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1、1化工原理下册习题化工原理下册习题第九章第九章 吸收吸收1已知在 25时，100g 水中含 1g NH3，则此溶液上方氨的平衡蒸气压为 986Pa，在此浓度以内亨利定律适用。试求在 1.013105Pa（绝对压力）下，下列公式中的常数 H 和m（1）p*=c/H； （2）y*=mx21.013105Pa、10时，氧气在水中的溶解度可用下式表示：p=3.27104x式中 p氧在气相中的分压，Pa；x氧在液相中的摩尔分率。试求在此温度和压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。3某混合气体中含 2%（体积）CO2，其余为空气。混合气体的温度为 30，总压强为 51.013105Pa。从手
2、册中查得 30时 CO2在水中的亨利系数 E=1.41106mmHg。试求溶解度系数 H，kmol（m3kPa）及相平衡常数 m，并计算 100g 与该气体相平衡的水中溶有多少克 CO2。4在 1.013105Pa、0下的 O2下的 O2与 CO 混合气体中发生稳定扩散过程。已知相距 0.2cm 的两截面上 O2的分压分别为 100 和 50Pa，又知扩散系数为 0.18cm2/s，试计算下列两种情形下 O2的传递速率 kmol/（m2s）：（1）O2与 CO 两种气体作等分子反向扩散；（2）CO 气体为停滞组分。5一浅盘内存有 2mm 厚的水层，在 20的恒定温度下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中
3、。假定扩散始终是通过一层厚度为 5mm 的静止空气膜层，此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为 2.6010-5m2/s，大气压强为 1.013105Pa。求蒸干水层所需时间。6于 1.013105Pa、27下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的浓度很低，平衡关系服从亨利定律。已知 H=1.955kmol/（m3kPa） ，气膜吸收分系数kG=1.5510-5kmol/（m2skPa） ，液膜吸收分系数 kL=2.0810-5kmol/（m2skmolm-3） 。试求吸收总系数 KG并算出气膜阻力在总阻力中所占的百分数。7在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度 2
4、7，压强为1.013105Pa。稳定操作状况下塔内某截面上的气相中甲醇分压为 37.5mmHg，液相中甲醇浓度为 2.11kmol/m3。试根据上题中的有关数据计算出该截面的吸收速率。8在逆流操作的吸收塔内，于 1.013105Pa、24下用清水吸收混合气中的 H2S，将其浓度由 2%降至 0.1%（体积百分数） 。该系统符合亨利定律，亨利系数E=5451.013105Pa。若取吸收剂用量为理论最小用量的 1.2 倍，试计算操作液气比qmL/qmV及出口液相组成 X1。若操作压强改为 101.013105Pa 而其它已知条件不变，再求 L/V 及 X1。9一吸收塔于常压下操作，用清水吸收焦炉气
5、中的氨。焦炉气处理量为 5000 标准m3/h，氨的浓度为 10g/标准 m3，要求氨的回收率不低于 99%。水的用量为最小用量的 1.52倍，焦炉气入塔温度为 30，空塔气速为 1.1m/s。操作条件下的平衡关系为 Y*=1.2X，气相体积吸收总系数为 KYa=0.0611kmol/（m3s） 。试分别用对数平均推动力法及数学分析法求气相总传质单元数，再求所需的填料层高度。10600m3/h（28及 1.013105Pa）的空气-氨的混合物，用水吸收其中的氨，使其含量由 5%（体积）降低到 0.04%。今有一填料塔，塔径 D=0.5m，填料层高 Z=5m，总传质系数 KYa=300kmol/
6、（m3h） ，溶剂用量为最小用量的 1.2 倍。在此操作条件下，平衡关系 Y*=1.44X，问这个塔是否适用？11有一直径为 880mm 的填料吸收塔，所用填料为 50mm 拉西环，处理 3000m3/h 混合气（气体体积按 25与 1.013105Pa 计算）其中含丙酮 5%，用水作溶剂。塔顶送出的废气含 0.263%丙酮。塔底送出的溶液含丙酮 61.2g/kg，测得气相总体积传质系数KYa=211kmol/（m3h） ，操作条件下的平衡关系 Y*=2.0X。求所需填料层高度。在上述情况下每小时可回收多少丙酮？若把填料层加高 3m，则可多回收多少丙酮？（提示：填料层加高后，传质单元高度 HO
7、G不变。 ）12一吸收塔，用清水吸收某易溶气体，已知其填料层高度为 6m，平衡关系Y*=0.75X，气体流速 G=50kmol/（m2h）清水流速 L=40kmol/（m2h） ，y1=0.10，吸收率为 98%。求（1）传质单元高度 HOG；（2）若生产情况有变化，新的气体流速为60kmol（m2h） ，新的清水流速为 58.6kmol/（m2h） ，塔仍能维持正常操作。欲使其他参数 y1，y2，x2保持不变，试求新情况下填料层高度应为多少？假设 KYa=AG0.7L0.8。第十章第十章 蒸馏蒸馏1苯和甲苯的饱和蒸气压数据为温度苯饱和蒸气压甲苯饱和蒸气压温度/Pa0/kPaPb0/kPa80
8、210133399984111359444880127595069201437257696016052656610017919745310419932833310822119939311042330510133根据上表数据作 101.33kPa 下苯和甲苯溶液的 t-x-y 图及 x-y 图。此溶液服从拉乌尔定律。32在 101.33kPa 下正庚烷和正辛烷的平衡数据如下：温度/液相中正庚烷摩尔分率气相中正庚烷摩尔分率98410101050656081110048706731150311049112001570280125600试求：（1）在 101.33kPa 下溶液中含正庚烷为 0.35（
9、摩尔分率）时的泡点及平衡蒸气的瞬间组成？（2）在 101.33kPa 下加热到 117溶液处于什么状态？各相的组成如何？溶液被加热到什么温度全部气化为饱和蒸气？3利用习题 1 的数据（1）计算相对挥发度；（2）写出平衡方程式；（3）算出 x-y 的一系列平衡数据与习题 1 作比较。4苯和甲苯在 92时的饱和蒸气压分别为 143.73kPa 和 57.6kPa。试求苯的摩尔分率为 0.4，甲苯的摩尔分率为 0.6 的混合液在 92各组分的平衡分压、系统压力及平衡蒸气组成。此溶液可视为理想溶液。5甲醇和乙醇形成的混合液可认为是理想物系，20时乙醇的蒸气压为 5.93KPa，甲醇为 11.83kPa
10、。试求（1）两者各用 100g 液体，混合而成的溶液中甲醇和乙醇的摩尔分率各为多少？（2）汽液平衡时系统的总压和各自的分压为多少？气相组成为多少？6由正庚烷和正辛烷组成的溶液在常压连续精馏塔中进行分离。混合液的质量流量为5000kg/h，其中正庚烷的含量为 30%（摩尔百分数，下同） ，要求馏出液中能回收原料中88%的正庚烷，釜液中含正庚烷不高于 5%。试求馏出液的流量及组成，分别以质量流量和质量分率表示。7将含 24%（摩尔百分数，下同）易挥发组分的某液体混合物送入连续精馏塔中。要求馏出液含 95%易挥发组分，釜液含 3%易挥发组分。送至冷凝器的蒸气摩尔流量为850kmol/h，流入精馏塔的
11、回流液为 670kmol/h。试求（1）每小时能获得多少 kmol 的馏出液？多少 kmol 的釜液？（2）回流比 R= ？8有 10000kg/h 含物质 A（摩尔质量为 78）0.3（质量分率，下同）和含物质 B（摩尔质量为 90）0.7 的混合蒸气自一连续精馏塔底送入。若要求塔顶产品中物质 A 的浓度为0.95，釜液中物质 A 的浓度为 0.01，试求（1）进入冷凝器的蒸气量为多少？以摩尔流量表示之。4（2）回流比 R 为多少？9某连续精馏塔，泡点加料，已知操作线方程如下：精馏段 y=0.8x+0.172提馏段 y=1.3x0.018试求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。10要在常压操作
12、的连续精馏塔中把含 0.4 苯及 0.6 甲苯溶液加以分离，以便得到含0.95 苯的馏出液和 0.04 苯（以上均为摩尔分率）的釜液。回流比为 3，泡点进料，进料摩尔流量为 100kmol/h。求从冷凝器回流入塔顶的回流液的摩尔流量及自釜升入塔底的蒸气的摩尔流量。11在连续精馏塔中将甲醇 30%（摩尔百分数，下同）的水溶液进行分离，以便得到含甲醇 95%的馏出液及 3%的釜液。操作压力为常压，回流比为 1.0，进料为泡点液体，试求理论板数及加料板位置。常压下甲醇和水的平衡数据如下。12练习题 6，进料为泡点液体，回流比为 3.5，求理论板数及加料板位置。常压下正庚烷、正辛烷的平衡数据见习题 2
13、。13用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合液，原料中含苯 0.4，要求塔顶馏出液中含苯0.97，釜液中含苯 0.02（以上均为摩尔分率） ，若原料液温度为 25，求进料热状态参数 q为多少？若原料为汽液混合物，汽液比 34，q 值为多少？14练习题 11，若原料为 40的液体，其他条件相同，求所需理论板数及加料板位置。并与习题 11 比较。温度/液相中甲醇 摩尔百分数气相中甲醇 摩尔百分率温度/液相中甲醇 摩尔百分数气相中甲醇 摩尔百分数1000000753400729964201347315007799354023471260082591260304693700870893803656768009
14、158771004186609009588441505176509509798172005796451000100078030066515求习题 11 的最小回流比 Rmin。16求习题 13 的最小回流比 Rmin。17用一常压连续精馏塔分离含苯 0.4 的苯-甲苯混合液。要求馏出液中含苯 0.97，釜液中含苯 0.02（以上均为质量分率） ，操作回流比为 2，进料温度为 25，平均相对挥发度为 2.5，用简捷计算法求所需理论板数。并与图解法比较之。18有一 20%甲醇溶液，用一连续精馏塔加以分离，希望得到 96%及 50%的甲醇溶液各半，釜液浓度不高于 2%（以上均为摩尔百分数） 。回流比
15、为 2.2，泡点进料，试求5（1）所需理论板数及加料口、侧线采出口的位置；（2）若只于塔顶取出 96%的甲醇溶液，问所需理论板数较（1）多还是少？19在连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。在全回流条件下测得相邻板上液体组成分别为 0.28，0.41 和 0.57，试求三层板中下面两层的单板效率。在操作条件下苯-甲苯的平衡数据如下x 0.26 0.38 0.51y 0.45 0.60 0.7220用一常压连续精馏塔分离含苯 0.4 的苯-甲苯混合液。要求馏出液中含苯 0.97，釜液含苯 0.02（以上均为质量分率） ，原料流量为 15000kg/h，操作回流比为 3.5，进料温度为25，加热蒸气压力为 137kPa（表压） ，全塔效率为 50%，塔的热损失可忽略不计，回流液为泡点液体，平衡数据见习题 1。求（1）所需实际板数和加料板位置；（2）蒸馏釜的热负荷及加热蒸汽用量；（3）冷却水的进出口温度分别为 27和 37，求冷凝器的热负荷及冷却水用量。第十三章第十三章 干燥干燥1已知湿空气总压为 50.65kPa，温度为 60，相对湿度为 40%，试求（1）湿空气中水气分压；（2）湿度；（3）湿空气的密度。2利用湿空气的 I-H 图查出本题附表中空格项的数值
