化工原理下册课后题答案

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。

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。

第一章绪论习题1.热空气与冷水间的总传热系数K值约为42.99k c a l/（m2・h・℃），试从基本单位换算开始，将K值的单位改为W/（m2・℃）。

[答案:K＝50M（m2・C）]。

解：从附录查出：1k c a l＝1.1622×10-3K W·h=1.1622W·h所以：K=42.99K c a l/（m2·h·℃）＝42.99K c a l/（m2·h·℃）×（1.1622W·h/1k c a l）＝50w/（m2·℃）。

2.密度ρ是单位体积物质具有的质量。

在以下两种单位制中，物质密度的单位分别为:S I k g/m2；米制重力单位为：k g f.s2/m4;常温下水的密度为1000k g/m3，试从基本单位换算开始，将该值换算为米制重力单位的数值。

〔答案:p＝101.9k g f/s2/m4〕解：从附录查出：1k g f＝9.80665k g·m/s2，所以1000k g/m3＝1000k g/m3×[1k g f/(9.80665k g·m/s2)]=101.9k g f·s2/m4.3.甲烷的饱和蒸气压与温度的关系符合下列经验公式：今需将式中p的单位改为P a，温度单位改为K，试对该式加以变换。

〔答案:〕从附录查出：1m m H g=133.32P a，1℃＝K－273.3。

则新旧单位的关系为：P＝P’/133.32;t＝T－273.3。

代入原式得：l g（P’/133.32）＝6.421-352/（T－273.3+261）；化简得l g P=8.546－3.52/(T-12.3).4.将A、B、C、D四种组分各为0.25（摩尔分数，下同）的某混合溶液，以1000m o l/h 的流量送入精馏塔内分离，得到塔顶与塔釜两股产品，进料中全部A组分、96％B组分及4％C组分存于塔顶产品中，全部D组分存于塔釜产品中。

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。

化工原理二课后习题答案化工原理二课后习题答案化工原理二是化学工程专业的一门重要课程，它涉及到化学反应、热力学、传质等方面的知识。

在学习过程中，习题是巩固知识的重要手段。

下面，我将为大家提供化工原理二课后习题的答案，希望对大家的学习有所帮助。

1. 问题：在一个恒温反应器中，气相反应A→B，反应速率方程为r=kC_A，其中k为反应速率常数，C_A为A的浓度。

试证明，当反应速率恒定时，反应器内A的浓度也是恒定的。

答案：根据反应速率方程r=kC_A，当反应速率恒定时，r=kC_A=kC_A0，其中C_A0为反应开始时A的浓度。

由此可得C_A=C_A0，即A的浓度恒定。

2. 问题：试证明，在一个恒温反应器中，气相反应A→B，反应速率方程为r=kC_A，其中k为反应速率常数，C_A为A的浓度。

当反应速率恒定时，反应器内B的浓度也是恒定的。

答案：根据反应速率方程r=kC_A，当反应速率恒定时，r=kC_A=kC_A0，其中C_A0为反应开始时A的浓度。

由于反应A→B是单向反应，B的生成速率与A的消耗速率相等，即r=kC_A=kC_A0=kC_B，其中C_B为B的浓度。

由此可得C_B=C_A0，即B的浓度恒定。

3. 问题：在一个恒温反应器中，气相反应A→B，反应速率方程为r=kC_A，其中k为反应速率常数，C_A为A的浓度。

试证明，当反应速率恒定时，反应器内A和B的摩尔流量之比为C_A0/C_B0，其中C_A0和C_B0分别为反应开始时A和B的摩尔浓度。

答案：根据反应速率方程r=kC_A，当反应速率恒定时，r=kC_A=kC_A0=kC_B，其中C_A0和C_B0分别为反应开始时A和B的浓度。

根据摩尔流量的定义，摩尔流量与浓度成正比，即n=kC。

由此可得n_A=kC_A=kC_A0，n_B=kC_B=kC_B0。

因此，n_A/n_B=C_A0/C_B0，即反应器内A和B的摩尔流量之比为C_A0/C_B0。

4. 问题：在一个恒温反应器中，气相反应A+B→C，反应速率方程为r=kC_AC_B，其中k为反应速率常数，C_A和C_B分别为A和B的浓度。

第五章 蒸馏一、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)xy xαα=+-。

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 y n =0.4，则 y n+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p A 0=116.9kPa,p B 0=46 kPa ，则相对挥发度α= 2.54，平衡时液相组成x A = 0.78 ，气相组成y A = 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 R min11、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()550.6V V L VF V L V LI I I I I q I I I I -+-===-- 12、在塔的精馏段测得 x D =0.96、x 2=0.45、x 3=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 E MV _44.1%_。

第一章 流体流动习题解答1－1 已知甲城市的大气压为760mmHg ，乙城市的大气压为750mmHg 。

某反应器在甲地操作时要求其真空表读数为600mmHg ，若把该反应器放在乙地操作时，要维持与甲地操作相同的绝对压，真空表的读数应为多少，分别用mmHg 和Pa 表示。

[590mmHg, 7.86×104Pa]解：P （甲绝对）=760-600=160mmHg 750-160=590mmHg=7.86×104Pa1－2用水银压强计如图测量容器内水面上方压力P 0，测压点位于水面以下0.2m 处，测压点与U 形管内水银界面的垂直距离为0.3m ，水银压强计的读数R ＝300mm ，试求 （1）容器内压强P 0为多少？（2）若容器内表压增加一倍，压差计的读数R 为多少？习题1－2 附图[(1) 3.51×104N ⋅m －2 (表压)； (2)0.554m] 解：1. 根据静压强分布规律 P A ＝P 0＋g ρHP B ＝ρ，gR因等高面就是等压面，故P A ＝ P BP 0＝ρ，gR －ρgH ＝13600×9.81×0.3－1000×9.81(0.2+0.3)=3.51×104N/㎡ (表压) 2. 设P 0加倍后，压差计的读数增为R ，＝R ＋△R ，容器内水面与水银分界面的垂直距离相应增为H ，＝H ＋2R∆。

同理， ''''''02R p gR gH gR g R gH gρρρρρρ∆=-=+∆--000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯，，，4，，－（－）－ 3.5110＝＝＝＝－－－220.30.2540.554m R R R ∆，＝＋＝＋＝1－3单杯式水银压强计如图的液杯直径D ＝100mm ，细管直径d ＝8mm 。

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。

化工原理课后习题解答（夏清、常贵主编.化工原理.大学,2005.）第一章流体流动1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备的绝对压强与表压强。

已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。

解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到：设备的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa=8.54×103 Pa设备的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa2．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14mm的钢制螺钉紧固。

若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ，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油≤σ螺解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8)×3.14×0.762150.307×103 Nσ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×nP油≤σ螺得 n ≥ 6.23取 n min= 7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，如本题附图所示。

测得R1 = 400 mm ， R2 = 50 mm，指示液为水银。

为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的U 型管与大气连通的玻璃管灌入一段水，其高度R3 = 50 mm。

试求A﹑B两处的表压强。

分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a–a′为等压面，对于左边的压差计，b–b′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。

解：设空气的密度为ρg，其他数据如图所示a–a′处 P A + ρg gh1 = ρ水gR3 + ρ水银ɡR2由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05= 7.16×103 Pab-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103=6.05×103Pa4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测定分相槽煤油和水的两相界面位置。