化工原理天大下册第一部分
化工原理(天津大学第二版)下册答案
化工原理（天津大学第二版）下册部分答案第8章2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c == 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯ 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa < *p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3. 在总压为110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、31.06koml/m c =。
气膜吸收系数k G =5.2×10-6 kmol/(m 2·s ·kPa)，液膜吸收系数k L =1.55×10-4 m/s 。
假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝0.725 kmol/(m 3·kPa)。
（1）试计算以p ∆、c ∆表示的总推动力和相应的总吸收系数；（2）试分析该过程的控制因素。
解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725c p p p p y H ∆=-=-=⨯-=kPa 其对应的总吸收系数为246G L G 11111()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210K Hk k --=+=+⋅⋅⨯⨯⨯ 35252(8.89910 1.92310)(m s Pa)/kmol 2.01210(m s Pa)/kmol =⨯+⨯⋅⋅=⨯⋅⋅6G 1097.4-⨯=K kmol/(m 2·s ·kPa)以液相组成差表示的总推动力为33*(110.50.0320.725 1.06)kmol/m 1.504kmol/m c c c pH c ∆=-=-=⨯⨯-=其对应的总吸收系数为m/s 10855.6m/s 102.5725.01055.11111664G L L ---⨯=⨯+⨯=+=k H k K（2）吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为%58.95%100102.51097.4/1/166G G G G =⨯⨯⨯==--k K K k 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。
化工原理下册课后习题答案_天津大学出版社主编夏清
化工原理课后习题解答（夏清、陈常贵主编.化工原理.天津大学出版社,2005.）田志高第五章蒸馏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（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 C5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 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C5H12（A）和C6H14（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(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3P A*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300P 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 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(天津大学)下册课后习题答案.
化工原理(天津大学下册课后习题参考答案第五章蒸馏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 P B *, P A *,由于总压 P = 99kPa,则由 x = (P-PB */(PA *-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 6H 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 C5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H 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 6H 14(B 的饱和蒸汽压以 t = 248.2℃时为例,当 t = 248.2℃时 PB * = 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(℃ 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3P A *(kPa 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.20089.000101.300 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-PB */(PA *-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 = 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 天大出版社 2010精馏1
简单蒸馏的流程示意图
简单蒸馏
简单蒸馏过程中气液相组成关系的推导
设某瞬间τ釜内液体量为Lkmol，组成为x,经时间dτ后，蒸出的
气相量为dD,气相组成为y*:
对易挥发组分，蒸出的量＝减少的量 蒸出的量= y* dD 减少的量=d(Lx) y*
y*dD=d(Lx) 总量变化相同： 所以 dD=dL
x1 x2
设泡点温度t
按表查pº ， pº A B
由pº ， pº计算xA A B
与xA=0.5比较检验所设温度的正确性
设泡点温度t=95℃，查附表得: pº =155.7kPa, pº=63.3kPa A B
101 .3 63.3 xA 0.411 0.5 155 .7 63.3 计算结果表明，所设泡点温度偏高.
非理想溶液（负偏差） 氯仿—丙酮和硝酸—水物系为具有很大负偏差的例子。图示 分别为硝酸—水混合液的t–x–y图和x–y图，常压下其最高恒沸 点为121.9℃，对应的恒沸组成为0.383，在图中的点N溶液的相 对挥发度为1
【例】计算含苯0.5(摩尔分率)的苯—甲苯混合液在总压101.3 kPa 下的泡点温度。苯（A）—甲苯（B）的饱和蒸汽压数据如本例附 表所示。 温度，℃ 80.1 85.0 90.0 95.0 100.0 105.0 110.6
再设泡点温度t=92.2℃，由附表数据插值求得
pº =144.4kPa, pº=58.1kPa A B
0 P pB 101.3 58.1 xA 0 0.501 0.5 0 pA pB 144.4 58.1
【例】苯（A）—甲苯（B）的饱和蒸汽压数据见下表，试计算在 总压101.3 kPa下苯—甲苯的混合液的汽液平衡数据和平均相对挥发 度。该溶液可视为理想溶液。 温度，℃ 80.1 85.0 90.0 95.0 100.0 105.0 110.6
化工原理下册天津大学柴诚敬01-02学时演示教学
平均摩尔质量
cA
A
MA
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二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数
质量分数定义式
wA
mA m
混合物的总质量分数
N
wi 1
i1
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二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
N
xi 1
i 1
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何意义? 作业题: 1、2
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网络课程辅助教学
《化工原理及实验》网络课程 网址：202.113.179.181
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网络课程辅助教学
网络课程站点
《化工原理及实验》网络课程
虚 演图 动 作 思 讨 网 教 附
拟
示片
画
业
考 题
论 与
上
师
件
课 实汇 汇 汇 汇 答 自 主 下
堂 验总 总 总 总 疑 测 页 载
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蒸馏 （精馏）
三、传质分离方法
（3）液液传质过程
液液传质过程是指 物质在两个不互溶的液 相间的转移，它主要包 括液体的萃取等单元操 作过程 。
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萃取
三、传质分离方法
（4）液固传质过程 液固传质过程是指物质在液、固两相间的转移，
它主要包括结晶（或溶解）、液体吸附（或脱附）、 浸取等单元操作过程。
wA 1 wA
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wA
XA 1 X
A
三、质量比与摩尔比
2.摩尔比
化工原理课件(天大版)
反应热与反应焓
反应方向与平衡常数
反应速率与活化能
反应熵与反应吉布斯能
05
化工动力学基础
反应速率方程
添加标题
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添加标题
添加标题
反应速率方程：描述反应速率与反应物浓度及其他因素关系的数学表达式
反应速率定义：单位时间内反应物浓度的减少量或生积成正比的比例系数
催化剂：使用催化剂可以降低反应活化能，提高反应速率
反应物浓度：反应物浓度增大，反应速率加快
06
分离过程原理及应用
分离过程分类与特点
分离过程的分类：根据不同的原理和操作方式，分离过程可以分为多种类型，如蒸馏、萃取、结晶、过滤等。
R
分离过程的特点：不同的分离过程具有不同的特点和应用范围，需要根据具体需求进行选择。
A
分离过程的原理：每种分离过程都有其特定的原理和操作方式，需要掌握其基本原理和操作方法。
C
分离过程的应用：分离过程在化工、医药、食品等领域有着广泛的应用，需要根据具体需求进行选择和应用。
I
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07
化学反应器原理及应用
化学反应器分类与特点
塔式反应器的特点：适用于气液相反应，具有较大的接触面积和适宜的停留时间
固定床反应器的特点：催化剂固定在反应器内，适用于气固相或液固相反应
流化床反应器的特点：催化剂悬浮在反应器内，适用于气固相或液固相反应
反应器分类：釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、流化床反应器等
化学反应器的设备：介绍反应器的主要设备，如搅拌器、换热器、塔器等。
化工原理 版 天津大学 上下册课后答案
上册第一章 流体流动习题解答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：真空度＝大气压－绝压表压＝－真空度＝-13.3310Pa ⨯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9.6 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14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉?解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强9609.81(9.60.8)82874p g z ρ=∆=⨯⨯-= 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ∆= 作用在孔盖上的净压力为每个螺钉能承受的最大力为：螺钉的个数为433.7610/4.96107.58⨯⨯=个所需的螺钉数量最少为8个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=400 mm ，R 2=50 mm ，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。
若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
由此可以认为A C p p ≈，CDpB D p p ≈。
由静力学基本方程式知7161Pa =(表压)4. 本题附图为远距离制量控制装置，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 =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。
试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。
化工原理下册答案
化工原理（天津大学第二版）下册部分答案第8章2. 在温度为25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为 kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa 气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa < *p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、31.06koml/m c =。
气膜吸收系数k G =×10-6kmol/(m 2skPa)，液膜吸收系数k L =×10-4m/s 。
假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝ kmol/(m 3kPa)。
（1）试计算以p ∆、c ∆表示的总推动力和相应的总吸收系数；（2）试分析该过程的控制因素。
解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725c p p p p y H ∆=-=-=⨯-=kPa 其对应的总吸收系数为6G 1097.4-⨯=K kmol/(m 2skPa)以液相组成差表示的总推动力为 其对应的总吸收系数为 （2）吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。
化工原理修订版天津大学上下册课后答案
化工原理-修订版-天津大学-上下册课后答案上册第一章 流体流动习题解答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：真空度＝大气压－绝压3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-⨯绝压真空度表压＝－真空度＝-13.3310Pa ⨯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9.6 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14 mm 的钢制螺钉紧固。
若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉?解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=∆=⨯⨯-=(表压)作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ∆=作用在孔盖上的净压力为2282575(0.76) 3.7644p p d N ππ=∆=⨯⨯=⨯410 每个螺钉能承受的最大力为：p62332.23100.014 4.96104F N π=⨯⨯⨯=⨯钉螺钉的个数为433.7610/4.96107.58⨯⨯=个所需的螺钉数量最少为8个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=400 mm ，R 2=50 mm ，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。
若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。
由此可以认为A C p p ≈，B D p p ≈。
化工原理下册总结知识点
化工原理下册总结知识点第一章：化工原理的基本概念本章主要介绍了化工原理的定义、研究对象、基本问题和基本概念。
化工原理是揭示化学工艺生产过程中涉及的物质和能量转化规律的科学原理。
化工原理的研究对象是化学工艺生产过程。
化工原理的基本问题包括反应动力学、传质和传热、流体力学等。
化工原理的基本概念包括物质平衡、能量平衡、反应速率、传质速率、传热速率、动量传递等。
第二章：物质的热力学性质本章主要介绍了物质的热力学性质，包括物质的状态函数、状态方程、状态图，热力学基本定律，热力学函数等。
物质的状态函数包括内能、焓、熵等。
物质的状态方程包括理想气体状态方程、克拉珀龙方程等。
物质的状态图包括P-V图、P-T图、T-S图等。
热力学基本定律包括热力学第一定律、热力学第二定律等。
热力学函数包括焓、自由能、吉布斯函数等。
第三章：理想气体混合物的平衡本章主要介绍了理想气体混合物的平衡，包括平衡态条件、混合物的平衡常数、Gibbs函数和反应平衡常数等。
平衡态条件包括稳定平衡态和不稳定平衡态。
混合物的平衡常数包括形成常数、平衡常数、活度等。
Gibbs函数和反应平衡常数包括Gibbs自由能、反应平衡常数等。
第四章：液体混合物的平衡本章主要介绍了液体混合物的平衡，包括液体混合物的正则方程、活度系数、汽液平衡和液-液平衡等。
液体混合物的正则方程包括盖丁方程、运动方程等。
活度系数包括活度系数的概念、求取方法等。
汽液平衡包括汽液平衡的条件、汽液平衡的计算等。
液-液平衡包括液-液平衡的条件、液-液平衡的计算等。
第五章：化工动力学本章主要介绍了化工动力学，包括化工反应动力学基本概念、速率方程和反应机理等。
化工反应动力学基本概念包括化学反应动力学的研究对象、动力学方程等。
速率方程包括速率常数、速率表达式等。
反应机理包括反应机理的确定方法、反应过程中的化学反应类型等。
第六章：传质基本概念和传质作用本章主要介绍了传质基本概念和传质作用，包括传质的基本概念、Fick定律、传质系数、传质规律等。
化工原理_上下册_修订版_(夏清__陈常贵_着)_天津大学出版社第一章流体流动1
m
j 1
j
Xwj：j组分在混合液体中的质量分率
化工原理
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流体流动
四 川 理 工 学 院 材 化 系
§1-1-2 流体的静压强
定义：垂直作用在单位面积上的力
P p lim A 0 A
化 学 1atm=1.033kgf/cm2=10.33mH2O 工 =760mmHg=1.0133bar 程 教 =1.013×105Pa 研 室
化工原理
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流体流动
四 川 §1-1-4流体静力学基本方程式的应用 理 ➢当Z、指示液密度和被测 工 由静力学方程表示等压面 流体密度一定，R的大小则 学 上的压强，得： 反映了压强差的大小；对 院 pa 水平管道、且ρ A» ρ B，则 材 p1-p2=Rρ Ag；当U管的一端 化 p1 B (R m)g 与大气相同，则测得的为 系 p 化 学 工 程 教 研 室
p 2 p1 g z 1 z 2
1 2 Z2 Z1
p2 p 1 z 2 z 1 g g
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化工原理
流体流动
四 川 §1-1-3 流体静力学基本方程式 理 工 四、关于流体静力学基本方程的讨论 学 1、在静止的、连续的、同一液体中，同一水平 院 面上各点的压力相等。 材 化 2、压力可传递-------巴斯噶定理。 系 3、h=(p -p )/(ρg) 当用液柱高度表示压强时必 1 2 化 须指明液体种类。 学 工 4、在化工设备中的可压缩流体（气体）内，忽 程 略可压缩流体柱产生的压强，即认为可压缩流体 教 内各点压强相等。 研 室
0
p2
R
倾斜式压差计
化工原理(下册)答案
化工原理（天津大学第二版）下册部分答案第8章2. 在温度为25 ℃及总压为101.3 kPa 的条件下，使含二氧化碳为3.0%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下，亨利系数51066.1⨯=E kPa ，水溶液的密度为997.8 kg/m 3。
解：水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c == 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯ 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa < *p故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3. 在总压为110.5 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、31.06koml/m c =。
气膜吸收系数k G =5.2×10-6 kmol/(m 2·s ·kPa)，液膜吸收系数k L =1.55×10-4 m/s 。
假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝0.725 kmol/(m 3·kPa)。
（1）试计算以p ∆、c ∆表示的总推动力和相应的总吸收系数；（2）试分析该过程的控制因素。
解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725c p p p p y H ∆=-=-=⨯-=kPa 其对应的总吸收系数为 246G L G 11111()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210K Hk k --=+=+⋅⋅⨯⨯⨯ 35252(8.89910 1.92310)(m s Pa)/kmol 2.01210(m s Pa)/kmol =⨯+⨯⋅⋅=⨯⋅⋅6G 1097.4-⨯=K kmol/(m 2·s ·kPa)以液相组成差表示的总推动力为33*(110.50.0320.725 1.06)kmol/m 1.504kmol/m c c c pH c ∆=-=-=⨯⨯-=其对应的总吸收系数为 m/s 10855.6m/s 102.5725.01055.11111664G L L ---⨯=⨯+⨯=+=k H k K（2）吸收过程的控制因素气膜阻力占总阻力的百分数为%58.95%100102.51097.4/1/166G G G G =⨯⨯⨯==--k K K k 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。
化工原理答案（天津大学版）
化⼯原理答案（天津⼤学版）化⼯原理课后习题解答（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 (3)第⼆章流体输送机械 (23)第三章机械分离和固体流态化 (32)第四章传热 (42)第五章蒸馏 (56)第六章吸收 (65)第七章⼲燥 (70)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 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= 400mm ，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内灌⼊⼀段⽔，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。
推荐-天津大学化工原理下课件 精品
一、分子扩散现象与费克定律
相界面
气相（A＋B） 液相 S
JA
主体 NyA um
流动 NyB
NA NB 0
JB
NA
J
A
Ny
A
NB
J
B
Ny
B
0
J Ny
B
B
二、气体中的稳态分子扩散
1.等分子反方向扩散
设由A、B两组分组成的二元混合物中，组 分A、B进行反方向扩散，若二者扩散的通量相 等，则称为等分子反方向扩散。
由于扩散过程中总压不变
pB1
p
总
p A1
pB2
p
总
pA2
pB2 pB1 p A1 p A2
Dp
NA
AB 总
RTz
pA1 pA2 ln pB2 pB2 pB1 pB1
二、气体中的稳态分子扩散
令
pBM
pB2 pB1 ln pB2
pB1
据此得
组分 B的对 数平均分压
Dp
NA
AB 总
RTzpBM
副产物
示例：炼油过程。
二、相际传质过程与分离
分离 过程
非均相物系分离
可通过机械方法分离，易实现分离。
例 气－固分离：沉降 液－固分离：过滤
均相物系分离
不能通过简单的机械方法分离，需通过 某种物理（或化学）过程实现分离，难 实现分离。
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法
某种过程
均相物系
两相物系
蒸馏操作
气相 难挥发组分 N
相界面－－－－－－－－A－－－
液相
NB 易挥发组分
二、气体中的稳态分子扩散
化工原理第二版_(下册)天津大学出版社 课后习题解答
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 C5H12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3K C6H14 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C5H12（A）和C6H14（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(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3P A*(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300P 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 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。
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膜分离
反渗透 渗 析
点渗析
三、传质分离方法
（2）场分离 场分离是指在外场（电场、磁场等）作用下， 利用各组分扩散速度的差异，而实现混合物分离 的单元操作过程。
电 泳
场分离
热扩散 高梯度磁场分离
三、传质分离方法
钕铁硼永磁场
磁化精馏实验装置
三、传质分离方法
3.分离方法的选择 分离方法选择的原则
mA wA m
混合物的总质量分数
i 1
wi 1
N
二、质量分数与摩尔分数
2.摩尔分数 摩尔分数定义式
xA
N
nA n
液相
yA
nA n
气相
混合物的总摩尔分数
i 1
xi 1
i 1
yi 1
N
二、质量分数与摩尔分数
质量分数与摩尔分数的关系 由质量分数 求摩尔分数
xA
增湿 （减湿）
三、传质分离方法
（2）汽液传质过程 汽液传质过程是指物 质在汽、液两相间的转移， 该汽相是由液相经过汽化 而得，它主要包括蒸馏 （或精馏）单元操作过程。 蒸馏 （精馏）
三、传质分离方法
（3）液液传质过程
液液传质过程是指 物质在两个不互溶的液 相间的转移，它主要包 括液体的萃取等单元操 作过程 。
作业题: 1、2
第七章 传质与分离过程概论
7.1 概述 7.2 质量传递的方式与描述 7.2.1 分子传质（扩散）
一、分子扩散现象与费克定律
1.分子扩散现象 由于分子的无规则热运动而形成的物质传递 现象—分子传质。
分子传质又称为分子扩散，简称为扩散 分子传质在气相、液相和固相中均能发生
播放动画31：分子扩散现象
根据不同 组分在各 相中物性 的差异， 使某组分 从一相向 另一相转 移：相际 传质过程
实现均相物系的分离 相际传质过程
均相物系分离
二、相际传质过程与分离
示例：空气和氨分离 空气
水
吸 收 塔
空气＋氨 氨水
三、传质分离方法
1.平衡分离过程 （1）气液传质过程 气液传质过程是指物 质在气、液两相间的转移， 它主要包括气体的吸收 （或脱吸）、气体的增湿 （或减湿）等单元操作过 程。 吸收 （脱吸）
吸附 （脱附）
干燥
三、传质分离方法
平衡常数（分配系数）
K i yi / xi
分配因子
分在两相中的组成
x i 、 y i 分别表示组
ij K i / K j
通常将K值大的当作分子，故一般大于1。当 偏离1时，便可采用平衡分离过程使均相混合物得 以分离，越大越容易分离。
三、传质分离方法
2.速率分离过程 （1）膜分离 膜分离是指在选择性透过膜中，利用各组分 扩散速度的差异，而实现混合物分离的单元操作 过程。
AB
三、液体中的稳态分子扩散
2.一组分通过另一停滞组分的扩散 参照气体中的一组分通过另一停滞组分的扩散 过程，可写出
NA
或
D c
AB 总
NA
zc BM D c zx BM
(c A1 c A 2 ) ( x A1 x A 2 )
AB 总
三、液体中的稳态分子扩散
其中
c BM
目的产物
二、相际传质过程与分离
非均相物系分离 可通过机械方法分离，易实现分离。 分离 过程 例 气－固分离：沉降 液－固分离：过滤 均相物系分离 不能通过简单的机械方法分离，需通过 某种物理（或化学）过程实现分离，难 实现分离。
二、相际传质过程与分离
均相物系的分离方法 均相物系 某种过程 两相物系
《化 工 原 理》
（下 册）
制作人：贾绍义
学 时 安 排
第七章 第八章 第九章 传质与分离过程概论 气体吸收 蒸馏 6 12 16 8 2 总学时 56 授课 习题课 50 4
第十章
液-液萃取和液-固浸取 6
第十一章 固体物料的干燥 第十二章 其他分离方法
期中考试 2
教 材
柴诚敬主编 普通高等教育“十五”国家级规划教材
2.一组分通过另一停滞组分的扩散 设由A、B两组分组成的二元混合物中，组分A 为扩散组分，组分B为不扩散组分（称为停滞组 分），组分A通过停滞组分B进行扩散。 吸收操作 液相
N NB＝0
A 相界面－－－－－－－－－－－－－
气相
溶质
惰性组分B
二、气体中的稳态分子扩散
对于组分A通过停滞组B的扩散
NB= 0
一组分通过另一 停滞组分的扩散
二、气体中的稳态分子扩散
求解可得
NA
D c z
AB 总
ln
c c A2
总
c c A1
总
或NA D NhomakorabeaAB 总
p
RTz
ln
p p A2
总
p p A1
总
二、气体中的稳态分子扩散
由于扩散过程中总压不变
p B1 p p A1
总
pB 2 p p A2
一、分子扩散现象与费克定律
相界面
气相（A＋B）
液相 S
N A J Ny
A
B
A
JA
主体 Ny A u m 流动 Ny B
NA NB 0
N B J Ny 0
B
J
B
Ny
B
JB
二、气体中的稳态分子扩散
1.等分子反方向扩散 设由A、B两组分组成的二元混合物中，组 分A、B进行反方向扩散，若二者扩散的通量相 等，则称为等分子反方向扩散。 蒸馏操作 气相
wA / M A
i 1
wi / M
N
i
由摩尔分数 求质量分数
wA
xAM A
i 1
xi M
N
i
三、质量比与摩尔比
1.质量比
质量比的定义式
XA
mA m mA
质量比与质量分数的关系
XA
wA 1 wA
wA
XA 1 X A
三、质量比与摩尔比
2.摩尔比 摩尔比的定义式
XA
D
(2) z = z2
求解得
NA JA
AB
z z 2 z1
z
( c A1 c A 2 )
二、气体中的稳态分子扩散
当扩散系统处于低压时，气相可按理想气体混 合物处理，则
cA
据此得
pA
RT
D
AB
NA JA
RTz
( p A1 p A 2 )
二、气体中的稳态分子扩散
一、分子扩散现象与费克定律
对于两组分扩散系统
J J J
A
B
0
c c c 常数
总 A B
微分得 故此得
dc A dcB 0 dz dz
D AB D BA
一、分子扩散现象与费克定律
3.总体流动现象 示例：用水吸收空气中的氨 设由A、B组成的二元气体混合物，其中 A为溶 质，可溶解于液体中，而B不能在液体中溶解。这 样，组分A可以通过气液相界面进入液相，而组分 B不能进入液相。由于 A分子不断通过相界面进入 液相，在相界面的气相一侧会留下“空穴”。根据 流体连续性原则，混合气体会自动地向界面递补， 这样就发生了A、B 两种分子并行向相界面递补的 运动，这种递补运动就形成了混合物的总体流动。
难挥发组分
N
A
相界面－－－－－－－－－－－ 液相
NB
易挥发组分
二、气体中的稳态分子扩散
对于等分子反方向扩散
NA=－NB
因此得
N=NA+NB=0
故此得
N A J A D
dc A
AB
dz
等分子反方向扩散
二、气体中的稳态分子扩散
边界条件 (1) z = z1
cA = cA1 ( pA = pA1 ） cA = cA2 ( pA = pA2 ）
i
一、质量浓度与物质的量浓度
2.物质的量浓度
物质的量浓度定义式
nA cA V
c ci
总 i 1 N
kmol /m3
混合物的总物质的量浓度
一、质量浓度与物质的量浓度
质量浓度与物质的量浓度的关系
c
总
总
M
M xi M i
平均摩尔质量
cA
A
MA
二、质量分数与摩尔分数
1.质量分数 质量分数定义式
总
p p
总
BM
p /p
总
BM
1
NA
p /p p /p
总
BM
～
1
～ 总体流动影响
BM
N A J A 无总体流动
三、液体中的稳态分子扩散
1.等分子反方向扩散 参照气体中的等分子反方向扩散过程，可写出
NA
D
AB
z
( c A1 c A 2 )
z z 2 z1
D —组分A在溶剂B中的扩散系数，m2/s
c B 2 c B1 c ln
B2 B1
停滞组分 B 对数平均物 质的量浓度
c
x BM
x B 2 x B1 x ln
B2 B1
停滞组分 B 对数平均摩 尔分数
x
四、扩散系数
1.气体中的扩散系数 通常，扩散系数与系统的温度、压力、浓度以 及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分 的扩散系数在低压下与浓度无关，只是温度及压力 的函数。气体扩散系数可从有关资料中查得，某些 双组分气体混合物的扩散系数列于附录一中。气体 中的扩散系数，其值一般在 1 10 4 ~ 1 10 5 m2/s 范 围内。