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化工原理习题解答

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第6章 蒸馏 6-1.苯（A）和甲苯（B）的饱和蒸气压数据为 苯的饱和蒸气压kPa/Ap 甲苯的饱和蒸气压kPa/Bp 80.2 84.1 88.0 92.0 96.0 100 104 108 110.4 101.33 113.59 127.59 143.72 160.52 179.19 199.32 221.19 233.05 39.99 44.4 50.6 57.6 65.66 74.53 83.33 93.93 101.33 根据上表数据作kPa33.101下苯和甲苯溶液的xyt图及xy图。此溶液服从拉乌尔定律。

解：000BABAPPPPx；AAAxPPy0

80.2 84.1 88.0 92.0 96.0 100 104 108 110.4 1.0 0.823 0.659 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0 1.0 0.925 0.83 0.72 0.596 0.453 0.304 0.123 0 6-2．利用习题6-1的数据 （1）计算相对挥发度。（2）写出平衡方程式。 （3）算出xy的一系列平衡数据与习题1作比较。

（答：（1） 44.2， （2）xxy44.1144.2）

解：⑴00BAPP，

80.2 84.1 88.0 92.0 96.0 100 104 108 110.4 2.53 2.56 2.52 2.50 2.44 2.40 2.39 2.36 2.30 1.0 0.823 0.659 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0 1 0.919 0.825 0.716 0.595 0.456 0.309 0.131 0

⑵xxxxy44.1144.211 ⑶由计算所得的一系列y、x值与习题6-1之值很接近。 6-3．将含%24（摩尔分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入一连续精馏塔中。要求馏出液含%95易挥发组分，釜液含%3易挥发组分。送至冷凝器的蒸气量为1hkmol850，流入精馏塔的回流液量为1hkmol670。试求：

（1）每小时能获得多少kmol的馏出液？多少kmol的釜液？

（2）回流比DLR 为多少？ (答：1hkmol180D ， 1hkmol6.608W；72.3R ) 解：DLV， 1hkmol180670850LVD，

72.3180670DLR，

WWDF180，

WDFWxDxFx即03.018018095.024.0FF，

解得：1hkmol6.788F， 1hkmol6.6081806.788DFW。

6-4．有1hkg10000含物质A（摩尔质量为1kmol8kg7 ）3.0（质量分数，下同）和含物质B（摩尔质量为1kmol0kg9 ）7.0的混合蒸气自一连续精馏塔底送入。若要求塔顶产品中物质A的组成为95.0，釜液中物质A的组成为01.0。试求：（1）进入冷凝器底蒸气流量为多少？以摩尔流量表示。（2）回流比R为多少？ (答：（1）1hkmol116V ; (2) 96.1R ) 解：WDF，

WDFWxDxFx，

1hkg1.3085D，

956.09005.07895.078/95.0Dx，

33.0907.0783.078/3.0Fx，

53.7890044.078956.0DM，

11.869067.07833.0FM，

1hkmol11611.8610000V，

1hkmol28.3953.781.3085D，

96.1128.391161)1(DVRDRV。

6-5．某连续精馏塔，泡点加料，已知操作线方程如下： 精馏段 172.08.0xy 提馏段 018.03.1xy 试求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 （答： 38.0fx ；86.0dx ；06.0Wx ；4R ）

解：精馏段操作线的斜率为8.01RR， 4R； 精馏段操作线的截距为172.01RxD。 86.0Dx；

提馏段操作线在对角线的坐标为：

WWxxy，

018.03.1WWxx，

06.0Wx；

泡点进料，q线为垂直线，两操作线交点的横坐标为Fx， 172.08.0Fxy，

018.03.1Fxy，

38.0Fx。

6-6．要在常压操作的连续精馏塔中把含4.0苯及6.0甲苯的溶液加以分离，以便得到含0.95苯的馏出液和04.0苯（以上均为摩尔分数）的釜液。回流比为3，泡点进料，进料量为1hkmol100。求从冷凝器回流入塔顶的回流液的流量及自釜升入塔底的蒸气的流量。 （ 答： 1hkmol68.118L；1hkmol24.158V ） 解：由WDF、WDFWxDxFx，

解得：1hkmol56.3904.095.004.04.0100WDWFxxxxFD， 1hkmol68.11856.393RDL，

1hkmol24.15856.394)1(DRVV。

6-7．在连续精馏塔中将甲醇%30（摩尔分数，下同）的水溶液进行分离，以便得到含甲醇%95的馏出液及%3的釜液。操作压力为常压，回流比为0.1，进料为泡点液体，试求理论板数及加料位置。常压下甲醇和水的平衡数据如下： 液相中甲醇的摩尔分数 %/ 气相中甲醇的摩尔分数 %/ 100 96.4 93.5 91.2 89.3 87.7 84.4 81.7 78.0 75.3 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0 64.5 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 15.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 95.0 100.0 0.0 13.4 23.4 30.4 36.5 41.8 51.7 57.9 66.5 72.9 77.9 82.5 87.0 91.5 95.8 97.9 100.0

（答：6;8TN块板进料 ） 解：Dxx，Dxy在xy图上得a点，

精馏段截距475.01195.01RxD， 在xy图上得c点，连接ac得精馏段操作线， 过Fxx做垂直线与精馏段操作线的交点d， 当Wxx时，提馏段操作线Wxy 对角线上b点， 在平衡线与操作线间作梯级，塔内理论板数为八块，加料板为第六块。（图略） 6-8．用一连续精馏塔分离苯－甲苯混合液，原料中含苯4.0，要求塔顶馏出液中含苯97.0，釜液中含苯02.0（以上均为摩尔分数），若原料液温度为C250，求进料热状态参

数q为多少？若原料为气液混合物，气液比为4/3，q值为多少？ （ 答：35.1q ；57.0q ）

解：44.092/6.078/4.078/4.0///BBAAAAFMMMx， 泡点为C95， 查得：1kmolkJ2.30724苯r， 1kmolkJ32200甲苯r

，

1kmolkJ7.316096.04.0甲苯苯rrr

，

平均温度：C6029525， 查得C60苯的比热为11KkmolkJ5.143cp， 甲苯的比热为11KkmolkJ3.169cp， 11KkmolkJ1.1595.1696.05.1434.0pc

，

35.17.31609)2595(1.1597.31609q；

气液混合物： 57.074汽化率q。

6-9．某液体混合物含易挥发组分65.0（摩尔分数，下同），以饱和蒸汽加入连续精馏塔中，加料量为1hkmol50，残液组成为04.0，塔顶产品的回收率为%99，回流比为3，试求：（1）塔顶、塔底的产品流量；（2）精馏段和提馏段内上升蒸汽及下降液体的流量；（3）写出精馏段和提馏段的操作线方程。

解：⑴根据回收率的定义有：FDFxDx， 又WDFWxDxFx， 1

FW

Fx

Wx

，

则1hkmol125.804.0)99.01(65.050)1(WFxFxW， 1hkmol875.41125.850WFD；

⑵根据回流比的定义DLR/有： 1hkmol625.125875.413RDL，

又1hkmol5.167875.41)13()1(DRDLV， 因为进料为饱和蒸气0q，所以提馏段上升蒸气和下降的液流量如下： 1hkmol5.11750)01(5.167)1(FqVV

，

1hkmol625.125500625.125qFLL

；

⑶由回收率定义得：

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化工原理第二章习题及答案解析

化工原理第二章习题及答案解析

第二章流体输送机械一、名词解释（每题2分）1、泵流量泵单位时间输送液体体积量2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量3、效率有效功率与轴功率的比值4、轴功率电机为泵轴所提供的功率5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线8、最佳工作点效率最高时所对应的工作点9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离11、允许吸上真空度泵吸入口允许的最低真空度12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值13、泵的工作点管路特性曲线与泵的特性曲线的交点14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计二、单选择题（每题2分）1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（）Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A2、以下不是离心式通风机的性能参数( )Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B3、往复泵适用于( )Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合Ｂ介质腐蚀性特别强的场合Ｃ流量较小，扬程较高的场合Ｄ投资较小的场合 C4、离心通风机的全风压等于 ( )Ａ静风压加通风机出口的动压Ｂ离心通风机出口与进口间的压差Ｃ离心通风机出口的压力Ｄ动风压加静风压 D5、以下型号的泵不是水泵 ( )ＡＢ型ＢＤ型ＣＦ型Ｄｓｈ型 C6、离心泵的调节阀 ( )Ａ只能安在进口管路上Ｂ只能安在出口管路上Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可Ｄ只能安在旁路上 B7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 ( )Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度） B8、流体经过泵后，压力增大∆p N/m2，则单位重量流体压能的增加为 ( )A ∆pB ∆p/ρC ∆p/ρgD ∆p/2g C9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 ( )A 泵壳和叶轮B 叶轮C 泵壳D 叶轮和导轮 C10、离心泵停车时要 ( )Ａ先关出口阀后断电Ｂ先断电后关出口阀Ｃ先关出口阀先断电均可Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀 A11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是 ( )A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2OB 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2OC 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2OD 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 ( )Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度Ｃ流量Ｄ泵的吸入管路的长度 D13、如以∆h,允表示汽蚀余量时，p1,允表示泵入口处允许的最低压力，p v为操作温度下液体的饱和蒸汽压，u1为泵进口处的液速，则 ( )A p1,允= p v + ∆h,允B p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允－u12/2gC p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允D p1,允/ρg= p v/ρg+ ∆h,允＋u12/2g B14、以下种类的泵具有自吸能力 ( )Ａ往复泵Ｂ齿轮泵与漩涡泵Ｃ离心泵Ｄ旋转泵与漩涡泵 A15、如图示，列1--1与2--2截面的伯努利方程，为：H e＝∆z＋∆p/ρg＋∆(u2/2g)＋∑H f,1-2，则∆h f,1-2为 ( )A 泵的容积损失，水力损失及机械损失之和B 泵的容积损失与水力损失之和C 泵的水力损失D 测压点1至泵进口，以及泵出口至测压点2间的阻力损失D16、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生 ( )Ａ气缚现象Ｂ汽蚀现象Ｃ汽化现象Ｄ气浮现象A17、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因 ( )Ａ水温太高Ｂ真空计坏了Ｃ吸入管路堵塞Ｄ排出管路堵塞C18、由阀门全开的条件算出在要求流量为V时所需扬程为H e/。

化工原理第四章习题及答案

化工原理第四章习题及答案

第四章传热一、名词解释1、导热若物体各部分之间不发生相对位移，仅借分子、原子和自由电子等微观粒子的热运动而引起的热量传递称为热传导（导热）。

2、对流传热热对流是指流体各部分之间发生相对位移、冷热流体质点相互掺混所引起的热量传递。

热对流仅发生在流体之中, 而且必然伴随有导热现象。

3、辐射传热任何物体, 只要其绝对温度不为零度(0K), 都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量, 同时又不断地吸收来自外界物体的辐射能, 当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的辐射能不相等时, 该物体就与外界产生热量的传递。

这种传热方式称为热辐射。

4、传热速率单位时间通过单位传热面积所传递的热量（W/m2）5、等温面温度场中将温度相同的点连起来，形成等温面。

等温面不相交。

二、单选择题1、判断下面的说法哪一种是错误的（）。

BA 在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大；B 在同一温度下，物体吸收率A与黑度ε在数值上相等，因此A与ε的物理意义相同；C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强；D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度。

2、在房间中利用火炉进行取暖时，其传热方式为_______ 。

CA 传导和对流B 传导和辐射C 对流和辐射3、沸腾传热的壁面与沸腾流体温度增大，其给热系数_________。

CA 增大B 减小C 只在某范围变大D 沸腾传热系数与过热度无关4、在温度T时，已知耐火砖辐射能力大于磨光铜的辐射能力，耐火砖的黑度是下列三数值之一，其黑度为_______。

AA 0.85B 0.03C 15、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度______耐火砖的黑度。

DA 大于B 等于C 不能确定是否大于D 小于6、多层间壁传热时，各层的温度降与各相应层的热阻_____。

AA 成正比B 成反比C 没关系7、在列管换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面两项判断是否正确： A甲、传热管的壁温将接近加热蒸汽温度；乙、换热器总传热系数K将接近空气侧的对流给热系数。

化工原理答案-第三章习题答案-150

化工原理答案-第三章习题答案-150

第三章习题解答3-1 某圆柱形固定床填充的催化剂直径为p d ，高为h ，试求等体积的当量直径及球形度。

解：h d d e 2p 346ππ=，32p 23h d d e = ()p 312p p 2322218)24(23d h h d h d d h d P P +=⋅⋅+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛=πππφ3-2 求20mm×20mm×25mm 的长方体颗粒的体积当量直径，表面积当量直径，比表面积当量直径及形状系数。

解：体积当量直径：mm V d ev 7.262520206633=⨯⨯⨯==ππ表面积当量直径：mm Sd es 8.282)252020202020(=⨯⨯+⨯+⨯==ππ比表面积当量直径：mm S V a d ea 1.232)252020202020(252020666=⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=== 形状系数：86.08.287.26222222=====es ev es ev P s d d d d S S ππφ 3-3 由边长皆为2mm 的立方体，直径和高度均为2mm 的圆柱体及直径为3mm 的球体各10kg 组成的均匀颗粒床层，床层直径为0.2m ，高度为 1 m 。

已知颗粒的密度皆为1900kg/m 3，求床层的空隙率和颗粒的平均比表面积。

解： 床层体积：3220314.012.044m h d V b =⨯⨯==ππ颗粒体积：30158.01900310m V P =⨯= 床层空隙率：497.00314.00158.00314.0=-=-=bpb V V V ε 颗粒的平均比表面积：3球柱立a a a a ++=-13000002.0002.0002.06002.0002.0-=⨯⨯⨯⨯=m a 立 1223000002.0)002.0(4002.02)002.0(4-=⨯⨯⋅+⨯⨯=m a πππ柱 1322000003.066003.0003.0-==⨯⨯=m a ππ球 11 2.67676232000300030003---==++=++=mm m a a a a 球柱立 3-4 某形状近似球形的微小固体颗粒，其沉降运动处于斯托克斯定理区，试计算（1）该颗粒在20℃与200℃的常压空气中的沉降速度之比为多少？（2）该颗粒在20℃与50℃的水中的沉降速度之比为多少？[（1）1.44，（2）0.55]解：（1）20℃空气的粘度s Pa ⋅⨯=-51081.1μ，200℃空气的粘度s Pa ⋅⨯=-5'106.2μ，因沉降速度处于斯托克斯定律区，ρρ>>p ，故()()()()44.11081.1106.2181855''''22'=⨯⨯=--=--=--μρρμρρμρρμρρs s s s t t g d gd u u （2）20℃水的粘度s Pa ⋅⨯=-3101μ，50℃水的粘度s Pa ⋅⨯=-3'1055.0μ，因沉降速度处于斯托克斯定律区，并考虑到液体的密度随温度变化很小，故()()()()55.01011055.0181833'''''22'=⨯⨯=≈--=--=--μμμρρμρρμρρμρρs s p p p p t t g d g d u u 无论是气体还是液体，温度的改变主要是通过粘度的变化而影响沉降速度。

化工原理课后习题答案详解第四章.doc

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第四章多组分系统热力学4.1有溶剂A与溶质B形成一定组成的溶液。

此溶液中B的浓度为c B，质量摩尔浓度为b B，此溶液的密度为。

以M A，M B分别代表溶剂和溶质的摩尔质量，若溶液的组成用B的摩尔分数x B表示时，试导出x B与c B，x B与b B之间的关系。

解：根据各组成表示的定义4.2D-果糖溶于水（A）中形成的某溶液，质量分数，此溶液在20 C时的密度。

求：此溶液中D-果糖的（1）摩尔分数；（2）浓度；（3）质量摩尔浓度。

解：质量分数的定义为4.3在25 C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度b B介于和之间时，溶液的总体积。

求：（1）把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成b B的函数关系。

（2）时水和醋酸的偏摩尔体积。

解：根据定义当时4.460 ︒C时甲醇的饱和蒸气压是84.4 kPa，乙醇的饱和蒸气压是47.0 kPa。

二者可形成理想液态混合物。

若混合物的组成为二者的质量分数各50 %，求60 ︒C 时此混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。

解：质量分数与摩尔分数的关系为求得甲醇的摩尔分数为根据Raoult定律4.580 ︒C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。

两液体可形成理想液态混合物。

若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 ︒C时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。

解：根据Raoult定律4.6在18 ︒C，气体压力101.352 kPa下，1 dm3的水中能溶解O2 0.045 g，能溶解N2 0.02 g。

现将 1 dm3被202.65 kPa空气所饱和了的水溶液加热至沸腾，赶出所溶解的O2和N2，并干燥之，求此干燥气体在101.325 kPa，18 ︒C下的体积及其组成。

设空气为理想气体混合物。

其组成体积分数为：，解：显然问题的关键是求出O2和N2的Henry常数。

18 C，气体压力101.352 kPa下，O2和N2的质量摩尔浓度分别为这里假定了溶有气体的水的密度为（无限稀溶液）。