化工原理第三版陈敏恒下册课后复习资料

0

1、解：查30c水的PsV24Kpap=P-Ps=l01.3-4.24=97.06KPa

_P_P^M_PPPP双.97.06x996

EMX1Q-3=187.98M^

2.857xlQ-2xl8

X,5CMCSMS

2、解:查25叱，CO?一坨0系统&=L661xl05加//，设当地大气压为匕出即L033at,且

不计溶剂分压。

0=10+1.033=11.033成=1.08x103心〃/（绝）

22

p2=0.2+1.033=1.233a/=1.21xlOWw（绝）

■:p=EX,p-

3

&I_L08X10X0.3=1.95x10-3

~E~1.661X105

行等"告=728个

对稀溶液，其比质量分率工=%「六

195x10-3

3

：.X]=44x=4.78x10-kgCO2/kgHQ

18

728x10-3

3

%=44x1.78xl0-^CO2/Ag7/2O

18

3^解：20吃时，£=4.06x103^^=4.06x11/也为

⑴T=喘黑"5x*n

10051034_8

—E—十力

解得甩=1.38x10-3wR

w=1.38x10^x32xl03=44.27wg/w3

(2)m-

解：为系统，。。时，

4^0—Cb20EY=0.537x10Wa=0.537x10^^

2。…+=鬲冷=侬"

55

Ex0.537X10X0.8X10-=4.24x10-3

y,=—

P101.3

(5-x)=1.09x10-5O-乂)=0.00576

5

40℃：E2=0.80xl0Wa=0.8xl0KPa

l%x101.3

1.27x10-5

0.8x10$

Ex0.8X105X0,8X10-5

===6.32x10-3

"~p101.3

-5

xe-x=0.47xlOy-ye-0.00368

5、解，=^x=50x2x10001

=噤=5xl『

0-^=0.025-0.01=0,015

(x4f-x)1=(5-2)x10^=3xl0

v=^—=50x-1=25

%2

儿=%x=25x2x10"=50x10

y0.025=1.0x10-3

25

O-^)2=0,025-0.005=0.02

=(10-2)x10-*=8X10M

,.(y-ye)20.02

=1.331g

O-^)i~0.015

(x,-x)_8.0xl0M

2=2.67倍

(xe-x)i3.0x1。二

6、解：查20°C水，0⑷=2.33463,=101,3-2.3346=98,9654^

p团=10L3T33=99.97KB

2

O°CDo=0.220X1Q-*W/520^CZ)=0.252X104疗/S

DP.PD，P、,、

NA-.....In--£-2=-----(----PA2)

aRTPpiRTaPm

NA-AT=-^-A8

M

r=2137s=0.59hr

7、解：查3伊C,D=0.26&病fs,p=995.7kg1后,饱和蒸汽压入=31.82幽搐Hg

/>B1=760-31.82=728w^g

PM=16QfnfnHg

~760-728

Z=寸^=744M

In为In——

乙728

W02

外744

•.•绯dr=翳,b=0.01+〃

X短防-。G*念。味

rH

P蚊PK£(0.01+%)班

MDp“P

1c

pRTP.(0.01H+洌)

MDpf

995.7x0.082x303x7601Q

x(0.01x0.04+-x0.042)

18x0.268x10^x31.82x1.02

=144x10,s=16.7弘y

1_1HPH101.34.62

8、解：（1）-----=------+-----=--------+-=---0--.-542

%kGakLakyakLa64.616.6

Kya=PKGa=549K同也

G_16

H°G二不二承=0.29W

(2)KLa=HK^=4.62x0.542=2.504

皿11

9、解：⑴—=—一g=2.2x10"Krnul心")

Kykykx

练=00-北)=2.2x10"x(0.05—2x0.01)=6.6x1046H(s.冽2)

⑵降膜塔心=0.023々也）°，上严

dp,pD

•.•Q8RDoc工n町cc工=%=勺尸=>舄与P无关

pO产zS7

E£用=1.25

rn——=>rn

PP

11w

=>AT；=2.81x10^

K'yk'yH

y一九二0.05-1.25x0.01

M<=K'Q»)=L05xl0"

%一练=577%

NA

10、证明：+竺

JkyK

」£1£+吗虬

KyakyaLakx

即%=蛇吟』

y-fnx：.=tnKy

而H=H0GW0G=HQlWQl

两式相除得N0G=AN0l即Na='外G证毕・

A

11、证明：由物料衡算得x=x+-(y-y)

2L2

低浓度吸收ye=mx

fnG..

v^=wx2+—O-^2)

ZJ

”。川;吗

/九y-^--(y-y)Q-〒)y++(丁3必~一也~)-

2L2LL

「mG.tnG

(1——)7i+—7-%2

1In——占-------L-----2--------

[yG

V£(zx-x2)=GCy1-^2)

fnGfnG

—---^+^2=^i

LL

,1,y-fnx1.Ay,

得/B心r-------7=71n--------x-=——7=7Inq证毕

1一吧％一吻2]_*%

LL

必_1

乃1-7

、r1,r/■.1、-1.i111B-l

•■=vln[0-7)­+-]=——ln[(l---)—+—]==一In

i▲必力1一肃团1-7Bn1-表(1-〃)£

15、解:(1)=71(1-7)=0.02X(1-0.95)=0.001

-=1.501-乃)/(3-々)=1.5x(0.02-0.001)/(臀-0.0004)=1.75

G

x1=-1(2；-^)+^=^x(0.02-0.001)+0.0004=0,0113

3

(2)=j/1-wx1=0.02-1.2x0.0113=6.44xl0-

-4

Ay2=乃-MX2=0.001-1.2x0.0004=5.2xlO

人M6.44x10-3-5.2xlOY

Ly=4,八=--------------------2.35x10-3

”Mi△凹।6.44x10-3

In--In------------；-

电5.2x10"

⑶3$=*=8。9

G,=C=丝=0.013&场H/sM

M29

「I

H=---=0.052=0.265m

OGKya

H=HgN0G=0.265x80.9=2.14切

.L

16、解：⑴7=0.91.3“=1.3x0,9?»=1.17w

G

mGm

•=—=0.855

~L1.17w1.17

]ln[(l--)—+—]=—J—ln[(l-0.855)+0.855]=5.76

NQG=

mGL1-7L1-0.8551-0.9

1―------

L

H=HgN0G=0*X5：16"6\

(2)7=0.99—=1,3??377=1,3x0.99^=1.29/w

G

/上，=0E

L1.29m1.29

NOG=—5—ln[(1-0.777)—5—+0,777]=14,0

1-0.7771-0.99

7/=//^.^=0.8x14.0=11.2w

(3)比较(1)、(2)可知，当回收率提高，则吸收剂利用量为原来的12^竺=1.1倍

1.17加

由5=1.乐77可知，吸收剂利用量与回收率n成正比.

17、解：(1)L=—=^-=mhnollm2h

M18

(A)=々F=25x1°-1”"=1.76X10-3

M小F「乃545x2.5xlQ-5-0

2

q加=(y)Min(E=1.76x1CT?x278=0,489A?^//w.h

TO7O

(2)-=—=695>w=545

G0.4

此时，塔高不受限制，则可在塔顶达到汽液平衡，贝小

“=出=545x2.5x10"=0.0136

x=x--^=2.5xl0-5-—x0.0136=5.43x10^

21L1695

瓜锌：•・・($2=劭*)L自=143(孤

乂-乂_乂一必

UA=HB=r7=

必为

•-=必%+"%=叮A+QFGVB=2〃_/

乃乃

v0.91=2"已得-0.7•.・哈人=他*),=a=1.4哈^

£=1.43(A)mia=1.43W?7=1.43X0.7W=1W

说明操作线与平衡线斜率相等,即推动力处处相等。

乂一必_n一为一必一开

由心，乂Q

2-tnx2\-YJ当一.1一"

二练L/B=%6=昂=2.33

H--乂233-23m

19、解：(1)M^=58

60/58+^0/18=00183

再

2250x273mo场方

22.4T22.4x298

1=^2=2x0.386=0,772

AL

阳^二」^1叭1」)江+口=--—ln[(l-0.772)^^-4-0.772]=7.19

1」/为1-0,77200026

A

4G'4x92

G==\XlhnoH后卜

方-3.14xf

H5

HOG=—=—=0.659fn

为G7.19

「[i<7

Kya=——=-----=168最"鹿3国=o.04676H/，s

HOG0.659

(2)回收丙酮量

%=G'(乃一＞2)=92乂(0.05—0.0026)=436自o?/力=253幅/总

20、解：m=±=‘°=0.592

P101.3

"用=。6口加=0592即操作建与平衡线平行，此时,

G0.03

△y求=4X1=妫=乃一网町=必

,,G0.03“

34F=°乐

^=—=—=9.0

%0.3

_必一2_3一心

'G-—；-

为

.09=^2^

为

得：『2=0002

21、解：⑴^=^(1-7)=001x(1-0.9)=0.001

%竿=|=0$67

(1

二，In—乂为一一.彳

1-1为一性

A

10.01-2x0.0002

ln[(l-0.667)x0.667]=5.38

1-0.6670.001-2x0.0002

当X2上升时，由于H不变，HOG不变,

U

N°G------也不变,即

HQG

10.01-2x0.00035

5.38=ln[(l-0.667)x4-0.667]

1-0.66772-2x0.00035

得y2=0.0013

六』二0.01-0.0013

=0.87

0.01

(2)当的=。0002时,

X；=—+=1x(0.01-0.001)+0.0002=3.2xl0-3

L3

当£=0.00035时，

「1

,,3

x；=-O1-(y2)+x2=-x(0.01-0.0013)+0.00035=3.25xl0-

L3

22、解：•/£□G—DO

AL

”,乃一网2i0.0145-1.05x10^x0.8,

=In2-----工=In-------------------n-----=4.10

NOGy「小0.0D0322-1.05x10“xO.8

当流率噌加一倍时，

Cr

因为塔高不变，则H=H的阳阳

纥仿=MXV*=4J0X4)02=3.57

0.0145-1.05xlQ-4x0.8

3.57=In=4.10

，-1.05乂10晨0.8

解得.=0.000489

1、解：查安托因方程

1211

春log*6.031-

t+220.8

1345

甲恭logg=6.080-

2+219.5

1O11

log=6.031------------=2.3479

(1)108°C：108+220.8

玲=222.80kPa

,1345

log=6.080-———=1.9731

108+219.5

考=94.00

%=。=2.371

loll

logP：=6.031-----------=2.0184

81°C：81+220.8

?=10433kPa

logrf=6.080-1345=1,6041

81+219.5

年=40.19

%=寰=2596

⑵4=(q+%)/2=(2.596+2.371)/2=2.484

ax2.484x

由、=求得下表

l+(cs-l)x1+(2.484-1)才

X0.0880.200.300.3970.489

计算y0.1930.3830.5150.6210.704

实验y0.2120.3700.5000.6180.710

X0.5920.700.8030.9030.9301.00

计算y0.7830.8530.9100.9590.9791.00

实验y0.7890.8530.9140.9570.9791.00

最大误差若浮=,%

M殳二或

2、斛：（1）y=

A2*凳

设温度为65.35°C

1424.225

log以=6.08240-

65.35+213,206

君二9.312kPa

1445.58

log*6.08232-

65.35+209.43

4=6.626

9.3128-6.626

yA~------*----------------=0.595

89,312-6.626

原式正确，E=65.35°C

8-6.626

(2)=0.511

9.312-6.626

3、解：⑴设温度为81.37°C

1424.225

log*6.08240-

81.37+213,206

月=17.6769kPa

1445.58

logg=6.08232-

81.37+209.43

W=12.9153

13.6-12.9153

=0.144

17.6769-12.9153

原式正确，£=81.37°C

0.144x17.6769

0.187

1?6

4、解：因40°C时，=373.3kPa^=117.1kPa

_尸一蜃303.9-117.1

=0.729

373.3-117.1

0.729x373.3

=0.896

303.9

勺勺+勺必＜=0月

按总物料为1摩尔计:

勺+=1.0

得^_^-0.8_0.896-0.8_137

行nc0.8-以0.8-0.729

5、解：(1)In—=——[In-+aln-——]

W2a-Vx21-x/

由屋二10.41-0.3

[In+-3xln

町3-1031-0.4

得叼=68.7比4

=100-68.7=31.3/bw/

ro7

-叼)=0.4+—x(0.4-0.3)=0.619

ax3x0.3

(2)尸2=0.563

14-(C5-I)x21+(3—1)x03

由（阴一综）与+综・y=%々

0.4-0.3

=100x=3Z.0kmol

0.563-0.3

6、解：(1)2=至3;0.24-0.03=

0.223

FXn—Xur0.95-0.03—

TP9

(2)-=—=—=0.667

V1+A1+2

1•,«7=1

L=RD+F

y=RD+F-W=(R+T)D

r_(A+1)D/F_(2+1)x0.228

0.470

Z-RD/F+1-2x0.228+1

L_R_A

(3)r-i+7-i+40.8

L_RD!F+\_4x0.228

1.68

V~(A+1)D/F-(4+1)x0.228

7、解：由教材附录查得：料液的泡点A=98.6°C

由t=+/F)=-(98.6+40)=69.3°C

22

查得：cp元=35.5kcattkmol'C,=41.9kx:al/bnol-°C

由泡点温度查得：=7956在出/b4,=9334kcaHbnol

X=

cP=Cp舞•五尸+。拜木(1-F)35,5x0.3+41.9x0.7=AOkcal/bnol

Y=v*xF+/甲茶Q—xF)=7956x0.3+9324x0.7=%956kca]jhnol

q=l+2sTF)=l+^^x(98.6-40)=1.26

cr1tA0.3-0.03cco,lit

D=F-----=lOx---------=2.93bnolih

xD-xw0.95-0.03

7=(l+R)D=2.93x(14-3)=1Ubnolfh

Z=T-(1-^=11.7-(1-1.26)x10=14.3kmol/h

8、解：⑴8二F盯-X"=io*01一005=0.5886。/h

xD-xw0.9-0.05

7=F=\0b?3olfh

Vin

(2)由，=(1+R)少得及=--1=------1=16

D0.588

LRDR16

—=-------------=---------=—=0.941

V(A+1)DR+l17

9、解：(1)D=T/—F=0.9x—x100=60bnoifh

A630.9

W=F-D=100-60=4Qhnol/h

FX-DX100X0.6-60X0.9..

x-=——F----------D-=-----------------------------=UA.l.

W40

时II塔作全塔物料衡算，得

T=W=40x0"°15=30场R/力

xr-x£0.5-0.3

,/(7=1

:.%=%=阳+1»=(3+1)x30=1206。，为

(2)对I塔塔顶与F和T之间塔段截面作物料衡算:

FXF+%y=DXD+益

y=kx+DXD~FXF

匕6

.<7=1

%=%=(号+”=(3+1)x60=240bnoUh

Lj—Lj+qF=DRj+F=60x3+100=22>()kmol/h

28060x0.9-100x06

------x=1.17^-0.025

240240

10、解：由精圈段任一截面与塔顶(包括分廉器在内)作物料衡算:

%=Lx+Dy

若回流比为R

nilLDR1

贝y=—x+—y=-------1+---------九

V，°QA+lA+r°

D1

对于全凝器时精溜段作操作线y=—x+—xD

可知：当选用的回流比一致，且XDf时，两种情况的操作线完全一致。在大X图

上重合.分凝器相当于一块理论板.

11、证明：（1）对塔顶第一块板作物料衡算得

用0+内=匕1。+口

忽略V与Vo的温度变化，则1。=1

又：对该板作物料衡篁得外-，=4-£

将此两式代入能量衡算式，整理可得：

若以TC为焰的基准，则I=Cp%+r,i=&Cp,io=

代入上式得£=式+。式n-Q

r

两边同除以DR=R'[r+Cj，（Ts~T）]得证

（2）若对精偏段任一截面与塔顶作物料衡算:

V=L+D

V-y=Lx+DXD

JR

D

LDRxD

：.y=—Xd---Xn=-------Xd----

VVA+l&+1

故冷回流下精窗段操作线方程形式不变。

12、解：（1）,.,g=l二才勺=工尸=0.5

呼2.5x05

居二=0.714

l+(a-l)天l+(2.5-l)x0.5

•.*a=Const

生一典_0.96-。714

Amin=1.15

匕-x《0.714-0.5

A=1.2Amin=l.2x115=1.36

精溜段操作线方程:

Rx1.380.96

____yr4____—D—=__________Y-J___________

R+卢区+1-1.38+1”1,38+10.58%+0.403

提留展操作线方程:

R+F/DF/D-}

K.i=---------------X*-----------X”

R+lR+1

...£=-Qf=096-0.05=202

DXy—7iw0.5—0.05

1.384-2.022.02-1……

-=----------------5--------------xO.O5=1.43^.0.0214

八】1.38+1,1,38+1%

25%

平衡方程=

1+1%2.5-1次

自塔顶往下计算：yx=.xD=0.96

必_0.96

0.906

再2.5-1.5^~2.5-15x0.96

=0.58x0.906+0.403=0.928

0.928

0.838

2.5-1.5x0,928

依次反复计辑，可得:

NO123456

y0.960.9280.8890.8450.8010.761

X0.9060.8380.7620.6860.6170.560

NO789101112

y0.7280.7030.6740.6250.5500.451

X0.5170.4860.4530.4000.329026

NO13141516

y0.3300.2150.1200.0518

X0.1640.09810.05120.0214

由上计篝可知,第十六块理论板x<xw=0.05,所以全塔需理论板为16块（包括筌）.

以上计算，当第八块板时，^<^=0.05,所以自第九块板起，操作线方程使用提

修段的，加料板为第八块理论板。

13、解：•.•[=1a=Xp=0.6

247X06=0,787

1+(仪一1)乙1+(247-1)x06

•.*a=Const

98787

Amin==°~0=1.03

0.787-0.6

A=1.5Amin=1.5xl.03=1.55

A-Amin1.55-1.03

0.204

A+l1.55+1

N-Nmin

查吉利兰图得:=0.44

N+l

由芬斯克方程可得:

0.981-0.05

]/lg2.47=7.56

1-0.980.05

所以可得N=14.3取Nr=l5块理论板（包括塔筌）.

4解：甲醇的回收率”吃堂二黑瑞篇""％

按教材附录的平衡数据作出甲醇一水溶液的平衡曲线.（略！）

精溜段操作线截距上=———用作图法（略！）

R+11.5+1=0.38

得：理论板NT=7块，加料板位置为第5块理论板。

cr>XF-XWic0.35-O.Odu…,.,

D=F上--=15x----------=5A\bnol/h

年—x歹0.95—0.04

(7=1,0：,塔釜蒸发量干=，=(火+1)D=(1.5+I)x511=12.8吐"及

15、解：因为XD,XW不变，％=（我+1）。一（1一4）9=伍+1）少

匕+F=D+W2.5D+15=D+^

FXF=DXD+WXW-1.5x0.35=0.95。+0.04%

解得D=4.6kmol/hrW=21,9kmol/hr

^=r=r=(A+l)D=2.5x4,6=11.5^?//^

因是常压下的饱和蒸汽直接通入筌内加热，故加热蒸汽消耗量为:

%二11.5x18=207幅的

DX4.6X0,95__

回收率n=———D=-----------=83.3%

FXF15X0.35

改用直接蒸汽加热后，精福段操作线方程没变；

提修段：％+Z=7+@

L-x=Vy+Wxw

（1）用作图法可得Ni-9块（包括望）

（即在点C0.42,0.6］和点［0.02,0.02］连线上作梯级）

图中相平衡数据由y=———计辑而得。数据如下:

1+（CK-1）X

X0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

Y0.2170.3850.5170.6250.7140.7890.8540.9090.957

（2）在设计条件下，若板数不限，则NL时.塔顶产物均可达电蚂

ax2.5x0.42...

=--------F——=------------=0A.644

1+3-1）号1+1.5x0.42

17、解：该塔精溜段操作线方程形式不变.

RX。_209

y=x+—=0.667x+0.3

~R+i2+1

由Di出料口以下至加料口以上任取截面与塔顶作物料衡瞥:

Vy=-LxDXD+A%

LSiM

y='==X'i

V

Di

因为液相，V=7=（R^）DfL=L-D

代人操作线方程得：

R-DJD、+0+卬%_2-0.50.94-0.5x(17

y=t=0.5A+0.417

R+\FFI-2+12+1

q方程21x-8

17-11.05-11.05-1

提溜段操作线方程形式亦不变.

相平衡数据由》=———求出。

l+（a-l）x

X010.20.3040.50.60.70.80.9

y0.2110.3750.50706150.7060.7830.8480.9060.956

用作图法求理论板数，得NT=15块（包括筌）

18、解：（1）由全塔物料衡算

F+S=D+W

FXF+Sxs=DXD+Wxw

Dx—7iS勺-x■歹0.35—0.02g今0.56—0.02

—=-F-------w---+-x------------=----------------+U・Nx-----------------

FxD-xwF孙-x歹0.98-0.020.98-0.32

DXDX0.98

n=---------D----=------------L-------=0A.456x------------------------=96.7%

SXS+FXFF(0.2XS+XF)0.2X0.56+0.35

(2)两股加料口之间的操作建方程可由该段任一塔截面与塔顶作物料衡理而得:

，，+0.2耽=八十双