大气压，水深20m处的绝对压强为（B ）。

A. 1个工程大气压B. 2个工程大气压C. 3个工程大气压 D. 4个工程大气压8.某塔高30m,进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kpa,（塔外大气压强为100kpa）。

那么塔顶处水的压强（A）。

A. 403 . 8kpaB. 698. 1kpaC. 600kpaD. 100kpa9.在静止的连续的同一液体中，处于同一水平面上各点的压强（A ）A.均相等B.不相等C.不一定相等10.液体的液封高度的确定是根据（C ）.A.连续性方程B.物料衡算式C.静力学方程D.牛顿黏性定律11.为使U形压差计的灵敏度较高，选择指示液时，应使指示液和被测流体的密度差（P指-P）的值（B ）。

A.偏大B.偏小C.越大越好12.稳定流动是指流体在流动系统中，任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量（A ）。

A.仅随位置变，不随时间变B.仅随时间变，不随位置变C.既不随时间变，也不随位置变D.既随时间变，也随位置变13.流体在稳定连续流动系统中，单位时间通过任一截面的（B ）流量都相等。

化工原理习题答案.

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第一章 流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×10 3Pa ，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 98.7×10 4Pa 。

解：略2.在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为 960 kg/m 3的油品，油面高于罐底 9.6m ，油面 上方为常压。

在罐侧壁的下部有一直径为 760mm 的圆孔，其中心距罐底 800mm ，孔盖用 14 的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作应力取为 39.23×106Pa ，问至少需要几个螺钉？解：设通过孔盖中心的水平面上液体的静压为 p ，则p 便 是罐内液体作用于孔盖上的平均压强。

根据流体静力学基本方程，知：p=p a +ρgh作用在孔盖外侧的是大气压强 p a ，故孔盖内外两侧所受 压强差为：Δp=p­ p a = p a +ρgh­ p a =ρgh∴Δp=960×9.81(9.6­0.8)=8.29×10 4Pa作用在孔盖上的净压力为：P=Δp ×πd 2 /4=8.29×10 4 ×π0.76 2 /4=3.76×10 4N每个螺钉能承受的力为：400×9.807×10 4 ×π/4×0.014 2 =6.04×10 3N螺钉的个数＝3.76×10 4 /6.04×10 3=6.23 个≈7 个 即至少要 7个螺钉。

3.某流化床反应器上装有两个 U 管压差计， 如本题附图所示。

测得 R 1=400mm,R 2=50mm, 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=50mm 。

试求 A 、B 两处的表压强。

解：U 管压差计连接管中是气体。

以ρg 、ρH2O 及 ρHg 分别表示气体、水与水银的密度。