化工原理習(xí)題集

1、化工原理習(xí)題集第二章 氣體吸收1、 當(dāng)總壓為101.3 kPa，溫度為25時(shí)，100克水中含氨1克，該溶液上方氨的平衡分壓為0.933 kPa；若在此濃度范圍內(nèi)亨利定律適用，試求溶解度系數(shù)H和相平衡常數(shù)m（溶液密度近似取為1000kg/m3）。2、 含有4%（體積）氨氣的混合氣體，逆流通過(guò)水噴淋的填料塔，試求氨溶液的最大濃度，分別以摩爾分率，質(zhì)量分率，比摩爾分率，比質(zhì)量分率表示。塔內(nèi)絕對(duì)壓強(qiáng)為2.03×105 Pa, 在操作條件下，氣液平衡關(guān)系為 p* = 2000x(式中 p 的單位為 mmHg, x 為摩爾分率)。3、 已知NO2水溶液的亨利系數(shù)如下：溫度/51015202530

2、35E /×102 kPa1.191.431.682.012.282.623.06指出下列過(guò)程是吸收過(guò)程還是解吸過(guò)程，推動(dòng)力是多少？并在 x - y 圖上表示。（1）含NO20.003(摩爾分率)的水溶液和含 0.06 (摩爾分率) 的混合氣接觸，總壓為101.3 kPa，T=35；（2）氣液組成及總壓同（1），T=15；（3）氣液組成及溫度同（1），總壓達(dá)200kPa（絕對(duì)壓強(qiáng)）。4、已知某吸收系統(tǒng)中，平衡關(guān)系為y = 0.3x ，氣膜吸收分系數(shù)ky = 1.815×10-4 kmol / (m2.s)，液膜吸收分系數(shù)kx = 2.08×10-5 kmol /

3、(m2.s)，并由實(shí)驗(yàn)測(cè)得某截面上氣液相濃度分別為 y = 0.014，x = 0.02，試求：（1）界面濃度yi、xi分別為多少？（2）液膜阻力在總阻力中所占的百分?jǐn)?shù)，并指出控制因素；（3）氣相推動(dòng)力在總推動(dòng)力中所占的百分?jǐn)?shù)。4、 在吸收塔內(nèi)用水吸收混于空氣中的低濃度甲醇，操作溫度為27，壓力為101.3kPa（絕對(duì)壓力）。穩(wěn)定操作狀況下，塔內(nèi)某截面上的氣相中甲醇分壓為5.07 kPa，液相中甲醇濃度為2mol / m3。甲醇在水中的溶解度系數(shù)H = 1.995 kmol / (m3.kpa.)，液膜吸收分系數(shù)kL = 2.08×10-5 m / s，氣膜吸收分系數(shù)kG = 1.5

4、5×10-5 kmol / (m2.s.kpa.)。試計(jì)算該截面上的吸收速率。5、 在某填料吸收塔中，用清水處理含的SO2混合氣體。逆流操作，進(jìn)塔氣中含SO2 0.08（摩爾分率），其余為惰性氣體?；旌蠚怏w的平均分子量取28，水的用量比最小用量大65%。要求每小時(shí)從混合氣體中吸收2000 kg SO2的，操作條件下氣液平衡關(guān)系為Y = 26.7X，計(jì)算每小時(shí)用水量為多少m3？6、 在總壓為101.3kPa，溫度為20的吸收塔中，用清水吸收SO2-空氣混合氣體中的SO2。入塔時(shí)SO2濃度為5% （體積），要求在處理后的氣體中，SO2含量不超過(guò)1%（體積）。在 101.3kPa和20時(shí)，

5、平衡關(guān)系可近似寫(xiě)為 Y* = 35 X。試問(wèn)：（1） 逆流操作和并流操作時(shí)最小液氣比 （L / V）min各為多少？由此可得出什么結(jié)論？（2）若操作總壓增為303.9 kPa時(shí)，采用逆流操作，其最小液氣比為多少？并與常壓逆流操作的最小液氣比作比較討論。7、 由礦石焙燒爐送出的氣體含SO29%（體積%），其余可視為空氣。冷卻后送入吸收塔用水吸收，以回收其中SO2的95%。在操作條件下的平衡關(guān)系為Y* = 48X，吸收塔每小時(shí)處理的爐氣量為1000 m3（303K，100kPa），所用液氣比為最小液氣比的1.4倍。求每小時(shí)用水量和出塔溶液的濃度。8、 在一逆流吸收塔中用吸收劑吸收某混合氣體中的可溶

6、組分。已知操作條件下該系統(tǒng)的平衡關(guān)系為Y=1.15X，入塔氣體可溶組分含量為9%（摩爾%），吸收劑入塔濃度為1%（摩爾%）；當(dāng)液氣比分別取L / V> m， L / V < m， L / V = m時(shí)，液體出口的最大濃度為多少？并在Y-X圖上畫(huà)出上述情況的操作線與平衡線的相互關(guān)系。9、 用水吸收丙酮空氣混合物中的丙酮（逆流操作），入塔混合氣中含丙酮7%（體積），混合氣體流量為1500 m3 / h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），要求吸收率為97%，丙酮溶解于水的平衡關(guān)系可用Y* = 1.68X 表示，試計(jì)算：（1）每小時(shí)被吸收的丙酮量和水的最小用量為多少？ （2）若用水量為3200kg/h ，求溶液

7、的出口濃度？在此情況下，塔進(jìn)出口處的推動(dòng)力Y各為多少？（3）若溶液的出口濃度 x1= 0.0305，求所需用水量，此用水量為最小用水量的多少倍？（4）做圖說(shuō)明（2）、（3）兩種情況操作時(shí)，那種所需的傳質(zhì)面積較?。繛槭裁?？10、 在一逆流填料吸收塔中，用清水處理SO2混合氣體。進(jìn)塔氣中含SO20.09（摩爾分率），水的用量比最小用量大70%。要求SO2吸收量為2000kg / h , 操作條件下的氣液平衡關(guān)系為Y= 26.7X，計(jì)算每小時(shí)用水量為多少立方米。11、 需要設(shè)計(jì)用清水作吸收劑的填料塔，因算出的填料層高度與直徑之比過(guò)大，擬改為兩個(gè)高度較小的塔聯(lián)合操作，現(xiàn)提出以下幾個(gè)流程方案，各種方案中

8、（1）每塔L / V相等；（2）Yb1、YD、Ya2不變，設(shè)平衡關(guān)系服從亨利定律，試分別做出其平衡線與操作線的示意圖，并比較這三種方案。 方案1 方案2 方案311、 在逆流操作的填料塔中，用純?nèi)軇┪漳硽怏w混合物中的可溶組分，若系統(tǒng)的平衡關(guān)系為Y = 0.4X。試求：（1）回收率為93%時(shí)的最小液氣比（摩爾比）；（2）當(dāng)液氣比為最小液氣比的1.4倍，塔高不受限制時(shí)該系統(tǒng)的最大回收率。（3）如果吸收因子A = 1.2，回收率為90%，并已知該系統(tǒng)的氣、液相傳質(zhì)單元高度HL和HG都是2 m， 其填料層高度為多少？13、混合氣中含CO25%（體積），其余為空氣。于30及2MPa下用水吸收，回收率為

9、90%，溶液出口濃度x1= 0.0004，混合氣體處理量為224 m3 / h（操作狀態(tài)），亨利常數(shù)E = 200MPa，液相體積總傳質(zhì)系數(shù)KLa = 50 kmol / （m3h (kmol / m3)），塔徑為1.5m，求每小時(shí)用水量和填料層高度。14、 在一逆流填料吸收塔中，用純水吸收空氣氨混合氣中的氨。入塔氣體中含氨9%（體積），要求吸收率為90%，水用量為最小用量的1.2倍，操作狀態(tài)下平衡關(guān)系為Y*=1.8X，HOG=1m。試求：（1） 填料層的高度；（2） 若改用含氨0.08%的稀氨水作吸收劑，Y1及其他條件不變，吸收率為多少？（3） 畫(huà)出兩種情況下的操作線及平衡線的示意圖。15、

10、有一吸收塔，填料層高度為3米，可以將含有NH3 6%（體積）的空氣氨混合氣中的NH3 回收99%，氣體速率為600kg惰氣 /（m2h），吸收劑用水，其速率為900 kg /（m2h）。在操作范圍內(nèi)，氨的氣液平衡關(guān)系為Y* = 0.9X，受液體速率影響很小，而W氣是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)塔截面的氣體質(zhì)量，試計(jì)算將操作條件作下列變動(dòng)，所需填料層有何增減？（1） 氣體速度增加20%；（2） 液體速度增加20%；假設(shè)氣、液速率變動(dòng)后，塔內(nèi)不會(huì)發(fā)生液泛。16、 已知某填料塔直徑為1米，填料層的高度為4米。用清水逆流吸收空氣混合物中的某可溶組分，該組分進(jìn)、出口濃度分別為8%和1%（摩爾分率），混合氣流率為30k

11、mol / h，操作液氣比為最小液氣比的1.24倍，相平衡關(guān)系為Y* = 2X，試計(jì)算：（1） 塔高為3米處氣相濃度；（2） 若塔高不受限制，最大吸收率為多少？17、某廠有一填料吸收塔，直徑為880mm，填料層高6m，所用填料為50mm拉西環(huán)，每小時(shí)處理2000m3g丙酮-空氣混合氣（T = 298.15 K，P = 101.3 kPa），其中含丙酮5%（體積%）；用水作溶劑。塔頂放出廢氣中含丙酮0.263%（體積%），塔底排除的溶液每kg含丙酮61.2g；在此操作條件下，平衡關(guān)系Y = 2.0X。根據(jù)上述測(cè)得數(shù)據(jù)試計(jì)算：（1）氣相體積總傳質(zhì)系數(shù)KYa；（2）每小時(shí)回收多少丙酮；（3）若保持氣

12、液流量V、L不變，將填料層高度加高3m，可以多回收多少丙酮。18、在高度為5m的填料塔內(nèi)，用純?nèi)軇┏セ旌蠚庵械哪辰M分，在操作條件下相平衡常數(shù)m = 0.6 ，當(dāng)L / V = 0.9時(shí)，溶質(zhì)回收率可達(dá)90%?，F(xiàn)改用另一種性能較好的填料在相同條件下其吸收率可提高到95%，問(wèn)此填料的體積傳質(zhì)系數(shù)是原填料的多少倍？19、在逆流操作的填料塔中，用稀硫酸吸收空氣中所含的氨（低濃度），溶液上方氨的分壓為零（相平衡常數(shù) m = 0）。在下列兩種情況下，氣體與液體流率以及其他操作條件大致相同，傳質(zhì)單元高度HOG都可取為0.5m，試比較所需的填料層高度有何不同？（1） 要求回收率為90%；（2） 要求回收率為

13、95%。 20、要從CCl4空氣混合物中吸收所含的CCl4，處理的混合氣體量為1500kmol / h，混合氣體中含CCl45%（mol%）,回收率為90%，吸收塔操作壓力為101.325kPa，溫度為298K。有兩股吸收液送入塔內(nèi)，第一股含CCl42.26%（質(zhì)量%）的煤油，其量為222 kmol / h ，從塔頂送入；第二股為含CCl413.7%（質(zhì)量%）的煤油，其量為153 kmol / h ，在塔中段液體濃度與它相同處送入。在操作條件范圍內(nèi)，平衡曲線可表示為Y*= 0.13X，已知吸收過(guò)程屬氣膜控制，kG = 1.2 kmol / (m2.h.atm)，純煤油的平均分子量為170， C

14、Cl4的分子量為154，塔徑為3.5m，填料的比表面積 a = 110m2 / m3，試求：（1） 填料層高度；（2） 第二股煤油應(yīng)在距填料層頂部若干米處送入？（3） 若將兩股煤油相混，一起從塔頂送入，欲得到同樣的回收率，塔高應(yīng)為多少？ 21、現(xiàn)有一填料塔，在301K和101.3kPa下，用清水吸收200 m3 / h 氨空氣混合物中的氨，使其含量從5%（體積%）降低到0.04%（體積%）。出塔氨水濃度為最大濃度的80%，填料塔直徑為0.5m，填料層體積為0.98m3，其平衡關(guān)系式為Y* = 1.4X，已知：KGa =0.272G0.35L0.36 kmol / (h.atm);G混合氣體的質(zhì)

15、量流速kg / (m2h)；L液體的質(zhì)量流速kg / (m2h)。問(wèn)：該塔能否適用？為什么？ 22、以2.5N的NaOH溶液在常壓下吸收CO2空氣混合物中的CO2 。實(shí)驗(yàn)使用的填料塔為塔徑350mm，塔高3m，以19mm的拉西環(huán)填充。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：氣速G=0.34kg /(m2s)，液速L=3.94kg /(m2s)；入口氣體中CO2含量為315ppm，而出口氣體中CO2含量為31ppm；溶液密度為1100 kg/m3，吸收為氣相擴(kuò)散控制，問(wèn)總氣相傳質(zhì)系數(shù)KGa的值為多少？ 23、空氣和丙酮混合氣體2000 m3 / h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），其中含丙酮10%（體積%），于293K和202.65kPa下，

16、在直徑為0.62m的填料吸收塔中用水吸收，吸收率為80%，塔中選用25×25×3亂堆瓷環(huán)，比表面積a =200 m2 / m3，吸收系數(shù)KY = 0.6kmol /(m2.h)，吸收劑用量為最小用量的3倍，操作條件下的平衡數(shù)據(jù)如下表，試計(jì)算填料層高度。X00.05260.0750.1110.2500.4300.6681.0Y00.03180.04250.05420.07760.09150.1010.1095第三章 蒸餾1、在101.3kPa下，C6H6（A）與C6H5Cl（B）的飽和蒸汽壓（kPa）和溫度（K）的關(guān)系如下：試計(jì)算：（）C6H6（A）與C6H5Cl（B）的汽液

17、平衡相組成，并畫(huà)出t-x-y圖； （）平均相對(duì)揮發(fā)度（該溶液可視為理想溶液）。、如果C6H6（A）與C6H5Cl（B）的混合液中C6H6摩爾分率為0.5，根據(jù)上題的T-x-y圖回答以下問(wèn)題：（） 此溶液開(kāi)始沸騰的溫度，以及此瞬間的蒸汽組成；（） 若將此溶液加熱至388.15K，溶液的狀態(tài)如何？各相組成又如何？（） 此溶液加熱到什么溫度時(shí)才能完全汽化為飽和蒸汽？此時(shí)蒸汽的組成又為多少？（） 若要使此溶液得到初步分離，加熱溫度應(yīng)控制在什么范圍？ 3、苯-甲苯混合物可視為理想體系，純苯（A）和純甲苯（B）的蒸汽壓分別可用下式表示：式中P0 的單位為mmHg，t的單位為。今測(cè)的蒸餾釜中溫度為108，釜

18、液組成為4.3%（質(zhì)量%），試求： （1）該蒸餾釜的操作壓強(qiáng)； （2）與釜液呈平衡的蒸汽組成。 （3）當(dāng)蒸餾釜的操作壓強(qiáng)為500mmHg，組成為0.55（苯的摩爾分?jǐn)?shù)）的蒸汽的溫度和與此蒸汽呈平衡的液相組成。4、C6H6（A）與C6H5Cl（B）混合液在常壓下進(jìn)行簡(jiǎn)單蒸餾。其中C6H6（A）初始濃度為0.5（摩爾分率，下同），最終液相產(chǎn)品濃度為0.36，且該體系為理想體系，平均揮發(fā)度為2.16，試求：（） 所得氣相產(chǎn)品的量和平均組成；（） 如改為平衡蒸餾，液相產(chǎn)品濃度仍為0.36，其氣相產(chǎn)品的量和平均組成。5、在連續(xù)精餾塔中分離CS2-CCl4混合液。已知原料液于泡點(diǎn)加入，流量為3500kg/

19、h，其中含CS230%（質(zhì)量%，以下同），回流比為2.8，塔頂產(chǎn)品中含CS292%，餾出液回收率為62%，試求：（） 塔頂產(chǎn)品量和塔底殘液量及殘液組成；（） 塔頂回流量及蒸餾釜汽化量（分別以kg/h及kmol/h表示）。6、在連續(xù)精餾塔中分離乙醇-水混合液。原料液含乙醇63%（質(zhì)量%，以下同），泡點(diǎn)進(jìn)料；要求塔頂產(chǎn)品量為1500kg/h，組成為90%，溫度為78.3，其回收率為0.97，回流比為2.3，試求： 塔頂及塔底產(chǎn)品量； 蒸汽冷凝器中每小時(shí)所冷凝的蒸汽量。7、在常壓操作的連續(xù)精餾塔中分離含丙酮30%（摩爾%）混合物，分別計(jì)算20溶液進(jìn)料、飽和液體進(jìn)料、飽和蒸汽進(jìn)料時(shí)的q值。常壓下丙酮-

20、水體系的平衡數(shù)據(jù)如下表： t()10092.786.575.866.563.462.161.060.46059.759.058.257.557.056.13x0.00.010.020.050.100.150.200.300.400.500.600.700.800.900.951.0y0.00.2530.4250.6240.7550.7980.8150.8300.8390.8490.8590.8740.8980.9350.9631.08、對(duì)于習(xí)題6的體系，如果原料流量為150 kmol/h，餾出液組成為96%，釜液組成為3%（均為mol%），回流比為2.5，試求上述三種進(jìn)料狀況下的汽、液相組成。

21、9、在某一連續(xù)精餾塔操作中，操作線方程可表示為： 精餾段：y = 0.76x + 0.23 ； 提餾段：y = 1.20x 0.02 料液為飽和液體。試求回流比及原料液、餾出液、殘液的組成。10、在連續(xù)操作的精餾塔,精餾段操作線方程為y=0.75x+0.2075，q線方程為y= -0.5x+1.5zF，相對(duì)揮發(fā)度為2.5，試求： （1）回流比R； （2）餾出液的組成xD； （3）進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)q值，并判斷進(jìn)料熱狀態(tài)； （4）當(dāng)進(jìn)料組成zF=0.44時(shí)，精餾段操作線與提餾段操作線交點(diǎn)處的x值為多少?（5）回流比為最小回流比的多少倍?11、用一連續(xù)精餾塔分離兩組份理想混合液。原料和餾出液中分別含A

22、組分0.44、0.96（摩爾分率）。溶液的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.35，最小回流比為1.62，試說(shuō)明原料液的進(jìn)料熱狀況，并求出q值。12、在一常壓連續(xù)精餾塔中分離苯-甲苯混合液。在回流比為2.48時(shí)測(cè)得精餾段某相鄰三板的液相組成分別為0.70、0.63、0.51（摩爾分率），求下面兩層塔板的氣相與液相單板效率。苯-甲苯溶液的平均相對(duì)揮發(fā)度為2.48。13、含甲醇35%（mol%，以下同）的甲醇水汽液混合物，在常壓連續(xù)精餾塔中分離。進(jìn)料速率為100 kmol/h，其中蒸汽量占1/2，操作回流比為3，進(jìn)料中甲醇的96%進(jìn)入餾出液中，要求餾出液的組成為93%。塔底的相對(duì)揮發(fā)度為7.54。試求：（） 塔頂

23、產(chǎn)品濃度； （） 殘液中甲醇含量；（） 塔內(nèi)由下往上數(shù)塔釜以上第一塊理論板上液體組成；（） 若該板的氣相板效率為0.52，則液體實(shí)際組成為多少？14、在常壓連續(xù)精餾塔中分離含丙酮25%（質(zhì)量%，以下同）的丙酮水溶液，要求餾出液組成為99%，原料液中有80%（摩爾）丙酮進(jìn)入餾出液中。進(jìn)料為泡點(diǎn)液體，操作回流比為最小回流比的1.7倍，塔釜為間接蒸汽加熱，試求：（丙酮水溶液平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)習(xí)題7）（1）所需理論塔板數(shù)及進(jìn)料板位置；（2）釜中液體改用水蒸汽直接加熱，所需理論塔板數(shù)又為多少。15、在常壓連續(xù)精餾塔內(nèi)，分離含苯64%（mol%、以下同）的苯和甲苯混合液，進(jìn)料量為4000kg/h，進(jìn)料為泡點(diǎn)液體。

24、要求餾出液中含苯99.2%，塔底產(chǎn)品中含苯1%，取實(shí)際回流比為最小回流比的1.58倍，平均相對(duì)揮發(fā)度2.54，塔底為間接蒸汽加熱，回流液為泡點(diǎn)液體。試求：（1）塔頂及塔底產(chǎn)品的摩爾流率；（2）用圖解法求所需的理論塔板數(shù)及加料板位置。苯甲苯溶液在常壓下的平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：t()80.284.088.092.096.0100.0104.0108.0110.0x1.0000.8230.6390.5080.3760.2560.1550.0580y1.0000.9220.820.7200.5960.4530.3040.128016、在上題條件下，將進(jìn)料狀態(tài)改為65及飽和蒸汽，試求：（1）兩種情況下的最小回

25、流比，并與泡點(diǎn)液體進(jìn)料時(shí)所需的最小回流比比較；（2）如維持15題所給的回流比，定性分析所需的理論塔板數(shù)和加料板位置有何變化。17、在常壓連續(xù)精餾塔中分離CS2-CCl4混合液。已知原料液于泡點(diǎn)加入，流量為3500kg/h，其中含CS230%（摩爾%，以下同），餾出液中含CS2 94%，殘液中含CS2 2%，回流比為最小回流比的1.6倍，全塔操作平均溫度約為61，空塔氣速為0.8m /s，板間距為0.4m，全塔效率為50%，試求：（1）實(shí)際塔板層數(shù)； （2）塔徑； （3）塔的有效高度。CS2CCl4混合液平衡數(shù)據(jù)（101.3kPa）x00.02960.06150.11060.14350.2580

26、.39080.53180.66300.75740.8604 1.0y00.08230.15550.26600.33250.49500.6340.7470.8290.8790.9321.018、在常壓連續(xù)精餾塔中分離含甲醇40%（摩爾%，以下同）的甲醇水溶液，要求餾出液組成為98.6%，殘液組成為2%，進(jìn)料為泡點(diǎn)液體，操作回流比為最小回流比的2.2倍。塔頂采用一個(gè)部分凝器和一個(gè)全凝器進(jìn)行冷凝，部分凝器控制回流為飽和液體，其余以飽和蒸汽狀態(tài)進(jìn)入全凝器冷凝冷卻得到塔頂產(chǎn)品。若全塔效率為0.6，求實(shí)際塔板數(shù)。甲醇水溶液平衡數(shù)據(jù)（101.3kPa）t()10096.491.287.781.778.075

27、.373.171.269.367.666.065.064.5x00.020.060.100.200.300.400.500.600.700.800.900.951.00y00.1340.3040.4180.5790.6650.7290.7790.8250.8700.9150.9580.9791.0019、將含乙醇50%（摩爾%，以下同）的乙醇水溶液2000kmol / h及乙醇20%的乙醇水溶液2000kmol / h，分別加入一常壓連續(xù)精餾塔內(nèi)進(jìn)行分離，兩股進(jìn)料均為泡點(diǎn)液體。要求餾出液中含乙醇82%，釜液中含乙醇1%，操作回流比為2，塔釜為間接蒸汽加熱。試求：（） 餾出液及釜液的摩爾流率；

28、（） 所需理論塔板數(shù)及兩股進(jìn)料的位置。乙醇水溶液的平衡數(shù)據(jù)（101.3 kPa）x0.000.010.020.040.060.080.100.140.180.200.250.300.350.40y0.000.110.1750.2730.340.3920.430.4820.5130.5250.5510.5750.5950.614x0.450.500.550.600.650.700.750.800.850.8940.900.951.00y0.6350.6570.6780.6980.7250.7550.7850.820.8550.8940.9890.9421.0020、在常壓連續(xù)精餾塔內(nèi)分離乙醇20

29、%（摩爾%，以下同）的乙醇水溶液。要求餾出液組成大于82%，釜液組成小于1%，并在精餾段內(nèi)某一塔板上抽出泡點(diǎn)液體產(chǎn)品，其量為餾出液的1/2，濃度為60%，操作回流比為2，試確定所需理論塔板數(shù)，加料及側(cè)線產(chǎn)品的位置。21、在常壓連續(xù)精餾塔中，含易揮發(fā)組分50%（摩爾%，以下同）的泡點(diǎn)溶液從塔頂加入，要求塔頂和塔底產(chǎn)品中的易揮發(fā)組分含量分別為80%及1%，系統(tǒng)相對(duì)揮發(fā)度為2.5，泡點(diǎn)回流，回流比為3，試求： （1）回收率；（2）操作線方程；（3）最小回流比。22、在一常壓連續(xù)精餾塔內(nèi)分離含苯40%（摩爾%，以下同）的苯-甲苯混合物，處理量為11100kg/h，進(jìn)料溫度為95.4。要求分離后得到的餾

30、出液中含苯98%，塔底產(chǎn)品含甲苯99%。操作回流比為4.5，塔頂采用全凝器，回流液為泡點(diǎn)液體，冷卻水進(jìn)出口溫度分別為25及40。蒸餾釜用3kgf/cm2飽和水蒸汽間接加熱，塔板效率為52%，若忽略熱損失，試確定：（） 塔頂及塔底產(chǎn)品的摩爾流率；（） 實(shí)際塔板數(shù)及加料板位置；（） 蒸餾釜中加熱所需的飽和水蒸汽量；（） 冷凝器中冷卻水消耗量。 23、某兩組份混合液在連續(xù)精餾塔內(nèi)進(jìn)行分離。已知料液中易揮發(fā)組份含量為50%（摩爾%，以下同），泡點(diǎn)進(jìn)料；塔底產(chǎn)品中易揮發(fā)組份含量為10%；平均相對(duì)揮發(fā)度為4，理論板數(shù)為4塊（包括再沸器）。料液自第二層理論板進(jìn)入，提餾段上升汽體摩爾流率為塔底產(chǎn)品的2倍。試求

31、：（1）第三層理論板上升的蒸汽組成；（2）若改為全回流，塔底仍連續(xù)出料，此時(shí)塔頂及塔底產(chǎn)品的組成為多少？24、用一有6塊理論板常壓精餾塔來(lái)分離甲醇水溶液。料液含甲醇0.4（摩爾分率，以下同），泡點(diǎn)進(jìn)料，要求塔頂甲醇濃度為0.90，塔底釜液中甲醇不高于0.08；操作回流比為3.3；塔頂全凝器，塔底間接蒸汽加熱?，F(xiàn)若改變進(jìn)料濃度為0.30，其他條件不變，問(wèn)塔頂和塔底濃度將如何改變？甲醇水溶液平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)習(xí)題18。并定性回答如果進(jìn)料濃度維持0.30，且希望保持xD 和D / F不變，可采取什么措施？25、某混合液中含有苯、甲苯和乙苯三種組分。在總壓為101.3kpa，溫度為120時(shí)，試求：（） 各組分

32、的相平衡常數(shù)；（） 各組分對(duì)乙苯的相對(duì)揮發(fā)度；（） 在上述條件下，若混合液中含苯5%（摩爾分率），求相互平衡的汽、液相組成?；旌弦嚎梢暈槔硐肴芤骸１健⒓妆?、乙苯的飽和蒸汽壓可用安托因方程式計(jì)算：組 分ABC苯6.8981206.35220.24甲苯6.9531343.94219.58乙苯6.9541421.91212.93 式中：t系統(tǒng)溫度，； P0飽和蒸汽壓，mmHg；A、B、C安托因常數(shù)，無(wú)因次。26、某連續(xù)精餾塔的進(jìn)料和餾出液組成以及平均條件下各組分對(duì)重關(guān)鍵組分的平均相對(duì)揮發(fā)度如下表。進(jìn)料為泡點(diǎn)液體。試求：（） 最小回流比；（） 若取回流比為1，求理論塔板數(shù)。組 分進(jìn)料中各組的摩爾分率餾

33、出液中各組分摩爾分率釜液中各組分的摩爾分率各組分對(duì)重關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度A0.250.505B（輕關(guān)鍵組分）0.250.480.022.5C（重關(guān)鍵組分）0.250.020.481D0.2500.50.2第四章 氣液傳質(zhì)設(shè)備11-1 在F1型浮閥常壓精餾塔內(nèi)分離苯-甲苯混合液，已知操作條件下精餾段的物性數(shù)和氣液量分別為：氣體流量Vs=0.70m3/s 氣體密度V=2.7kg/m3 液體流量Ls=1.8×10-3m3/s 液體密度L=810kg/m3 液體表面張力=0.021N/m. 若取塔板間距為HT=0.4m。試求：（1） 液泛氣速為多少？（2） 塔徑為多少？11-2 分離甲醇-水

34、溶液的過(guò)程中，在操作條件下，精餾段內(nèi)物性數(shù)據(jù)如下：氣體流量Vs=3384m3/h 氣體密度V=1.081kg/m3 液體流量Ls=2.556m3/h 液體密度L=787.2kg/m3 液體表面張力=0.0449N/m. 試對(duì)精餾段設(shè)計(jì)一塊F1型浮閥塔板。11-3 已知分離甲醇-水溶液過(guò)程中，操作條件下精餾段內(nèi)物性數(shù)據(jù)和塔板結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：氣體流量Vs=0.957m3/h 氣體密度V=1.01kg/m3 液體流量Ls=7.81×10-4m3/h 液體密度L=791.2kg/m3 液體表面張力=0.03642N/m. 塔徑D=0.9m 氣體流通截面積A=0.565m2 降液管截面積Af=0

35、.0713m2 溢流堰長(zhǎng)lw=0.675m 溢流堰高h(yuǎn)w=45 mm 塔板間距HT=0.45m 浮閥直徑d0=0.039m 浮閥數(shù)N=70個(gè) 降液管下端與塔板的間距h0=35mm.試作出負(fù)荷性能圖及操作條件下的負(fù)荷上下限。11-4 在25×25×2.5mm亂堆瓷拉西環(huán)填料塔內(nèi)，用水吸收半水煤氣中的CO2，已知半水煤氣的組成(V%)為：CO229%、H249.5%、N216.4%、CO3.8%、O20.6%、CH40.7%，操作溫度為30，壓力為1.72MPa，氣體流量為12000標(biāo)準(zhǔn)m3/h，吸收劑用量為147500kg/h，若空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的75%，試確定塔徑。11-

36、5 在填料吸收塔中，用清水吸收氨空氣混合氣中的氨，填料塔內(nèi)裝有3m高、50×50×4.5mm亂堆瓷質(zhì)鮑爾環(huán)，操作壓力為常壓，溫度為20。進(jìn)塔混合氣流量為8000m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）/h，操作條件下密度為1.14kg/m3，吸收劑用量為1.42×104kg/h，取空塔速度為液泛速度的65%。試求填料吸收塔的直徑與氣體通過(guò)填料層的壓降。11-6 若將題11-5填料改用38.5×19×1.0亂堆塑料階梯環(huán)填料，填料層高度仍為3m，而允許每米填料層的壓降為5.23kPa，試求在其他條件不變情況下塔徑應(yīng)為多少？第十二章 干 燥12.1擬將溫度25的空氣預(yù)熱至

37、120用作干燥介質(zhì)，已知預(yù)熱前空氣的相對(duì)濕度為100%，濕份為水，總壓kN/m2。試求： 空氣的濕度； 預(yù)熱后空氣的相對(duì)濕度和最大相對(duì)濕度。12.2將溫度15、相對(duì)濕度為80%的空氣預(yù)熱至150用作干燥介質(zhì)，濕份為水。試求：空氣的濕比熱； 預(yù)熱前后空氣焓值的變化。12.3某常壓空氣的干球溫度為40，相對(duì)濕度為60%，試求該空氣的濕度、水汽分壓、濕比熱和濕焓。12.4將t=20、的新鮮空氣和t=50、=80%的廢氣以2：5的比例相混合（以絕干空氣為準(zhǔn)的質(zhì)量比），然后送入干燥系統(tǒng)，試求：混合氣體的濕度和焓； 混合氣體在預(yù)熱器內(nèi)被加熱至120時(shí)的相對(duì)濕度和焓。12.5 欲將物料由含水60%降至15%

38、，已知此物料的最大吸濕濕含量為52%，在所采用的干燥條件下，物料的臨界濕含量為54%，平衡濕含量為23%，均為濕基，求： 如濕物料的質(zhì)量為150kg，應(yīng)除去的結(jié)合水量、非結(jié)合水量和自由水量各為多少？ 在所采用的干燥條件下，能否完成預(yù)定的干燥任務(wù)？ 12.6 已知某濕物料在某種恒定的干燥條件下，其平衡濕含量為6%，臨界濕含量為5%，均為濕基，初始時(shí)濕物料為500kg，含水20%，現(xiàn)需要在上述干燥條件下將其干燥至420kg，問(wèn)此種要求能否達(dá)到？為什么？12.7常壓空氣初始溫度為20、相對(duì)濕度為80%， 將其在預(yù)熱器中加熱至150，通入干燥器中用作干燥介質(zhì)，由于固體產(chǎn)品的濕含量高于臨界濕含量，物料在

39、干燥過(guò)程中始終保持充分濕潤(rùn)，濕估算物料溫度。12.8 測(cè)得空氣的干球溫度為40，濕球溫度為35，空氣的總壓為101.325 kN/m2，試求此空氣的濕度和和相對(duì)濕度。12.9 在恒定干燥條件下，若已知物料由含水36%干燥至8%需要5小時(shí)，降速段干燥速率曲線可視為直線，試求恒速干燥段和降速干燥段的干燥時(shí)間，已知臨界濕含量為14%，平衡濕含量2%，均為濕基。12.10干燥某板狀物料，濕份近似為水，將初始溫度為20、相對(duì)濕度為60% 的常壓空氣加熱至80用作干燥介質(zhì)，熱空氣以3m/s的速度平行流過(guò)該物料的表面，試計(jì)算此板狀物料在恒速干燥段的干燥速度。12.11在某常壓干燥器中將濕物料由X1=0.2干

40、燥至X2=0.1，所用干燥時(shí)間為2小時(shí)，已知物料臨界濕含量Xc=0.15，平衡濕含量=0.02，降速干燥段可視為直線，求X由0.30降至0.06所需的干燥時(shí)間。12.12 將1米見(jiàn)方、5毫米厚的板狀濕料懸掛于熱空氣中進(jìn)行干燥，設(shè)干燥過(guò)程中物料的收縮可以忽略，在干燥介質(zhì)濕度不變的情況下，從50%的水分干燥至2%，其平衡濕含量接近于零，物料濕含量均為濕基，絕干物料的密度為800kg/m3，由實(shí)驗(yàn)得到下列干燥速度：水分由50%干燥至25%為恒速干燥階段，其干燥速度為5 kg/(m2·s)，水分在25%以下為將速干燥階段，此時(shí)空氣質(zhì)量流速為1 kg/(m2·s)，假設(shè)降速段干燥速率

41、曲線為直線，試求： 將此物料在以上情況下從50%干燥至2%所需的總干燥時(shí)間為多少？ 若臨界濕含量不變，僅將空氣的質(zhì)量流速增大為2 kg/(m2·s)，能否將干燥時(shí)間縮短為原來(lái)的一半？12.13 在常壓操作的干燥器中，將每小時(shí)600kg的物料由含水20%干燥至1%，已知空氣進(jìn)預(yù)熱器時(shí)的初溫為25，濕度為0.02，經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)干燥器的溫度為100，濕球溫度為25，出干燥器時(shí)空氣溫度50，濕球溫度40，試求此干燥裝置中引風(fēng)機(jī)排出的廢氣為多少m3/h。12.14 某常壓干燥器的生產(chǎn)能力為3600kg，原料含水10%（濕基，下同），產(chǎn)品含水5%，空氣進(jìn)入預(yù)熱器的狀態(tài)：t0=20，。出干燥器時(shí)空氣

42、的狀態(tài)：t2=45，求此干燥器所用風(fēng)機(jī)的送風(fēng)能力為多少m3/h（以進(jìn)預(yù)熱器的狀態(tài)計(jì)）。12.15 在某干燥器中將含水30%的濕物料干燥至2%，均為濕基，干燥介質(zhì)為常壓空氣，空氣進(jìn)入預(yù)熱器的狀態(tài)：t1=110，。出干燥器時(shí)空氣的狀態(tài)：t2=45， ，空氣體積流量為3000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀況），求此干燥器的處理能力為多少kg濕物料/h。12.16 濕氯化銨在常壓干燥器中進(jìn)行干燥，產(chǎn)量5000kg/h，物料初始濕含量5%（濕基，下同），產(chǎn)品濕含量0.5%，t0=20、的空氣在預(yù)熱器中加熱至t1=180送入干燥器，出干燥器廢氣的溫度為85，物料進(jìn)、出干燥器的溫度分別為和，絕干物料比熱為1.36 kJ/

43、(kg·K)，預(yù)熱器使用1.3MPa（絕壓）的飽和水蒸氣作熱源，干燥器和預(yù)熱器的散熱損失均按5%計(jì)算，干燥器無(wú)補(bǔ)充加熱，試求： 汽化水分量； 空氣消耗量； 預(yù)熱器耗用的蒸汽量； 干燥器中各項(xiàng)熱量的分配； 干燥器的熱效率和干燥效率。12.17 某連續(xù)干燥器干燥含水1.5%（濕基，下同）的物料9200kg/h，物料的進(jìn)口溫度為25，出口溫度為34，產(chǎn)品含水量為0.2%，產(chǎn)品比熱為1.84kJ/(kg·K)，空氣以干球溫度25、濕球溫度23進(jìn)入預(yù)熱器加熱至95后，送入干燥器，空氣離開(kāi)干燥器時(shí)的干球溫度是65，預(yù)熱器使用145飽和蒸汽作為加熱熱源，中間補(bǔ)充加熱耗用145飽和蒸汽11

44、7kg/h，干燥器的散熱損失為370kJ/kg水，試求： 干燥器的生產(chǎn)能力； 絕干空氣的消耗量； 若預(yù)熱器的總傳熱系數(shù)K=25W/(m2·K)，當(dāng)不計(jì)預(yù)熱器的熱損失時(shí)，預(yù)熱器需要的傳熱面積.12.18 已知常壓熱空氣的溫度為120，濕度為0.0136，將此熱空氣通入干燥器中與濕潤(rùn)物料接觸，若不計(jì)設(shè)備熱損失和物料升溫所吸收的顯熱，試估計(jì)空氣增濕降溫達(dá)到飽和時(shí)的溫度。12.19 濕物料含水42%（濕基，下同），經(jīng)干燥達(dá)到4%，產(chǎn)量為450kg/h，空氣的干球溫度20，相對(duì)濕度40%，經(jīng)預(yù)熱器加熱至93進(jìn)入干燥飽和至排出，若干燥器在絕熱條件下操作，且物料進(jìn)出干燥器的顯熱變化忽略不計(jì)，試求所

45、需空氣量及預(yù)熱器提供的熱量；如果空氣預(yù)熱至67進(jìn)入干燥器，而在干燥器內(nèi)進(jìn)行中間加熱以補(bǔ)充熱量，使空氣保持在67和時(shí)排出，則此時(shí)空氣需用量、以及預(yù)熱器和干燥器內(nèi)熱量消耗如何？12.20自某干燥器出口排出的廢氣為含水蒸氣的空氣，其溫度為t2=75，濕度為H2=0.0588，試求此氣體的露點(diǎn)溫度。12.21用流化床干燥器干燥聚氯乙烯，產(chǎn)量3000kg/h，物料初始濕含量8%（濕基，下同），產(chǎn)品濕含量0.3%，t0=20、的空氣在預(yù)熱器中由蒸汽加熱至t1=135送入干燥器，物料進(jìn)、出干燥器的溫度分別為和，絕干物料比熱為1.22 kJ/(kg·K)，干燥器所需熱量中，空氣供熱僅占30%，其余通

46、過(guò)補(bǔ)充加熱提供，干燥器的散熱損失按5%計(jì)算，試求干燥器出口氣體溫度。12.22 應(yīng)用tH圖，按表中已知量求出各項(xiàng)相應(yīng)的未知量。序 號(hào)12345干球溫度t，504090濕球溫度tw，3025露點(diǎn)溫度td，20濕度H，kg/kg0.050.03濕比容vH，m3/kg相對(duì)濕度，%207012-23常壓下用熱空氣干燥某濕物料，空氣初始溫度t0=15、濕度，為保證干燥產(chǎn)品的質(zhì)量，空氣進(jìn)入干燥器的溫度不得高于100，若空氣出干燥器的溫度選定為60，并假定為理想干燥過(guò)程，試求： 將空氣預(yù)熱至100進(jìn)入干燥器，蒸發(fā)每千克的水分所需要的空氣量為多少？熱效率為多少？ 若將干燥出口氣體的70%回流至入口與新鮮空氣混

47、合，并同樣使入口氣體的溫度為100，蒸發(fā)每千克的水分所需的空氣量為多少？熱效率為多少？ 第十三章 萃 取13.1 在30時(shí)丙酮（A）-醋酸乙酯（B）-水（S）的平衡數(shù)據(jù)如附表所示（均以質(zhì)量%表示）,求:習(xí)題13.1附表 丙酮（A）-醋酸乙酯（B）-水（S）在30下的平衡數(shù)據(jù)醋酸乙酯相（萃余相）水相（萃取相）丙酮%（A）醛酸乙醋%（B）水%（S）丙酮%（A）醛酸乙醋%（B）水%（S）096.53.507.492.64.891.04.23.18.488.59.485.65.06.08.086.013.580.56.09.58.382.216.677.26.212.89.278.020.073.07

48、.014.89.875.422.470.07.617.510.272.326.065.09.019.812.268.027.862.010.221.211.867.033.651.015.426.415.658.0 在直角三角形坐標(biāo)圖上繪出溶解度曲線與輔助曲線； 若混合液是由醋酸乙酯200 kg,丙酮80 kg,水120 kg組成，求興軛相的組成及質(zhì)量； 若醋酸乙酯中含丙酮0.25(質(zhì)量分率)，原料液量為100 kg,采用純水單級(jí)萃取，則水的最小用量及最大用量各為多少？ 13.2 在單級(jí)萃取器中，以純S萃取A-B溶液中的溶質(zhì)A，已知原料的量為120 kv,其中B含量為54 kg，萃取后所得萃余

49、相中含A10%（質(zhì)量%），求： 萃取劑用量（kg）； 若將萃取相、萃余相中的萃取劑全部回收后，所得萃取液，萃余液的量及組成； 若將上述的萃余相用等量的萃取劑再萃取一次，此時(shí)萃余相中溶質(zhì)A的含量為多少？（操作條件下的相平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)下表）。習(xí)題13.2附表萃余相（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）萃取相（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）ABCABC09820109059231458110864224.573.51580529.54.5662073.86.235.5658.52567.57.540.5851.53061944.510.345.23553.511.548133940451549.517.5334536.518.55022284830

50、2249.52525.6 13.3 在操作條件下，丙酮（A）-水（B）-氯萃（S）三元混合液的平衡數(shù)據(jù)列于下附表中。對(duì)丙酮（A）-水（B）-氯苯（S）系統(tǒng)進(jìn)行多級(jí)錯(cuò)流萃取，以氯苯為萃取劑。原料液為含丙酮45%（質(zhì)量%，以下同），若每一級(jí)均加入與料液量相等的萃取劑，試求每小時(shí)氯苯的用量、理論級(jí)數(shù)以及溶質(zhì)A濃度為最高的萃取相組成。習(xí)題13.3附表 水層（質(zhì)量%）氯苯層（質(zhì)量%）丙酮（A）水（B）氯苯（S）丙酮（A）水（B）氯苯（S）099.890.1100.1899.821089.790.2110.790.4988.722079.690.3122.230.7976.983069.420.5837.

51、481.7260.804058.641.3649.443.0547.515046.283.7259.197.2433.576027.4112.5961.0722.8515.0860.5825.5613.7660.5825.6613.7613.4 用甲基異丁基甲酮為萃取劑，在丙酮-水溶液中萃取丙酮，其有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)附表,原料液為1000 kg，萃取劑為2000 kg，1.若單級(jí)萃取，萃取率為多少？2.兩級(jí)錯(cuò)流萃取，每級(jí)萃取劑用量相同，萃取率為多少？3.若兩級(jí)逆流萃取，萃取率又為多少？習(xí)題13.4附表 1丙酮-水-甲基異丁基甲酮在25時(shí)的溶解度曲線數(shù)據(jù)（質(zhì)量%）丙酮（A）水（B）甲基異丁甲酮（S）丙酮（A）水（B）甲基異丁甲酮（S）02