化工原理课后题答案(部分)

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化工原理课后习题答案

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第一章流体流动

1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,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 98.7×103 Pa。

解:由绝对压强 = 大气压强–真空度得到:

设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa

=8.54×103 Pa

设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa

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) ×3.14×0.762

150.307×103 N

σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n

P油≤σ螺得 n ≥ 6.23

取 n min= 7

至少需要7个螺钉

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h。

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

《化工原理》课后习题答案

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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4

2.99k 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).

化工原理课后习题(参考答案)

化工原理课后习题(参考答案)

选择 108 mm 4mm 无缝钢管,内径
d 100 mm
qv 30.05 / 3600 1.06 m / s 此时,主管内流速为 v A 0.12 4
1-15. 常温的水在管路中流动。在截面1处的流速为0.5m/s,管内径为 200mm,截面2处的管内径为100mm。由于水的压力,截面1处产生1m高 的水柱。试计算在截面1与截面2之间所产生的水柱高度差h为多少?(忽 略从1到2处的压头损失)
0.01 1.8 10 4 解 x1 0.01 1 997 / 18
p1 1.662 10 5 1.8 10 4 29.92 kPa
气相分压力表示的推动力为: p p1 50 29.92 20.08kPa 吸收
5-12 用清水在吸收塔中吸收混合气体中的溶质A,吸收塔某截面上,气相 主体中溶质A的分压为5kPa,液相中溶质的摩尔分数为0.015。气膜传质 5 2 3 2 系数 kY 1.5 10 kmol /(m s) 液膜传质系数 kX 3.5 10 kmol /(m s) 气液平 衡关系可用亨利定律表示,相平衡常数m=0.7。总压为101.325kPa。试求: (1)气相总传质系数KY,并分析吸收过程是气膜控制还是液膜控制;(2) 试求吸收塔该截面上溶质A的传质速率NA。 解:(1)
tm,逆流
t1 t2 70 40 53.6o C 70 ln tt1 2 ln 40 t1 t2 100 10 39.1o C 100 ln tt1 2 ln 10

化工原理课后题答案部分

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化工原理第二版

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 95 100 105

x 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P

B *,P

A

*,由于总压

P = 99kPa,则由x = (P-P

B *)/(P

A

*-P

B

*)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(C

5H

12

)和正己烷(C

6

H

14

)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C

5H

12

223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7

309.3

K C

6H

14

248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8

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C

5H

12

(A)和C

6

H

14

(B)的饱和蒸汽压

以t = 248.2℃时为例,当t = 248.2℃时 P

B

* = 1.3kPa

化工原理课后习题答案

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(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

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≤ζ螺

解:P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762

150.307×103 N

ζ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n

P油≤ζ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

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h。

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

在1-1´与2-2´截面之间

P1 = P2 + ρ水银gR

∵P1 = P4,P2 = P3

且P3 = ρ煤油gΓh , P4 = ρ水g(H-h)+ ρ煤油g(Γh + h)

化工原理 课后习题答案

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化工原理是化学工程专业的一门基础课程,它主要涉及化学工程中的基本原理

和基本计算方法。通过学习这门课程,我们可以了解到化工过程中的物质转化、能量转化和动力学等基本概念和原理。为了帮助同学们更好地掌握化工原理这

门课程,下面我将为大家提供一些常见的课后习题答案。

1. 请解释化学反应速率的定义和单位。

答:化学反应速率是指单位时间内反应物的浓度变化量。它可以用以下公式表示:

速率= ΔC / Δt

其中,ΔC表示反应物浓度的变化量,Δt表示时间的变化量。化学反应速率的

单位一般为摩尔/升·秒。

2. 请计算以下反应的速率:2A + B → C,当[A]从0.1mol/L降低到0.05mol/L时,时间为10秒。

答:根据速率的定义,我们可以计算速率为:

速率 = (0.1mol/L - 0.05mol/L) / 10秒= 0.005mol/(L·s)

所以该反应的速率为0.005mol/(L·s)。

3. 请解释活化能的概念和意义。

答:活化能是指化学反应发生所需要的最小能量。在化学反应中,反应物需要

克服一定的能垒才能转化为产物。活化能可以用来描述反应物转化为产物的难

易程度。活化能越高,反应越难发生;活化能越低,反应越容易发生。

4. 请计算以下反应的活化能:A → B,当反应速率为0.01mol/(L·s)时,温度为

300K,气体常数R为8.314J/(mol·K)。

答:根据阿伦尼乌斯方程,我们可以计算活化能为:

速率= A·exp(-Ea/RT)

其中,A为指前因子,Ea为活化能,R为气体常数,T为温度。将已知条件代

化工原理(第二版)国防工业出版社课后习题及答案【完整版】

化工原理(第二版)国防工业出版社课后习题及答案【完整版】

在贮槽液面(1-1 截面)及排出管与喷头相连接处(3-3 截面)列柏努利方程,贮槽液面为基
Байду номын сангаас
准面
gZ1
p1
u12 2
We
gZ3
p3
u32 2
hf1
hf2
式中 Z1=0m, p1=0(表压),u1≈0 ,Z3=14m , p3=98.07103pa(表压),
u3= u2=2m/s, hf1 hf2 12u32
解 塔内绝对压强维持相同,则可列如下等式
Pa19.84×104= Pa2P P = Pa2Pa1+9.84×104 =8.437×104Pa
1-3 敞口容器底部有一层深 0.52m 的水,其上部为深 3.46m 的油。求器底的压强,以 Pa 表示。 此压强是绝对压强还是表压强?水的密度为 1000kg/m3,油的密度为 916 kg/m3。
多少?冷凝液密度为 810 kg/m3。
解 若使冷凝器中液体能顺利地流回塔内,则
p1+gh = p2 h=(p2-p1)/ g
=(1.08105-1.04105)/9.81810=0.503m
习题 1-9 附图 1―精馏塔;2―冷凝器
1-10 为测量气罐中的压强 pB,采用如本题附图所示的双液杯
式微差压计。两杯中放有密度为ρ 1 的液体,U 形管下部指示液密度

化工原理课后习题答案上下册(钟理版)

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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=7.86×104Pa

1-2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 ρH

P B =ρ,

gR

因等高面就是等压面,故P A = P B

P 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 +

2

R

∆。同理, ''''''02

R p gR gH gR g R gH g

ρρρρρρ∆=-=+∆--

000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯,,,4

化工原理课后习题答案

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1-1.容器A 中的气体表压为60kPa ,容器B中的气体真空度为1.2×I04 Pa ,试分别求出A 、B二容器中气体的绝对压力为若干帕,该处环境的大气压力等于标准大气压力

解:标准大气压力为101.325kPa

容器A 的绝对压力P A= 101.325 +60=161.325 kPa

容器B 的绝对压力P B=101.325-12=89.325 kPa

[1-2] 某设备进、出口的表压分别为-12kPa 和157kPa,当地大气压力为101.3kPa。试求此设备的进、出口的绝对压力及进、出的压力差各为多少帕。

解:进口绝对压力

出口绝对压力P出=101.3+157 = 258.3 kPa

进、出口的压力差△P=157-(-12) =157+12=169kPa或△P=258.3-89.3=169 kPa

[1-8] 如图所示,容器内贮有密度为1250kg/m的液体,液面高度为3.2m。容器侧壁上有两根测压管线,距容器底的高度分别为2m及1m ,容器上部空间的压力(表压)为29.4kPa。试求: (1)压差计读数(指示

液密度为1400kg/m); (2) A 、B 两个弹簧压力表的读数。

解:容器上部空间的压力P=29.4kPa (表压)

液体密度,指示液密度

(1)压差计读数R=?

在等压面上

(2)

[1-16]在图所示的水平管路中,水的流量为2.5L/s。已知管内径d1=5cm ,d2 =2.5cm ,液柱高度h=lm 。

若忽略压头损失,试计算收缩截面2处的静压头。

解:水的体积流量

截面1处的流速

截面2 处的流速

化工原理课后习题答案上下册(钟理版)

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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=7.86×104Pa

1-2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 ρH

P B =ρ,

gR

因等高面就是等压面,故P A = P B

P 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 +

2

R

∆。同理, ''''''02

R p gR gH gR g R gH g

ρρρρρρ∆=-=+∆--

000p g g p p 0.254m g g 10009.81g g 136009.812R H R ρρρρρρ⨯∆⨯⨯,,,4

化工原理课后习题答案

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第七章 吸收

1,解:(1)008.0=*

y 1047.018

100017101710=+=x (2)KPa P 9.301= H,E 不变,则2563.010

9.3011074.73

4

⨯⨯==P E m (3)0195.010

9.301109.53

3=⨯⨯=*

y 01047.0=x 2,解:09.0=y 05.0=x x y 97.0=* 同理也可用液相浓度进行判断

3,解:HCl 在空气中的扩散系数需估算。现atm P 1=,,293k T =

故()(

)

s

m

D G 2

52

17571071.11

.205.2112915.361293102

1212

1

--⨯=+⨯+⨯=

HCl 在水中的扩散系数L D .水的缔和参数,6.2=α分子量,18=s M

粘度(),005.1293CP K =μ 分子体积cm V A 33.286.247.3=+= 4,解:吸收速率方程()()()12A A BM A P P P P RTx D N --= 1和2表示气膜的水侧和气侧,A 和B 表示氨和空气

()24.986.1002.962

1

m kN P BM =+=代入式

x=0.000044m 得气膜厚度为0.44mm.

5,解:查s cm D C 2256.025=为水汽在空气中扩散系数

下C 80,s cm s cm T T D D 2

5275

.175

.112121044.3344.029*******.0-⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛= C 80水的蒸汽压为kPa P 38.471=,02=P

时间s NA M t 21693

化工原理课后答案(中国石化出版社) 第1章 流体流动

化工原理课后答案(中国石化出版社) 第1章    流体流动

第一章 流体流动

1.若将90kg 相对密度为0.83的油品与60kg 相对密度为0.71的油品混合,试求混合油的密度。 解:)/(777710

608309060903m kg m =++=ρ 2.试计算空气在-40℃和41kPa(真空度)下的密度和重度,大气压力为1.013×105Pa 。 解:335/902.0)

4015.273(831429)104110013.1(m kg RT pM =-⨯⨯⨯-⨯==ρ 33/902.0/85.881.9902.0m kgf m N ==⨯=γ

3.燃烧重油所得的燃料气,经分析测知其中含生8.5%CO 2,7.5%02,76%N 2,8%H 20(均系体积百分率)。试求温度为500℃,压力为1.013×105Pa 时,该混合气体的密度。 解:3/693.0)

50015.273(8314441013002m kg RT pM CO =+⨯⨯==ρ 3/504.0)

50015.273(8314321013002m kg RT pM O =+⨯⨯==ρ 3/441.0)

50015.273(8314281013002m kg RT pM N =+⨯⨯==ρ 3/284.0)

50015.273(8314181013002

m kg RT pM O H =+⨯⨯==ρ

3/455.0m kg x i

V i m =∑=ρρ

4.烟道气的组成约为含13%CO 2,11%H 20,76%N 2(均系体积%),计算400℃时常压烟道气的粘度。

解:

cp

M y M y i i i i i m 62

化工原理书课后习题答案

化工原理书课后习题答案

绪论习题

1)含水份52%的木材共120kg,经日光照晒,木材含水份降至25%,问:共失去水份多少千克?以上含水份均指质量百分数。

120(1-0.52)=(120-w)(1-0.25)

∴w=43.2kg

2)以两个串联的蒸发器对NaOH水溶液予以浓缩,流程及各符号意义如图所示,F、G、E皆为NaOH水溶液的质量流量,x表示溶液中含NaOH的质量分数,W表示各蒸发器产生水蒸汽的质量流量。

若,,,,问:W1、W2、E、x1各为多少?

W1kg/s W2kg/s

F=6.2Kg/s 2 =0.30

X0=0.105

W1:W2=1:1.15 , X---(Wt),x1,w1,w2,D,E=?

对控制体I,NaOH物料衡算:Fx0=Ex2

即 6.2×0.105=E×0.30 ∴E=2.17 kg/s

W1+W2=F-E=6.2-2.17=4.03 kg

W1=4.03/2.15=1.87 kg/s ,W2=4.03-1.87=2.16 kg/s

对控制体II,总的物料衡算:G=F-W1=6.2-1.87=4.33 kg/s

Fx 0=Gx 2 即6.2×0.105=4.33x 1,∴x 1=0.15

3)某连续操作的精馏塔分离苯与甲苯。原料液含苯0.45(摩尔分率,下同),塔顶产品含苯0.94。已知塔顶产品含苯量占原料液中含苯量的95%。问:塔底产品中苯的浓度是多少?按摩尔分率计。 [解]:

0.95=F

D FX

DX

=45

.094.0⨯

F

D

0413

.0545.094.045.045.094.045.0545

.0,

445.0=∴⨯+⨯=+⨯=⨯==∴

化工原理课后答案(中国石化出版社)-第5章----传热

化工原理课后答案(中国石化出版社)-第5章----传热

第五章 传热

1.一立式加热炉炉墙由厚150mm 的耐火材料构成,其导热系数为λ1=1.3W/(m ·K),其内外表面温度为ll00℃及240℃,试求通过炉墙损失的热量(W/m 2);若外加一层25mm ,λ2=0.3W/(m·K)的绝热材料,并假定炉内壁温度仍为1100℃,而热损失降至原来的57%,求绝热层外壁温度及两层交界面处的温度。 解:21

1213.74533.115.02401100m W b t t A

Q q =-=-==

λ

24.424857.0'm W q q ==

4.42483.002

5.03.115.01100'32

2

1131=+-=+

-==

t b b t t A Q

q λλ

解得:3t =255.8℃

4.42483.11

5.01100''2

1

1

21=-=-==

t b t t A Q q λ

解得:'2t =609.8℃

2某加热炉炉墙由耐火砖、绝热层与普通砖组成,耐火砖里侧温度为900℃,普通砖外侧温度为50℃,各层厚度分别为:耐火砖140mm ,绝热层(石棉灰)20mm ,普通砖280mm ;各层导热系数:λ1=0.93W /(m·K),λ2=0.064W /(m·K),λ3=0.7W/(m·K)。(1)试求每m 2炉墙的热损失;(2)若普通砖

的最高耐热温度为600℃,本题条件下,是否适宜? 解: (1)233

2211419.9847.028.0064.002.093.014.050

900m W b b b t t q =++-=+

+-=

λλλ (2)233

3439.9847.028

化工原理课后习题答案

化工原理课后习题答案

绪论

补充题1:一罐内盛有20t 重油,温度为293.15K 。用外循环进行加热,如图,重油循环量W 为8t/h 。循环的重油在换热器中用水蒸汽加热,其在换热器出口温度T3恒为373.15K ,罐内的油均匀混合,问罐内的油从T1=293.15K 加热到T2=353.15K 需要多少时间。假设罐与外界绝热。 解:

罐内油的温度随时间变化,所以是一非稳态的加热过程,由于罐内油均匀混合,从罐内排出的油温与罐内油的温度相同,其在某一时间为T 。

以罐为系统(虚线框)进行热量衡算,以dt 为时间内进行系统及系统内积累的热量分别为: t 时刻,温度为T ;(t+dt )时刻,温度升高为(T+dT ) 输入系统的重油的焓为'P WC T dt ('373.15T K =) 输出系统的重油的焓为:P WC Tdt 系统内积累的焓为:P GC dT 其中,P C 为重油的平均等压比热容

列热量衡算式:'P P P WC T dt WC Tdt GC dT =+。即'G dT

dt W T T

=

⋅- 积分条件,120,293.15;(),353.15t T T K t T T K θ======待求

353.150

293.15208373.15dT dt T θ

=-⎰⎰ 20373.15293.15ln 3.478373.15353.15

h θ-=⋅=-

第一章,流体力学基础

1、如图所示,用一U 形压力计测量某密闭气罐中压力,指示液为水,密度3

0/1000m kg =ρ。因气体易溶于水,故在水与气体之间用惰性溶剂(密度3

化工原理课后题答案(部分)

化工原理课后题答案(部分)

化工原理第二版

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 95 100 105

x 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P

B *,P

A

*,由

于总压

P = 99kPa,则由x = (P-P

B *)/(P

A

*-P

B

*)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(C

5H

12

)和正己烷(C

6

H

14

)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C

5H

12

223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1

291.7 309.3

K C

6H

14

248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8

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C

5H

12

(A)和C

6

H

14

(B)的饱和蒸汽压

以t = 248.2℃时为例,当t = 248.2℃时 P

B

* = 1.3kPa

查得P

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化工原理第二版

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 95 100 105

x 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P

B *,P

A

*,由

于总压

P = 99kPa,则由x = (P-P

B *)/(P

A

*-P

B

*)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(C

5H

12

)和正己烷(C

6

H

14

)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C

5H

12

223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1

291.7 309.3

K C

6H

14

248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8

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C

5H

12

(A)和C

6

H

14

(B)的饱和蒸汽压

以t = 248.2℃时为例,当t = 248.2℃时 P

B

* = 1.3kPa

查得P

A

*= 6.843kPa

得到其他温度下A¸B的饱和蒸汽压如下表

t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3

P

A

*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300

P

B

*(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-P

B *)/(P

A

*-P

B

*)

=(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 = P

A

*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(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289

x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0

y 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。

解:①计算平均相对挥发度

理想溶液相对挥发度α= P

A */P

B

*计算出各温度下的相对挥发度:

t(℃) 248.0 251.0 259.1 260.6 275.1 276.9 279.0 289.0 291.7

304.8 309.3

α - - - - 5.291 5.563 4.178 - - - -

= (5.291+4.178)/2 = 4.730

取275.1℃和279℃时的α值做平均α

m

②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值

当x = 0.3835时,

y = 4.73×0.3835/[1+(4.73-1)×0.3835]= 0.746

同理得到其他y值列表如下

t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289

α 5.291 5.563 4.178

x 1 0.3835 0.3308 0.2085 0

y 1 0.746 0.700 0.555 0

③作出新的t-x-y'曲线和原先的t-x-y曲线如图

4.在常压下将某原料液组成为0.6(易挥发组分的摩尔)的两组溶液分别进行

简单蒸馏和平衡蒸馏,若汽化率为1/3,试求两种情况下的斧液和馏出液组成。

假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = 0.46x + 0.549

解:①简单蒸馏

dx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549 由ln(W/F)=∫x

xF

dx/(0.549-0.54x) = 得ln(W/F)=∫x

xF

)/(0.549-0.54x)]

0.54ln[(0.549-0.54x

F

∵汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 W/F = 2/3

∴ln(2/3) = 0.54ln[(0.549-0.54×0.6)/(0.549-0.54x)] 解得

x = 0.498 代入平衡关系式y = 0.46x + 0.549 得

y = 0.804

②平衡蒸馏

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