发布时间 : 星期六 文章2019化工原理复习题更新完毕开始阅读e81e35b4bc64783e0912a21614791711cd797908
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1．在常压、室温条件下，含溶质的混合气的中，溶质的体积分率为10％，求混合气体中溶质的摩尔分率和摩尔比各为多少？ 解：
当压力不太高，温度不太低时，体积分率等于分摩尔分率，即 y=0.10
根据 Y＝0.1 y ?0.11 ，所以Y＝1-0.11-y－2
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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2.875×10kmol/m，鼓泡器内总压为101.3kPa，水温30℃，溶液密度为1000 kg/m。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ps?4.2kPa 稀溶液：c3
??MS?1000?55.56kmol/m3 183．在压力为101.3kPa，温度30℃下，含CO220％（体积分率）空气－CO2混合气与水充分接触，试求液相中CO2的摩尔浓度、摩尔分率及摩尔比。 解：
查得30℃下CO2在水中的亨利系数E为1.88×10kPa CO2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），氨的吸收率为93.3％，溶液出口浓度为0.012（摩尔比），操作条件下相平衡关系为Y解： 塔顶： ?Y2塔底： ?Y1*5
?2.52X。试用气相摩尔比表示塔顶和塔底处吸收的推动力。
?Y2?Y2*?0.00429?0.00429
?Y1?Y1*?0.064?0.03024?0.034
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773m/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Y3
*?0.757X，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？（1）塔底液相浓度（用摩尔分率表示）。 解：
（1） Y1?pA1.0133??0.01 pB101.3?1.0133实际吸收剂用量L=2Lmin=2×23.8=47.6kmol/h ＝856.8 kg/h
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（2） X1 = X2+V（Y1-Y2）/L=0+
31.8(0.01?0.0001)?0.0066
47.6*11．在一填料吸收塔内，用清水逆流吸收混合气体中的有害组分A，已知进塔混合气体中组分A的浓度为0.04（摩尔分率，下同），出塔尾气中A的浓度为0.005，出塔水溶液中组分A的浓度为0.012，操作条件下气液平衡关系为Y是最小液气比的倍数？ 解：
12．用SO2含量为1.1×10-3(摩尔分率)的水溶液吸收含SO2为0.09（摩尔分率）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Y数。
解： 吸收剂流量L*?2.5X。试求操作液气比
?17.8X，求气相总传质单元
?37800?2100kmol/h 18惰性气体流量V?100(1?y1)?100(1?0.09)?91kmol/h
12．空气中含丙酮2%（体积百分数）的混合气以0.024kmol/m2·s的流速进入一填料塔，今用流速为0.065kmol/m2·s的清水逆流吸收混合气中的丙酮，要求丙酮的回收率为98.8%。已知操作压力为100 kPa，操作温度下的亨利系数为177 kPa，气相总体积吸收系数为0.0231 kmol/m3·s，试用解吸因数法求填料层高度。 解
已知
y1?y10.02042??0.0208?0.0204Y1?1?y1?0.0204100?21V?0.024kmol/m2·s Ω
因此时为低浓度吸收，故
Y1?mX2Y111???83.3 =
Y2?mX2Y21??1?0.988 =11.0
Y1?mX2NOG也可由S?0.654和
Y2?mX2HOG?所以Z=83.3，查图5-25得到NOG=9.78
V0.024=?1.04m
KYaΩ0.0231?NOG?HOG=9.78×1.04=10.17m
第六章蒸馏
3．试计算压力为101.3kPa时，苯-甲苯混合液在96℃时的气液平衡组成。已知96℃时，pAo=160.52kPa，pBo=65.66kPa。
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解：液相苯的分率：xA?P?PBOPA?PBOOO?101.3?65.66?0.376
160.52?65.66PA?xA160.52?0.376??0.596 气相苯的分率：yA?P101.35．根据某理想物系的平衡数据，试计算出相对挥发度并写出相平衡方程式。
温度/℃ 70 80 90 100 解：
温度/℃ 70 3.952 80 3.790 90 3.603 100 3.453 pAo/kPa 123.3 180.4 252.6 349.8 pBo/kPa 31.2 47.6 70.1 101.3 （1）?m（2）
3.952?3.790?3.603?3.453?3.70
43.7x y?1?2.7x?6．在一连续操作的精馏塔中，某混合液流量为5000kg/h，其中轻组分含量为0.3（摩尔分数，下同），要求馏出液轻组分回收率为0.88，釜液中轻组分含量不高于0.05，试求塔顶馏出液的摩尔流量和摩尔分数。已知MA=114kg/kmol, MB=128kg/kmol。 解：进料混合物的平均摩尔质量： 进料混合液的摩尔流量：F?5000?40.39kmol/h 123.8
物料衡算：
F?D?WFxF?DxD?WxW则：
40.39?D?W
40.39?0.3?40.39?0.88?0.3?W?0.05联立求解得：W= 29.1 kmol/h D=11.31 kmol/h
塔顶馏出液摩尔分数：xD?F?xF??40.39?0.3?0.88??0.943
D11.317．在一连续精馏塔中分离苯－氯仿混合液，要求馏出液中轻组分含量为0.96（摩尔分数，下同）的苯。进料量为75kmol/h，进料中苯含量为0.45，残液中苯含量为0.1，回流比为3.0，泡点进料。试求：（1）从冷凝器回流至塔顶的回流液量和自塔釜上升的蒸气
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摩尔流量；（2）写出精馏段、提馏段操作线方程。 解：物料衡算：
则：
75?D?W
75?0.45?D?0.96?W?0.1F(xF?xW)75?(0.45?0.1)??30.52kmol/h
xD?xW0.96?0.1联立求解得：D?W=F-D=75-30.52=44.48 kmol/h
（1）从冷凝器回流至塔顶的回流液量：L?R?D?3?30.52?91.56kmol/h
自塔釜上生蒸汽的摩尔流量：V??V?(R?1)D?(3?1)?30.52?122.1kmol/h
（2）精馏段操作线方程： （3）提馏段操作线方程： 提馏段下降液体组成：L??L?F?91.56?75?166.56
8．某连续精馏塔，泡点进料，已知操作线方程如下： 精馏段：y=0.8x+0.172 提馏段：y=1.3x-0.018
试求：原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 解：精馏段操作线的斜率为：
由精馏段操作线的截距：
xD?0.172?塔顶馏出液组成xD?0.86 R?1提馏段操作线在对角线上的坐标为（xw, xw），则
由于泡点进料，q线为垂直线。精馏段与提馏段操作线交点的横坐标为xF：
14．用一连续操作的精馏塔分离丙烯-丙烷混合液，进料含丙烯0.8（摩尔分数，下同），常压操作，泡点进料，要使塔顶产品含丙烯0.95，塔釜产品含丙烷0.95，物系的相对挥发度为1.16，试计算：（1）最小回流比；（2）所需的最少理论塔板数。 解：(1) 泡点进料，q=1 则xq=xF=0.8 （2）全回流时的最小理论板数
17．用一连续精馏塔分离苯-甲苯混合液。进料液中含苯0.4（质量分数，下同），要求馏出液中含苯0.97，釜液中含苯0.02，操作回流比为2.0，泡点进料，平均相对挥发度为2.5。使用捷算法确定所需的理论塔板数。 解：先将质量分数换算为摩尔分数： 泡点进料，q=1 则xq=xF=0.44 （2）全回流时的最小理论板数
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