化工原理(下册)课后习题

第六章习题1、在101.33KPa、293K下，空气中CCl4的分压为21mmHg,求CCl4的摩尔分数、摩尔浓度和摩尔比。解：0276.076021PPyA33/1015.1293314.833.1010276.0mkmolRTPCAAkmolBkmolAyyY/0284.00276.010276.012、在100Kg水中含有0.015Kg的CO2，试求CO2，的质量分数、质量比和质量浓度。解：00015.0100015.0wkgBkgA3/15.02mkgcovmA水3、在101.3kPa、20℃下，100kg水中含氨1kg时，液面上方氨的平衡分压为0.80kPa，求气、液相组成。解：液相：0106.01899171171x0107.01xxX3/558.01.0171mkmolcAl气相：37.9010AyPp31096.71yyY34/1028.3mkmolRTpcAAg4、在101.3kPa、10℃，氧与二氧化碳混合气体发生定常扩散过程，已知相距0.3cm的两截面上氧的分压分别为13.3kpa和6.66kPa，又知扩散系数为0.148cm2/s，试计算下列两种情形下氧的传质速率NA,kmol/﹝m2．s﹞:①氧与二氧化碳两种气体做等摩尔反向扩散；②二氧化碳的停滞组分。解：2121122122()0.0139/()101.313.388101.36.6694.6494.648891.2894.64ln88103.31.191.28()0.0154/()AAABBBmBmAAABmDmolmsRTkPakPakPaPDDmolmsRTNPPPPPPNPPP7、假设6－3中情况服从亨利定律，求E、m、H.解：8、101.3kPa下，求与空气接触的水中氧的最大浓度及相平衡常数。氧在空气中的体积分数为21％.①温度为20℃。②温度为50℃。9、常压25C0下，气相中的溶质A的分压为5.4kPa的混合气体，分别于下面三种水溶液接触，已知E=15.2×104kPa，求下列三种情况下的传质方向和传质推动力。①c1A=0.001kmol/m3;②c2A=0.002kmol/m3③c3A=0.003kmol/m3。解：①PkPaHPcAA77.21*吸收②PkPaPA47.51065.3002.04*平衡状态③PkPaPA20.81065.3003.04*解吸12、在吸收塔的某截面上含CO23％的空气于含CO20.0005kmol/m3的水溶液接触。在101.3kpa、25℃下，已知kg=3.15×106kmol/（m2·s·kPa）（m2·s；k1=1.81×104kmol/（m2·s·kmol/m3）。求：气相总传质系数Kg、Ky、KY；②液相总传质系数K1、Kx、KX；③气液两传质阻力所占比例；④传质速率NA。解：①查25C0、常压下CO2的E=165MPa,由于液相二氧化碳浓度很小3/6.55MmkmolC总水总)3/(41037.3kPamkmolEcH)/(1098.51067.11112871kPasmkmolHKkkKggg)/(1006.626ysmkmolPKKgy031.01yyYkPaHPCAA48.1*015.0015.01015.0015.033.10148.1**Yy)(1079.5)1)(1(26*ysmkmolYYKKyY×②)(78.18.56311132111mkmolsmkmolHKkKKg)/(1087.9231xsmkmolCKKxkmolSkmolACCXA/100.9633*/100.1mkmolHCPAA5**1084.1CCXA)/(1087.9)1)(1(23*xsmkmolXXKKXX③气象阻力占比列%9.11098.511015.311186kgkg或气膜%9.11078.11015.31037.31464klkgH液膜阻力占98.1%④)/(102.9)(28*smmolYYKNYA13、用填料塔进行逆流吸收操作。在操作条件下，kx=ky=0.026kmol/（m2·s），试分别计算m=0.1及m=50时两种情况下吸收率操作的阻力分配情况。16、在一逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的CO2。惰性气体处理量为300hNm/3，进塔气体中含CO28%（体积分数），要求吸收率95%，操作条件下Y=1600X，操作液气比最小液气比的1.5倍，求:①水用量和出塔液体组成；②写出操作线方程式解：08.0y1hkmolVB/39.134.2230095.002x1600Mmin)(5.1BSBSVLVL10.080.08710.08Y321(1)4.3510YY121()min1520SBLYYVYmBSVL=2280SL=3.053410kmolh5112()3.62510BSVXYYL322()22804.3510SSBBLLYXYXXVV17、按题6-16中给定的任务，若改用某种碱液吸收，已知操作条件下相平衡关系为Y=20X，求碱用量和出塔液体组成。解：()minSBLV=020087.01035.4087.0319SBLV=1.519=28.522SL=28.513.39=381.615kmolh1X=31(0.0870.00435)2.91028.518、某混合气体中溶质含量为5％，要求吸收率为80％.用纯吸收剂吸收,在20℃、101.3Kpa下相平衡关系为Y=35X。试问：逆流操作和并流操作的最小液气比各是多少？由此可得出什么结论？10.050.05310.05Y20X80%20.053(1)0.0106Y并：()minSBLV=21212120.0530.01061400.0106350YmYYYYXX逆：()minSBLV=12121210.0530.0106280.053/35YYYYXXYm20、流率为1.26kg/m3的空气中含氮0.02，拟用塔径1m的吸收塔回收其中90％的氨。塔顶淋入摩尔比为4×10-4的稀氨水。已知操作液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内Y=1.2X，KYa=0.052)/(3smkmol.求①所需的填料层高度；若将吸收率提高至95％，②求所需的填料高度。解：⑴1.26(10.02)0.04329BVkmols10.02Y21(1)0.02(10.9)0.002YY42410X()minSBLV=124120.020.0021.10.021.2410YYYmX()minSBLV=1.11.5=1.651.20.731.65bSmvSL412422110.021.2410ln(1)ln(0.270.73)10.270.021.241011.435.310.27OGymxNSSSymx0.0431.050.0520.785BOGYVHK1.055.315.59OGOGZHNm⑵21(1)0.02(10.95)0.001YY()minSBLV=40.020.011.20.021.2410SBLV=1.21.5=1.75S=0.684410.021.2410ln(0.320.68)7.940.320.0011.2410OGN1.057.948.34Zm22、气体混合物中的溶质的摩尔比为0.05，要求在填料塔中吸收其中的95％，平衡关系为Y*=2.0X，求下例各种情况下所需的气相总传质单元数NOG。①入塔液体X2=0，液气LS/VB=2.0;②入塔液体X2=0.001，LS/VB=3.2；③当X2=0，LS/VB=1.6，求最大吸收率？25、在逆流操作的吸收塔中，用纯溶剂等温吸收某气体混合物中的溶质。在常压、27C0下操作时混合气体流量为1200m3/h。气体混合物的初始浓度为0.05，塔截面积为0.82m，填料层高度为4m，气体相体积总传质系数YaK为100kmol/(m3h),气体平衡关系服从亨利定律，且已知吸收因数为1.2。试求:混合气体离开吸收塔德浓度和吸收率。解：10.05Y20.05(10.95)0.0025Y*2.0YX⑴02X2.012.0BSmVSL12220.050.0025190.00250YYOGYdNmYmX⑵2.00.6523.2S12221ln(1)110.052.00.001ln(0.3750.652)0.3750.00252.00.0019.60OGYmXNSSSYmxm⑶SBLV=()minSBLV=121YYYm=1.620.01Y1210.0480%0.05YYY塔无限高30、某一吸收过程的相平衡关系为Y=X，120.1,0.01YX.试求：①当吸收率为80%时，最小液气比为多少？②若取min/1.2(/)SBSBLVLV，求传质单元数OGN?③若希望将吸收率提高至85％，可采取什么措施？7-2正庚烷和正辛烷在110℃时的饱和蒸汽压分别为140kpa和64.5kpa.计算由0.4正庚烷和0.6正辛烷组成的混合液在110℃时各组分的平衡分压、系统总压及平衡蒸汽组成。解：0140Apkpa064.5Bpkpa0.4AX0.6BX00.414056AAAPPXkpa064.50.638.7BBbPPXKpa94.7ABPPPkpa0.591Ay0.409By7-3设在101.3kpa压力下，苯-甲苯混合液在96℃下沸腾，试求该温度液下的气液平衡组成。解：000101.365.660.376160.5265.66BABPPXPP0160.520.3760.594101.3APyxP7-6在连续精馏塔中分离苯-苯乙烯混合液，混合液流量为5000kg/h，其中轻组分含量为30%，要求馏出液中含苯0.95，釜液中含苯不超过0.06.试求：馏出液量及塔釜产品量各是多少？7-7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％，要求馏出液中能回收原液中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。7-8在一连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，要求馏出液中苯的含量为0.97.馏出液量6000kg/h，塔顶为全凝器，平均相对挥发度为2.46，回流比为2.5，试求：①第一块塔板下降的液体组成1x;精馏段各板上升的蒸汽量及下降液体量。7-9连续精馏塔的操作方程式如下：精馏段：0.750.205yx提馏段：1.250.020yx试求泡点进料时，原料液、馏出液、釜液组成及回流比。7-10某连续精馏塔处理苯-氯仿混合液，要求馏出液中含有96％的苯，进料量为75/kmolh、进料中含苯45％、残液中苯含量10％，回流比为3，泡点进料，求：①从冷凝器回流至塔顶的回流液量及自塔釜上升蒸汽的摩尔流量；②写出精馏段操作线方程式。7-11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％，饱和液体进料，塔顶为全凝器，塔釜为间接蒸汽加热。要求塔顶产品为含A95％，塔顶产品为含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