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化工原理(第三版)习题解(谭天恩)第九章习题解

第九章吸收

9-1 总压为kPa 3.101、含3NH %5（体积分数）的混合气体，在C

25下与浓度为

3.71.1 m kmol 的氨水接触，试判别此过程的进行方向，并在c p 图上示意求取传质推动力

的方法。

解氨—水平衡关系列在本章附录二中，需将题中组成化为其中的单位，以便比较。气相氨分压 kPa p 065.505.03.101

液相组成换算要用到密度，暂取3

.990 m kg （参考例9-2，温度较高较小）。

对3

.71.1 m kmol c 氨水，每立方米含氨kg 1.291771.1 ，含水kg 9.9601.29990 ；故kg 100水中含氨kg 03.3)9.960/1.26(100 。

与附录二比较，氨水组成为kg 3氨.1

-100(水）kg ，C

25下的平衡氨分压为kPa 13.3，比题给氨分压低，故知过程方向应为吸收。（注：虽然氨水密度的估计稍有误差，但不影响过程方向。作图从略）

9-2 含%32CO （体积分数）的2CO —空气混合气，在填料塔中用水进行逆流吸收，操作压力为（绝）为kPa 200、温度为C

25，试求出塔的g 100水中最多可溶解多少克

2CO ？其浓度又为多少？

解出塔水的最大浓度系与逆流进塔的气体平衡，此时2CO 的分压

kPa Py p 603.0200 ，查本章附录一，C 25下2CO 溶于水的亨利系数

MPa E 166 。按式（9-5）

，液相平衡组成为 15

)(.1061.3101666 B A mol A mol E p x 而 155max ).(1084.81061.3)18

()()(

gS gA x M M x M M S A L A 即 1

100.(1084.8 ）g gCO

浓度 335max .1001.2)1061.3()18/1000()(

m kmol x M s

Cx c s

9-3 总压kPa 3.101、含%62CO （体积分数）的空气，在C

20下与2CO 浓度为

3.3 m kmol 的水溶液接触，试判别其传质方向。

解空气中2CO 的分压kPa p 08.606.03.101 ，水溶液的2CO 摩尔分数C c x / ，式中，C 为溶液的总浓度，3

.5.5502.18/1000 m kmol C 。

溶液的2CO 平衡分压按式（9-5）即Ex p

计算，而C

20下的E 从本章附录一查得

为MPa 144。故

kPa C Ec Ex p 78.7)5.55/10

3()10144(/3

可知

p ＞p ，过程为脱吸。

9-4 焦炉煤气（标准状态）含粗苯3

.30 m g ，流量1

.10000 h m ，经洗油吸收后（见图9-1），降为3

.5.1 m

g ，求粗苯的吸收率和吸收量。设粗苯的平均摩尔质量可取为

1.100 kmol kg 。

解现煤气中粗苯含量很低，可用给出的浓度之比代替摩尔比。按式（9-1），吸收率为 95.030/5.11/1 b a c c 吸收量 13

.28510)5.130(10000 h kg G

校核：按摩尔比再次计算如下。标准状态下

31m 粗苯的物质量 mol n b 3.0100/30 31m 煤气的物质量 mol n 6.444.22/1000 总

粗苯摩尔比 31077.63

.06.443

b b b n n n Y 总

吸收后 mol n s 015.0100/5.1 煤气中惰性气量不变，仍为mol 3.443.06.44

其摩尔比 4

1039.33.44/015.0 a Y

故 950.0)1077.6/(330.01/13

b a Y Y

与以上按浓度计算的结果相同（取三位有效数字时）。

9-5 求温度为C 10及C

30时与kPa 100（绝）空气接触的水中，氧（标准状态下）的最大浓度（分别以3

. m L 、1

. L mg 、摩尔分数表示）及溶解度系数（以1

3.. kPa m kmol 表示）。氧在空气中的体积分数为%21。

解氧在水中的最大浓度即为接触状态下的平衡浓度，可由本章附录一查出亨利系数E 后。

由式（9-5）计算其摩尔分数：E p x /

式中氧的分压 kPa p 2121.0100 氧在水中的摩尔浓度

Cx c

其中总浓度 3

.5.5502.18/1000 m kmol C

其质量浓度 c 需对 c 乘以氧的摩尔质量1.32 kmol kg ；再换算到1

. L mg ，需乘以3

10。溶解度系数H 按式（9-3）计算，p C H /

。

9-6 二氧化硫与水在C

30下的平衡关系为：

试换算成总压kPa 100（绝）下的y x 关系，并在y x 图中作出平衡曲线。解根据例9-5中所得的算式

)6.355/( x 及100//p P p y

9-7 C

25及kPa 100（绝）下，有2CO %20、空气%80（体积分数，下同）的气体

31m ，与31m 的清水在容积32m 的密闭容器中接触，进行传质。问2CO 在水中的最终浓度

及剩余气体的总压各为多少？若上述过程在初始总压为kPa 500（绝）下进行，求其结果。解现气相体积3

1m V 不变，随着2CO 的溶解，分压p 将下降。最终达平衡时

p 与水中

2CO 摩尔分数x 的关系，可用亨利定律表示

Ex p 即见式)59(。查附录一，知

MPa E 166 ，故有

xkPa p 5

1066.1

（a ）

两未知量

p 与x 的另一关系是物料衡算：

气相失去的2CO 为 )//()2.0(1RT V p P N

（b ）水中得到的2CO 为 x Cx N 5.552

最终有21N N ，并将给定的kPa P 100 及V 、T 代入式（b ），得 x p 5.55)298314.8/(1)20(

x p 5

10375..120

（c ）

联立方程（a ）、（c ）求解，得到

kPa p 9.10

，5

1059.6 x

而容器内剩余气体总压为kPa p P 9.9080

终。以上忽略水的蒸汽压。

若总压为kPa P 500 ，式（a ）必备，代入式（b ），得物料衡算式 x p 5

10375.1100

与式（a ）联立求解得

kPa p 7.54

，5100.33 x

容器内剩余气体总压为 kPa P 4557.54400 终

9-8 求习题9-7在刚开始接触时的总传质推动力，分别以分压差、液相摩尔分数差及浓度差表示。

解以分压差表示的总推动力为A A p

。刚开始时，

kPa p A 20 ，0 A p ，故

kPa p p A A 20 。

以液相摩尔分数差表示时，

3)(.10205.10)10166/(20 S A mol kmolA x x

以液相摩尔浓度差表示时， 334.1067.6)10205.1()18/997()( m kmol x x C c

c A

9-9 在填料塔中用清水吸收气体中所含的丙酮蒸汽，操作温度C

20、压力kPa

100（绝）。若已知给质系数1216...105.3 kPa m s kmol k G ，1

4.10

5.1 s m k L ，平衡关

系服从亨利定律，亨利系数MPa E 2.3 ，求传质系数G K 、x k 、x K 、y K 和气相阻力在

总阻力中所占的比例。

解从两相给质系数G k 、L k 按以下公式求总传质系数G K 1

)11(

G G Hk k K 式中溶解度系数1

..01734.03200/5.55/ kPa m kmol E C H

21614

6...10492.1)10

5.101734.01105.31(

kPa m s kmol K G 根据传质系数间的换算式，有

2146.,10492.110010492.1 m s kmol P K K G y

136.1078.45.55)01734.0/10492.1()/( m s kmol C H K C K K G L x 2

134.1033.85.55105.1\ m s kmol C k k L x

气相阻力在总阻力中所占的比例为

426.0105.310492.16

G G G

k K K k R R 总

气或%6.42 9-10 根据以下双塔吸收的四个流程图，分别作出其平衡线和操作线的示意图（设吸收

液最初不含溶质）并说明各自适用于哪些情况。

解流程（Ⅰ）相当于一个气液逆流的单塔。当吸收所需的填料层甚高，单塔有困难时，用此流程。在图解中平衡线用OE 代表，1、2两塔的操作线分别用（1）、（2）表示（下同）。

流程（Ⅱ）中每塔都送入新鲜溶剂，使全流程的推动力较流程（Ⅰ）为大。适用于吸收要求高、所需溶剂量大的情况。

流程（Ⅲ）中气体并流、液体逆流，可用于气体中溶质易吸收（如伴有快速反应），要求出塔液体近于饱和（或相对较高）的情况。

流程（Ⅳ）中第二塔气液并流，适用于伴有化学反应，或液量超过吸收所需甚多，故推动力与流向关系不大的情况。

通常后两种流程在实用中少见，尤其是（Ⅲ）。注：本题可在学生先做习题后进行课堂讨论。

9-11 拟设计一常压填料吸收塔，用清水处理1

.3000 h m 、含3NH %5（体积分数）的空气，要求3NH 的去除率为，实际用水量为最小水量的5.1倍。已知塔内操作温度为

C 25，平衡关系为x y 3.1 ；取塔底空塔气速为1.1.1 s m ，气相体积总传质系数a K y 为31..270 m h kmol 。试求：（1）用水量和出塔液浓度；（2）填料层高度；（3）若入塔水中已

含氨%1.0（摩尔分数），问即使填料层高度可随意增加，能否达到%99的去除率？（说明理由）。

解 05.0 b y ,4

105)99.01( b a y y

03864.03.1/05.0

b x ，0 a x 278.103864

.00495.0)(

min a b a b x x y y G L

931.1278.15.1)(5.1min G

G L （1） 0256.0931

.10495

.0/

G L y y x a b b

12..0450.04

.221

2982731.1

s m kmol u G M 1

..0869.0931.1045.0)/( s m kmol G L G L 或1

2..313 h m kmol （2） 4

41050105 a a a mx y y

01667.00256.03.105.0 b b b mx y y

101.46)

5/7.166ln(10)57.166(

m y m y y y a K G h m a b y 44.61

.46495)3600/270(045.0)(0

（3）当001.0 a x 时，有0013.0001.03.1

a y ；而41013

a y ，比要求的

4105 a y 大，故增高填料层不能达到要求。

9-12 已知某清水吸氨塔的填料层高度m h 30 ，进塔气体含氨06.0 b y ，吸收率

99.0 ，操作压力kPa 100（绝）

，温度C

20，平衡关系为x y 9.0 ，气相流率12..580 h m kg G ，液相流率，传质系数3.0G a k a K G g 。问：当L 或G 加倍时，

应如何改变0h 方可保持不减小？

解 06.0 b y ，4

106)99.01(06.0 a y

0 a x ，0667.09.0/06.0

b x

891.00

0667.010606.0)(4

min

G L

kmol G L 952.13

.28/58018/720 液1).( 气kmol 式中，3.28为含氨空气的平均摩尔质量：

3.2806.0179

4.029 M 而 0304.0952

.10594

.00/

G L y y x a b b

（1）当L 加倍。若塔仍能正常操作，用水吸收氨为气膜控制，故L 对a K G 的影响可忽略；另一方面，L 加倍后出塔液浓度将减半（现0 a x ），传质推动力因而增大，吸收率将随着提高，故0h 可不变。以下计算L 加倍后的影响：

0152.02/0304.0

b x 0137.00152.09.0

b b

mx y

0463.00137.006.0

b b

y y y

101.80)6/326ln(1060463.0 m

y 故 313.11.80/2.105/ m m

y y 在以平均推动力方法计算塔高的式（9-48）即)(0m

b y y y y a K G h

中现只有m y 因L 的加倍而增大，故所需的填料层高度0h 因而反比地减为

m y y h h m 28.2)313.1/1(3)/(00

（2）当G 增倍（仍设塔能正常操作），依题意7.07

.02 G a K G ，按式（9-48），

有m h h a K G h G 69.3323.1)2

/2()/(07

.000

（比原来增高%23）

9-13 试求例9-6中的填料塔每平方米塔截面共可回收多少丙酮（以1

. h kg 计）？若将原设计的填料层高减少3/1，回收量会减少多少？

解例9-6中1

2..02.0 s m kmol G ，0

3.0 b y ，98.0 ，故每平方米塔截面的回

收量

4.1088.598.003.002.0 s kmol Gy R b

换算为).(1 h kg R ：丙酮)(63O H C 的摩尔质量1

.58 kmol kg M ，故

.8.12236005810

88.53600 h kg RM R

当填料层高0h 减少3/1时。则原48.9 OG N ，也相应减去3/1，即

32.6)3/11(48.9 OG

N ；而40.1/ mG L A 并不改变。出塔气相组成可由式（9-53）计算)/1(A S ：

714.05.31ln 5.34.114.14.0ln 4.04.132.6a b a b y y y y

则 084.6714.05.3/)/(806.1 e y y a

b 8.18)714.0084.6(5.3/ a

b y y 故 001596.08.18/03.0 a

y 回收量1.6.118360058)001596.003.0(02.03600)( h kg M y y G R a

b 回收量减少 1

.2.46.1188.122 h kg R R

减少的相对量为034.08.122/2.4 或%4.3.

9-14 若例9-6中填料塔出塔水中的丙酮为%80饱和，其余数据不变，求所需水量及填料层的高度。

解出塔水中丙酮的组成为

01371.0)75.1/03.0(8.08.0

b b x x

对塔顶、塔底的物料衡算式（9-39）为

)10603.0(02.0)001371.0(4

故12..0429.0 s m kmol L ，为原用水量1

2..049.0 s m kmol 的875.0倍。

以下用平均推动力法求填料层高0h ：

106 a y 与例9-6相同

4106010)240300( b b b mx y y

1045.23)

6/60ln(10)660(

m y

故 m y y y a K G h m a b G 7.1510

45.2310)6300(25.14

0 所求0h 为原高度m 8.11的33.1倍。

9-15 在填料塔内用稀硫酸吸收空气中的氨。当溶液中存在游离酸时，氨的平衡分压为

零。下列三种情况下的操作条件基本相同，试求所需填料高度的比例：（1）混合气含氨%1，要求吸收率为%90；（2）混合气含氨%1，要求吸收率为%99；（3）混合气含氨%5，要求吸收率为%99。对于上述低浓气体，吸收率可按b a b y y y /)( 计算。

解因氨的平衡分压为零，即0

y ，而有a a y y 、b b y y ，

)/ln(/)(a b a b m y y y y y ，于是

)ln(a

b m a b OG y y

y y y N

因吸收率b a y y

1 ，故

11a b y y ，而有1

)1ln( OG N 。现操作条件基本相同，故三种情况下的)/(a K G H y OG 可认为相等，于是所需的填料高之比为

31211321)1ln(:)1ln(:)1ln(:: h h h

111

)01.0ln(:)01.0ln(:)

1.0ln(

2:2:1100lg :100lg :10lg

9-16 矿石焙烧炉气含%52SO （体积分数），其余为惰性气体，经冷却后在填料塔内以清水吸收%95的2SO 。塔径m 8.0，操作温度K 303，压力kPa 100；入塔炉气流量

13.1000 h m （操作状态），水量为最小值的2.1倍。平衡关系见习题9-6，给质系数：1314...105 kPa m s kmol a k G ，12105 s a k L 。求：（1）用水量和出塔液浓度；

（2）填料高度。

解 05.0 b y ，3

105.2)95.01(05.0 a y 及0 a x

b x 由习题9-6算出的平衡数据求得，对05.0 b y ，00147.0

b x ，故最小液气比

3.321047.110)5.250()(3

3min a

b a b x x y y G L

8.383.322.1)(2.1min G

G L 而 122

2..02194.0)

8.0)(4/(303314.8)3600/1000(100)4/(

s m kmol d RT PV G （1）用水量1

..851.08.3802194.0)/( s m kmol G L G L ，当用).(1

h m L 表示时，

.8.27851.0)996/18(8.0)4/(3600 h m L

出塔液浓度（现0 a x ）为

331023.12.1/1047.12.1/

b b x x

(2)填料层高。可仿照例9-7的方法，用近似梯级法得出3.6 OG N （图从略）。而在用式（9-65）求OG H 时，

2124

..10510010

5. m s kmol P a k a k G y

1..76.2)18/996(05.0. m s kmol C a k a k L x

操作范围内的平均斜率取为3400147.0/05.0/

b b x y m m a k m G a k G H x y OG 708.0270.0438.076

.2340219.005.00219.0

故 m N H h OG OG 46.43.6708.00

9-17 含氨%5.1（体积分数）的气体通过填料塔用清水吸收其中的氨（其余为惰性气体），平衡关系为x y 8.0 。用水量为最小值的2.1倍，气体流1

..024.0 s m kmol G ，总

传质系数3

1..06.0 m s kmol a K y ，填料层高度m 6。（提示：在试算时，可取b a b y y y 。）

（1）求出塔气体中的含氨量。

（2）可以采取哪些措施使达到%5.99？

（3）对达%5.99的措施做出估算，你选择哪一种？说明理由。

解本题属于操作型问题：只知入塔气、液组成015.0 b y ，0 a x ；而出塔组成a y 、

b x 皆为未知；不便于以平均推动力法求解（需用试差法，含超越函数，初值难设定）。以下

采用吸收因数法。已知

m a K G H y OG 40.0060.0/024.0)/(

154.0/6/0 OG OG H h N

吸收因数S mG L A /1/ ，已知8.0 m ，但G L /需由物料衡算得出（)0 a x ： b a b a b a b x y y x x y y G L /)()/()(/ (a) 现a y 未知，但知a y 《b y ，可初步在a b y y 中忽略a y 而有b b x y G L // ，以得到A

或S 的初值1A 、1S ：

因为 )96.0(2.1)/(2.1)(2.1)(2.1)(

min 1 m m y y x y G L

G L b b b

b 所以 2.1)(11 mG L A 及8333.02

.111

11 A S

根据15 OG N 及833.01 S 插图9-11，得65/1 a b y y

11031.265/015.065/ b a y y

当将得到的初值1a y 代入式（a ），以求较准确的G L /时，与初值1)/(G L 比，将因计入

a y 而略减，S 因略增；从图9-11可见a

b y y /略减，由此可知a y 的实际值应较已算出的1

a y 为大。第二次设4

2105.2 a y ，代入式（a ）可求相应的2A :

01875.08.0/015.0/

m y x b b

944.001875.001475

.02.1)(2.1)(2.1)(2min 2 b

a b x y y G L G L 18.18

.0944

.01)(22 m G L A ,18.1/12 S

从15 OG N ，及18.12 A 求a b y y /时，图9-11欠精确，按式(9-53)计算：

S mx y mx y S S N a a a b OG )1(ln 11

18.11015.018.118.0ln 18.018.115a y

8475.010288.23

288

.2 a

y e

解得4

1054.2 a y ，与原设42105.2 a y 相差甚少，不必再算下去，

42105.2 a y 即为最终值。

为使提高到%5.99，可加大水量至L 或增高填料层至

0h ，都可用式（9-53）计算。此时

1075.0015.0)955.01( a y

20010

75.0015

.04

a b b a a b y y mx y mx y 在应用式（9-53）计算L 时，又需对A 或S 试差，其解法考虑到式中方括号中的数值

取对数后变化小，而写成

S S S 200)1(ln 15

1 （b ）方括号内的S 查图9-11（纵、横坐标分别额15及200）得初值为375.0，代入式（b ）方括号中算得等号左边2656.01 S ，故7344.0 S ，与原设基本符合，可用于计算L ：

2..0261.07344.0/024.08.0/ s m kmol S mG L

而用水量据

944.08

.0/015.010)54.2150(2.12.14

a b a b x x y y G L

得1

..0227.0024.0944.0944.0 s m kmol G L 。用水量增大的比例为

15.10227.0/0261.0/ L L ，即增大%15；一般讲，在操作允许范围内。

增高填料层可从总传质单元数的增加直接计算：

180.18.0944

.01

m G L A )848.0( S 6.2218.1120018.118.0ln 18.018.1 OG

N 故 m N H h OG

OG 04.96.224.00 比原来m h 60 增加了约%51。

9-18 气体混合物中溶质的摩尔分数为02.0，要求在填料塔中吸收器%99。平衡关系为x y 0.1

。求下列各情况下所需的气相总传质单元数。

（1）入塔液体0 a x ，液气比0.2/ G L 。（2）入塔液体0 a x ，液气比25.1/ G L 。

（3）0001.0 a x ，25.1/ G L 。

（4）0 a x ，8.0/ G L ，最大吸收率为多少？

解本题气液进出塔的4个组成易于得出，求OG N 以用平均推动力法较便利。

（1） 02.0 b y ，4

102)99.01(02.0 a y

0 a x ，0099.0)99.002.0()2/1())(/( a b b y y L G x 0 a y ，0099.01

b b x y 0101.00099.002.0

b b b y y y

1024.25)

2/101ln(10)2101(

m y 84.71024.2510202.04

OG N （2）02.0 b y 、4

102 a y 、0 a x 、a a y y 与前相同，

01584.0)99.002.0()25.1/1(

b b x y 00416.001584.002.0 b y

1005.13)

2/6.41ln(10)26.41(

m y 2.15001305.0/0198.0 OG N

（3） 0001.0 a x ， 01594.00001.001584.0

a a x y 0001.00001.00002.0 a y 00406.001594.002.0

b y

001069.0)

2/6.40ln(10)26.40(4

m y 5.18001069.0/0198.0 OG N

（4）当min )/(/G L G L 时，对应于回收率的最大值，b x 与b y 达到平衡，即

m y x b b / ，全塔物料衡算式为

)0/()( m y L y y G b a b 故 )/(/)(mG L y y y b a b ，即)8.0( A

说明当1 A 时，最大吸收率不能超过A 。

9-19 气体中含有%40（体积分数）氨，需在填料塔中以水吸收其中氨的%95，水量

为最小值的1.1倍。塔内总压MPa P 1.0 ，塔底的气体流率1

2..024.0 s m kmol G b 、

131...4.0)1( kPa m s kmol y a K b m G ，塔顶

131...26.0)1( kPa m s kmol y a K a m G 。入塔水温K 293，塔内操作条件下的汽—液平

衡数据如下。求所需填料层高度。

C G C G N H h ,,0 （a ）式中，C G H ,取塔顶、底的平均值。已给定塔底024.0 b G ；塔顶a G 需通过物料衡算。惰性气流率为

2..0144.0)4.01(024.0)1( s m kmol y G G b b B

塔底摩尔比 667.0)4.01/(4.0 b Y 塔顶摩尔比 0333.0)95.01(667.0)1( b a Y Y

塔顶流率 1

2..0149.0033

3.1014

4.0)1( s m kmol Y G G a B a

传质系数a K G 需换算到以摩尔分数为单位： a K a K P a K G G y 1.0. 故塔底、塔顶的传质单元高度分别为

m y a K G H b m y b b C G 6.04

.01.0024

.0)1()(,

m y a K G H a m y a a C G 572.026

.01.001488

.0)1()(,

平均值

m H H H a C G b C G C G 586.02/)572.06.0(2/)()(,,, 以下求C G N ,，以用近似梯级法为便。水吸收氨为气膜控制物系，梯级法中可用气相总推动力

y y 代替气相分推动力i y y 。现平衡数据已给，作出平衡曲线OE 如附图所示；另需找出y x 间的物料衡算关系。为得到最小液气比，需从平衡曲线查出088.0

b x ，据式（9-38）：

564.60)088.01/(088.00333.06667.0)(min a

b a b B S X X Y Y G L 22.7564.61.1)/(1.1/min B S B S G L G L 将此B S G L /及0 a X 、0333.0 a Y 代入式（9-36a ）：

0333.0122.71 x

x y y 即 0333

.1)1/(22.70333

.0)1/(22.7 x x x x y （b ）

现据此式算出一些x 、y 衡算关系（如下表所示），以作出操作线（曲线）AB 如附图

所示。

作出梯级。其级数为9.3，即9.3, C G N 。代入式（a ）,得

m N H h C G C G 3.29.3586.0,,0

9-20 若将习题9-17用清水系数含氨的过程该在有8层理论版的板式塔中进行，用水量和气体流率不变，试重新计算该题的（1）小题。

解应用式（9-76），其中0 a x ，8 T N ，故

)1/()1(/9

A A y y a b

据习题9-17（1）的用水量及平衡关系已得18.1 A ，代入上式，得

991086.7)118.1/()118.1(015.0)1/()1( A A y y b a 9-21 填料塔用mm 38弧鞍瓷质填料).193(3

2 m m a t 以清水吸收空气中的低浓度

2SO ，温度K 303，压力kPa 100（绝）。气体、液体的质量流率分别为1

2..62.0 s m kg 和

12..7.16 s m kg 。计算a k G 、a k L 和G H 、L H 。

解式（9-91）虽专为水吸收2SO ，但填料的差别较大，还是应用通用形式的恩田式较好；为此要先找出所需的物性数据。

（1）液体物性，按K 303的水:

.996 m kg L ,s mPa L .801.0 ,1

.2.71 m mN

扩散系数L D 应用式（8-23）。从表8-5查得2SO 的分子体积1

.8.44 mol cm V A ，水

的缔合参数6.2 a ，摩尔质量1

.18 mol g M s ，代入式（8-23）：

)8.448041.0/(303186.2104.76.08 L D

.10956.1 s cm 即1

.10956.1 s m

41110

956.199610801.09

L L D Sc （2）气体物性，按K 303及kPa 100的空气

3.151.130

314.8100

m kg RT MP G s Pa G .1086.15

25475.1.10294.110)293/303(122.0 s m D G （表8-2：293K 下2SO 在空气中1

2.122.0 s cm D G ）

249.1)151.110294.1/(1086.15

5 G Sc

（3）用式（9-95）计算有效传质面积。先从表9-9查得陶瓷的1

.61 m mN c

2.005.02

21.0375.0)1930712.099672.16()81.99961937.16()10801.01937.16()2.7161(45.1exp 1t a a )459.0297.1597.18095.045.1exp(1 707.0)228.1exp(1

2.5.136707.0193 m m a

（4）用式（9-96）计算液相给质系数

/13/23

33/13411)10

801.05.1367.16)(102.10()81.910801.0996(

L k

143.1086.22.50/0493.06.28)102.10( s m k L 124

1090.35.1361086.2 s a k L

m C a k M L a k L H L L x L

430.0)

18/996(1090.318

/7.16./2

（5）用式（9-97）计算气相给质系数 2

3/17.05

56.5249.1)10

86.179362.0(23.5)1029.1193303314.8(

G k 12166..1053.6)10012.1/(0319.0077.18.3623.5 kPa m s kmol k G

3146..1092.85.1361053.6 kPa m s kmol a k G

m aP k M G a k G H G G y G 240.0100

1092.829

/62.0/4

注意：①应用式(9-97)时，取6.5 p t d a 是按表9-10查得的。

②本题如果用式（9-97）、式（9-92）求解，所得L H 差别不大，而G H 的差别要大一些。

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 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

化工原理第三章题库.doc

沉降与过滤一章习题及答案一、选择题 1、一密度为7800 kg/m 3 的小钢球在相对密度为1.2的某液体中的自由沉降速度为在20℃水中沉降速度的1/4000，则此溶液的粘度为（设沉降区为层流）。D ?A 4000 mPa ·s ； ?B 40 mPa ·s ； ?C 33.82 Pa ·s ； ?D 3382 mPa ·s 2、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30μm 的粒子，现气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径为。D A ．m μ302?； B 。m μ32/1?； C 。m μ30； D 。m μ302? 3、降尘室的生产能力取决于。 B A ．沉降面积和降尘室高度； B ．沉降面积和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； C ．降尘室长度和能100%除去的最小颗粒的沉降速度； D ．降尘室的宽度和高度。 4、降尘室的特点是。D A ．结构简单，流体阻力小，分离效率高，但体积庞大； B ．结构简单，分离效率高，但流体阻力大，体积庞大； C ．结构简单，分离效率高，体积小，但流体阻力大； D ．结构简单，流体阻力小，但体积庞大，分离效率低 5、在降尘室中，尘粒的沉降速度与下列因素无关。C A ．颗粒的几何尺寸 B ．颗粒与流体的密度 C ．流体的水平流速； D ．颗粒的形状 6、在讨论旋风分离器分离性能时，临界粒径这一术语是指。C A. 旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径; B. 旋风分离器允许的最小直径; C. 旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径; D. 能保持滞流流型时的最大颗粒直径 7、旋风分离器的总的分离效率是指。D A. 颗粒群中具有平均直径的粒子的分离效率; B. 颗粒群中最小粒子的分离效率; C. 不同粒级(直径范围)粒子分离效率之和; D. 全部颗粒中被分离下来的部分所占的质量分率 8、对标准旋风分离器系列，下述说法哪一个是正确的。C A ．尺寸大，则处理量大，但压降也大； B ．尺寸大，则分离效率高，且压降小； C ．尺寸小，则处理量小，分离效率高； D ．尺寸小，则分离效率差，且压降大。 9、恒压过滤时，如滤饼不可压缩，介质阻力可忽略，当操作压差增加1倍，则过滤速率为原来的。 B A. 1 倍； B. 2 倍； C.2倍； D.1/2倍 10、助滤剂应具有以下性质。B A. 颗粒均匀、柔软、可压缩; B. 颗粒均匀、坚硬、不可压缩; C. 粒度分布广、坚硬、不可压缩; D. 颗粒均匀、可压缩、易变形 11、助滤剂的作用是。B A ．降低滤液粘度，减少流动阻力； B ．形成疏松饼层，使滤液得以畅流； C ．帮助介质拦截固体颗粒； D ．使得滤饼密实并具有一定的刚性 12、下面哪一个是转筒真空过滤机的特点。B A ．面积大，处理量大； B ．面积小，处理量大； C ．压差小，处理量小； D ．压差大，面积小 13、以下说法是正确的。B A. 过滤速率与A(过滤面积)成正比; B. 过滤速率与A 2 成正比; C. 过滤速率与滤液体积成正比; D. 过滤速率与滤布阻力成反比 14、恒压过滤，如介质阻力不计，过滤压差增大一倍时，同一过滤时刻所得滤液量。C A. 增大至原来的2倍; B. 增大至原来的4倍; C. 增大至原来的倍; D. 增大至原来的1.5倍 15、过滤推动力一般是指。 B

《化工原理》第四版习题答案解析

绪论【0-1】 1m 3水中溶解0.05kmol CO 2，试求溶液中CO 2的摩尔分数，水的密度为100kg/m 3。解水33kg/m kmol/m 1000 100018 = CO 2的摩尔分数 (4005) 89910100000518 -= =?+ x 【0-2】在压力为101325Pa 、温度为25℃条件下，甲醇在空气中达到饱和状态。试求：(1)甲醇的饱和蒸气压A p ；(2)空气中甲醇的组成，以摩尔分数 A y 、质量分数ωA 、浓度A c 、质量浓度ρA 表示。解 (1)甲醇的饱和蒸气压 o A p .lg ..1574997197362523886 =- +o A p .169=o A p kPa (2) 空气中甲醇的组成摩尔分数 (169) 0167101325 = =A y 质量分数 ...(.)016732 01810167321016729 ω?= =?+-?A 浓度 3..kmol/m .A A p c RT -= ==??316968210 8314298 质量浓度 ../A A A c M kg m ρ-=??=3368210320218 = 【0-3】1000kg 的电解液中含NaOH 质量分数10%、NaCl 的质量分数10%、2H O 的质量分数80%，用真空蒸发器浓缩，食盐结晶分离后的浓缩液中含 NaOH 50%、NaCl 2%、2H O 48%，均为质量分数。试求：(1)水分蒸发量；(2)分离的食盐量；(3)食盐分离后的浓缩液量。在全过程中，溶液中的 NaOH 量保持一定。解电解液1000kg 浓缩液中 NaOH 1000×0.l=100kg NaOH ω=0.5（质量分数） NaOH 1000×0.l=100kg NaCl ω=0.02（质量分数） 2H O 1000×0.8=800kg 2H O ω =0.48（质量分数）在全过程中，溶液中 NaOH 量保持一定，为100kg 浓缩液量为/.10005 200=kg 200kg 浓缩液中，水的含量为200×0.48=96kg ，故水的蒸发量为800-96=704kg 浓缩液中 NaCl 的含量为200×0.02=4kg ，故分离的 NaCl 量为100-4=96kg

《化工原理》试题库答案

《化工原理》试题库答案一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×的圆管中以s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时B。 ≥2000 B. Re>4000 C. 2000

化工原理谭天恩简答重点资料

均相物系：物系内部各处均匀且无相界面，包括溶液、气体混合物等。非均相物系：物系内部有不同相界面且界面两侧的物料性质有差异。包括：气固系统（空气中的尘埃）；液固系统（液体中的固体颗粒）；气液系统（气体中的液滴）；液液系统（乳浊液中的微滴）。非均相物系分离的依据: 连续相与分散相具有不同的物理性质（如密度）。非均相物系分离方法：机械分离方法——按两相运动方式的不同分为沉降和过滤。非均相物系的分离目的：1、回收有用物质，如颗粒状催化剂的回收；2、净化气体，如除尘、废液、废气中有害物质的清除等。沉降：在重力或离心力作用下，使悬浮在流体中的固体颗粒沿受力方向与流体发生相对运动，与流体分离的过程。重力沉降：利用悬浮固体颗粒本身的重力完成分离的操作。——分离较大的颗粒离心沉降：利用悬浮的固体颗粒的离心力作用而获得分离的操作。——分离较小的颗粒沉降速度公式的应用条件：①球形颗粒；②自由沉降：颗粒沉降时彼此相距较远，颗粒间互不干扰；③忽略容器对颗粒的阻滞作用，前提： D/d＞100；④颗粒不能太小，颗粒不因受流体分子运动的影响而使沉降速度变小。离心沉降原理重力沉降速度一般很小，故设备体积庞大。离心沉降速度大，可分离较小的微粒，且设备的体积可缩小。离心沉降分离设备：旋流(旋风或旋液)分离器和沉降离心机。前者的特征:设备静止、流体旋转;后者:机器带动流体一起旋转。旋风分离器结构和工作原理：含尘气体高速切向进入分离器，在外筒与排气管间呈螺旋形旋转向下，到锥底后以相同的旋向折转向上至上部排气管流出。夹带的颗粒在螺旋流中均受离心力作用向器壁方向抛出，在重力作用下沿壁面下落到排灰口。评价旋风分离器性能的主要指标：分离性能和气体的压力降旋风分离器的特点：流量大、压头低。(1) 气体的膨胀或压缩引起的不可逆机械能损失； (2) 气流旋转引起的动能损失；(3) 摩擦阻力损失以及各个部位的局部阻力损失等。阻力系数主要由旋风分离器的结构决定。选择旋风分离器的型式的主要依据：生产能力、允许的压降、粉尘性质、要求的分离效率。选型时，应在高效率与低压降之间作权衡：不同型号的旋风分离器压降还与其形状有关：短粗形的旋风分离器压降较小，处理量大，但分离效率低；长径比大且出入口截面小的细长形设备压降大，处理量小，但分离效率高。过滤：在重力或压力作用下，利用多孔过滤介质，使液体通过而将固体颗粒截留，实现悬浮液的固-液分离。原悬浮液——滤浆，通过过滤介质的液体——滤液,截留在过滤介质上的固体颗粒堆积层——滤渣或滤饼.： .过滤介质作用：滤液通过、截留颗粒，支撑滤饼。特性：多孔、理化性质稳定、机械强度高、可反复使用。

南工大化工原理第三章习题解答

第三章习题 1）有两种固体颗粒，一种是边长为a的正立方体，另一种是正圆柱体，其高度和形状系数的计为h，圆柱直径为d。试分别写出其等体积当量直径 2）某内径为0.10m的圆筒形容器堆积着某固体颗粒，颗粒是高度h=5mm，直径 d=3mm的正圆柱，床层高度为0.80m，床层空隙率、若以1atm，25℃ 的空气以0.25空速通过床层，试估算气体压降。 [解] 圆柱体： 3）拟用分子筛固体床吸附氯气中微量水份。现以常压下20℃空气测定床层水力特性，得两组数据如下：空塔气速0.2，床层压降14.28mmH2O

0.693.94mmH2O 试估计25℃、绝对压强1.35atm的氯气以空塔气速0.40通过此床层的压降。（含微量水份氯气的物性按纯氯气计）氯气， [解]常压下，欧根公式可化简为 3）令水通过固体颗粒消毒剂固定床进行灭菌消毒。固体颗粒的筛析数据是：0.5～ 0.7mm，12%；0.7～1.0mm，25.0%；1.0～1.3，45%；1.3～1.6mm，10.0%； 1.6～ 2.0mm，8.0%（以上百分数均指质量百分数）。颗粒密度为1875。固定床高350mm，截面积为314mm2。床层中固体颗粒的总量为92.8g。以 20℃清水以0.040空速通过床层，测得压降为677mmH2O，试估算颗粒的形状系数值。

4）以单只滤框的板框压滤机对某物料的水悬浮液进行过滤分离，滤框的尺寸为 0.20×0.20×0.025m。已知悬浮液中每m3水带有45㎏固体，固体密度为 1820。当过滤得到20升滤液，测得滤饼总厚度为24.3mm，试估算滤饼的含水率，以质量分率表示。 6）某粘土矿物加水打浆除砂石后，需过滤脱除水份。在具有两只滤框的压滤机中做恒压过滤实验，总过滤面积为0.080m2，压差为3.0atm，测得过滤时间与滤液量数据如下：过滤时间，分：1.20 2.70 5.23 7.25 10.87 14.88 滤液量，升：0.70 1.38 2.25 2.69 3.64 4.38

化工原理第四版答案

第二章流体输送机械【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。解水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压）压力表与真空表测压点垂直距离00.35 h m = 管径..12035031d m d m ==，流速 / ./(.) 122 1 540360015603544V q u m s d ππ == =? . ../.2 2 1212035156199031d u u m s d ???? ==?= ? ????? 扬程 2 2 2102M V p p u u Ηh ρg g --=++ ()(.)(.)....?--?-=++ ??3322 35010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393 水柱【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gH P ρη = 将增大。【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===33 1820 1000水柱，有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600 (2) 转速 /min 11450n r =时流量3118V q m h =／，扬程1220m H O H =柱

经典化工原理考试题及答案

化工原理考试题及答案第三章非均相分离姓名____________班级____________学号_____________成绩______________ 一、填空题： 1.（2分）悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指 ______________________________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.（3分）悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度 3.（2分）自由沉降是 ___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 4.（2分）当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 ***答案*** 小 1 5.（2分）沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重离心沉积 6.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep 7.（2分）降尘宝做成多层的目的是____________________________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。 8.（3分）气体的净制按操作原理可分为 _____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、过滤离心沉降 9.（2分）过滤是一种分离悬浮在____________________的操作。 ***答案*** 液体或气体中固体微粒 10.（2分）过滤速率是指___________________________ 。在恒压过滤时，过滤速率将随操作的进行而逐渐__________ 。 ***答案*** 单位时间内通过单位面积的滤液体积变慢 11.（2分）悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是 ___________________________ ___________________________________________________。 ***答案*** 在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流12.（2分）过滤阻力由两方面因素决定：一方面是滤液本身的性质，即其 _________；另一方面是滤渣层本身的性质，即_______ 。 ***答案*** μ γL 13.（2分）板框压滤机每个操作循环由 ______________________________________五个阶段组成。 ***答案*** 装合板框、过滤、洗涤、卸渣、整理

谭天恩版化工原理第十章蒸馏复习题

谭天恩版化工原理第十章蒸馏复习题一．填空题 1.蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是。答案:均，挥发性差异，造成气液两相系统（每空1分，共3分） 2.在t-x-y图中的气液共存区内，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。答案: 相等，大于，杠相液体混合物杆规则（每空1分，共3分） 3.当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。答案:大于（每空1分） 4.双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若α=1表示。物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈对角线。答案:易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸馏方法分离远离（每空1分，共4分） 5.工业生产中在精馏塔内将过程和过程有机结合起来而实现操作的。而是精馏与普通精馏的本质区别。答案:多次部分气化，多次部分冷凝，回流（每空1分，共3分） 6.精馏塔的作用是。答案:提供气液接触进行传热和传质的场所。（2分） 7.在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）称为________，其作用是。答案:精馏段（1分）提浓上升蒸汽中易挥发组分（2分）提馏段提浓下降液体中难挥发组分（2分）（共6分） 8.离开理论板时，气液两相达到状态，即两相相等，____互成平衡。答案: 平衡温度组成（每空1分，共3分） 9.精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有（1）和（2）。答案: 塔顶易挥发组分含量高塔底压力高于塔顶（每空2分，共4分）

10. 精馏过程回流比R 的定义式为；对于一定的分离任务来说，当R= 时，所需理论板数为最少，此种操作称为；而R= 时，所需理论板数为∞。答案:R= D L ∞ 全回流 R min （每空1分，共4分） 11. 精馏塔有进料热状况，其中以进料q 值最大，进料温度____泡点温度。答案: 五种冷液体小于（每空1分，共3分） 12. 某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于____，馏出液流量等于，操作线方程为。答案: ∞ 零 y n+1=x n （每空1分，共3分） 13. 在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为y 1,x 1及y 2,x 2；则它们的大小顺序为最大，第二，第三，而最小。答案: y 1 y 2 x 1 x 2 (每空1分，共4分） 14. 对于不同的进料热状况，x q 、y q 与x F 的关系为（1）冷液进料：x q x F ，y q x F ；（2）饱和液体进料：x q x F ，y q x F ；（3）气液混合物进料：x q x F ，y q x F f ；（4）饱和蒸汽进料：x q x F ，y q x F ；（5）过热蒸汽进料：x q x F ，y q x F ；答案:大于大于（1分）等于大于（1分）小于大于（1分）小于等于（1分）小于小于（1分）（共5分） 15. 精馏操作时，增大回流比R ，其他操作条件不变，则精馏段液气比 V L （），馏出液组成x D ( ),釜残液组成x W ( ). A 增加 B 不变 C 不确定 D 减小答案: A A D 二. 选择题（每空1分，共3分） 1.精馏塔的设计中，若进料热状况由原来的饱和蒸气进料改为饱和液体进料，其他条件维持不变，则所需的理论塔板数N T （），提馏段下降液体流量L /（）。 A 减小 B 不变 C 增加 D 不确定答案: A C （每空1分，共2分） 2. 对于饱和蒸汽进料，则有L '（）L ，V '（）V 。 A 等于 B 小于 C 大于 D 不确定

化工原理(上册)习题解答(第三版-谭天恩主编)部分答案

2-1 在图2-12所示的离心泵特性曲线图上，任选一个流量，读出其相应的压头与功率，核算其效率是否与图中所示的一致。解：取任一点，如Q=30L*s^-1或108m^3*^-1查图2-12知 H=19.4m,n=7-4kw,η=77% 检验效率： η=QHpg/N=108*19.4*1000*9.81=0.772 结果与读图相符 2-2 用内径为200mm、长50m的管路输送液体（密度与水相同），升高10m。管路上全部管件的当量长度为27m，摩擦系数可取为0.03.作用于上下游液面的压力相同。试列出管路特性方程，其中，流量Q以m^3*h^-1计，压头H以m计。附图中的实线与虚线分别为IS250-200-315型和IS250-200-315A型离心泵的特性曲线。试求，若在本题中的管路上分布安装这两个泵时的流量、所需的轴功率及效率。解：（1）管路特性方程 H== 式中，Q以m^3*h^-1计，H以m计。（2）将管路特性曲线描绘在图上，与两泵的H-Q曲线相交，由交点可读出以下数值：型号Q/m^3*h^-1 H/m N/kw η IS250-200-315 678 31.1 67.3 85% IS250-200-315A 6273 27.8 57.0 83% 2-3 如图所示的循环管路系统，管内径均为30mm，管路摩擦系数λ=0.02，吸入管路和压出管路总长为10m(包括所有局部阻力的当量长度在内)。阀门全开时候，泵入口处真空表的读书为40kpa,泵出口处压力表旳示数为107.5kpa。泵的特性曲线方程可用H=22-BQ^2表示，其中，H以m计，Q以m^3*h^-1计，B为待定常数。试求：（1）阀门全开时候泵的输水量和扬程：（2）现需将流量减小到阀门全开时候的90%，采用切削叶轮直径的方法，则绷得有效功率为多少kw？也轮直径应切削为原来的百分之几？解:对泵进、出口列机械能守恒方程，有 H=(+)/=(107.5*10^3+40*10^3)/1000*9.81=15.04m （a）对整个循环系统做机械能衡算（从面1-1经泵再回到面1-1）； h=BQ^2=8λl/π^2d^2g*(Q/3600)^2=1.245*10^-2Q^2 式中，Q以m^3*h^-1计。将H=h=15.04m带入到上公式得，Q=34.76m^3*h^-1 将Q、H带入到泵的特性方程，得B=(22-H)/Q^2=5.76*10^-3 (2)Q’=90%Q=31.28m^3*h-1 代入公式（a）得，’=12.18m 有效功率 N=h’Q’=1038KW

第三章习题化工原理

第三章沉降与过滤一、填空题或选择 1.悬浮液属液态非均相物系，其中分散内相是指_____________；分散外相是指 ______________________________。 ***答案*** 固体微粒，包围在微粒周围的液体 2.含尘气体中的尘粒称为（）。 A. 连续相； B. 分散相； C. 非均相。 ***答案*** B 3.悬浮在静止流体中的固体微粒在重力作用下，沿重力方向作自由沿降时，会受到_____________三个力的作用。当此三个力的______________时，微粒即作匀速沉降运动。此时微粒相对于流体的运动速度，称为____________ 。 ***答案*** 重力、阻力、浮力代数和为零沉降速度 4.自由沉降是 ___________________________________ 。 ***答案*** 沉降过程颗粒互不干扰的沉降 5.当微粒在介质中作自由沉降时，若粒子沉降的Rep相同时，球形度越大的微粒，介质阻力系数越________ 。球形粒子的球形度为_________ 。 ***答案*** 小 1 6.沉降操作是使悬浮在流体中的固体微粒，在 _________力或__________力的作用下，沿受力方向发生运动而___________ ，从而与流体分离的过程。 ***答案*** 重离心沉积 7.球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_______________ 。滞流沉降时，其阻力系数=____________. ***答案*** 粒子所受合力的代数和为零 24/ Rep 8.降尘宝做成多层的目____________________________________ 。 ***答案*** 增大沉降面积，提高生产能力。 9.气体的净制按操作原理可分为_____________________________________ ___________________.旋风分离器属_________________ 。 ***答案*** 重力沉降、离心沉降、离心沉降离心沉降 10.离心分离因数是_______________________________________ _________。为了提高离心机的分离效率，通常使离心机的___________增高，而将它的________减少。 ***答案*** 物料在离心力场中所受的离心力与重力之比; 转速直径适当 11.离心机的分离因数越大，则分离效果越__________；要提高离心机的分离效果，一般采用________________的离心机。 ***答案*** 好 ; 高转速 ; 小直径 12.某悬浮液在离心机内进行离心分离时，若微粒的离心加速度达到9807m.s ，则离心机的分离因数等于__________。 ***答案*** 1000 13．固体粒子的沉降过程分____阶段和____阶段。沉降速度是指____阶段颗粒相对于____的速度。 14．在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（） A）粒子几何形状B）粒子几何尺寸 C）粒子及流体密度D）流体的流速 15．在降尘室中除去某粒径的颗粒时，若降尘室高度增加一倍，则颗粒的沉降时间____，气流速度____，生产能力____。

化工原理选择题(含答案)

流体流动一、单选题 3．层流与湍流的本质区别是（）。D A 湍流流速＞层流流速； B 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C 层流的雷诺数＜湍流的雷诺数； D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 5．在静止的流体内，单位面积上所受的压力称为流体的（）。 C A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 6．以绝对零压作起点计算的压力，称为（）。A A 绝对压力； B 表压力； C 静压力； D 真空度。 7．当被测流体的（）大于外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。D A 真空度； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 8．当被测流体的绝对压力（）外界大气压力时，所用的测压仪表称为压力表。 A A 大于； B 小于； C 等于； D 近似于。 9．（）上的读数表示被测流体的绝对压力比大气压力高出的数值，称为表压力。 A A 压力表； B 真空表； C 高度表； D 速度表。 10．被测流体的（）小于外界大气压力时，所用测压仪表称为真空表。D A 大气压； B 表压力； C 相对压力； D 绝对压力。 11. 流体在圆管内流动时，管中心流速最大，若为湍流时，平均流速与管中心的最大流速的关系为（）。B A. Um＝1/2Umax； B. Um≈0.8Umax； C. Um＝3/2Umax。 12. 从流体静力学基本方程了解到U型管压力计测量其压强差是( )。A A. 与指示液密度、液面高度有关，与U形管粗细无关； B. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细有关； C. 与指示液密度、液面高度无关，与U形管粗细无关。 13.层流底层越薄( )。C A. 近壁面速度梯度越小； B. 流动阻力越小； C. 流动阻力越大； D. 流体湍动程度越小。 14.双液体U形差压计要求指示液的密度差( ) C A. 大； B. 中等； C. 小； D. 越大越好。 15.转子流量计的主要特点是( )。C A. 恒截面、恒压差； B. 变截面、变压差； C. 变截面、恒压差； 16.层流与湍流的本质区别是：( )。D A. 湍流流速>层流流速； B. 流道截面大的为湍流，截面小的为层流； C. 层流的雷诺数<湍流的雷诺数； D. 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 18.某离心泵入口处真空表的读数为200mmHg ，当地大气压为101kPa, 则泵入口处的绝对压强为（）。A A. 74.3kPa； B. 101kPa； C. 127.6kPa。 19.在稳定流动系统中，水由粗管连续地流入细管，若粗管直径是细管的2倍，则细管流速是粗管的（）倍。C A. 2； B. 8； C. 4。

化工原理分章试题与解答第三章

第三章一、填空题 1．某颗粒的重力沉降服从斯托克斯定律，若在水中的沉降速度为u 1,在空气中为u 2，则u 1 u 2；若在热空气中的沉降速度为u 3，冷空气中为u 4，则u 3 u 4。(＞，＜，＝) 答：μρρ18)(2-=s t g d u ，因为水的粘度大于空气的粘度，所以21u u < 热空气的粘度大于冷空气的粘度，所以43u u < 2．用降尘室除去烟气中的尘粒，因某种原因使进入降尘室的烟气温度上升，若气体质量流量不变，含尘情况不变，降尘室出口气体含尘量将（上升、下降、不变），导致此变化的原因是1）；2）。答：上升，原因：粘度上升，尘降速度下降；体积流量上升，停留时间减少。 3．含尘气体在降尘室中除尘，当气体压强增加，而气体温度、质量流量均不变时，颗粒的沉降速度，气体的体积流量，气体停留时间，可100%除去的最小粒径min d 。（增大、减小、不变）答：减小、减小、增大，减小。 ρξρρ3) (4-=s t dg u ，压强增加，气体的密度增大，故沉降速度减小，压强增加， p nRT V =，所以气体的体积流量减小，

气体的停留时间A V L u L t s /== ，气体体积流量减小，故停留时间变大。最小粒径在斯托克斯区)(18min ρρμ-= s t g u d ，沉降速度下降，故最小粒径减小。 4．一般而言，同一含尘气以同样气速进入短粗型旋风分离器时压降为P 1，总效率为1η，通过细长型旋风分离器时压降为P 2，总效率为2η，则：P 1 P 2， 1η 2η。答：小于，小于 5．某板框过滤机恒压操作过滤某悬浮液，滤框充满滤饼所需过滤时间为τ，试推算下列情况下的过滤时间τ'为原来过滤时间τ的倍数： 1）0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 2）5.0=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 3）1=s ，压差提高一倍，其他条件不变，τ'= τ； 1）0. 5；2）0.707；3）1 s p -?∝1)/(1τ，可得上述结果。 6．某旋风分离器的分离因数k=100，旋转半径R=0.3m ，则切向速度u t = m/s 。答：17.1m/s 7．对板框式过滤机，洗涤面积W A 和过滤面积A 的定量关系为，洗水走过的距离w L 和滤液在过滤终了时走过的距离L 的定量关系为，洗涤速率（W d dV )θ和终了时的过滤速率E d dV )( θ的定量关系为。

化工原理习题

化工原理习题第一章 1、蒸汽锅炉上装置一复式U形水银测压计，如图 1-3所示。截面2、4间充满水。已知对某基准面而言各点的标高为z0=2.1m，z2=0.9m，z4=2.0m，z6=0.7m， z7=2.5m。试求锅炉内水面上的蒸汽压强。 2、附图表示水从高位槽通过虹吸管流出，其中h=8m， H=6m，设槽中水面保持不变，不计流动阻力损失，试求管出口处水的流速及虹吸管最高处水的压强。 3、有一水平风管道，直径自300mm（1-1’截面）渐缩到200mm（2-2’截面）。为了粗略估计其中空气的流量，在锥形接头两端分别测得1-1’截面与2-2’截面的表压力分别为1200Pa、1000Pa，空气流过锥形管的能量损失可以忽略。求空气的体积流量为若干31 ?，空气的温度为20℃，当地大气压为101.3kPa。 m h-

4、常温的水从水塔塔径为mm 4114?φ的管道输送至车间。水由水塔液面流至管出口内侧的能量损失为 1143J kg -?。若要求水在管中的流速为12.9m s -?，试求水塔内的液面与水管出口之间的垂直距离。设水塔内的液面维持恒定。 5、293K 、98% 硫酸在内径为50mm 的铅管内流动，流速为10.5m s -?。已知硫酸密度为31836kg m -?，粘度为322310N s m --???，试求其流过100m 直管的压力降和压头损失。 6、20℃的水，以11.0m s -?的速度在Φ?60 3.5m m m m 的钢管中流动，试求水通过100米长直管的压力降及压头损失。

第二章 1、某离心泵输送水时得到以下数据：n=1200转/分，P=10.9kw ，q v=56m3/h，H=42 m。试求： ⑴泵的效率；⑵n’=1450转/分时，求q v’，H’，P’，设η不变。第三章 1、密度为3 ?的球形石英粒子在20℃的空气中沉降，试求服从Stokes定律的最大颗2650kg m- 粒直径和服从Newton定律的最小颗粒直径。 2、在板框压滤机中以恒压差过滤某种悬浮液。现已测得过滤10分钟得滤液1.25m3，再过滤10分钟又得滤液0.55m3，试求过滤半小时共得滤液若干m3？

化工原理精选例题

1、用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯0、88(摩尔分数,下同),流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99、5%,釜液中乙烷的回收率为99、4%,试求所得馏出液、釜液的流量与组成。 2、例题:设计一精馏塔,用以分离双组分混合物,已知原料液流量为100kmol/h,进料中含轻组分0、2(摩尔分数,下同),要求馏出液与釜液的组成分别为0、8与0、05。泡点进料(饱与液体),物系的平均相对挥发度α=2、5,回流比R=2、7。试求:1)精馏段与提馏段操作线方程;2)从塔顶数第二块板下降的液相组成。 3、例题用一常压精馏塔分离某二元理想溶液,进料中含轻组分0、4(摩尔分数,下同),进料量为200kmol/h饱与蒸汽进料,要求馏出液与釜液的组成分别为0、97与0、02。已知操作回流比R=3、0,物系的平均相对挥发度α=2、4,塔釜当作一块理论板处理。试求:(1)提馏段操作线方程;(2)塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。(从塔底向上计算) 4、例题:常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔,进料中丙酮50%(摩尔分数,下同),其中气相占80%,要求馏出液与釜液中丙酮的组成分别为95%与5%,回流比R=2、0,若进料流量为100kmol/h,分别计算精馏段与提馏段的气相与液相流量,并写出相应的两段操作线方程与q 线方程。 5、在连续精馏塔中分离苯—甲苯混合液。原料液组成为0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为0、95。汽--液混合进料,其中汽相占1/3(摩尔数比),回流比为最小回流比的2倍,物系的平均相对挥发度为2、5,塔顶采用全凝器。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)从塔顶往下数第二层理论板的上升气相组成。 6、在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液,原料液流量为1000kmol/h,组成为含苯0、4(摩尔分数,下同),馏出液组成为含苯0、9,苯在塔顶的回收率为90%,泡点进料(q=1),操作回流比为最小回流比的1、5倍,物系的平均相对挥发度为2、5。试求:(1)精馏段操作线方程;(2)提馏段操作线方程。 7、板式精馏塔常压下分离苯-甲苯物系,塔顶采用全凝器,物系平均相对挥发度为2、 5,进料就是流量为150kmol/h,组成为0、4的饱与蒸汽,回流比为4、0,塔顶馏出液中苯的回收率为0、97,釜液中苯的组成为0、02。试求:(1)塔顶产品流率,组成与釜液流率;(2) 精馏段、提馏段操作线方程;(3)实际回流比与最小回流比的比值。 8、某二元连续精馏塔,进料量100kmol/h,组成为0、5(易挥发组分mol分率),饱与液体进料。塔顶、塔底产品量各为50kmol/h,塔顶采用全凝器,泡点回流,塔釜用间接蒸汽加热,物系平均相对挥发度为2、0,精馏段操作线方程为yn+1=0、714xn+0、257,试求:1 塔顶、塔底产品组成(mol分数)与塔底产品中难挥发组分回收率 ;2最小回流比;3提馏段操作线方程。 9用常压精馏塔分离某二元理想溶液,其平均相对挥发度α=3,原料液组成0、5(摩尔分率),进料量为200kmol/h,饱与蒸汽进料,塔顶产品量为100kmol/h。已知精馏段操作线方程为

化工原理王晓红版习题答案第三章

第3章 1．计算甲醇在30℃的水中的扩散系数。解：扩散系数() 6 .0A S 2 18 AS V T aMs 104.7D μ-?= 其中水的缔合参数为a=1.9，水的分子量Ms=18g/mol ，T=303K ， s mPa 1007.802S ??=-μ，甲醇在正常沸点下的摩尔体积V A =25.8cm3/mol 。所以甲醇在30℃的水中的扩散系数为2.37×10-5m 2/s 。 2．正庚烷（A ）和正辛烷（B ）所组成的混合液，在388K 时沸腾，外界压力为 101.3kPa ，根据实验测定，在该温度条件下的kPa p A 1600=，kPa p B 8.740=，试求相平衡时气、液相中正庚烷的组成。（原题 8）解：311.08.741608 .743.1010 B 0A 0 B A =--=--=p p p P x 491.08 .741608.743.1013.1011600 B 0A 0B 0A A =--?=--?=p p p P P p y 系为理想物系。解：计算结果 t Pa Pb x y 113.7 10 7.7 1 1 114.6 10.4 7.94 0.837398 0.870894 115.4 10.8 8.2 0.692308 0.747692

116.3 11.19 8.5 0.557621 0.623978 117 11.58 8.76 0.439716 0.509191 117.8 11.99 9.06 0.320819 0.384662 118.6 12.43 9.39 0.200658 0.249418 119.4 12.85 9.7 0.095238 0.122381 120 13.26 10 0 0 绘图 113 114 115 116 117 118 119 120 ℃ x(y) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 y x 4．将含苯摩尔分数为0.5，甲苯摩尔分数为0.5的溶液加以汽化，汽化率为1/3，已知物系的相对挥发度为2.47，试计算：（1）作简单蒸馏时，气相与液相产物的组成；