化工原理第二版下册答案(题目已筛选)

气体吸收1.在40温度和101.3千帕压力条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为15.0千帕氨在水中的溶解度为76.6克(NH3)/1 000克(H2O)。试着找出亨利系数e，在这个温度和压力下的相平衡常数m和溶解度系数h。溶液：水溶液中氨的摩尔分数为经过亨利系数是千帕相平衡常数为由于氨水浓度低，溶液的密度可以根据纯水的密度来计算。40时水的密度为kg/m3溶解度系数为3.在总压力为110.5千帕的条件下，填料塔用于吸收与清水逆流混合在空气中的氨。在塔的某一部分，氨的气体和液体成分被测量为。薄膜吸收系数kG=5.210-6 kmol/(m2skPa)，液膜吸收系数KL=1.5510-4 m/s。假设平衡关系在操作条件下符合亨利定律，溶解度系数h=0.725 kmol/(m3kpa)。(1)尝试计算以和表示的总驱动力和相应的总吸收系数；(2)尝试分析过程的控制因素。解决方案：(1)用气相分压差表示的总驱动力为千帕相应的总吸收系数为kmol/(m2skPa)以液相组成差异表示的总驱动力为相应的总吸收系数为(2)吸收过程的控制因素薄膜电阻占总电阻的百分比为气膜阻力占总阻力的大部分，所以吸收过程是气膜控制。4.用清水逆流吸收填充塔中混合在空气中的甲醇蒸汽。操作压力为105.0千帕，操作温度为25。在操作条件下，平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为2.126kmol/(m3kPa).塔内某一段测得的甲醇气相分压为7.5千帕，液相组成为2.85千摩尔/立方米，液膜吸收系数kL=2.1210-5米/秒，总气相吸收系数KG=1.20610-5千摩尔/(平方米kPa)。(1)计算该截面薄膜的吸收系数kG、kx和Ky。(2)总吸收系数KL、KX和Ky；(3)吸收率。溶液：(1)用纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25时水的密度为kg/m3溶液的总浓度为kmol/m3(2)m/s因为溶质成分很低，所以有(3)吸收率为5.在101.3千帕和25的条件下，用清水在填料塔中逆流吸收混合气体中的二氧化硫。已知进出塔的混合气体的组成分别为y1=0.04和y2=0.002。假设在操作条件下平衡关系符合亨利定律，亨利系数为4.13103千帕，吸收剂用量为最小用量的1.45倍。(1)尝试计算吸收液的组成；(2)如果工作压力增加到1013千帕，而其他条件保持不变，则确定吸收液的组成。解决方案：(1)吸收剂是清水，所以因此，操作期间的液气比是吸收液的组成如下(2)6.在直径为0.8 m的填料塔中，清水用于吸收工业废气中的二氧化硫气体。已知混合气体的流速为45千摩尔/小时，二氧化硫的体积分数为0.032。操作条件下的气液平衡关系为气相总体积吸收系数为0.0562 kmol/(m3s)。如果吸收液中二氧化硫的摩尔比为饱和摩尔比的76%，则所需的回收率为98%。找出水量(千克/小时)和所需的填料层高度。解决方案：惰性气体的流速为用水量为找出填料层的高度7.填料吸收塔配有高度为5 m、比表面积为221 m2/m3的金属级联环填料。在填料塔中，清水用于逆流吸收混合气体中的溶质成分。已知混合气体的流速为50千摩尔/小时，溶质含量为5%(体积分数)；进入塔内的清水流量为200 kmol/h，其用量为最小用量的1.6倍。操作条件下的气液平衡关系为：气相总吸收系数为：填料的有效比表面积约为填料比表面积的90%。试计算(1)填料塔的吸收率；(2)填料塔直径。解决方案：(1)惰性气体的流速为对于纯溶剂吸收根据主题(2)经过填料塔的直径为蒸馏2.尝试计算总压力分别为100千帕和10千帕时，含苯0.4(摩尔分数)的苯-甲苯混合物的相对挥发度和平衡气相组成。苯(a)和甲苯(b)的饱和蒸汽压与温度的关系是其中p u的单位是千帕，t的单位是摄氏度。苯-甲苯混合物可视为理想的溶液。(作为试验差异的起点，对应于100千帕和10千帕的泡点分别为94.6和31.5。)解决方案：该主题需要反复试验计算(1)总压力p=100千帕开始时的泡点是94.6，然后千帕同样，千帕或者然后(2)总压力p=10千帕通过测试差值，泡点为31.5，=17.02千帕，=5.313千帕随着压力降低，增加，气相组成增加。3.将组成为0.55(挥发性组分的摩尔分数)的双组分理想溶液在100千帕的压力下进行平衡蒸馏和简单蒸馏。原料液的处理量为100 kmol，汽化率为0.44。操作范围内的平衡关系可表示为。试着找出两种情况下挥发性成分的回收率和残液的组成。解决方案：(1)平衡蒸馏(闪蒸)根据题目给出的条件然后从平衡方程联立方程给出y=0.735，x=0.4045。kmol=44kmol(2)简单蒸馏kmol kmol也就是说，XW=0.3785简单蒸馏收率高(61.46%)，釜内残液组成低(0.3785)4.苯含量为0.5(苯的摩尔分数，下同)的苯-甲苯混合溶液在连续精馏塔中分离，其流速为100 kmol/h。已知馏出物组成为0.95，釜液组成为0.05，试求(1)馏出物流速和苯收率；(2)保持馏出物的组成不变，保持在0.95和馏出物的最大可能流速。解决方案：(1)馏出液流速和苯收率(2)馏出物的最大可能流速当A=100%时，获得最大可能流量，即5.在连续精馏塔中分离甲、乙组分溶液。原料液的处理量为100千摩尔/小时，其组成为0.45(挥发性组分A的摩尔分数，下同)。当加入饱和液体时，要求馏出液中挥发性成分的回收率为96%，釜液的组成为0.033。试着找出(1)馏出物的流速和组成；(2)如果操作回流比是2.65，写出精馏段的操作线方程；(3)汽提段液相负荷。溶液：(1)馏出物的流速和组成按全塔物料平衡计算，可用kmol/h=54.55 kmol/hkmol/h=45.45 kmol/h(2)精馏段操作线方程(3)汽提段液相负荷6.在常压连续精馏塔中分离组分A和组分B的理想溶液。进料速度为60千摩尔/小时，组成为0.46(挥发性组分的摩尔分数，下同)，料液的起泡点为92。要求馏出液的组成为0.96，釜液的组成为0.04，操作回流比为2.8。尝试找出以下三种进料热状态的Q值和汽提段的气相负荷。(1)加入40的冷液；(2)饱和液体进料；(3)饱和蒸汽进料。已知料液的汽化热为371千焦/千克，比热容为1.82千焦/(千克)。解决方案：根据给定的数据，我们可以得到(1)40冷液体进料的Q值可由下式计算7.在连续操作的精馏塔中分离理想溶液的两种组分。进料液体的流速为50千摩尔/小时，馏出物中挥发性组分的收率要求为94%。已知精馏段的操作线方程为y=0.75x 0.238；q线方程是y=2-3倍。试着找出(1)操作回流比和馏出物组成；(2)原料的进料热条件参数和总组成；(3)两条操作线交点的坐标值xq和yq；(4)汽提段的操作线方程。解决方案：(1)操作回流比和馏出物组成由给定的条件决定和R=3，xD=0.9522)进料热条件参数和进料液体的组成是由于和获得Q=0.75(气体和液体的混合进料)和xF=0.5(3)两条运算线交点的坐标值xq和yq同时运算线和q线的两个方程，即Xq=0.4699，yq=0.5903。(4)汽提段操作线方程的一般表达式为公式中的相关参数计算如下：kmol/h=25.32 kmol/hkmol/h=111.54 kmol/hkmol/h=86.22 kmol/h然后8.苯-甲苯混合溶液在连续精馏塔中分离，其组成为0.48(苯的摩尔分数，下同)，带泡点进料。馏出物的组成要求为0.95，釜残液的组成要求为0.05。操作回流比是2.5，平均相对挥发度是2.46。所需的理论塔板数和合适的进料板位置由图解法确定。解答：由气液平衡方程计算的气液平衡组成见本课题附表。练习8附表x00.050.10.20.30.40.50.60.70.80.91.000.1150.2140.3810.5130.6210.7110.7870.8520.9080.9571.0在x-y图上画一条平衡线，如图所示。点A、E和C在图上由已知的xD、xF和xW定义。整流段的工作线截距如下：b点设在y轴上，a点和b点为整流段的工作线。交点E作为Q线(垂直线)，在点D处与整流段的工作线相交.连接cd以获得剥离段操作线。从A点开始，在平衡线和操作线之间画一个梯子。为达到规定的分离度，应加入11块理论塔板和5块理论塔板。固体材料的干燥1.已知湿空气的总压力为100千帕，温度为50，相对湿度为40%。试着找出(1)湿空气中水蒸气的