化工原理第七章 塔设备 题
化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答
化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答(总18页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-第七章 吸 收7-1 总压 kPa ，温度25℃时，1000克水中含二氧化硫50克，在此浓度范围内亨利定律适用，通过实验测定其亨利系数E 为 MPa ， 试求该溶液上方二氧化硫的平衡分压和相平衡常数m 。
（溶液密度近似取为1000kg/m 3）解：溶质在液相中的摩尔分数：50640.01391000501864x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*34.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==⨯⨯相平衡常数：634.1310Pa40.77101.310PaE m P ⨯===⨯7-2 在逆流喷淋填料塔中用水进行硫化氢气体的吸收，含硫化氢的混合气进口浓度为5%（质量分数），求填料塔出口水溶液中硫化氢的最大浓度。
已知塔内温度为20℃，压强为×105 Pa ，亨利系数E 为。
解：相平衡常数为：6548.910321.711.5210E m P ⨯===⨯ 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：15340.04305953429y ==+若填料塔出口水溶液中硫化氢达最大浓度，在出口处气液相达平衡，即：41max 0.0430 1.3410321.71y x m -===⨯7-3 分析下列过程是吸收过程还是解吸过程，计算其推动力的大小，并在x - y 图上表示。
（1）含NO 2 (摩尔分率)的水溶液和含NO 2 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =×102 kPa ；（2）气液组成及温度同（1），总压达200kPa （绝对压强）。
解：（1）相平衡常数为：5131 1.6810Pa1.658101.310Pa E m P ⨯===⨯ *1 1.6580.0030.00498y m x ==⨯=由于 *y y >，所以该过程是吸收过程。
化工原理1-7章习题答案
目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M ∴ 混合密度333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。
解：8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：''表表绝＋p p p p p a a =+=∴kPa 3.15675)1303.101)(''=-==＋（－＋真表a a p p p p4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=∆+=10题4 附图m 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+ρ-=ρ-ρ+=∆∴h g p p g p gh p z5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
化工原理_大题第七章
第七章 习题3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。
混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。
从手册中查得30℃时CO 2在水中的亨利系数E=1.88*105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。
解:(1)求H 由2H OH EMρ=求算24351000 2.95510/()1.881018a H OH kmol m kP EM ρ-===⨯⋅⨯⨯ (2)求m51.8810371506.6Em ρ⨯===(1) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO(2)2255506.60.0210.1310.13 5.39101.8810CO aCO P kP P x E**-=⨯====⨯⨯因x 很小,故可近似认为X x ≈故100克水中溶有220.01318CO gCO4．在101.33kPa 、0℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。
已知相距0.2cm 的两截面上O 2的分压分别为13.33kPa 和6.67kPa,又知扩散系数为0.185cm 2/s,试计算下列两种情况下O 2的传递速率,kmol/(m 2·s):552222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---⎡⎤⎡⎤=⨯=⨯⨯⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦(1) O 2与CO 两种气体作等分子反向扩散; (2) CO 气体为停滞组分。
解：（1）等分子反向扩散时2O 的传递速率122523125523()0.185/ 1.8510/.273101.325.0.221013.33. 6.671.8510(13.33 6.67) 2.7110(/)8.314273210A A A a A a A aA DN P P RTZD cm s m s T K P kP Z cm m P kP P kP N kmol m s -----=-==⨯====⨯==⨯∴=⨯-=⨯⋅⨯⨯⨯（2）2O 通过停滞CO 的扩散速率52123152 1.8510101.33101.33 6.67()ln ln8.314273210101.3313.333.0110/B A A A Bm B P DP DP N P P RTZP RTZ P kmol m s---⨯⨯-=-==⨯⨯⨯-=⨯⋅7.在101.33kPa 、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。
化工原理(下)
第七章 传质与分离过程概论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。
管内N 2的温度为373 K ，总压为 kPa ，管两端CO 的分压分别为 kPa 和 kPa ，试计算CO 的扩散通量。
解：设 A －CO ； B －N 2查附录一得 s m 10318.024AB -⨯=D()31.3kPa kPa 703.101A1B1=-=-=p p p 总().3kPa 49kPa 0.73.101A2B2=-=-=p p p 总kPa 12.57kPa 3.313.94ln 3.313.94ln B1B2B1B2 BM =-=-=p p p p p8. 有一厚度为8 mm 、长度为800 mm 的萘板。
在萘板的上层表面上有大量的45 ℃的常压空气沿水平方向吹过。
在45 ℃下，萘的饱和蒸汽压为 Pa ，固体萘的密度为1 152 kg/m 3，由有关公式计算得空气与萘板间的对流传质系数为 5 m/s 。
试计算萘板厚度减薄5％所需要的时间。
解：由式（7-45）计算萘的传质通量，即() Ab Ai L A c c k N -=式中Ab c 为空气主体中萘的浓度，因空气流量很大，故可认为0Ab =c ；Ai c 为萘板表面处气相中萘的饱和浓度，可通过萘的饱和蒸气压计算，即3Ai 5Ai 73.9kmol/m 2.795108314318p c RT -===⨯⨯kmol / m 3 22L Ai Ab 57A ()0.0165(2.795100)kmol/(m s) 4.61210kmol/(m s)N k c c --=-=⨯⨯-⋅=⨯⋅ 设萘板表面积为S ，由于扩散所减薄的厚度为b ，物料衡算可得A A A Sb N M S ρθ=2.168h s 10806.7s 12810612.41152008.005.037A A A1=⨯=⨯⨯⨯⨯==-M N b ρθ 第八章 气体吸收填空题试题——工业生产中的吸收操作以 流操作为主。
化工原理1-7章习题答案
目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量kg/m ol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M ∴ 混合密度333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。
解：8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：''表表绝＋p p p p p a a =+=∴kPa 3.15675)1303.101)(''=-==＋（－＋真表a a p p p p4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=∆+=10题4 附图m 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+ρ-=ρ-ρ+=∆∴h g p p g p gh p z5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
化工原理 第七章 干燥课后习题及答案
第七章 干 燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为.1013kP a ，(1)试计算空气为40℃、相对湿度为%60ϕ=时的湿度与焓；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa ，求该空气在50℃时的相对湿度ϕ与湿度H 。
解 湿空气总压.1013p k P a =(1).06ϕ=，40℃时水蒸气的饱和蒸气压.7375s p k P a = 湿度..../ (0673750622)0622002841013067375ssp H kg kgp p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．水干气焓 ()..1011882492I H t H =++ (...)../= 10118800284402492002841133k J k g +⨯⨯+⨯= (2) 湿空气中水汽分压.93V p kPa = 50℃时水的饱和蒸气压.1234s p k P a = 相对湿度 ..9307541234V s p p ϕ===．湿度. (93)0622=062200629101393V Vp H kg kgp p =⨯=--．水／干气【7-2】空气的总压为101.33kPa ，干球温度为303K ，相对湿度%70ϕ=，试用计算式求空气的下列各参数：(1)湿度H ；(2)饱和湿度s H ；(3)露点d t ；(4)焓I ；(5)空气中的水汽分压V p 。
解 总压.,.101333033007p k P a t K ϕ====℃， (1) 30℃时，水的饱和蒸气压.4241s p k P a = 湿度... (0742410622)06220018810133074241ssp H kg kgp p ϕϕ⨯==⨯=--⨯．．水／干气 (2) 饱和湿度 (4241)0622062200272101334241s s sp H kg kgp p ==⨯=--．水／干气(3)露点d t 时的饱和湿度.00188s H kg kg =水／干气.0622s s sp H p p =- (10133001882970622062200188)s s spH p kPaH ⨯===++从水的饱和蒸气压为 2.97kPa 查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点.233℃d t =(4) .3000188t H kg kg ==℃，水／干气时，空气的焓为()..1011882492H H t H=++(...)../= 1011880018830249200188782kJ kg +⨯⨯+⨯=干气 (5) t=30℃时的.4241s p k P a =水汽分压 ...074241297V s p p kPa ϕ==⨯=【7-3】在总压为101.3kPa 下测得湿空气的干球温度为50℃，湿球温度为30℃，试计算湿空气的湿度与水汽分压。
化工原理习题答案第七章
的平衡分压，kPa ； x 为溶液中氧的摩尔分数。
空气中氧的体积分数为 21%，试求 总压为101kPa 时，每m 3水中可溶解多少g 氧？（答：11.4gm"，或 耐 m^3 ）解：Pe = 0.21 101.3 =21.3kPa ，Pe7-3 .用清水吸收混合气中的 NH 3，进入常压吸收塔的气体含 NH 3体积分数为6%，吸收后气体含NH 3体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为0.012kmolNH 3 kmol - 水。
此物系的平衡关系为 Y” =2.52X o 气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动 力各为多少？（答：顶 厶总= 0.00402，底=0.034 ）塔顶气相推动力 Y 2二0.00402，塔底气相推动力 心第=第一丫叩=0.064 —0.03024 = 0.034。
7-4 .用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K 下的溶解度系H =2 k m om ； k P a ,传质系数 kG 二 0.056kmol m ° h 二 kPa 」，k L = 0.075knol m h A kmol -1 m 3 o 求总传质系数K G 以及气相阻力在总阻力中所占常数m ，解: 总压力为 100kPa o (答：H = 0.59kmol m " kPa J , m = 0.943)1 17 Ac 0.582kmol m ， 101 1000c 0.582 1 J3 H 0.59mol Pa m ， Pe 0.98667.4 7 60 ccccc y 0.0099 1 0 01 0131 17 x 0.0 1 0 51 100 + 17 18 7-1 . 100g 水中溶解1gNH 3，从手册查得 20°C 时NH 3的平衡分压为 986.6Pa ，在此浓度以内服从亨利定律。
试求溶解度系数 H （单位为kmol mkPa _1 ）和相平衡m 」-0.943o6.42 10“32 18 1000=11.4g0.0099 0.01057-2 100C 时氧在水中的溶解度的表达式P * =3.313 106x ,式中P”为氧在气相中21.3 3.313 10 =6.42 10^，解:0.004 1 - 0.004二 0.0402塔丫，=2.52X =2.52 0.012 =0.03024，塔丫，=2.52X =2.52 0 =0，= 0.064，丫2 =—-1- Y 20.06 1-0.061的分数。
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解：（x, y — mol第六章习题1)1) 苯酚(C 6H 5OH) (A)和对甲酚(Ct 此(CHQ OH) (B)的饱和蒸汽压数据为：P=75mmHg “t—x —y”2)承第1题，利用各组数据，计算①在x=0至x=l 范围内各点的相对挥发度a”取各a ：的算术平均值a,算出a 对a 】的最大相对误斧。
②以平均a 作为常数代入平衡方程式算出各点的“y—关系，算出由此法得 出各组刃值的最大相对误斧。
D 0P _ P B 6 o - P A ~P B op A X A 儿=十"丝= 1.318最大误差= 1.318-1.299L299 =1.46%60-48.92 68.81-48.92 =0.5576&81x0.55760=0.639a x.y.= ---------------------'1 + ( or -1) x.Q按1.318计，结果如下:3)已知乙苯(A)与苯乙烯(B)的饱和蒸汽压与温度的关系可按下式算得: In 卩：=16.0195-3279.47/(7-59.95)In 加=16.0193-3328.57/(7-63.72)式中P°的单位是mmHg, T的单位是K。
问：总压为60mmHg (绝压)吋，A与B的沸点各为多少。
C ?在上述总压和65°C 吋，该物系可视为理想物系。
此物系的平衡汽、液相浓度各为多少摩尔分率？解：1)令= p,算得的/为A的沸点厶"60 = 16.0195 — 3279.47/( T — 59.95):.T A =334.95^ =61.8° CS B = p,算得的/为B的沸点Ln60 = 16.0193-3328.57/(7- 63.72).•.T B=342.85^=69.7°C2) p = 6QmmHg, t = 65°C = 33&15KLnp°A = 16.0195 — 3279.47 / (338.15 — 59.95)p°A = 68.81mmHgLnp°B = 16.0193 - 3328.57/(338.15-63.72) p°B = 4&92mmHg760-595.3 1436.7 —595.3 -0.19571436.7x0.1957760=0.374）苯（A）和甲苯（B）混合液可作为理想溶液，其各纯组分的蒸汽压计算式为log ^ = 6.906-1211/（/+220.8）log 巩=6.955-1345/0+219.5）式中P。
化工原理习题答案(第七章)
化工原理习题答案(第七章)第7章 吸收7-1．g 100水中溶解31gNH ，从手册查得C 200时3NH 的平衡分压为86.6Pa 9，在此浓度以内服从亨利定律。
试求溶解度系数H （单位为13kPa m kmol --⋅⋅）和相平衡常数m ，总压力为kPa 100。
（答：13kPa m 0.59kmol --⋅⋅=H , 0.943m =）解：3m kmol 582.01000101171-⋅==c ， 31m Pa mol 59.09866.0582.0--⋅⋅===Pe c H ，0099.03.1011007604.7==e y ，0105.018100171171=+=x ，943.00105.00099.0===x y m e 。
7-2．C 100时氧在水中的溶解度的表达式x p 6*10313.3⨯=,式中*p 为氧在气相中的平衡分压，kPa ；x 为溶液中氧的摩尔分数。
空气中氧的体积分数为%21，试求总压为kPa 101时，每3m 水中可溶解多少g 氧？（答：3m g 4.11-⋅ ，或3m 0.35mol -⋅ ）解：kPa 3.213.10121.0=⨯=Pe ，6661042.610313.33.2110313.3-⨯=⨯=⨯=Pe x ，36m g 4.11100018321042.6--⋅=⨯⨯⨯=c 。
7-3．用清水吸收混合气中的 3NH ，进入常压吸收塔的气体含3NH 体积分数为%6，吸收后气体含3NH 体积分数为%4.0，出口溶液的摩尔比为13kmol kmol 012.0-⋅NH 水。
此物系的平衡关系为X Y 52.2=*。
气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各气相2SO 平衡分压kPa /91.7 60.3 28.8 16.7 10.5 4.8 1.570.63( 答：00206.0,h kg 3012011=⋅=-x L )解：099.009.0109.01111=-=-=y y Y ， 00495.0099.0)95.01()1(12=⨯-=-=Y Y η，1h kmol 6.36)09.01(3032734.221000-⋅=-⨯=V ，进吸收塔2SO 的分压kPa 12.909.03.1013.1011=⨯==y P ，由平衡关系内插得溶液平衡浓度为()O H 100kg kgSO2877.02-1⋅，换算为摩尔比3,11047.218/10064/877.0-⨯==ex ， 1.3800247.000495.0099.0,121min=-=-=⎪⎭⎫ ⎝⎛e x Y Y V L ，69.451.382.12.1min=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=V L V L ，11minmin h kg 25100h mol 5.13941.386.36--⋅=⋅=⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=V L V L ，1min h kg 30120251002.12.1-⋅=⨯==L L ，121x Y Y V L -=⇒32111006.269.4500495.0099.0-⨯=-=-=VL Y Y x 。
化工原理习题答案（第七章）
化工原理习题答案（第七章）第7章吸收7-1．100g水中溶解1gNH3，从手册查得20C 时NH3的平衡分压为986.6Pa，在此浓度以内服从亨利定律。
试求溶解度系数H（单位为kmolm3kPa1）和相平衡常数m，总压力为100kPa。
（答：H0.59kmolm3kPa1,m0.943）解：1173c0.582kmolm，1011000c0.5821m3 H0.59molPa，Pe0.98667.4760y0.0099，e100101.3117x0.0105，11001718y0.0099e。
m0.943x0.01050*3.313106,式中p为氧在气相中的7-2．10C时氧在水中的溶解度的表达式px 平衡分压，kPa；x为溶液中氧的摩尔分数。
空气中氧的体积分数为21%，试求总压为101kPa时，每3m水中可溶解多少g氧？（答：311.4gm，或30.35molm）解：Pe0.21101.321.3kPa，Pe21.36x，66.421063.313103.3131066.4210323c11.4gm。
1810007-3．用清水吸收混合气中的NH3，进入常压吸收塔的气体含NH3体积分数为6%，吸收后气体含NH3体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为1 0.12kmolNH3kmol水。
此物系的平衡关系为Y2.52X。
气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶ΔY0.00402，底ΔY10.034）2y0.06y0.00412解：Y0.064，Y0.0402，1y2y1110.061210.004塔底：Y e2.52X2.520.0120.03024，塔顶：Y e2.52X2.5200，塔顶气相推动力Y0.00402，2塔底气相推动力Y1Y1Y e,10.0640.030240.034。
7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K下的溶解度系H2kmolm,传质系数3kPa13kPa1k0.056kmolm，2h1kPa1 G2h1kmol-1m3L的分数。
化工原理1-7章习题答案解析
目录第一章流体流动与输送机械 (2)第二章非均相物系分离 (32)第三章传热 (42)第四章蒸发 (69)第五章气体吸收 (73)第六章蒸馏 (95)第七章固体干燥 (119)第一章 流体流动与输送机械1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。
解：混合气体平均摩尔质量kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--⨯=⨯⨯+⨯+⨯=∑=i i m M y M ∴ 混合密度333kg/m 457.0)500273(31.81098.28103.101=+⨯⨯⨯⨯==-RT pM ρm m2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3和867 kg/m 3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。
解：8676.08794.012211+=+=ρρρa a m混合液密度 3kg/m 8.871=m ρ3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。
若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？解：''表表绝＋p p p p p a a =+=∴kPa 3.15675)1303.101)(''=-==＋（－＋真表a a p p p p4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3的液体。
容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。
试计算液面到下方测压口的距离。
解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=∆+=10题4 附图m 36.255.081.990010)4258(30101=+⨯⨯-=+ρ-=ρ-ρ+=∆∴h g p p g p gh p z5. 如附图所示，敞口容器内盛有不互溶的油和水，油层和水层的厚度分别为700mm 和600mm 。
化工原理第七章
第7 章 习题解答1.含量为0.02（摩尔分数）的稀氨水在20℃时氨平衡的分压为1.66kPa ，氨水上方的总压强为常压，在此含量下相平衡关系服从亨利定律，氨水的密度可近似取1000kg/m 3，试求算亨利系数E 、H 和m 的数值各是多少？解: (1)由 A A Ex p =*可得kPa x p E A A 3.8302.0666.1*===(2) 取1kmol 氨水为基准，其中含0.98kmol 水与0.02kmol 氨，总摩尔体积为 kmol m M M V NH O H /02.098.0332ρ+=氨水的总摩尔浓度为3/6.551702.01898.0100002.098.0132m kmol M M V c NH O H =⨯+⨯=+==ρ 氨的摩尔浓度 A A cx c = 由 Hc pAA=*,可得 )./(667.03.836.55**m kN kmol E c p cx p c H AA A A =====(3)由 822.03.1013.83===P E m 2. 在01.33kPa 、20℃时，氧气在水中的溶解度可用P o2=4.06×106x 表示，式中P O2为氧在气相中的分压，kPa ，x 为氧在液相中的摩尔分数。
试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。
解：氧在空气中的摩尔分率为0.21,故666101.330.2121.2821.285.24104.0610 4.0610p py kPap x -==⨯====⨯⨯⨯ 在本题浓度范围内亨利定律适用，由p EM Hp c EM H ssρρ==⇒=*查附录表1可知，20℃时氧在水中的亨利系数E=4.06×106kPa ,因x 值甚小,所以溶液密度可按纯水计算,即取ρ=1000kg/m 3,所以单位体积溶液中的溶质的摩尔浓度为*436100021.28 2.9110/4.061018sc p kmol m EM ρ-==⨯=⨯⨯⨯ 则每立方米溶解氧气质量为*3329.31/c g m ⨯=氧气3.一直径为25mm 的萘球悬挂于静止空气中，进行分子扩散。
化工原理习题答案(第七章)
第7章吸收7-1．100g水中溶解1gNH3，从手册查得20C 时NH3的平衡分压为986.6Pa，在此浓度以内服从亨利定律。
试求溶解度系数H（单位为kmolm3kPa1）和相平衡常数m，总压力为100kPa。
（答：H0.59kmolm3kPa1,m0.943）解：1173c0.582kmolm，1011000c0.5821m3 H0.59molPa，Pe0.98667.4760y0.0099，e100101.3117x0.0105，11001718y0.0099e。
m0.943x0.01050*3.313106,式中p为氧在气相中的7-2．10C时氧在水中的溶解度的表达式px 平衡分压，kPa；x为溶液中氧的摩尔分数。
空气中氧的体积分数为21%，试求总压为101kPa时，每3m水中可溶解多少g氧？（答：311.4gm，或30.35molm）解：Pe0.21101.321.3kPa，Pe21.36x，66.421063.313103.3131066.4210323c11.4gm。
1810007-3．用清水吸收混合气中的NH3，进入常压吸收塔的气体含NH3体积分数为6%，吸收后气体含NH3体积分数为0.4%，出口溶液的摩尔比为1 0.12kmolNH3kmol水。
此物系的平衡关系为Y2.52X。
气液逆流流动，试求塔顶、塔底处气相推动力各为多少？（答：顶ΔY0.00402，底ΔY10.034）2y0.06y0.00412解：Y0.064，Y0.0402，1y2y1110.061210.004塔底：Y e2.52X2.520.0120.03024，塔顶：Y e2.52X2.5200，塔顶气相推动力Y0.00402，2塔底气相推动力Y1Y1Y e,10.0640.030240.034。
7-4．用水吸收空气中的甲醇蒸汽，在操作温度300K下的溶解度系H2kmolm,传质系数3kPa13kPa1k0.056kmolm，2h1kPa1 G2h1kmol-1m3L的分数。
化工原理第七章 塔设备 题
七气液传质设备板式塔3.1 用一筛板精馏塔分离甲醇水溶液。
料液中甲醇浓度为52%(摩尔%,以下同),使塔顶得99.9%的甲醇产品,塔底为99.8%水。
塔顶压强为101[KN/m2],全塔压降为30[KN/m2],试按塔底状况估算塔径。
取液泛分率为0.7,板间距初步定为300mm, 塔的有效截面为总截面积的90%,塔底气体负荷(可视为水蒸汽)为0.82[kg/s],塔底的液体负荷(可视为水)为1.24[kg/s]3.2若上题精馏塔经计算所需的理论板数为30块(包括釜), 且在塔顶与塔底平均温度为86℃下甲醇对水的相对挥发度ａ=6.3,水的粘度为0.33厘泊,甲醇粘度为0.26厘泊,求该塔整个塔板层的高度为多少米?3.3 用第一题给定的条件,经初步设计得到筛板塔主要尺寸如下:塔径D=900[mm] 板间距H t=300[mm]孔径d o=4[mm] 板厚t p=2[mm]堰高t w=50[mm] 堰长L w=630[mm]筛孔气速U o=12.7[m/s] 降液管面积与塔截面积之比A d/A=0.1液面落差△=0 降液管下沿离塔板距离y=40[mm]试校验塔板是否发生液泛;校验液体在降液管中的停留时间是否满足要求。
填料塔3.4 习题1与2中的筛板塔若改用填料塔代替,内装填38mm 钢鲍尔环试求塔径及填料层高度。
塔径按塔底条件计算，取液泛分率为0.6。
并比较筛板与填料塔的压降。
3.5 有一填料塔,内充填40[mm]陶瓷拉西环,当塔内上升的气量达到8000[kg/h]时, 便在顶部开始液泛,为了提高产量,拟将填料改为50[mm]陶瓷矩鞍。
问此时达到液泛的气量为若干?产量提高的百分率为多少?综合思考题3.6 选择与填空[1].(1) 塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有。
当喷淋量一定时,填料塔单位高度填料层的压力降与空塔气速关系上存在着两个转折点, 其中下转折点称为_______,上转折点称为_______。
化工原理习题
第五章精馏一．填空1.精馏过程是利用和的原理而进行的。
精馏设计中，回流比越，所需理论板越少，同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量 ,塔顶冷凝器中冷却介质消耗量 ,所需塔径。
操作能耗，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现的变化过程。
2.分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中, 进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离 , 分离所需的总理论板数。
3.相对挥发度α=1，表示不能用分离，但能用分离。
4.精馏操作的依据是，实现精馏操作的必要条件包括和。
5.某塔顶蒸气组成y1，温度t1，经分凝器部分冷至泡点t0回流入塔，组成为x0，塔顶产品组成为xD。
则y1 x0， y1 y0， x0 xD，t1 t0。
6.操作中的精馏塔，若保持F、xF、q和精馏段上升蒸气量V’不变，减少塔顶产品量D(或增大回流比)，则变化结果为xD ，xW 。
7.过热蒸气进料时，q线方程斜率 0。
8.精馏塔内任一块理论板其气相露点温度液相泡点温度。
9.设计分离某二元理想溶液的精馏塔时，如F、xF、xD、xW不变，则随q增大最小回流比。
10.设计塔时， F、xF、xD、xW、V为定值，当进料由饱和液体变为冷液时，设计板数。
11.二元理想物系，α=2.47，全回流，全凝器中冷凝液组成0.98，塔顶第二层板上升气相组成0.969，则第一板Emv= 。
12.某精馏塔的设计任务为：原料F、xF，要求产品组成分别为xD、xW ，设计选定的R不变，加料由饱和蒸汽变饱和液体时，则所需理论板数，V’，L’，V ，L 。
13.精馏塔中全回流操作，已测相邻两板上液相组成为xn-1=0.7， xn=0.5 (摩尔分率)。
已知操作条件下α=3，则yn= ，x*n= ，EmL,n= 。
14.操作中的精馏塔，保持F、q、xD、xW、V’不变，减少xF ，则D , R 。
参考答案：1.多次部分汽化；多次部分冷凝；大；大；大；大；大；先减小后增大2.冷液；越远；越少3.普通精馏；特殊精馏（萃取精馏或恒沸精馏）4.混合液中组分间挥发度差异；塔顶冷凝液回流和塔底上升蒸汽5.大于；小于；小于；大于6.增大；增大7.大于8.大于9.减小10．减小11.61.1%12.减小；增大；增大；不变；不变13.0.7；0.4375；0.76214.减小；增大二．计算题1．在连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液量为1000kmol/h，进料温度40℃进料组成下的泡点温度90℃，汽化热356kJ/kg，进料比热容1.84kJ/(kg*℃).已知操作线方程：精馏段y=0.76x+0.23，提馏段y=1.2x-0.02。
化工原理第七章干燥课后习题及答案
化工原理第七章干燥课后习题及答案第七章干燥湿空气的性质【7-1】湿空气的总压为101.3kPa，(1)试计算空气为40℃、相对湿度为60%时的湿度与焓；(2)已知湿空气中水蒸气分压为9.3kPa，求该空气在50℃时的相对湿度与湿度H。
解湿空气总压p101.3kPa(1)0.6，40℃时水蒸气的饱和蒸气压p7.375kPa湿度H0.622ppp0．6220.67.375101.30.67.3750.0284kg水/kg干气焓I1.011.88Ht2492H=(1.01.188.00)284(2)湿空气中水汽分压pV9.3kPa50℃时水的饱和蒸气压p12.34kPa相对湿度湿度pVppVppV9.312.340．75440.2492k0J.0k2g8/411339.30.0629kg水／kgH0.622=0．622101.39.3干气【7-2】空气的总压为101.33kPa，干球温度为303K，相对湿度70%，试用计算式求空气的下列各参数：(1)湿度H；(2)饱和湿度H；(3)露点td；(4)焓I；(5)空气中的水汽分压pV。
解总压p101.33kPa,t303K3℃，0.07(1)30℃时，水的饱和蒸气压p4.241kPa湿度H0.622ppp0．622ppp0.74.241101.330.74.2414.2410．0188kg水／kg干气干气(2)饱和湿度H0.6220．622101.334.2410.0272kg水／kg(3)露点td时的饱和湿度H0.0188kg水／kg干气H0.622pppp101.330.01880.6220.01882.97kPapH0.622H从水的饱和蒸气压为2.97kPa查得水的饱和温度为23.3℃，故空气的露点td23.3℃(4)t30℃，H0.0188kg水／kg干气时，空气的焓为H1.011.88Ht2492H=(1.011.880.0188)3024920.018878.2kJ/kg干气(5)t=30℃时的p4.241kPa水汽分压pVp0.74.2412.97kPa【7-3】在总压为101.3kPa下测得湿空气的干球温度为50℃，湿球温度为30℃，试计算湿空气的湿度与水汽分压。
最新化工原理第七章 塔设备 答案
七气液传质设备习题解答1 解:塔底压强=101+30=131[kn/m2], 在上此压强下水沸点为107℃ ,此温度下ρG=18×131×273/(22.4×101×380)=0.75[kg/m3]ρl=953[kg/m3]θ=57.5[dyn/cm]μ=0.266[cp](ρl/ρG)1/2V l/V G=(ρG/ρl)1/2m l/m G=(0.75/953)1/2×1.24/0.82=0.041H T=0.3m当P148图11--6 ,C20=0.065C=C200(σ/20)0.2=0.065(57.5/20)0.2=0.08UF=C[(ρl-ρG)/ρG]0.5=0.08[(953-0.75)/0.75]0.5=2.85[m/s]U=0.7UF=0.7×2.85=2[m/s]气体流量: V G=m G/ρG=0.82/0.75=1.09[m3/s]塔的有效截面An(指塔版上可供气体通过的截面)An=V G/u=1.09/2=0.545[m2]塔的总截面为A,依题意0.9A=An ,∴A=An/0.9=0.545/0.9=0.606[m2]塔截面为A,故塔径为D πD2/4=AD=(4A/π)0.5=(4×0.606/3.14)0.5=0.879≈0.9[m]2 解:已知a=6.3, 86℃时, μ水=0.33[cp]μ甲醇=0.26[cp]μaΩ=0.52×0.26+0.48×0.33=0.29[cp]aμaΩ=6.3×0.29=1.83由图11--21查得总板效率E=0.42=42%筛板塔增大10% 故得E=1.1×0.42=46%实际塔板数为(30-1)/E=29/0.46=63 (釜算一块理论板)塔板层高度为(63-1)×0.3=18.6[m]3 解:校核液泛是否发生气体通过筛孔压力降hoh O=(1/2g)(uo/Co)2ρG/ρl式中:uo=12.7[m/s] ,ρG=0.75[kg/m3] ; ρl=953[kg/m3]根据do/tp=4mm/2mm=2 ,由图11--9读出Co=0.76∴ho=(1/2249.81)(12.7/0.76)2(0.75/953)=0.0112[m清液柱]气体通过泡沫层压降ehe=β(hw+how) 式中hw=0.05m ; β为充气系数,how为堰头高度。
化工原理习题答案第七章
c Ai -1 c Ai k1 c Ai c Bi k 2 c Ci c Di
(A)
A、B、C、D 分别代表乙酸、乙醇、乙酸乙酯和水。由计量关系得：
c B c B0 (c A0 c A ) c C c D c A0 c A
从已知条件计算出：
c A0 c B0 1.8 864 6.48mol/L 4.0 60 2.2 864 10.33mol/L 4.0 46
分解： C 6 H 5 C(CH 3 ) 2 COH CH 3 COCH 3 C 6 H 5 OH 生产苯酚和丙酮。该反应为一级反应，反应温度下反应速率常数等于 0.08s-1,最终转化率达 98.9%，试计算苯酚的产量。 (1) 如果这个反应器是间歇操作反应器，并设辅助操作时间为 15min；
0.3266 80.5 91.11kg/h 0.95 30%
0.3266 84 190.2 kg/h 0.95 15%
每小时需碳酸氢钠：
91.11 190.2 275.8L/h 1.02 0.3266 1000 1.23mol/L 氯乙醇初始浓度： c A 0 0.95 275.8 x Af dx 1 xAf dxA 1 0.95 A 反应时间： t 2.968h 2 0 kcA cB kcA0 0 (1 xA ) 5.2 1.231 1 0.95
苯酚产量 q v0 c 苯酚 16.02 3.2 0.989 50.69mol / min 285.9kg / h （3）说明全混釜的产量小于间歇釜的产量，这是由于全混釜中反应物浓度低，反应速度慢 的原因。 （4）由于该反应为一级反应，由上述计算可知，无论是间歇反应器或全混流反应器，其原 料处理量不变，但由于 cA 增加一倍，故 c 均增加一倍。
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七气液传质设备
板式塔
用一筛板精馏塔分离甲醇水溶液。
料液中甲醇浓度为52%(摩尔%,以下同),使塔顶得%的甲醇产品,塔底为%水。
塔顶压强为101[KN/m2],全塔压降为30[KN/m2],试按塔底状况估算塔径。
取液泛分率为,板间距初步定为300mm, 塔的有效截面为总截面积的90%,塔底气体负荷(可视为水蒸汽)为[kg/s],塔底的液体负荷(可视为水)为[kg/s]
若上题精馏塔经计算所需的理论板数为30块(包括釜), 且在塔顶与塔底平均温度为86℃下甲醇对水的相对挥发度ａ=,水的粘度为厘泊,甲醇粘度为厘泊,求该塔整个塔板层的高度为多少米?
用第一题给定的条件,经初步设计得到筛板塔主要尺寸如下:
塔径 D=900[mm] 板间距 H t=300[mm]
孔径 d o=4[mm] 板厚 t p=2[mm]
堰高 t w=50[mm] 堰长 L w=630[mm]
筛孔气速 U o=[m/s] 降液管面积与塔截面积之比 A d/A=
液面落差△=0 降液管下沿离塔板距离y=40[mm]
试校验塔板是否发生液泛;校验液体在降液管中的停留时间是否满足要求。
填料塔
习题1与2中的筛板塔若改用填料塔代替,内装填38mm 钢鲍尔环试求塔径及填料层高度。
塔径按塔底条件计算，取液泛分率为。
并比较筛板与填料塔的压降。
有一填料塔,内充填40[mm]陶瓷拉西环,当塔内上升的气量达到8000[kg/h]时, 便在顶部开始液泛,为了提高产量,拟将填料改为50[mm]陶瓷矩鞍。
问此时达到液泛的气量为若干?产量提高的百分率为多少?
综合思考题
选择与填空
[1].(1) 塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有。
当喷淋量一定时,填料塔单位高度填料层的压力降与空塔气速关系上存在着两个转折点, 其中下转折点称为_______,上转折点称为_______。
(2) 筛板塔、泡罩塔，浮阀塔相比较,操作弹性最大的是_______;
单板压力降最小的是_______;
造价最便宜的是_______。
A.筛板塔
B.浮阀塔
C.泡罩塔
[2].(1) 鲍尔环比拉西环优越之处有(说出三点来)_______。
(2) 是非题
在同样空塔气速和液体流量下,塔板开孔率增加
①其漏液量也增加
②压力降必减少。
[3]. 气液两相在填料塔内逆流接触时,_______是气液两相的主要传质表面积。
在相同填料层高度和操作条件下,分别采用拉西环、阶梯环、鲍尔环填料进行填料的流体力学性能试验,哪种填料的压力降最小?
A. 鲍尔环
B. 拉西环
C.阶梯环
[4]. (1) 填料塔是连续接触式气液传质设备,塔内_______为分散相,_______为连续相,为保证操作过程中两相的良好接触,故填料吸收塔顶部要有良好的_______装置。
(2) 任写出浮阀塔三种不正常操作情况:①_______②_______③_______。
[5]. (1) 板式塔的类型有:_______、_______和_______等(至少列举三种)。
(2) 筛板塔设计中,板间距H T设计偏大优点是_______; 缺点是_______。
[6]. 筛板上的气液接触状态有_______,_______,_______, 工业上常用的是_______。
[7]. 评价塔板性能的标准是_______,_______,_______,_______
[8]. 负荷性能图中有_______条线,分别是_______。
[9]. 板式塔从总体上看汽液两相呈_______接触,在板上汽液两相呈_______接触。
(逆流,并流,错流)
板式塔不正常操作现象通常有_______,_______和_______。
[10]. 填料塔设计时,空塔气速一般取_______气速的50-80％，理由是_______。
若填料层高度较高,为了有效湿润填料,塔内应设置_______装置。
一般而言, 填料塔的压降_______板式塔压降。
(>,=<)
[11]. 板式塔塔板上汽液两相接触状态可分鼓泡状态,_______状态和_______状态三种。
对填料塔中填料要求其比表面积要大,理由是_______。
为了使通过塔的压降小，应选_______大的填料。
[12]. 板式塔中液面落差△表示:_______。
为了减少液面落差，设计时可采取措施：_______。
设计时降液管中液体停留时间τ》_______秒。
平直堰上液层高度h OW》_______mm。
[13]. (1) 当填料塔操作气速达到泛点气速时_______充满全塔空隙并在塔顶形成_______, 因而_______急剧升高。
(2) 在浮阀塔设计中,哪些因素考虑不周时,则塔易发生降液管液泛,请举出其中三种情况
①_______;②_______;③_______。
[14]. (1) 气体通过塔板的阻力可视作是_______的阻力与_______的阻力之和。
(2) 如果板式塔设计不合理或操作不当,可能产生_______,_______及_______等不正常现象，使塔无法工作。
[15]. 板式塔塔板上造成液面落差的主要原因是①_______②_______③_______。
为减少液面落差可采用④_______⑤_______办法。
[16]. 从塔板水力学性能的角度来看,引起塔板效率不高的原因,可以是_______, _______和_______等现象(至少列举三条)。
塔板结构设计时,溢流堰长L W应当适当,过长则会_______,过短则会_______。
[17]. 指出下列那些属于筛板精馏塔的设计参数:
A) h O(底隙高) B) Ws(安定区宽) C) Wc(边缘区宽) D) d O(孔径)
h L) (板上清液层高)
[18]. 在平直溢流堰hw与底隙高度ho的选择中那种正确?
A) hw>ho B) ho>hw C) ho=hw
D) hw-ho不小于6mm E) ho一般不小于20-25mm
[19]. 指出下列那些属于筛板精馏塔的设计参数:
A) D(塔径) B) H T(板间距) C) (堰高) D) L w(堰长) E) h ow
[20]. 上升的气流通过塔板时需要克服的阻力有：
A)液体的表面张力 B)塔板本身的干板阻力 C)板上充气液层的静压强
[21].填料塔的直径与_______及_______有关。
A)泛点气速 B)空塔气速 C)气体体积流量 D) 气体质量流量
[22] 判断下列命题是否正确:
A) H T减小雾沫夹带线下移 B) A f下降液相上限线左移
C) H T减小液泛线上移 D) A f下降液相下限线左移
E) D增大液泛线下移
[23]. 判断下列命是否正确:
A) 上升气速过大会引起漏液
B) 上升气速过大会引起液泛
C) 上升气速过大会造成过量的液沫夹带
D) 上升气速过大会造成过量的气泡夹带
E) 上升气速过大会使板效率下降。