化工原理课后习题答案第七章吸收习题解答
第七章 吸 收
7-1 总压101.3 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4.13 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：50
640.0139100050
1864
x ==+ 二氧化硫的平衡分压：*
3
4.13100.0139kPa=57.41kPa p Ex ==??
相平衡常数：634.1310Pa
40.77101.310Pa
E 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1.52×105 Pa ，亨利系数E 为48.9MPa 。
解：相平衡常数为：6
5
48.910321.711.5210
E m P ?===? 硫化氢的混合气进口摩尔浓度：1534
0.04305953429
y =
=+
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 1.3410321.71
y 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 0.003(摩尔分率)的水溶液和含NO 2 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为101.3kPa ，T=15℃，已知15℃时，NO 2水溶液的亨利系数E =1.68×102 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：513
1
1.6810Pa 1.658101.310Pa E m P ?===? *
1 1.658
0.0030.00498
y m x ==?=
由于 *
y y >，所以该过程是吸收过程。 气相推动力为：*
0.060.004980.0550y y -=-= 液相推动力为：*
10.060.0030.03321.658
y x x x m -=-=-=
（2）相平衡常数为：523
2 1.6810Pa
0.8420010Pa
E m P ?===? *
10.840.0030.00252y m x ==?=
由于 *
y y >，所以该过程仍是吸收过程。
气相推动力为：*
0.060.002520.0575y y -=-=
液相推动力为：*
20.060.0030.06840.84
y x x x m -=-=-=
y
x
0.00
0.02
0.04
0.060.08
y
x
7-4 在某操作条件下用填料塔清水逆流洗涤混合气体，清水物理吸收混合气中的某一组分，测得某
截面上该组分在气、液相中的浓度分别为 y = 0.014，x = 0.02。在该吸收系统中，平衡关系为y = 0.5x ，气膜吸收分系数k y = 1.8×10-4 kmol / (m 2·s)，液膜吸收分系数k x = 2.1×10-5 kmol / (m 2.s)，试求：（1）界面浓度y i 、x i 分别为多少？（2）指出该吸收过程中的控制因素，并计算气相推动力在总推动力中所占的百分数。
解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： i i ()()y x k y y k x x -=-
45
i i 1.810(0.014) 2.110(0.02)y x --??-=??- （1）
在界面处气液两相达平衡，有：
i i 0.5y x = （2）
联立方程（1）、（2）得 i 0.0265x =，i 0.0132y =
（2）气相传质阻力：
32
411 5.55610s m /kmol 1.810
y k -==??? 以气相为基准的液相传质阻力：
4250.5 2.38110s m /kmol 2.110
x m k -==??? 因此，吸收过程为液膜扩散控制。
总气相传质推动力为：0.0140.50.020.004y mx -=-?= 气相推动力：i 0.0140.01320.0008y y -=-= 气相推动力在总推动力中所占比例：i 0.0008
0.20.004
y y y mx -==-
7-5 在吸收塔内用水吸收混于空气中的甲醇蒸气，操作温度为25℃，压力为105kPa （绝对压力）。
稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为7.5 kPa ，液相中甲醇浓度为2.85kmol / m 3。甲醇在水中的溶解度系数H = 2.162 kmol / (m 3·kPa)，液膜吸收分系数k L = 2.0×10-5 m / s ，气膜吸收分系数k G = 1.2×10-5 kmol / (m 2·s·kPa.)。试求：（1）气液界面处气相侧甲醇浓度y i ；（2）计算该截面上的吸收速率。
解：（1）对于稳定吸收过程，气、液两相内传质速率应相等，有： i i ()()G L k p p k c c -=-
55
i i 1.210(7.5) 2.110( 2.85)p c --??-=??- （1）
在界面处气液两相达平衡，有： i i 1p c H =
i i 1
2.162
p c = （2）
联立方程（1）、（2）得
3
i 5.644kmol/m c =，i 2.611kPa p =
气液界面处气相侧甲醇浓度：i i 2.6110.0249105
p y P === （2）该截面上的吸收速率：
552
A i () 1.210(7.5 2.611) 5.8710kmol/(m s)G N k p p --=-=??-=?
7-6 在101.3kPa 及25℃的条件下，用清水在填料吸收塔逆流处理含的SO 2混合气体。进塔气中含SO 2
分别为 0.04（体积分数），其余为惰性气体。水的用量为最小用量的1.5倍。要求每小时从混合气体中吸收2000 kg 的SO 2，操作条件下亨利系数4.13 MPa ，计算每小时用水量为多少（m 3）和出塔液中SO 2的浓度（体积分数）？ 此题的第二问修改成“出塔气中SO 2的浓度（体积分数）？”因条件不够计算不出来，原题第二问是计算出塔液中SO 2的浓度（摩尔分数）。 解：20X =，1110.04
0.417110.04
y Y y =
==-- 相平衡常数为：6
3
4.131040.77101.310E m P ?==
=? 由于是低浓度吸收，有：40.77M m ≈= 由物料衡算得：
122000
()=31.25kmol/h 64
V Y Y -=
12min
12
()31.253055.31kmol/h 0.41740.77V Y Y L Y X M
-===- min 1.54582.97kmol/h L L ==
每小时用水量：34582.9718
82.494m /h 1000
Q ?=
=
由物料衡算得：121()4582.9731.25kmol/h L X X X -==
10.00682X =
出塔液中SO 2的浓度：1110.00682
0.00677110.00682
X x X ===++
7-7 用清水在吸收塔中吸收NH 3-空气混合气体中的NH 3，操作条件是：总压101.3kPa ，温度为20℃。
入塔时NH 3的分压为1333.2Pa ，要求回收率为98%。在 101.3kPa 和20℃时，平衡关系可近似写为 Y * =2.74 X 。试问：（1） 逆流操作和并流操作时最小液气比 (L / V )min 各为多少？由此可得出什么结论？（2）若操作总压增为303.9 kPa 时，采用逆流操作，其最小液气比为多少？并与常压逆流操作的最小液气比作比较讨论。 解：1 1.3332
0.0133101.3 1.3332
p Y P p =
==--， 21(10.98)0.020.01330.000266Y Y =-=?= 20X =
（1）逆流操作时最小液气比：12min 12
0.01330.000266
() 2.6850.0133
2.742.74
Y Y L V
Y X --=
==-
并流操作时最小液气比：12min
20.01330.000266()134.260.000266
2.742.74
Y Y L V
Y --===
由此可知：若完成相同的吸收任务，并流操作时的用水量比逆流操作时用水量大。 （2）由于亨利常数仅是温度的函数，若总压增加，相平衡常数会发生变化，又因为，该吸收为
低浓度吸收，有：M m ≈
11 2.74101.3277.562kPa E M P ≈=?= 22277.562
0.913303.9
E M P ≈
== 加压后，逆流操作时的最小液气比：
12min 12
2
0.01330.000266
()0.8950.0133
0.913Y Y L V Y X M --===- 由此可知，完成相同的吸收任务，加压后，逆流操作的用水量小于常压的用水量，但是加
压会增加能耗，这是以增大能耗为代价来减少吸收操作的用水量。
7-8 在一逆流吸收塔中用吸收剂吸收某混合气体中的可溶组分。已知操作条件下该系统的平衡关系
为Y =1.15X ，入塔气体可溶组分含量为9%（体积），吸收剂入塔浓度为1%（体积）；试求液体出口的最大浓度为多少？ 解：1110.09
0.0989110.09
y Y y =
==-- 由题可得，液体出口的最大浓度是与入塔气体浓度相平衡的液体浓度： 11,max 0.09890.0861.15
Y X M =
== 液体出口的最大浓度：11,max 10.086
0.0792110.086
X x X ===++
7-9 在填料塔内用清水逆流吸收某工业废气中所含的二氧化硫气体，SO 2浓度为0.08（体积分数），
其余可视为空气。冷却后送入吸收塔用水吸收，要求处理后的气体中SO 2浓度不超过0.004（体积分数）。在操作条件下的平衡关系为Y * = 48X ，所用液气比为最小液气比的1.6倍。求实际操作液气比和出塔溶液的浓度。并在Y -X 图上画出上述情况的操作线与平衡线的相互关系。 解：1110.080.0870110.08y Y y =
==--，2220.004
0.00402110.004
y Y y ===--，20X = 逆流操作的最小液气比：12min 10.08700.00402
()45.7820.0870
48Y Y L V
Y M
--=
== 实际操作液气比：min 1.6() 1.645.78273.251L
L V
V
==?=
由操作线方程可得： 121()0.08700.00402
0.0011373.251
V Y Y X L --=
== 出塔溶液的浓度：1110.00113
0.00113110.00113
X x X =
=≈++
7-10 常压（101.325kPa ）用水吸收丙酮——空气混合物中的丙酮（逆流操作），入塔混合气中含丙
酮7%（体积），混合气体流量为1500 m 3 / h （标准状态），要求吸收率为97%，已知亨利系数为200kPa （低浓度吸收，可视M≈m ）。试计算：（1）每小时被吸收的丙酮量为多少；（2）若用水量为3200kg/h ，求溶液的出口浓度？在此情况下，塔进出口处的推动力ΔY 各为多少？（3）若溶液的出口浓度 x 1= 0.0305，求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？ 解：1110.07
0.0753110.07
y Y y =
==--，21(10.97)0.07530.030.00226Y Y =-=?=， 20X =
混合气体的摩尔流率：1500
66.964kmol/h 22.4V =
= 相平衡常数为：200
1.974101.325
E M m P ≈===
所以，操作条件下的平衡关系为：*
1.974Y X =
（1）每小时被吸收的丙酮量为：
12()66.964(0.07530.00226) 4.891kmol/h V Y Y -=?-=
（2）吸收剂的摩尔流率：3200
177.778kmol/h 18
L =
= 由操作线方程可得：121() 4.891
0.0275177.778
V Y Y X L -=
== 0.0000
0.0004
0.0008
0.0012
0.0016
0.000.02
0.040.060.080.10
X 2
Y 2
Y
X
Y 1Y *
=48X
溶液的出口浓度：1110.0275
0.0268110.0275
X x X =
==++
塔进口处的推动力：1110.0753 1.9740.02750.0210Y Y MX ?=-=-?=
塔出口处的推动力：2220.0022600.00226Y Y MX ?=-=-=
（3）若溶液的出口浓度 x 1= 0.0305，有：1
0.0305
0.031510.0305
X '==-
由操作线方程可得： 121() 4.891
155.470kmol/h 0.0315
V Y Y L X -'=
=='
最小用水量：12min 1() 4.891
128.218kmol/h 0.0753
1.974V Y Y L Y M
-=
== min 155.470
1.213128.218
L L '==
7-11 在逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的可溶组分，若系统的平衡关系为Y =
0.3X 。试求：（1）已知最小液气比为0.24，求其回收率；（2）当液气比为最小液气比的1.2倍，塔高不受限制时该系统的最大回收率；（3）如果吸收因子A = 1.25，回收率为90%，并已知该系统的气、液相传质单元高度H L 和H G 都是2 m ， 其填料层高度为多少？ 解：
(1) 当最小液气比min
0.24L V ??
=
???时 回收率为：1212
min
1max 1Y Y Y Y L V
X Y M
η--??=
==M ?
?
? min
/0.24/0.30.880%L V η??
=M === ???
（2）L / V = 1.2（L /V ）min = 1.2× 0.24= 0.288 < 0.3
若塔高不受限制时，气液将在塔底达到平衡，此时有塔底 1110.3Y MX X ==
12
12
0.288Y Y X X -=-
21110.30.2880.012Y X X X =-= 最大回收率： 1211
max 11
0.30.01296%0.3Y Y X X Y X η--=
== （3）
11
0.81.25
A ==
121110110.90
Y Y η===-- ()()121222111
1ln 11ln 111111e OG
e Y Y Y N A A A Y Y A A Y A ????-=-+=-+????---??
?? ()111ln 11111A A A η??
=
-+??--??
()1
l n 10.8100.8 5.1510.8OG N =-?+=????- 又 12
2 3.6m 1.25
OG
G L G L MV H H H H H L A =+=+=+=
5.15
3.618.54
O G O G Z N H ==?=
7-12 在一逆流填料吸收塔中，用纯水吸收空气 - 二氧化硫混合气中的二氧化硫。入塔气体中含二氧
化硫4%（体积分数），要求吸收率为95%，水用量为最小用量的1.45倍，操作状态下平衡关系为Y *=34.5X ，H OG =2m 。试求：（1）填料层的高度；（2）若改用含二氧化硫0.08%的稀硫酸作吸收剂，Y 1及其他条件不变，吸收率为多少？（3）画出两种情况下的操作线及平衡线的示意图。 解：（1）14
0.041796
Y =
=，20.04170.050.0021Y =?= ()min /34.50.9532.775L V M η==?=
/ 1.232.77539.33L V =?=，1//34.5/39.330.877A MV L ===
*12*22111
ln[(11/)1/]ln[(11/)1/]11/11/1OG
Y Y N A A A A A Y Y A η
-=-+=-+---- 11
ln[(10.877)0.877]9.79710.87710.95
=
-+=--
9.797219.6O G O G Z N H ∴==
?= （2）20.0008X ≈，*
10.0417/34.50.0012X ==
其他条件不变，即L/V 不变，则(L/V )min 也不变，
'12min
'
1max 2
(/)32.775Y Y L V X X -==- ? '1232.775(0.00120.0008)0.0134Y Y -=?-=
210.01340.04170.01340.0283Y Y '=-=-=
'1210.0134'32.12%0.0417
Y Y Y η-===
（3）
7-13 在一塔径1.3m ，逆流操作的填料塔内用清水吸收氨－空气混合气体中的氨，已知混合气体流量
为3400m 3/h （标准状况）、其中氨含量为NH 35%（体积分数），吸收率为90%，液气比为最小液气比的1.3倍，操作条件下的平衡关系为Y =1.2X ，气相体积总传质系数K Y a = 187 kmol/(m 3?h)，试求：（1）吸收剂用量；（2）填料层高度；（3）在液气比及其它操作条件不变的情况下，回收率提高到95％时，填料层高度应增加多少。 解：（1）10.05
0.052610.05
Y =
=-
出塔氨含量：()()2110.052610.90.00526Y Y η=-=?-= 进塔惰性气体含量：3400
(10.05)144.196kmol /h 22.4
V =?-= 最小液气比：12min 1,max 20.05260.00526
() 1.080.0526/1.2
Y Y L V
X X --=
==-
0.000.010.020.03
0.04
Y
X
实际液气比：
min 1.3() 1.3 1.08 1.404L L
V V
==?= 吸收剂用量： 1.404 1.404144.196202.452kmol/h L V =?=?=
（2）求塔底排出水中丙酮含量
121()0.05260.00526
0.03371.404
V Y Y X L --=
== 塔横截面积：222
ππ 1.3 1.327m 44D Ω==?=
传质单元高度：OG Ya 144.196
0.581m 187 1.327
V H K =
=
=Ω
?
**1122*
11*
22
()()(0.0526 1.20.0337)0.005260.008230.0526 1.20.0337ln ln 0.00526m Y Y Y Y Y Y Y Y Y ----?-?===-?-- 传质单元数：12OG m 0.05260.00526
5.750.00823
Y Y N Y --=
==? 填料层高度为：OG OG 0.581 5.75 3.34m Z H N ==?= （3）()()2110.052610.950.00263Y Y η''=-=?-=
121()0.05260.002630.03561.404
V Y Y X L '--'===
OG Ya 144.196
0.581m 187 1.327
V H K =
=
=Ω
?
**1122m *11
*
22()()(0.0526 1.20.0356)0.002630.005480.0526 1.20.0356ln ln 0.00263
Y Y Y Y Y Y Y Y Y ''----?-?===-?'-'-
12OG m 0.05260.002639.120.00548Y Y N Y '--'==='?
OG OG
0.5819.12 5.30m Z H N ''==?=
7-14 由矿石焙烧炉送出来的气体含有SO 2 6%（体积分数），其余可视为空气，冷却送入填料塔用水
吸收。该填料层高度为6米，可以将混合气中的SO 2 回收95%，气体速率为600kg 惰气/(m 2?h)，
液体速率为900 kg/(m 2?h)。在操作范围内，SO 2的气液平衡关系为*
2Y X =，7
.0气W a K Y ∝，受液
体速率影响很小，而W 气是单位时间内通过塔截面的气体质量，试计算将操作条件作下列变动，所需填料层有何增减（假设气、液体速率变动后，塔内不会发生液泛）？（1）气体速度增加20%； （2）液体速度增加20%。
解：()1220.06/0.940.0638,0.063810.950.00319,0Y Y X ===?-==
单位塔截面积空气流量：()()
22V /600/2920.69kmol/m h 0.0057kmol/m s W V =Ω==?=? 单位塔截面积水的流量：()()
22L /900/1850kmol/m h 0.0139kmol/m s W L Q ===?=?
1//220.69/500.8276A mV L ==?=
()()12OG 221110.0638ln 11/ln 10.82760.82768.427
11/10.82760.00319Y mX N A A Y mX A ??-??
=
-+=-+=????---??
??OG OG /6/8.4270.712m H Z N ===
（1）当气体流量增加20％，111// 1.20.82760.993A mV L ==?=
()()12OG 112211110.0638ln 11/ln 10.9930.99317.83811/10.9930.00319Y mX N A A Y mX A ??-??
=
-+=-+=????---??
??
()()0.7
1
11.2 1.136 1.136Y V Y Y Y V K a M K a K a K a M ??==?=
???
()1OG1OG 1 1.2 1.056 1.0560.7120.752m 1.136V V
Y Y M M H H K a K a
=
===?=
所以：OG1OG117.8380.75213.412m Z H N ==?=
（2）当液体流量增加20％，21//1.2/1.20.8276/1.20.6897A mV L A ====
()()12OG 222221110.0638ln 11/ln 10.68970.6897 6.22
11/10.68970.00319Y mX N A A Y mX A ??-??=
-+=-+=????---??
?? 又：气体流量不变，OG H 也不变，OG2OG 0.712m H H ==
所以：OG2OG2 6.220.712 4.43m Z H N ==?=
7-15 某制药厂现有一直径为1米，填料层的高度为4米的吸收塔。用纯溶剂逆流吸收气体混合物中
的某可溶组分，该组分进口浓度为0.08（摩尔分率），混合气流率为40kmol/h ，要求回收率不低
于95%。操作液气比为最小液气比的1.5倍，相平衡关系为Y * = 2X ，试计算：（1）操作条件下的液气比为多少；（2）塔高为3米处气相浓度；（3）若塔高不受限制，最大吸收率为多少？ 解：（1）18
0.087092
Y =
=，20.08700.050.0043Y =?= ()1212min 1,max 21
/20.95 1.9Y Y Y Y
L V M M X X Y η--=
===?=-
/ 1.5 1.9 2.85L V =?=，1//2/2.850.702A MV L ===
（2）*12*22111ln[(11/)1/]ln[(11/)1/]11/11/1OG
Y Y N A A A A A Y Y A η
-=-+=-+---- 11
ln[(10.702)0.702] 6.36410.70210.95
=
-+=--
O G O G /4/6.3640.6285m
H Z N ∴===
当'3m Z =时，设其气液相浓度分别为'X 、'Y ，
'O G O G O G
Z '//H N Z N =不变，则： 又由1212()()V Y Y L X X -=-得：
112(/)()(1/2.85)(0.08700.0043)0.0290X V L Y Y =-=?-=
则：11OG 21ln 11/0Y MX N A Y ??-=
??--??
；'
11OG 1ln 11/''Y MX N A Y MX -??=??--?? 111121ln 4ln ''Y MX Y MX Y Y MX ??--???=?????-????
*1/4*3/41/43/42211''()()0.0043(0.087020.0290)0.0180Y mX Y Y Y Y -=--=-?=
即 '0.01802Y X =+ （1） 又由操作线方程 22'' 2.85'0.0043L L Y X Y X X V V ??
=
+-=+ ???
（2） ∴ （1）、（2）式联解得：'0.0502Y =，'0.0161X =
（3）若塔高不受限制，因为2.85>2，所以，在塔顶达到平衡，最大吸收率为100％。
7-16 在装填有50mm 拉西环的填料塔中用清水吸收空气中的甲醇，直径为880mm ，填料层高6m ，，
每小时处理2000m 3甲醇-空气混合气，其中含甲醇5%（体积分数）；操作条件为298.15 K ，101.3
kPa 。塔顶放出废气中含甲醇0.263%（体积分数），塔底排出的溶液每kg 含甲醇61.2g ；在此操作条件下，平衡关系Y = 2.0X 。根据上述测得数据试计算：（1）气相体积总传质系数K Y a ；（2）每小时回收多少甲醇；（3）若保持气液流量V 、L 不变，将填料层高度加高3m ，可以多回收多少甲醇。
解：（1）10.05/0.950.0526Y ==；220.00263Y y ≈=；20X =
2000/22.4(273.15/298.15)(10.05)77.71kmol/h V =??-= 161.2/58 1.0552
0.0202(100061.2)/1852.16
X =
==-
11120.052620.02020.0121Y Y X ?=-=-?=；22220.00263Y Y X ?=-=
12m 120.01210.00263
0.0062ln(/)ln(0.0121/0.00263)
Y Y Y Y Y ?-?-?=
==??
则 12m 0.05260.00263
8.050.0062
OG Y Y N Y --=
==? OG Ya OG /()/6/8.050.745m H V K Z N =Ω===
23Ya OG /()77.71/(0.7450.7850.88)171.59kmol/(m h)K V H =Ω=??=
（2）12()77.71(0.05260.00263) 3.88kmol/h G V Y Y =-=?-= （3）
V 、L 不变，则
12/() 3.88/0.0202192.24kmol/h L G X X =-==
1/(277.71)/192.240.8085A =?=
即OG H 不变，则''/9/0.74512.08OG OG N Z H === 又 12'221
'ln (11/)1/11/OG Y mX N A A A Y mX ??-=
-+??--??
'
210.0526
ln (10.8085)0.808512.0810.8085Y ??=
-+=??-??
'
20.05262.31ln 0.19150.8085Y ??=+ ???
? '
20.01/10.07440.8085Y =-
'20.01/9.2660.0011Y ==
'12'()77.71(0.05260.0011) 4.0kmol/h G V Y Y =-=?-=
' 4.0 3.880.12kmol/h G G G ∴?=-=-=
7-17 现需用纯溶剂除去混合气中的某组分，所用的填料塔的高度为6m ，在操作条件下的平衡关系为
Y = 0.8X ，当L / V = 1.2时， 溶质回收率可达90%。在相同条件下，若改用另一种性能较好的填料，则其吸收率可提高到95%，请问第二种填料的体积传质系数是第一种填料的多少倍？ 解：
在同一吸收塔中操作，则有：''
OG OG OG OG Z N H N H ==
1//0.8/1.22/3A mV L === 1OG 2111ln (11/)1/ln[(11/)1/]11/11/1Y N A A A A A Y A η??=
-+=-+??---??
11
ln 2/3 4.1612/33(10.9)??=
+=??-?-??
1OG
2111
ln (11/)1/ln[(11/)1/]11/11/1'Y N A A A A A Y A η??'=-+=-+??---??
11
ln 2/3 5.9812/33(10.95)??=
+=??-?-??
'/()' 5.98 1.44'/()' 4.16OG OG Y Y OG OG Y Y N H V K a K a N H V K a K a ===== ()'
1.44Y Y K a K a
∴
=
7-18 用填料塔解吸某含有二氧化碳的碳酸丙烯酯吸收液，已知进、出解吸塔的液相组成分别为0.0085
和0.0016（摩尔分数）。解吸所用载气为含二氧化碳0.0005（摩尔分数）的空气，解吸的操作条件为35℃、101.3kPa ，此时平衡关系为Y = 106.03X 。操作气液比为最小气液比的1.45倍。若取H OL =0.82m ，求所需填料层的高度？ 解：10.00850.008610.0085X =
=-，20.0016
0.001610.0016X ==-
20.00050.000510.0005
Y ==-
由平衡关系Y = 106.03X 可得：
*1106.030.00860.9112Y =?=，*2106.030.00160.1696Y =?=
*20.0005/106.030X =≈
最小气液比为：12*
min 12
0.00860.00160.00770.91120.0005X X V L Y Y --??
===
?--?? / 1.450.00770.0111V L =?=，4/0.0111/106.03 1.0510L V
A M
=
==? ()()*
4412OL
*422110.0086ln 1ln 1 1.0510 1.0510 1.6811 1.0510
0.0016X X N A A A X X ??-??=-+=-?+?=????---?????OG OG 0.82 1.68 1.38m Z H N ==?=
7-19 某合成氨厂在逆流填料塔中，用NaOH 溶液吸收变换气中的CO 2。已知进塔混合气流量为
113514kg/h ，密度为12.8kg/m 3；进塔的液体流量为1019850kg/h ，密度为1217kg/m 3，粘度为0.52mPa.s 。拟采用乱堆50mm×50mm×0.9mm 的钢制鲍尔环。试估算填料塔的塔径。
解：0.5
0.5
101985012.80.9211135141217mL G a mG L q X x q ρρ??????
=+=?= ??? ?
????
??
在乱堆填料泛点线上读出相应的纵坐标值为0.023，即
2
0.2
0.023f G
L L u Y g φ?ρμρ??==
? ???
对于50mm×50mm×0.9mm 的钢制鲍尔环，66φ=，1000
0.8211217
?==，代入上式得：
泛点气速：0.672m/s f u =
=
= 取空塔气速为：0.550.550.6720.3696m/s f u u ==?=
33113514
8.8710m /h 12.8
mG
vG G
q q ρ=
=
=?
塔径： 2.914m D ===
取塔径为3.0m 。
7-20 在某逆流操作的填料塔内，用清水回收混合气体中的可溶组分A ，混合气体中A 的初始浓度为
0.02 （摩尔分数）。为了节约成本，吸收剂为解吸之后的循环水，液气比为1.5，在操作条件下，气液平衡关系为Y * = 1.2X 。当解吸塔操作正常时，解吸后水中A 的浓度为0.001（摩尔分数），吸收塔气体残余A 的浓度为0.002（摩尔分数）；若解吸操作不正常，解吸后水中A 的浓度为 0.005（摩尔分数），其他操作条件不变，气体残余A 的浓度为多少？ 解：（1）解吸塔操作正常时，吸收塔液体出口浓度为：
10.02
0.020410.02
Y =
=-
220.002Y y ≈=
220.001X x ≈=
由操作线方程可得：
()11220.02040.002
0.0010.01331.5
V X Y Y X L -=
-+=
+= ()()()()1122m 11
22
0.0204 1.20.01330.002 1.20.0010.002120.00444ln ln 0.0008
Y MX Y MX Y Y MX Y MX ----?--??=
==--
12OG 0.02040.002
8.6790.00212
m Y Y N Y --=
==? （2）解吸塔操作不正常时，OG N 不变，由于2X 变为2X '，则2Y 变为2Y '，1X 变为1X '
2
20.005X x '≈= 由吸收因子法得：
12
OG 22
1
ln 11/Y MX MV MV N MV L L Y MX L ????'-??=
-
+?? ? ?''--?????? 21
1.20.0204 1.20.005 1.2ln 18.6791.2 1.5 1.20.005 1.51 1.5
Y ????-???=-+=?? ? ?'-???????-
得：20.0066Y '= 由操作线方程可得：
()
11220.02040.00660.0050.01421.5
V X Y Y X L -'''=
-+=+=
12 m
OG 0.02040.0066
0.00159
8.679
Y Y Y
N '
--
?===
当吸收剂初始浓度升高时，塔内平均传质推动力减小，气体残余浓度升高。
化工原理下册复习题
吸收 一填空 (1) 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数k y=2kmol/m2·h，气相传质总K y=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度y i应为?0.01????。平衡关系y=0.5x。 (2) 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在塔底达到平衡。 (3) 在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数N OG增加。 (4) 板式塔的类型有；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。 (5) 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障使上水量减少时，气相总传质单元数NOG (增加）（增加，减少）。 (6) 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数???减小?（增大、减小、不变），传质推动力??增大?（增大、减小、不变），亨利系数??不变（增大、减小、不变）。 (7) 易溶气体溶液上方的分压（小），难溶气体溶液上方的分压（大) ，只要组份在气相中的分压(大于）液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 (8) 压力（减小),温度( 升高）,将有利于解吸的进行；吸收因素(A= L/mV ) ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔（顶）达到平衡。 (9) 在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其它操作条件不变，而气液流量按比例同步减少,则此时气体出口组成y2将 (减小），液体出口组成将（增大），回收率将。 (10) 当塔板中（气液两相达到平衡状态)，该塔板称为理论板。 (11) 吸收过程的传质速率方程N A=K G( )=k y( )。 (12) 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG将不变，N OG将增大。 (13)吸收因数A可表示为 mV/L，它在X–Y图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。 (14)亨利定律的表达式为；亨利系数E的单位为 kPa 。 (15) 某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为k y a=2× 10-4kmol/m3.s, k x a=0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程为（气膜阻力控制）及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 99.95% ；该气体为易溶气体。 二选择 1.根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。 A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2.单向扩散中飘流因子 A 。
化工原理课后习题答案上下册(钟理版)
下册第一章蒸馏 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 113.7 1 1 114.6 0.837 0.871 115.4 0.692 0.748 117.0 0.440 0.509 117.8 0.321 0.385 118.6 0.201 0.249 119.4 0.095 0.122 120.0 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出
t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 i α 1.299 1.310 1.317 1.316 1.322 1.323 1.324 1.325 1.326 算术平均值α= 9 ∑i α=1.318。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ 113.7 114.6 115.4 116.3 117.0 117.8 118.6 119.4 120.0 x 1 0.837 0.692 0.558 0.440 0.321 0.201 0.095 0 y 1 0.871 0.748 0.625 0.509 0.384 0.249 0.122 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y m ax )(0.3%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少?在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率？ 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59334.95K ＝61.8℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63342.84K=69.69℃ 65℃时，算得0 A p ＝68.81mmHg ；0 B p =48.93 mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝0.56， x B =0.44; y A =0 A p x A /60=0.64; y B =1-0.64=0.36。 4 无
化工原理下册题库300题讲解学习
化工原理下册题库 300题
化工原理（下）题库（1） 一、选择题（将正确答案字母填入括号内） 1、混合物中某组分的质量与混合物质量之比称为该组分的（ A ）。 A. 质量分数 B. 摩尔分数 C. 质量比 2、关于精馏塔中理论的叙述错误的是（ B ）。 A.实际上不存在理论塔板 B. 理论塔板仅作为衡量实际塔板效率的一个标准。 C. 理论塔板数比实际塔板数多 3、在精馏塔中每一块塔板上（ C ）。 A. 只进行传质作用 B. 只进行传热作用 C. 同时进行传热传质作用 4、气体吸收过程中，吸收速率与推动力成（ A ）。 A. 正比 B. 反比 C. 无关 5、气体的溶解度很大时，溶质的吸收速率主要受气膜一方的阻力所控制，故称为（ A ）。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 双膜控制 6、普通温度计的感温球露在空气中，所测得的温度为空气的（ A ）温度。 A. 干球 B. 湿球 C. 绝热饱和 7、混合物中某组分的物质的量与混合物物质的量之比称为该组分的（B ）。
A. 质量分数 B. 摩尔分数 C. 质量比 8、在蒸馏过程中，混合气体中各组分的挥发性相差越大，越（B ）进行分离。 A. 难 B. 容易 C. 不影响 9、气体吸收过程中，吸收速率与吸收阻力成（ B ）。 A. 正比 B. 反比 C. 无关 10、气体的溶解度很小时，溶质的吸收速率主要受液膜一方的阻力所控制，故称为（ B ）。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 双膜控制 11、某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求得 到塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为（ B ） A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定 12、二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下 线的变化 ( B ) 。 A平衡线 B 操作线与q线 C平衡线与操作线 D 平衡线与q线 13、下列情况 ( D ) 不是诱发降液管液泛的原因。 A液、气负荷过大 B 过量雾沫夹带 C塔板间距过小 D 过量漏液 14、以下有关全回流的说法正确的是（ A、C ）。 A、精馏段操作线与提馏段操作线对角线重合 B、此时 所需理论塔板数量多
化工原理课后答案
3．在大气压力为101.3kPa 的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少？ 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=0.8m,R=0.45m 。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378 .081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×3.5mm 。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
化工原理课后习题解答
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 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 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。 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 Pa b-b′处 P B + ρg gh3 = P A + ρg gh2 + ρ水银gR1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 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Δh 在1－1′与2－2′截面之间
化工原理例题与习题
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第一章流体流动 【例1-1】已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4 =（+）10-4=×10-4 ρ m =1372kg/m3 【例1-2】已知干空气的组成为：O 221%、N 2 78%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在 压力为×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文 100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量 M m =32×+28×+× =m3 根据式1-3a气体的平均密度为： 【例1-3 】本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=、密度ρ 1 =800kg/m3，水层高度h2=、密度ρ2=1000kg/m3。 （1）判断下列两关系是否成立，即p A=p'A p B=p'B （2）计算水在玻璃管内的高度h。 解：（1）判断题给两关系式是否成立p A=p'A的关系成立。因A与A'两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平面上。所以截面A-A'称为等压面。 p B =p' B 的关系不能成立。因B及B'两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通 着的同一种流体，即截面B-B'不是等压面。 （2）计算玻璃管内水的高度h由上面讨论 知，p A=p'A，而p A=p'A都可以用流体静力学基本方程式计算，即 p A =p a +ρ 1 gh 1 +ρ 2 gh 2 p A '=p a +ρ 2 gh 于是p a+ρ1gh1+ρ2gh2=p a+ρ2gh 简化上式并将已知值代入，得 800×+1000×=1000h 解得h= 【例1-4】如本题附图所示，在异径水平管段两截面（1-1'、2-2’）连一倒置U管压差计，压差计读数R=200mm。试求两截面间的压强差。 解：因为倒置U管，所以其指示液应为水。设空气和水的密度分别为ρg与ρ，根据流体静力学基本原理，截面a-a'为等压面，则 p a =p a ' 又由流体静力学基本方程式可得 p a =p 1 －ρgM
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第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数 E 值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数 E 不变， H 不变，相平衡常数 m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2 ，过程属于（ B ） A 、气膜控制B、液膜控制C、两相扩散控制 ② 其气膜阻力（C）液膜阻力 A 、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m 的直线时，则 1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数 E 值很大，则说明该气体为难溶气体 5 、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG ，当(气膜阻力 1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、 G 、Ky 、 Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG 分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG 表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子 A 的定义式为 L/ （ Gm ），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当 A<1 时，塔高 H= ∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G ） min 时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元 高度 HOG 将↑，总传质单元数NOG将↓，操作线斜率（L/G ）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度 x2 降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 x2 增大，其它条件不变，则 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组 成气相总传质单元高度将（ A ）。 A. 不变 B.不确定 C.减小 D. 增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 及温度而异，单位与压强的 2、亨利系数与温度、压力的关系； E 值随物系的特性单 位一致； m 与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、 E 、 H 、 m 之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x 图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min 、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸
化工原理课后答案
3．在大气压力为的地区，一操作中的吸收塔内表压为130 kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作吸收塔，仍使该塔塔顶在相同的绝压下操作，则此时表压的读数应为多少 解：KPa .1563753.231KPa 3.2311303.101=-=-==+=+=a a p p p p p p 绝表表绝 1-6 为测得某容器内的压力，采用如图所示的U 形压差计，指示液为水银。已知该液体密度为900kg/m 3,h=,R=。试计算容器中液面上方的表压。 解： kPa Pa gm ρgR ρp gh ρgh ρp 53529742.70632.600378.081.990045.081.9106.133 00==-=??-???=-==+ 1-10．硫酸流经由大小管组成的串联管路，其尺寸分别为φ76×4mm 和φ57×。已知硫酸的密度为1831 kg/m 3，体积流量为9m 3/h,试分别计算硫酸在大管和小管中的（1）质量流量；（2）平均流速；（3）质量流速。 解: (1) 大管: mm 476?φ (2) 小管: mm 5.357?φ 质量流量不变 h kg m s /164792= 或: s m d d u u /27.1)50 68 (69.0)( 222112=== 1-11． 如附图所示，用虹吸管从高位槽向反应器加料，高位槽与反应器均与大气相通，且高位槽中液面恒定。现要求料液以1m/s 的流速在管内流动，设料液在管内流动时的能量损失为20J/kg （不包括出口），试确定高位槽中的液面应比虹吸管的出口高出的距离。 解: 以高位槽液面为1-1’面,管出口内侧为2-2’面,在1-1’～
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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：，
化工原理下册部分题
1. 某双组分理想物系当温度t=80℃时，P A°=，P B°=40kPa，液相摩尔组成x A=，试求：⑴与此液相组成相平衡的汽相组成y；⑵相对挥发度α。 解：（1）x A=(P总－P B°)／(P A°－P B°) ； =(P总－40)／（－40） ∴P总=； y A=x A·P A°／P总=×／= （２）α=P A°／P B°=／40= 5. 某精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=+和y'='，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为泡点下的饱和液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol/h）。 解:已知两操作线方程: y=+(精馏段) y′=′(提馏段) ∴R/(R+1)= R= x D / (R+1)= x D=×= ！ 两操作线交点时, y=y′x=x′ ∴+= x F = 饱和液体进料q=1, x F = x = 提馏段操作线经过点(x W，x W) ∴y′=x w =－x W= 由全塔物料衡算F=D+W F x F = D x D + W x W D =(x F—x W)/(x D－x W)F = ∵饱和液体进料 V′=V=L+D=(R+1)D=×=h - 6. 已知某精馏塔进料组成x F=，塔顶馏出液组成x D=，平衡关系ｙ＝ｘ＋，试求下列二种情况下的最小回流比R min。⑴饱和蒸汽加料；⑵饱和液体加料。解：R min = (x D－y q)/(y q －x q ) (1) ； y q= x q + (2) ；
y q= qx q/ (q－1)－x f / (q－1) (3) ⑴q=0, 由(3) y q=x f=，由(2) x q = ， R min = 由(3) x q =x f =，由(2) y q =×+=， R min= 用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50% ,塔顶产品组成x D=95％，产量D=50kmol/h，回流比R=2R min，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度α=3。求：(最小回流比) 2.精馏段和提馏段上升蒸汽量。3.列出该情况下的精馏段操作线方程。解：1. y=αx/[1+(α－1)x]=3x/(1+2x) 泡点进料q=1, x q = x F = , y q =3×(1+2×=2= R min / (R min+1)= ： R min=4/5= 2. V=V′=(R+1)D=(2×+1)×50=130kmol/h 3. y=[R/(R+1)]x + x D / (R+1)=+ 12. 某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为和，采用回流比为最小回流比的倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=。(1)求塔顶、底的产品量；(2)若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。 解：（1）F=D+W ，Fx F=Dx D＋Wx W 30=D+W ，30×= D×+W× ∴D= / h W= / h （2）x q=x F= ， y q =αx q／[1+ (α—1)x q ] =×[1+ —1)×] = R min =(x D－y q)／(y q－x q)=—/ —=， ？ R = ×R min =×= 精馏段的操作线方程为： y = [R / (R+1)]x +x D／（R+1)
化工原理课后答案
第一章 3.答案：p= 30.04kPa =0.296atm=3.06mH2O 该压力为表压 常见错误：答成绝压 5.答案：图和推算过程略Δp=(ρHg - ρH2O) g (R1+R2)=228.4kPa 7.已知n=121 d=0.02m u=9 m/s T=313K p = 248.7 × 103 Pa M=29 g/mol 答案：(1) ρ = pM/RT = 2.77 kg/m3 q m =q vρ= n 0.785d2 u ρ =0.942 kg/s (2) q v = n 0.785d2 u = 0.343 m3/s (2) V0/V =(T0p)/(Tp0) = 2.14 q v0 =2.14 q v = 0.734 m3/s 常见错误： （1）n没有计入 （2）p0按照98.7 × 103 pa计算 8. 已知d1=0.05m d2=0.068m q v=3.33×10-3 m3/s （1）q m1= q m2 =q vρ =6.09 kg/s (2) u1= q v1/(0.785d12) =1.70 m/s u2 = q v2/(0.785d22) =0.92 m/s (3) G1 = q m1/(0.785d12) =3105 kg/m2?s G2 = q m2/(0.785d22) =1679 kg/m2?s 常见错误：直径d算错 9. 图略 q v= 0.0167 m3/s d1= 0.2m d2= 0.1m u1= 0.532m/s u2= 2.127m/s (1) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 7.02×103 Pa p A-p B=0.5gρH2O +(ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m (2) 在A、B面之间立柏努利方程，得到p A-p B= 2.13×103 Pa p A-p B= (ρCCl4-ρH2O)gR R=0.343m 所以R没有变化 12. 图略 取高位储槽液面为1-1液面，管路出口为2-2截面，以出口为基准水平面 已知q v= 0.00139 m3/s u1= 0 m/s u2 = 1.626 m/s p1= 0(表压) p2= 9.807×103 Pa(表压) 在1-1面和2-2面之间立柏努利方程Δz = 4.37m 注意：答题时出口侧的选择： 为了便于统一，建议选择出口侧为2-2面，u2为管路中流体的流速，不为0，压力为出口容器的压力，不是管路内流体压力
化工原理上册课后习题及答案
第一章：流体流动 二、本章思考题 1-1 何谓理想流体？实际流体与理想流体有何区别？如何体现在伯努利方程上？ 1-2 何谓绝对压力、表压和真空度？表压与绝对压力、大气压力之间有什么关系？真空度与绝对压力、大气压力有什么关系？ 1-3 流体静力学方程式有几种表达形式？它们都能说明什么问题？应用静力学方程分析问题时如何确定等压面？ 1-4 如何利用柏努利方程测量等直径管的机械能损失？测量什么量？如何计算？在机械能损失时，直管水平安装与垂直安装所得结果是否相同？ 1-5 如何判断管路系统中流体流动的方向？ 1-6何谓流体的层流流动与湍流流动？如何判断流体的流动是层流还是湍流？ 1-7 一定质量流量的水在一定内径的圆管中稳定流动，当水温升高时，Re 将如何变化？ 1-8 何谓牛顿粘性定律？流体粘性的本质是什么？ 1-9 何谓层流底层？其厚度与哪些因素有关？ 1-10摩擦系数λ与雷诺数Re 及相对粗糙度d / 的关联图分为4个区域。每个区域中，λ与哪些因素有关？哪个区域的流体摩擦损失f h 与流速u 的一次方成正比？哪个区域的 f h 与2 u 成正比？光 滑管流动时的摩擦损失 f h 与u 的几次方成正比？ 1-11管壁粗糙度对湍流流动时的摩擦阻力损失有何影响？何谓流体的光滑管流动？ 1-12 在用皮托测速管测量管内流体的平均流速时，需要测量管中哪一点的流体流速，然后如何计算平均流速？ 三、本章例题 例1-1 如本题附图所示，用开口液柱压差计测量敞口贮槽中油品排放量。已知贮槽直径D 为3m ，油品密度为900kg/m3。压差计右侧水银面上灌有槽内的油品，其高度为h1。已测得当压差计上指示剂读数为R1时，贮槽内油面与左侧水银面间的垂直距离为H1。试计算当右侧支管内油面向下移动30mm 后，贮槽中排放出油品的质量。 解：本题只要求出压差计油面向下移动30mm 时，贮槽内油面相应下移的高度，即可求出 排放量。 首先应了解槽内液面下降后压差计中指示剂读数的变化情况，然后再寻求压差计中油面下移高度与槽内油面下移高度间的关系。 设压差计中油面下移h 高度，槽内油面相应 下移H 高度。不管槽内油面如何变化，压差计右侧支管中油品及整个管内水银体积没有变化。 故当 1-1附图
化工原理计算题例题
三 计算题 1 （15分）在如图所示的输水系统中，已知 管路总长度（包括所有当量长度，下同）为 100m ，其中压力表之后的管路长度为80m ， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m ， 水的密度为1000Kg/m 3，泵的效率为0.85， 输水量为15m 3/h 。求： （1）整个管路的阻力损失，J/Kg ； （2）泵轴功率，Kw ； （3）压力表的读数，Pa 。 解：（1）整个管路的阻力损失，J/kg ； 由题意知， s m A V u s /12.2) 4 05.03600(15 2 =??==π 则kg J u d l h f /1.1352 12.205.010003.022 2=??=??=∑λ （2）泵轴功率，kw ； 在贮槽液面0-0′与高位槽液面1-1′间列柏努利方程，以贮槽液面为基准水平面，有： ∑-+++=+++10,1 21020022f e h p u gH W p u gH ρ ρ 其中， ∑=kg J h f /1.135, u 0= u 1=0， p 1= p 0=0（表压）, H 0=0， H=20m 代入方程得： kg J h gH W f e /3.3311.1352081.9=+?=+=∑ 又 s kg V W s s /17.410003600 15 =?= =ρ 故 w W W N e s e 5.1381=?=， η=80%， kw w N N e 727.11727===η 2 （15分）如图所示，用泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定 不变，输送管路尺寸为φ83×3.5mm ，泵的进出口管道上分别安装有真空表和压力表，真空表安装位置离贮槽的水面高度H 1为4.8m ，压力表安装位置离贮槽的水面高度H 2为5m 。当输水量为36m 3/h 时，进水管道全部阻力损失为1.96J/kg ，出水管道全部阻力损失为4.9J/kg ，压力表读数为2.452×
化工原理试题库下册
第3章非均相物系分离 一、选择题 恒压过滤且介质阻力忽略不计时，如粘度降低20%，则在同一时刻滤液增加（）。A、11.8%；B、9.54%; C、20%; D、44% 板框式压滤机由板与滤框构成，板又分为过滤板和洗涤板，为了便于区别，在板与框的边上设有小钮标志，过滤板以一钮为记号，洗涤板以三钮为记号，而滤框以二钮为记号，组装板框压滤机时，正确的钮数排列是（）. A、1—2—3—2—1 B、1—3—2—2—1 C、1—2—2—3—1 D、1—3—2—1—2 与沉降相比，过滤操作使悬浮液的分离更加（）。 A、迅速、彻底 B、缓慢、彻底 C、迅速、不彻底 D、缓慢、不彻底 多层隔板降尘室的生产能力跟下列哪个因素无关（）。 A、高度 B、宽度 C、长度 D、沉降速度 降尘室的生产能力（）。 A、与沉降面积A和沉降速度ut有关 B、与沉降面积A、沉降速度ut和沉降室高度H有关 C、只与沉降面积A有关 D、只与沉降速度ut有关 现采用一降尘室处理含尘气体，颗粒沉降处于滞流区，当其它条件都相同时，比较降尘室处理200℃与20℃的含尘气体的生产能力V的大小（）。 A、V200℃>V20℃ B、V200℃＝V20℃ C、V200℃ 判断 有效的过滤操作是（）。 A、刚开始过滤时 B、过滤介质上形成滤饼层后 C、过滤介质上形成比较厚的滤渣层 D、加了助滤剂后 当固体粒子沉降时，在层流情况下，Re ＝１，其ζ为（）。 A、64/Re B、24/Re C、0.44 D、1 含尘气体通过降尘室的时间是t，最小固体颗粒的沉降时间是t 0，为使固体颗粒都能沉降下来，必须（）： A、t 化工原理课后习题答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】 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mol 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 .041025.718224=???==-π 6,解：画图 7,解：塔低：6110315-?=y s m kg G 234.0=' 塔顶：621031-?=y 02=x 的NaOH 液含3100405.2m kgNaOH l g =? 的NaOH 液的比重＝液体的平均分子量： 通过塔的物料衡算，得到()()ZA L y y P K A y y G m G m -=-21 如果NaOH 溶液相当浓，可设溶液面上2CO 蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过 程。 ∴在塔顶的推动力6210310-?=-=y 在塔底的推动力61103150-?=-=y 对数平均推动力()()66 105.12231 3151031315--?=?-= -In L y y m 由上式得：()2351093.8m kN s m kmol a K G -?= 化工原理典型习题解答 王国庆陈兰英 广东工业大学化工原理教研室 2003 上 册 一、选择题 1、 某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半，假定管内的相对粗糙度不变，则 (1) 层流时，流动阻力变为原来的 C 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 (2) 完全湍流(阻力平方区)时，流动阻力变为原来的 D 。 A ．4倍 B ．8倍 C ．16倍 D ．32倍 解：(1) 由222322642d lu u d l du u d l h f ρμμ ρλ=??=??=得 1624 4 212212 2122 121212==??? ? ??=???? ??????? ??==d d d d d d d u d u h h f f (2) 由 2222u d l d f u d l h f ????? ??=??=ελ得 322 5 5 21214 212 2112212==???? ??=????? ??==d d d d d d d u d u h h f f 2． 水由高位槽流入贮水池，若水管总长（包括局部阻力的当量长度在内）缩短25%，而高位槽水面与贮水池水 面的位差保持不变，假定流体完全湍流流动(即流动在阻力平方区)不变，则水的流量变为原来的 A 。 A ．1.155倍 B ．1.165倍 C ．1.175倍 D ．1.185倍 解：由 f h u p gz u p gz ∑+++=++2 22 2 22211 1ρρ得 21f f h h ∑=∑ 所以 ()()2 222222 11 1u d l l u d l l e e ?+?=?+? λλ 又由完全湍流流动，得 ?? ? ??=d f ελ 所以 ()()2 2 2211u l l u l l e e ?+=?+，而 24 d u uA V π ?== 所以 ()()1547.175 .01 2 11 2 12== ++==e e l l l l u u V V 3． 两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度为2500kg/m 3，水 的密度为998.2kg/m 3，水的粘度为 1.005?10-3Pa ?s ，空气的密度为 1.205kg/m 3，空气的粘度为1.81?10-5Pa ?s 。 （1）若在层流区重力沉降，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为 B 。 A ．8.612 B ．9.612 C ．10.612 D ．11.612 （2）若在层流区离心沉降，已知旋风分离因数与旋液分离因数之比为2，则水中颗粒直径与空气中颗粒 直径之比为 D 。 A ．10.593 B ．11.593 C ．12.593 D ．13.593 解：(1) 由 ()μ ρρ182g d u s t -=，得 ()g u d s t ρρμ-= 18 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 95 100 105 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 天津大学化工原理（第二版）上册课后习题答案 -大学课后习题解答之 化工原理(上)-天津大学化工学院-柴诚敬主编 09化工2班制作 QQ972289312 绪论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。水的黏度μ= g/(cm·s) 密度ρ= kgf ?s2/m4 某物质的比热容CP= BTU/(lb·℉) 传质系数KG= kmol/(m2?h?atm) 表面张力σ=74 dyn/cm 导热系数λ=1 kcal/(m?h?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 水的黏度基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g，1 m=100 cm ??10?4kg?m?s???10?4Pa?s ?????则????cm?s??1000g??1m?密度基本物理量的换算关系为 1 kgf= N，1 N=1 kg?m/s2 ?g??1kg??100cm??kgf?s2????1kg?ms2?3???1350kgm??????4则 ?m??1kgf??1N?从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU= kJ，l b= kg 1oF?5oC 9 1 则 ?BTU????1lb??1?F?cp????1BTU????59?C???kg??C? lb?F????????传质系数基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s，1 atm= kPa 则 ?kmol??1h??1atm?KG??2??10?5kmol?m2?s?kPa? ??????m?h?atm??3600s???表面张力基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 ?dyn??1?10N??100cm???74???10?2Nm ??????cm??1dyn??1m?导热系数基本物理量的换算关系为 1 kcal=×103 J，1 h=3600 s 则 3?kcall???10J??1h???1?2???????m?s??C???m??C? 1kcal3600s?m?h??C??????52．乱堆25cm拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即 HE???10?4G?????BC13??L?L 式中 HE—等板高度，ft； G—气相质量速度，lb/(ft2?h)； D—塔径，ft； Z0—每段填料层高度，ft；α—相对挥发度，量纲为一；μL —液相黏度，cP；ρL—液相密度，lb/ft3化工原理课后习题答案
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化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图资料
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