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1、化工原理第三版（管国峰 赵汝溥 主编）课后习题答案汇总下学期（五八，十章）第5章 蒸发1）在单效蒸发器内，将NaOH稀溶液浓缩至50%，蒸发器内液面高度为2.0m,溶液密度为1500kg/m3，加热蒸汽绝对压强为300kPa,冷凝器真空度为90kPa，问蒸发器的有效传热温度差为多少？若冷凝器真空度降为30kpa，其它条件不变，有效传热温度差有何变化？ 32解:冷凝器真空度为90kPa 绝对压强：101.3-90=11.3kPa,该压强下二次蒸汽温度 加热蒸汽绝压300kPa,对应温度T=133.3 查NaOH溶液杜林图，50%NaOH溶液在11.3kPa下沸点84kPa 查 取 冷凝器真空度为
2、30kPa，绝压101.3-30=71.3kPa，对应二次蒸汽温度 查50%NaOH溶液在71.3kPa下沸点131 查 所以传热无法进行。2）一常压蒸发器，每小时处理2700kg浓度为7%的水溶液，溶液的沸点为103，加料温度为15，加热蒸汽的表压为196kpa,蒸发器的传热面积为50m2，传热系数为930 W/(m2)。求溶液的最终浓度和加热蒸汽消耗量。21.5% 2.32103/h解：加热蒸汽绝压：101.3+196=297.3kPa查得 T=133， 水溶液103， 汽比热2251 原料液比热取 3）需要将350kg/h的某溶液从15%蒸浓至35%，现有一传热面积为10m2的小型蒸发器
3、可供利用，冷凝器可维持79kpa的真空度。估计操作条件下的温度差损失为8，总传热系数可达930 W/(m2)，若溶液在沸点下进料，试求加热蒸汽压强至少应为多少才能满足需要？ 143kPa 解：冷凝器内二次蒸汽绝对压强101.3-79=22.3kPa查， =109.7查该温度饱和蒸汽压强P=143kPa4）欲设计一组三效并流蒸发装置，以将NaOH溶液从10%浓缩到50%，进料量为22700/h，原料液温度40，比热取4.19 kJ/()。加热蒸汽压强为500kpa ,末效二次蒸汽压强为14kpa，各效传热系数分别为K1=2840/(m2), K2=1700W/(m2), K3=1135W/(m2
4、)。各效汽化热均取2326kJ/kg。假设静压引起的温度差损失、热损失忽略。求加热蒸汽消耗量及蒸发器的传热面积（各效面积相等）。9551/h 183 解：计算各效蒸发量、各效溶液浓度、温度差损失、有效传热温度差 并流加料，设 则查=6 =0 查=12 =0 =1 查=38 =0 /加热蒸汽压强500kPa,查末效二次蒸汽压强14kPa,查 估算各效有效温度差及各效二次蒸汽温度、溶液温度则 热量衡算： 取（1）、（2）、（3）和 解得 计算各效面积： 各效面积不等，重新分配有效温度差： 重算各效温度： 重新热量衡算： 又 解得： 重算各效面积： 相差不多，不再重算，取平均值： 5）计算蒸发硫酸盐
5、黑液用的四效长管液膜式蒸发器。黑液处理量为14m3/h(密度为1158kg/m3),要求从25%浓缩到50%。料液流向为：3效4效1效2效，3效及1效的料液经预热至沸点。各效蒸发量之比可设为W1W2W3W4=11.111.1。加热蒸汽压强为202.6kpa（表压），末效真空度为76kpa。各效传热系数分别为K1=810/(m2), K2=1160W/(m2), K3=1160W/(m2)， K4=1280W/(m2)。原料液比热为3.77 kJ/() D=1857/h A=92解： 1243 X4X3X4D X2 查图： 加热蒸汽绝压：202.6+101.3=303.9kPa， 查 冷凝器二次
6、蒸汽绝压：101.3-76=25.3kPa， 查 查汽化热： 又 解得： 去平均值 第6章 气体吸收1） 总压100 ，温度25的空气与水长时间接触，水中的 的浓度为多少？分别用摩尔浓度和摩尔分率表示。空气中 的体积百分率为0.79。解：将空气看作理想气体：y=0.79p*=yp=79kPa查表得 E=8.76kPaH=C=p*.H=796.34210-5=5.0110-4kmol/m32） 已知常压、25下某体系的平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为 大气压，溶质A的分压为0.54大气压的混合气体分别与三种溶液接触：溶质A浓度为 的水溶液；溶质A浓度为 的水溶液；溶质A浓度为 的水溶液。试求上
7、述三种情况下溶质A在二相间的转移方向。解： E=0.15104atm，p=0.054atm，P=1atm，y=p/P=0.054 平衡 气相转移至液相 液相转移至气相 P=3atm y=0.054 E=0.15104atm m=E/P=0.05104 x4=x3=5.410-5 气相转移至液相3） 某气、液逆流的吸收塔，以清水吸收空气硫化氢混合气中的硫化氢。总压为1大气压。已知塔底气相中含 1.5%（摩尔分率），水中含 的浓度为 （摩尔分率）。试求塔底温度分别为5及30时的吸收过程推动力。解：查表得（50C） E1=3.19104kpa m1=E1/P=315p*1=Ex=0.3194） 总压
8、为100 ，温度为15时 的亨利系数E为 。试计算：H、m的值（对稀水溶液密度为 ）；若空气中 的分压为50 ，试求与其相平衡的水溶液浓度，分别以摩尔分率和摩尔浓度表示。5） 在总压为100 、水温为30鼓泡吸收器中，通入纯 ，经充分接触后测得水中 的平衡溶解度为 溶液，溶液的密度可近似取为 ，试求亨利系数。解： p*=100KPa (mol/L)/kPa kPa6） 组分A通过另一停滞组分B进行扩散，若总压为 ，扩散两端组分A的分压分别为23.2 和6.5 。实验测得的传质系数 为 。若在相同的操作条件和组分浓度下，组分A和B进行等分子扩散，试分别求传质系数 和传质速率 。解：pA1=23.
9、2KPa pA2=6.5KPa pB1=PpA1=78.1KPa pB2=94.8KPa7） 已知：柏油路面积水 ，水温20，空气总压100 ，空气中水汽分压1.5 ，设路面积水上方始终有 厚的静止空气层。问柏油路面积水吹干需多长时间？解：该过程可看作一组分通过另一停滞组分的扩散过程 查表得 200C时 水的饱和蒸汽压为P=1.5kPa 依题意 =2.3346kPa =1.5kPa 以为扩散为稳定扩散，所以8） 试分别计算0及101.3 下 、 在空气中的扩散系数，并与实验值进行比较分析。解：(1) A：CO2，B：空气，MA=44，MB=29VB=29.9，VA=34.0，P=101.3KP
10、a，t = 273.2K(2)A：SO2，B：空气，MA=64，MB=29VB=29.9，VA=44.8，P=101.3KPa，t = 273.2K9） 试计算 在35水中的扩散系数，并与实验值进行比较分析。解： A：HCl，B：H2O，MB=18，=2.6VA=3.7+21.6=25.3，T=308.2K，=0.7225cp10） 某传质过程的总压为300 ，吸收过程传质系数分别为 、 ，气液相平衡关系符合亨利定律，亨利系数E为 ，试求：吸收过程传质总系数 和 ；液相中的传质阻力为气相的多少倍。解：10. (1)E = 10.67103kPa，P = 300kPa， Ky = 0.3919 Kx = 13.94(2)11）在填料塔内以水吸收空气氨混合气中的氨。已知：总压P为1大气压，温度t为20，亨利系数E为 ，气相体积传质分系数 为 ，液相体积传质分系数 为 。气相中含氨5.4%（体积），液相中含氨0.062（摩尔分率），液相可按稀溶液处理。试求气、液界面处平衡的浓度以及气相传质阻力占总阻力的分率。解：m=E/P=76.6/101.33=0.756
