化工原理下册课后习题解答

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）课后习题解答天津大学化工学院柴诚敬第七章传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。

已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比Y1、Y2。

解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数y1和y2。

y1?0.055/170.055/17?0.945/290.002/17?0.0903?0.00340.002/17?0.998/29 进、出塔气体中氨的摩尔比Y1、Y2为Y1? Y2?y2?0.09031?0.09030.0034?0.0993?0.00341?0.0034 由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。

2. 试证明由组分A和B组成的双组分混合物系统，下列关系式成立：MAMBdxAdw? （1） A2(xAMA?xBMB)（2）dxA?MAMB(dwAwAMA?wBMB)2解：（1） wA?MAxAxAMA?xBMB?MAxAxAMA?(1?xA)MBdwM(xM?xBMB)?xAMA(MA?MB)MAMB(xA?xB)A?AAA?dx22(xAMA?xBMB)(xAMA?xBMB)A由于xA?xB?1 故 dwA?MAMBdxA(xAMA?xBMB)2wA （2） x?AwAMA?wBMBwAMA11(wA?wB)MMAB?ww2(A?B)MAMB?1ww2MAMB(A?B)MAMB故 dxA?MAMB(dwAwAMA?wBMB)23. 在直径为0.012 m、长度为0.35 m的圆管中，CO气体通过N2进行稳态分子扩散。

管内N2的温度为373 K，总压为101.3 kPa，管两端CO的分压分别为70.0 kPa和7.0 kPa，试计算CO的扩散通量。

解：设 A－CO； B－N2 查附录一得 DAB?0.318?10?4m2s?31.3k Pa pB1?p总?pA1??101.3?70?kPapB2?p总?pA2??101.3?7.0?kPa?94.3kPap?pB194.3?31.3?kPa?57.12kPa pBM ?B2pB294.3lnln31.3pB1DPNA?AB?pA1?pA2?RTzpBM0.318?10?4?101.3???70.0-7.0?kmol?m2?s??3.273?10?6kmol?m2?s?8.314?373?0.35?57.124. 在总压为101.3 kPa，温度为273 K下，组分A自气相主体通过厚度为0.015 m的气膜扩散到催化剂表面，发生瞬态化学反应A?3B。

第七章 传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。

已知入塔混合气中氨含量为5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 。

解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数1y 和2y 。

120.055/170.09030.055/170.945/290.002/170.00340.002/170.998/29y y ==+==+进、出塔气体中氨的摩尔比1Y 、2Y 为10.09030.099310.0903Y ==- 20.00340.003410.0034Y ==-由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。

2. 试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立： （1） 2)B A A B A B A A (d d M x M x x M M w +=（2）2A )(d d BB AA B A A M w M w M M w x +=解：（1） BB A A A A A M x M x x M w +=BA A A)1(A A M x M x x M -+=2)B B A )B A )B B A (A A (A (A A A d A d M x M x M M M x M x M x M x w +-+=-2)B B A )B A (B A A (M x M x x x M M +=+由于 1B A =+x x 故2)B B A A B A A (d A d M x M x x M M w +=（2）BB AA A AA M w M w M w x +=2)()(Ad A d BB A A BAA ABB AA A 11)(1M w M w M M M w M w M w M w x+-+=-2)(BA 1(BB A A )B A M w M w M M w w ++=2)(BB AA B A 1M w M w M M +=故 2)(d A d BB AA B A AM w M w M M w x +=3. 在直径为0.012 m 、长度为0.35 m 的圆管中，CO 气体通过N 2进行稳态分子扩散。

蒸馏是分离的答案：的一种方法，其分离依据是混合物中各组分，分离的条件是。

均相液体混合物挥发性差异某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于 ，馏出液流量等于 ，操作线方程为 答案： m对于饱和蒸汽进料，则有L ( ) L ，V () V 。

A 等于B 小于C 大于D 不确定答案： AB★习题：精馏塔中由塔顶向下的第n-1，n ，n+1 层塔板，其气相组成关系为()A y n+1>y n >y n-1B y n+1=y n =y n-1C y n+1 <y n <y n-1 D不确定答案： C★习题：若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为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。

答案：液膜阻力H/KG★习题在吸收过程中，由于吸收质不断进入液相，所以混合气体量由塔底至塔顶____________________ 。

在计算塔径时一般应以 _________________ 的气量为依据。

答案：逐渐减少塔底★习题求传质单元数时，对于低浓度气体吸收，当平衡线为直线可用__________________ 法, 当平衡线为弯曲程度不大的曲线时可用法，当平衡线为任意形状曲线时可用法。

答案：解析法梯形图解图解积分★习题有利于吸收操作的条件() )(A)温度下降，总压上升(B)温度上升，总压下降(C)温度、总压均下降(D)温度、总压均上升绝干气。

在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应 _______________ ，其自由水分相应 _______________________ 。

恒定的干燥条件是指空气 __________________ ， __________________ ， ____________________ 均不变的过程。

第六章 习题1、 在101.33KPa 、293K 下，空气中CCl 4的分压为21mmHg,求CCl 4的摩尔分数、摩尔浓度和摩尔比。

解：0276.076021===PP y A33/1015.1293314.833.1010276.0m kmol RT PCAA-⨯=⨯⨯== kmolB kmolA y y Y /0284.00276.010276.01=-=-=2、 在100Kg 水中含有0.015Kg 的CO 2，试求CO 2，的质量分数、质量比和质量浓度。

解：00015.0100015.0==w kgB kgA ww W /105.114-⨯=-=3/15.02m kg co vm A==水ρ3、 在101.3kPa 、20℃下，100kg 水中含氨1kg 时，液面上方氨的平衡分压为0.80kPa ，求气、液相组成。

解：液相：0106.01899171171=+=x 0107.01=-=x x X 3/558.01.0171m kmol c Al == 气相：37.9010Ay Pp-==⨯31096.71-⨯=-=yyY 34/1028.3m kmol RTpc AAg -⨯==4、 在101.3kPa 、10℃，氧与二氧化碳混合气体发生定常扩散过程，已知相距0.3cm 的两截面上氧的分压分别为13.3kpa 和6.66kPa ，又知扩散系数为0.148cm 2/s ，试计算下列两种情形下氧的传质速率N A ,kmol/﹝m 2．s ﹞:①氧与二氧化碳两种气体做等摩尔反向扩散；②二氧化碳的停滞组分。

解：2121122122()0.0139/()101.313.388101.3 6.6694.6494.648891.2894.64ln88103.31.191.28()0.0154/()A A A B B Bm BmA A A BmDmol m s RT kPakPakPa P D Dmol m s RT N P P P PP P N P P P δδ=-=⋅=-==-=-=====⋅-=⋅7、假设6－3中情况服从亨利定律，求E 、m 、H. 解：8、101.3kPa 下，求与空气接触的水中氧的最大浓度及相平衡常数。

第八章气体吸收问题1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪?答1．吸收的目的是分离气体混合物。

基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。

操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。

问题2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性?答2．溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。

溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。

问题3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系?答3．m=E/P=HC M/P，m、E、H均随温度上升而增大，E、H基本上与总压无关，m反比于总压。

问题4. 工业吸收过程气液接触的方式有哪两种?答4．级式接触和微分接触。

问题5. 扩散流J A , 净物流N, 主体流动N M , 传递速率N A 相互之间有什么联系和区别?答5．N=N M+J A+J B, N A=J A+N M C A/C M。

J A、J B浓度梯度引起；N M微压力差引起；N A溶质传递，考察所需。

问题6. 漂流因子有什么含义? 等分子反向扩散时有无漂流因子? 为什么？答6．P/P Bm 表示了主体流动对传质的贡献。

无漂流因子。

因为没有主体流动。

问题7. 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系? 液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系?答7．D气∝T1.81/P，D液∝T/μ。

问题8. 修伍德数、施密特数的物理含义是什么?答8．Sh=kd/D表征对流传质速率与扩散传质速率之比。

Sc=μ/ρD表征动量扩散系数与分子扩散系数之比。

问题9. 传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?答9．表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，从k∝D推进到k∝ D0.5。

问题10. 传质过程中，什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制?答10．mky<<kx时，气相阻力控制；mky>>kx时，液相阻力控制。

问题11. 低浓度气体吸收有哪些特点? 数学描述中为什么没有总物料的衡算式?答11．①G、L为常量，②等温过程，③传质系数沿塔高不变。

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。

第七章传质与分离过程概论1.在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。

已知入塔混合气中氨含量为 5.5%（质量分数，下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%，试计算进、出塔气体中氨的摩尔比、。

解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数和。

进、出塔气体中氨的摩尔比、为由计算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。

2. 试证明由组分A和B组成的双组分混合物系统，下列关系式成立：（1）（2）解：（1）由于故（2）故3. 在直径为0.012 m、长度为0.35 m的圆管中，CO气体通过N2进行稳态分子扩散。

管内N2的温度为373 K，总压为101.3 kPa，管两端CO的分压分别为70.0 kPa和7.0 kPa，试计算CO的扩散通量。

解：设 A－CO； B－N2查附录一得4. 在总压为101.3 kPa，温度为273 K下，组分A自气相主体通过厚度为0.015 m的气膜扩散到催化剂表面，发生瞬态化学反应。

生成的气体B离开催化剂表面通过气膜向气相主体扩散。

已知气膜的气相主体一侧组分A的分压为22.5 kPa，组分A在组分B中的扩散系数为1.85×10-5 m2/s。

试计算组分A和组分B的传质通量和。

解：由化学计量式可得代入式（7-25），得分离变量，并积分得5. 在温度为278 K的条件下，令某有机溶剂与氨水接触，该有机溶剂与水不互溶。

氨自水相向有机相扩散。

在两相界面处，水相中的氨维持平衡组成，其值为0.022（摩尔分数，下同），该处溶液的密度为998.2 kg/m3；在离界面5 mm的水相中，氨的组成为0.085，该处溶液的密度为997.0 kg/m3。

278 K时氨在水中的扩散系数为1.24×10–9 m2/s。

试计算稳态扩散下氨的传质通量。

解：设 A－NH3；B－H2O离界面5 mm处为点1、两相界面处为点2，则氨的摩尔分数为，点1、点2处溶液的平均摩尔质量为溶液的平均总物质的量浓度为故氨的摩尔通量为6. 试用式（7-41）估算在105.5 kPa、288 K条件下，氢气（A）在甲烷（B）中的扩散系数。