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化工原理第二版上册答案夏清【篇一：化工原理第二版(下册)夏清贾绍义课后习题解答带图】txt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 105x0.9620.7480.552 0.3860.2360.11 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pb*，pa*，由于总压 p = 99kpa，则由x = (p-pb*)/(pa*-pb*)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（c5h12）和正己烷（c6h14）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 c5h12223.1 233.0 244.0 251.0260.6275.1291.7309.3 k c6h14 248.2 259.1276.9279.0 289.0 304.8322.8341.9 饱和蒸汽压(kpa)1.32.6 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c5h12（a）和c6h14（b）的饱和蒸汽压 以t = 248.2时为例，当t = 248.2时 pb* = 1.3kpa 查得pa*= 6.843kpa 得到其他温度下a?b的饱和蒸汽压如下表 t() 248251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289291.7 304.8 309.3 pa*(kpa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 pb*(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-pb*)/(pa*-pb*) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成 以260.6为例 t()260.6 275.1276.9 279 289 x 1 0.38350.3308 0.0285 0y 10.767 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：相对挥发度；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：计算平均相对挥发度= 4.730 按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x = 0.3835时， 作出新的t-x-y曲线和原先的t-x-y曲线如图 4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = 0.46x + 0.549解：简单蒸馏 由ln(w/f)=xxfdx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549 得ln(w/f)=xxfdx/(0.549-0.54x) = 0.54ln(0.549-0.54xf)/(0.549-0.54x) 汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 w/f = 2/3 由物料衡算 fxf = wx + dy d + w = f将w/f = 2/3代入得到 xf = 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得 x = 0.509 再次代入平衡关系式得 y = 0.783 5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量f为4000kg/h，组成xf为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成xw不大于0.05，馏出液回收率为88。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。 解：馏出回收率 = dxd/fxf = 88 得 馏出液的质量流量 d + w = f 得xd = 0.943 以摩尔分率表示馏出液组成 xd = (0.943/76)/(0.943/76)+(0.057/154)= 0.97 6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下的q值。（1）进料温度40；（2）泡点进料；（3）饱和蒸汽进料。 常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。 温度t100 0.0 0.0 75.30.40 0.729 96.4 0.02 0.13473.10.50 0.779 93.5 0.04 0.23471.20.60 0.825 91.2 0.06 0.30469.30.70 0.870 89.3 0.08 0.36567.60.80 0.915 87.7 0.10 0.41866.00.90 0.958 84.4 0.15 0.51765.00.95 0.979 81.7 0.20 0.57964.0 1.01.0 78.0 0.30 0.665 解：（1）进料温度40 75.3时，甲醇的汽化潜热r1 = 825kj/kg 水蒸汽的汽化潜热r2 = 2313.6kj/kg 查附表给出数据 当xa = 0.4时，平衡温度t = 75.3 40进料为冷液体进料 即 将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分 一部分是将40冷液体变成饱和液体的热量q1，二是将75.3饱和液体变成气体所需要 泡点进料即为饱和液体进料 q = 1 （3）饱和蒸汽进料q = 0 7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和【篇二：化工原理第二版_(下册)夏清_贾绍义_课后习题解答】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 105x0.9620.7480.552 0.3860.2360.11 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pb*，pa*，由于总压 p = 99kpa，则由x = (p-pb*)/(pa*-pb*)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（c5h12）和正己烷（c6h14）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 c5h12223.1 233.0 244.0 251.0260.6275.1291.7309.3 k c6h14 248.2 259.1276.9279.0 289.0 304.8322.8341.9 饱和蒸汽压(kpa)1.32.6 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c5h12（a）和c6h14（b）的饱和蒸汽压 以t = 248.2时为例，当t = 248.2时 pb* = 1.3kpa 查得pa*= 6.843kpa 得到其他温度下a?b的饱和蒸汽压如下表 t() 248251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289291.7 304.8 309.3pa*(kpa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 pb*(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-pb*)/(pa*-pb*) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成 以260.6为例 t()260.6 275.1276.9 279 289 x 1 0.38350.3308 0.0285 0 y 10.767 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：相对挥发度；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：计算平均相对挥发度 按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值 当x = 0.3835时， t() 260.6 275.1 276.9 279 289 作出新的t-x-y曲线和原先的t-x-y曲线如图 4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y = 0.46x + 0.549 解：简单蒸馏 由ln(w/f)=xxfdx/(y-x) 以及气液平衡关系y = 0.46x + 0.549 得 ln(w/f)= xxf dx/(0.549-0.54x) = 0.54ln(0.549-0.54xf)/(0.549-0.54x) 汽化率1-q = 1/3则 q = 2/3 即 w/f = 2/3 由物料衡算 fxf = wx + dy d + w = f将w/f = 2/3代入得到 xf = 2x/3 + y/3 代入平衡关系式得 x = 0.509 再次代入平衡关系式得 y = 0.783 5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。已知原料液流量f为4000kg/h，组成xf为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。若要求釜液组成xw不大于0.05，馏出液回收率为88。试求馏出液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。 解：馏出回收率 = dxd/fxf = 88 得 馏出液的质量流量d + w = f 得xd = 0.943 以摩尔分率表示馏出液组成 xd = (0.943/76)/(0.943/76)+(0.057/154)= 0.97 6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下的q值。（1）进料温度40；（2）泡点进料；（3）饱和蒸汽进料。 常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。 温度t 液相中甲醇的 气相中甲醇的 温度t 甲醇的 摩尔分率 摩尔分率 分率 100 0.0 0.0 0.729 96.4 0.02 0.1340.779 93.5 0.04 0.2340.825 91.2 0.06 0.3040.870 89.3 0.08 0.3650.915 87.7 0.10 0.4180.958 84.4 0.15 0.5170.979 81.7 0.20 0.57964.0 1.01.0 78.0 0.30 0.665 液相中甲醇的摩尔分率75.3 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0气相中摩尔 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95解：（1）进料温度40 75.3时，甲醇的汽化潜热r1 = 825kj/kg 水蒸汽的汽化潜热r2 = 2313.6kj/kg 查附表给出数据 当xa = 0.4时，平衡温度t = 75.3 40进料为冷液体进料 即 将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分 一部分是将40冷液体变成饱和液体的热量q1，二是将75.3饱和液体变 泡点进料即为饱和液体进料 q = 1 （3）饱和蒸汽进料q = 0 7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥发组分的摩尔分率），回流比为2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。假设塔内气液相均为恒摩尔流。 解： 产品的流量 由物料衡算 fxf = wxw + dxd d + w = f代入数据得 w = 60.44 kmol/h 产品流量 d = 100 60.44 = 39.56 kmol/h 精馏段的下降液体流量l【篇三：化工原理(第二版)上册课后习题答案柴诚敬夏清主编】 class=txt大学课后习题解答之 第一章 流体流动 流体的重要性质 1某气柜的容积为6 000 m3，若气柜内的表压力为5.5 kpa，温度为40 。已知各组分气体的体积分数为：h2 40%、 n2 20%、co 32%、co2 7%、ch4 1%，大气压力为 101.3 kpa，试计算气柜满载时各组分的质量。 解：气柜满载时各气体的总摩尔数 nt? pv?101.3?5.5?1000.0?6000 ?mol?246245.4mol rt8.314?313 各组分的质量： mh2?40%nt?mh2?40%?246245.4?2kg?197kg mn2?20%nt?mn2?20%?246245.4?28kg?1378.97kg mco?32%nt?mco?32%?246245.4?28kg?2206.36kg mco2?7%nt?mco2?7%?246245.4?44kg?758.44kg mch4?1%nt?mch4?1%?246245.4?16kg?39.4kg 2若将密度为830 kg/ m3的油与密度为710 kg/ m3的油各60 kg混在一起，试求混合油 的密度。设混合油为理想溶液。 解： mt?m1?m2?60?60?kg?120kg vt?v1?v2? m1 ?1 ? m2 ?6060?33 ? ?m?0.157m?2?8307101? ?m? mt12033 ?kgm?764.33kgm vt0.157 流体静力学 3已知甲地区的平均大气压力为85.3 kpa，乙地区的平均大气压力为101.33 kpa，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kpa。若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同？ 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= 85.3?103?20?103pa?65.3kpa （2）真空表读数 真空度=大气压-绝压=101.33?103?65.3?103pa?36.03kpa 4某储油罐中盛有密度为960 kg/m3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m， ? ? 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm处的流体压力为 p?p?gh?101.3?103?960?9.81?(9.5?1.0)pa?1.813?103pa（绝压） 作用在孔盖上的总力为 ? 4 每个螺钉所受力为 f1?39.5?10?0.0142n?6.093?103n 4 因此 n?ff1?3.627?104?6.093?103?n?5.95?6（个） 习题4附图 习题5附图 5如本题附图所示，流化床反应器上装有两个u管压差计。读数分别为r1=500 mm，r2=80 mm，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右侧的u管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度r3=100 mm。试求a、b两点的表压力。 解：（1）a点的压力 pa?水gr3?汞gr2?1000?9.81?0.1?13600?9.81?0.08?pa?1.165?104pa（表） （2）b点的压力 pb?pa?汞gr1 ?1.165?104?13600?9.81?0.5?pa?7.836?104pa（表） 6如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接u管压差计，指示液为水银，读数r=100 mm，h=800 mm。为防止水银扩散至空气中，在水银面上方充入少量水，其高度可以忽略不计。已知当地大气压力为101.3 kpa，试求管路中心处流体的压力。 解：设管路中心处流体的压力为p 根据流体静力学基本方程式，pa?pa? 则 p+?水gh+?汞gr?pa p?pa?水gh?汞gr ?101.3?103?1000?9.8?0.8?13600?9.8?0.1?pa?80.132kpa 7某工厂为了控制乙炔发生炉内的压力不超过13.3 kpa（表压），在炉外装一安全液封管（又称水封）装置，如本题附图所示。液封的作用是，当炉内压力超过规定值时，气体便从液封管排出。试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h。 解：?水gh?13.3 h?13.?水g?13.3?1000?9.8?m? 流体流动概述 解： vh?ua?u ws?ua?ud2?0.8?0.062?1000kgs?2.26kgs 44g?u?0.8?1000kg?m2?s?800kg?m2?s? 9在实验室中，用内径为1.5 cm的玻璃管路输送20 的70%醋酸。已知质量流量为 10 kg/min。试分别用用si和厘米克秒单位计算该流动的雷诺数，并指出流动型态。 解：（1）用si单位计算 查附录70%醋酸在20 时，?1069kgm3，?2.50?10?3pa?s d?1.5cm?0.015 m re? dub? ? ?0.015?0.882?2.5?10?3?5657 故为湍流。 （2）用物理单位计算 ?1069g3，?0.025g?cm?s? d?1.5cm，ub?88.2c re? dub? ? ?1.5?88.2?1.025?5657 10有一装满水的储槽，直径1.2 m，高3 m。现由槽底部的小孔向外排水。小孔的直径为4 cm，测得水流过小孔的平均流速u0与槽内水面高度z的关系为： u0?0.622zg 试求算（1）放出1 m3水所需的时间（设水的密度为1000 kg/m3）；（2）又若槽中装满煤油，其它条件不变，放出1m3煤油所需时间有何变化（设煤油密度为800 kg/m3）？ 解：放出1m3水后液面高度降至z1，则z1?z0?由质量守恒，得 w2?w1?dm?0，w1?0（无水补充） d?w2?u0a0?0.62?a （a0为小孔截面积） 1 ?