化工原理习题.docVIP

10. 98的硫酸以0.6m/s的流速在套管换热器的环隙间流动。 硫酸的平均温度为70，换热器内管直径为252.5mm，外管直径是513mm。试求：硫酸的对流传热系数。已知定性温度下硫酸的物性为： ， ；壁温60下硫酸黏度cP解：以d1及d2分别代表内管外径和外管内径，则当量直径de为m （过渡区）湍流时的对流传热系数： W/m2K校正系数：过渡区时对流传热膜系数： W/m2K15 流量为10000m3/h（标准状况）的空气在换热器中被饱和水蒸汽从20加热至60，所用水蒸汽的压强为400kPa（绝压）。若设备热损失为该换热器热负荷的6%，试求该换热器的热负荷及加热蒸汽用量。解：查得空气在平均温度40下的比热容为：cp2=1.005kJ/kg。400kP下水的相变焓为2138kJ/kg。空气的质量流量：kg/h热负荷：kW考虑热损失的热平衡方程：加热蒸汽用量：第五章 吸收缺第八题 第三题问题不完整 第五题条件不完全一致（教材：氨的吸收率为93.3%答案：吸收后气体出口中含氨0.4（体积）气液平衡2向盛有一定量水的鼓泡吸收器中通入纯的CO2气体，经充分接触后，测得水中的CO2平衡浓度为2.875102kmol/m3，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30，溶液密度为1000 kg/m3。试求亨利系数E、溶解度系数H及相平衡常数m。解：查得30，水的 稀溶液： 3在压力为101.3kPa，温度30下，含CO220（体积分数）空气-CO2混合气与水充分接触，试求液相中CO2的摩尔浓度。解：查得30下CO2在水中的亨利系数E为1.88105kPaCO2为难溶于水的气体，故溶液为稀溶液 5用清水逆流吸收混合气中的氨，进入常压吸收塔的气体含氨6（体积），吸收后气体出口中含氨0.4（体积），溶液出口浓度为0.012（摩尔比），操作条件下相平衡关系为。试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。解： 塔顶： 塔底： 吸收过程设计型计算10 用20的清水逆流吸收氨空气混合气中的氨，已知混合气体温度为20，总压为101.3 kPa，其中氨的分压为1.0133 kPa，要求混合气体处理量为773m3/h，水吸收混合气中氨的吸收率为99。在操作条件下物系的平衡关系为，若吸收剂用量为最小用的2倍，试求（1）塔内每小时所需清水的量为多少kg？（2）塔底液相浓度（用摩尔分数表示）。解：（1） 实际吸收剂用量L=2Lmin=223.8=47.6kmol/h 856.8 kg/h（2） X1 = X2+V（Y1-Y2）/L=0+12用SO2含量为1.110-3(摩尔分数)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分数）的混合气中的SO2。已知进塔吸收剂流量为 37800kg/h，混合气流量为100kmol/h，要求SO2的吸收率为80%。在吸收操作条件下，系统的平衡关系为，求气相总传质单元数。解： 吸收剂流量 惰性气体流量第六章 蒸 馏缺第二题类第4题、在压强为101.3kPa下，正己烷-正庚烷物系的平衡数据如下：t, 30364046505658x 1.00.7150.5240.3740.2140.0910y 1.00.8560.7700.6250.4490.2280试求：（1）正己烷组成为0.5（摩尔分数）的溶液的泡点温度及其平衡蒸汽的组成；（2）将该溶液加热到45时，溶液处于什么状态？各相的组成是多少？（3）将溶液加热到什么温度才能全部气化为饱和蒸汽？这时蒸汽的组成是多少？ 解：由所给平衡数据做t-x-y图（见本题附图）。（1）当xA=0.5时，由图中读得泡点温度ts=41，其平衡瞬间蒸汽组成yA=0.75；（2）当t=45时，溶液处于气液共存状态，此时xA=0.38 ，yA=0.64 ；（3）由图知，将溶液加热到49时，才能全部汽化为饱和蒸汽，蒸汽组成为0.5 。类第6题5、在一连续精馏塔中分离某混合液，混合液流量为5000kg/h，其中轻组分含量为30（摩尔百分数，下同），要求馏出液中能回收原料液中88的轻组分，釜液中轻组分含量不高于5，试求馏出液的摩尔流量及摩尔分数。已知MA=114kg/kmol , MB=128kg/kmol。 解：由于 又 DxD / FxF =88%所以 由全塔物料衡算F=D+W 40.39=D+WFxF=DxD+WxW 40.390.3=0.8840.390.3+0.05W解之 D=11.31kmol/h所以 类8、在连续精馏操作中，已知精馏段操作线方程及q线方程分别为y=0.8x+0.19；y= -0.5x+0.675,试求：（1）进料热状况参数q及原料液组成xF；（2）精馏段和提馏段两操作线交点坐标。 解：由q线方程 y= -0.5x+0.675知 故q=1/3又 故xF=0.675（1-q）=0.675（1 -1/3）=0.45因为精馏段操作线与提馏段操作线交点也是精馏段操作线与q线的交点，所以yq= -0.5xq+0.675yq=0.8xq+0.18 联立求解 xq=0.373 yq=0.489类9、某理想混合液用常压精馏塔进行分离。进料组成含A81.5，含B18.5（摩尔百分数，下同），饱和液体进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸气加热。要求塔顶产品为含A95，塔釜为含B95，此物系的相对挥发度为2.0，回流比为4.0。试用（1）逐板计算法，（2）图解法分别求出所需的理论板层数及进料板位置。 解：（1）逐板计算法由于塔顶为全凝器，所以 y1=xD=0.95由相平衡方程式及精馏段操作线方程式： 由上两式交替计算至 x3=0.759 xF所以第三层为进料板。因为泡点进料 q=1 ，故提馏段操作线方程：又因为 所以 由相平衡方程式与上述提馏段操作线方程式交替计算至 x10=0.036 xW所以理论板层数NT=10-1=9层（不包括塔釜）。计算结果如下表12345678910y0.950.9140.8630.7840.6650.5140.3560.2230.1280.069x0.9050.8410.7590.6450.4980.3460.2170.1250.0680.036习题69附图（2）图解法由在图中做精馏段操作线，因为q=1，故q线为一垂直线并与精馏段操作线相交，交点与（0.05，0.05）点连接，得到提馏段操作线。然后在操作线与平衡线之间绘阶梯，如该题附图所示，得到NT=10-1=9层（不包括塔釜），第三块为进料板。两种方法结果一致。类11、在常压连续精馏塔中分离苯甲苯混合液。若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分数，下同），塔顶馏出液组成为0.95，釜液组成为0.06，操作回流比为2.6。试求理论板层数和进料板位置。平衡数据见例6-2表。 解：用图解法求NT在y-x相图上找出xW=0.06 、xF=0.50 、xD=0.95 ，对应点为c、e、a 。由回流比R=2.6 得精馏段操作线截距在图中确定b点，并连接ab为精馏段操作线。已知原料为饱和液体，故q=1 ，q线为e点出发的一条垂直线，与精馏段操作线交于d点，连接cd为提馏段操作线。绘阶梯数为9，故NT=8（不包括再沸器）。习题614附图由图可知第