化工原理課后習題答案

1、第七章吸收1, 解：（1）r =0.008jLc/ =0.1047%+100%84（2）P= 301.9KPa H,E 不變，則 m = E =上竺冬0.2563 P 301.9咒1035 9x 103yj =0.0195 X =0.01047301.9x102, 解：y =0.09 x=0.05 y*=0.97x同理也可用液相濃度進行判斷1 11x(2152+201"HCI在水中的擴散系數(shù)Dl.水的締和參數(shù)a =2.6,分子量Ms =18, 粘度(293K F = 1.005cP,分子體積 Va =3.7 +24.6 = 28.3cm3/mol4, 解:吸收速率方程 Na =-(D

2、/RTx)(P/Pbm )(Pa2 -Pa1 )1和2表示氣膜的水側和氣側，a和B表示氨和空氣PbM = (96.2 +100.6 )=98.4kN/m2 代入式2x=0.000044m得氣膜厚度為0.44mm.5, 解：查25fc水汽在空氣中擴散系數(shù) 為D =0.256cm7s幾V5=0.256 咒己1丿3, 解：HCI在空氣中的擴散系數(shù)需估算?，F(xiàn) P =1atm，T =293k, 故d必嚴進空空1 ,71"05艮/.758O'C 下，DD1353 12 /_52 /一 I =0.344cm7s = 3.44x10 cmVs 1298 丿80 b水的蒸汽壓為P =47.38

3、kPa，F(xiàn)2 =07.210-x./0.32169S時間 t=M_218na6, 解：畫圖yj =315咒 10上 G' = 0.34kg/m2sA X2 =07, 解：塔低：塔頂：丫2 =31X102.5N 的 NaOH 液含 2.5咒40g/l =100kgNaOH/m32.5N的NaOH液的比重=1.1液體的平均分子量：通過塔的物料衡算，得到Gm(y1-y2A = KGP(y-yELmZA如果NaOH溶液相當濃，可設溶液面上CO2蒸汽壓可以忽略，即氣相阻力控制傳遞過 程。二在塔頂?shù)耐苿恿?y2-0=31天10上在塔底的推動力=丫1 -0 =315咒10怡對數(shù)平均推動力(y-xLm

4、315 31廠0 =122.5勺0厘In 315/31由上式得：Kca =8.93咒10* kmol/m3 s(kN/m2 )8, 解：y2 =y1(1-n )=0.00029, 解：塔頂?shù)耐苿恿?“2-丫20)=0.0003 塔底的推動力=(Y -餡 0)=(0.03-0.026)=0.004 對數(shù)平均推動力=O.004 -0.0003 =0.00143In 0.004/0.0003 根據(jù)GmM -丫2 A -aaP(Y 一丫汁mAZ 即 Gm(Y1-Y2)=KGa( Y-Y 決mZ 傳質(zhì)單元高度 Hog =Gm/KGa =(0.015/0.04 )=0.375m 傳質(zhì)單元數(shù) Nog = (

5、7.8/0.375 )= 20.8 農(nóng) 21O.03-。.。03 “35 S=0.89 G 0.8x0.03 1.21.35h' = HOGNOG=0.958%8.47=8.1A6.0m 不夠用11,解：(1)¥ =0.02, X2 =0,丫2 =0.04, X1 =0.008 Y* =1.5X4 =1.5x0.008 =0.012, Y* =0Z10由 Z ：= H OG Nog H og = 3.61mN og 2.77 由于 L _ % -丫2 _ 0.02-0.004 _2GX1-X2 0.008 -0 -而 m = 1.5 故 A = = 1.33 工 1mG 1.

6、5(2) X = 0.02, Y； =0.002, X2 =0, X；=?AZ =Z-Z =17-10 = 7m,即填料層應增加7m(3) 因L/G不變，故H0g=Hog不變1=0.752又0=0.004, X2 =0 S=mG 解得：'=3.5丫2，即：排放濃度是合格的12,解：h=HoGNoG =H0gN0gNog =1In(10.4381+0.56=5.B1 -0.562 L 1-0.955.1n(1-S J 丄 +s1a1-S L 0.02 J 試差 設S -0.53代入式A得NOg =6.76 設S'=0.48 nOg =6.30設 S'=0.42設 S

7、9;=0.32設 S'=0.31Nog =5.8NOg =5.2Nog二5*14左邊等于右邊100x10%2 CC0 07=0.07 Y = 0.0753 1/22.41 - 0.07=1In,mV1 L(3) Z = Hog .Nog13,解：(1) yi =(2) Nogh mV Yi - mXk "T 丿-mX2 +mV2 L=0.686 X 8.89 = 6.1m故Y=0，而有心Ya = Ya，心Yb = Yb， /b-ya =1 nib也 YmYa1，而有 Nog = In-1 甲現(xiàn)操作條件基本相同，故三種情況下的 Hog =G/KYa ,可認為相等。 于是所需填料

8、塔高度之比為：14,解：因氨得平衡分壓為零，v _ (ya - yb于是y/In(yb/ya)，于是Nog又吸收率w =1 -上，故如=YbYa第八章干燥6-1 1.0133X 105Pa （1個大氣壓）、溫度為50C的空氣，如果濕球溫度為 30C,計 算：（1）濕度；（2）焓；（3）露點；（4）濕比容解：1、H=0.021, I=116kJ/kg, td=25?C6-2已知一個干燥系統(tǒng)的操作示意圖如下： 在I H圖中畫出過程示意圖 求循環(huán)空氣量qm,LJc H預熱器HA=0.01k?kg-1 干氣83c理論干燥器解：示意圖6-3在一連續(xù)干燥器中干燥鹽類壁冷凝 含水量由40%減至5%（均為濕基

9、）,以水，tkg?h- 絕干氣，離開干燥器時濕度H2為0.039kg水？kgF 試求：（1）（2）見右圖C 83°C,hC=0.03kg ?kg-1 干氣80%LH=0.03處理濕物料為1000kg，.經(jīng)干燥后物料的 :燥介I絕干質(zhì)，初始濕 氣少定'干燥過Hi為 0.009kg水？kg-1物料損失，水分蒸發(fā)是qm,W （kg水?h-1）;空氣消耗qm,L （kg絕干氣？h-1）；乙原濕空氣消耗量qm,L' （kg原空氣 ?h幵產(chǎn)1 干燥產(chǎn)品量 qm,G2 （kg?h-1）。/”(3)解：qmGi=1000kg/h, Wi=40C, W2=5%Hi=0.009, H2=

10、0.039 qmGc=qmG1(1-W1)=1000(1-0.4)=600kg/h X1=0.4/0.6=0.67,禺=5/95=0.053 qmw=qmGC (X1-X2)=600(0.67-0.053)=368.6kg/h qmL(H2-H1)=q mwH=0.01qmL'二qmL(1+H i)=12286.7(1+0.009)=12397.3kg/h qmGC二qmG2(1-W2)二 qmG2 =：GJ=-60=631.6kg/h1 -w 21-0.056-4某廠利用氣流干燥器將含水 20%的物料干燥到5% (均為濕基)，已知每小時處 理的原料量為1000kg，于40C進入干燥器

11、，假設物料在干燥器中的溫度變化不大，空 氣的干球溫度為20C，濕球溫度為16.5C，空氣經(jīng)預熱器預熱后進入干燥器，出干燥 器的空氣干球溫度為60r，濕球溫度為40C，干燥器的熱損失很小可略去不計，試求：(1) 需要的空氣量為多少口3?？(以進預熱器的狀態(tài)計)(2) 空氣進干燥器的溫度？0C時水的汽化熱2491.27kJ?kg-1，空氣與水汽比熱分別為1.01與1.88kJ?kg"1?K"1 解：W1=0.2, W2=0.05, qmG1=1000kg/h, 1 =40C , t0=20C , two=165C , t2=60C, tw2=40 CQ=1.01qmL(t24o

12、)+qmw(2490+1.88t2)+qmGc( 4 9)+QcI 1 = I2查圖得：Ho=0.01, H2=0.045l1=(1.01 + 1.88Ho)t1 +2490Ho=(1.01 + 1.88H2)t2+2490H2=(1.01 + 1.88 0045) 60+2490X).045= 177.7(1.01 + 1.88 a01)t1+249OX.O1 = 1.O3t1+24.9=177.7,177.7 -24.9 一c ,廠h =148.4 C1.03qmGc=qmG1(1-W1)=1000(1-0.2)=800X1=0.2/0.8=0.25, X2=5/95=0.053 qmw=

13、qmGc(X2-X1)=800(0.25-0.053)=157.6 qm嚴qmL(1+Ho)=45O2.9(1+O.O1)=4547.96-5濕物料含水量為42%，經(jīng)干燥后為4% (均為濕基)，產(chǎn)品產(chǎn)量為0.126kg/s,空 氣的干球溫度為21C，相對濕度40%，經(jīng)預熱器加熱至93C后再送入干燥器中，離開 干燥器時空氣的相對濕度為60%，若空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓干燥過程，試求：(1) 在I 圖H上畫出空氣狀態(tài)變化過程的示意圖；1 1(2) 設已查得Ho=O.OO8kg水?kg"絕干氣，H2=0.03 kg水?kg"絕干氣)，求絕 干空氣消耗量qm,L ( kg絕干氣？s-

14、1)。預熱器供應之熱量Qp (kw )。_1 一 wq mG q mG21 - w,解：W1=O.42,W2=O.O4, qmG2=0.126kg/sto=21,崗=0.4, t1=93,血=0.6, l1 = l2Ho=O.OO8, H2=O.O3qmG2(1-W2)= qmG1(1-W1)-qmw=qmG1- qmG2=0.209-0.126=0.0826Qp=qmL(I1-I0)=qmL(1.01+1.88H1)(t1-t0)=3.752(1.01+1.88 0.0>08)(93-21)=301. 2kg/s6-6有一連續(xù)干燥器在常壓下操作，生產(chǎn)能力為 1000kg ?h"

15、;1 (以干燥產(chǎn)品計)物料 水分由12%降為3% (均為濕基)物料溫度則由15r至28r，絕干物料的比熱為 1.3KJ 7kg"1絕干料，r,空氣的初溫為25r，濕度為0.01kg 7kg"1絕干空氣，經(jīng)預熱器 后升溫至70r，干燥器出口廢氣為45r，設空氣在干燥器進出口處焓值相等，干燥系 統(tǒng)熱損失可忽略不計，試求： 在H I圖上(或tH圖上)示意畫出濕空氣在整個過程中所經(jīng)歷的狀態(tài)點； 空氣用量(m3?1)(初始狀態(tài)下)； 為保持干燥器進出口空氣的焓值不變，是否需要另外向干燥器補充或移走熱量？其值 為多少？解：qmG2=1000, W1=12%, W2=3%, 1=15,

16、2=28, Cs=1.3, tO=25C , Ho=O.O1, t1=70C , t2=45r, I1=I2 qmGc=1000(1-0.12)=880, X1=12/88=0.136, X2=3/97=0.0309 qmw=880(0.136-0.0309)=92.5I1=(1.01+1.88H0)t1+2490H0=(1.01+1.88 0>.01) >70+2490>0.01=96.9 I2=(1.01+1.88H2)>45+2490H2=45.5+2574.6H2=96.9二 H2=(96.9-45.5)/2574.6=O.O2qmL'=9250(1+0

17、.01)=9343qmLh +QD+qmGcI T=qmLI2 + qmGcI 2'qmL(ll-l2)+ QD = qmGc(l?2-l?1)=qmGc(Cs+CwXi)( 2& Q)=880(1.3+4.18 0136)(28-15)=21375kg/h若要 l1=l2, 需 QD=21375kg/h6-7用熱空氣干燥某濕物料。空氣初始溫度t0=2OC，初始濕度H0=O.OO6Kg水7kg"1 干氣。為保證干燥產(chǎn)品質(zhì)量，空氣進干燥器的溫度不得高于90C ;為此在干燥器中間設置加熱器?？諝饨?jīng)預熱器升溫至 90r通入干燥器，當熱空氣溫度降至 60r時，再用 中間加熱器

18、將空氣加熱至90r，廢氣離開干燥器時的溫度變?yōu)?60r。假設兩段干燥過 程均視為等焓過程。1、在濕空氣的H I (或tH)圖上定性表示出空氣通過整個干燥器的過程；2、汽化每千克水所需的絕干空氣量和所需供熱量。解：t0=2OC , H0=0.006, t1=90C , t?2=t2=60Cl1=(1.O1+1.88H0)t1+249OH0=(1.O1+1.88 0.006) 90+2490 >0.006= 106.9l2=(1.01+1.88H2'為0+2490出=1.01 80+ (1.88 60+2490)出'=60.6+2602.8H2'=106.9出，=(1

19、06.9-60.6)/2602.8=0.0178I?i=(1.01+1.88H2')90+2490H2=(1.01+1.88 0.0178) 90+2490 >0.0178= 138.2l?2=l?1'=60.6+2602.8H2=138.2二 H?2=(138.2-60.6)/2602.8=0.03qmL=qmw/(H?2-H1) qmL/qmw=1/(H?2-H 1)=1/(0.03-0.006)=41.7Q=Q1+Q2=qmL(1.01+1.88H0)(t1-t0)+qmL(1.01+1.88H2')(t2-t0)=qmL(t1-t0)(1.01+1.88H

20、0+1.01+1.88H2')=41.7(90-60)(2.02+1.88 0.006+1.88 0.03)=2611.696-8 在一常壓氣流干燥器中干燥某種濕物料，已知數(shù)據(jù)如下：空氣進入預熱器的溫度為15C濕含量為0.0073kg水？kg-1絕干氣，焓為35kJ?kg-1絕干空氣；空氣進干燥器 溫度為90C,焓為109 kJ?kg-1絕干空氣；空氣出干燥器溫度為50C；濕含量為0.023 kg 水?kg-1絕干氣；進干燥器物料含水量為0.15kg水？kg-1絕干料；出干燥器物料含水量為 0.01kg水?kg"1絕干料；干燥器生產(chǎn)能力為237kg?h"1 (按干燥

21、產(chǎn)品計)。試求：1 絕干空氣的消耗量( kg 絕干氣 ?h-1)；2進預熱器前風機的流量( m3?s-1)；3. 預熱器加入熱量(KW)(預熱器熱損失可忽略)。附濕空氣比容計算公式：V= ( 0.772 + 1.244H ( t + 273 ) / 273 > ( 1.0133 > 105) / P。解：t0=15C , H0=0.0073, l0=35, t1=90C ,11 = 109, t2=50C , H2=0.023, X1=0.15, x2=0.01, qmG2=237kg/hx2=w2/(1-w2), w2=x 2/(1+x 2)=0.01/1.01=0.01qmGc

22、=qmG2(1-w2)=237(1-0.01)=234.6qmw=qmGc(x1-x2)=234.6(0.15-0.01)=32.8 qmL=qmw/(H2-H1)=32.8/(0.023-0.0073)=2089.2 qv=qmL ?vHqv=2089.2 0.824= 1721.5m3/hQp=qmL(1.01 + 1.88H0)(t1-t0)=2089.2(1.01 + 1.88 0.0273( 90-15) = 1604076-9采用常壓操作的干燥裝置干燥某種濕物料，已知操作條件如下: 空氣的狀況：進預熱器前tO=20C, HO=0.01kg水?kg-1絕干氣 進干燥器前t1=120C

23、；出干燥器時t2 =70r, H 2 =0.05 kg水?kg-1絕干氣物料的狀況：進干燥器前6=300, w1 =20% (濕基)。出干燥器時日2 =50°C, w2 =5% (濕基)。絕干物料比熱Cs=1.5kJ?kg-1 -C-1絕干空氣流量qm,L ( kg絕干空氣？)；預熱器的傳熱量Qp (kJ?1)； 干燥器中補充的熱量Qd (kJ?h"1)o 假設干燥裝置熱損失可以忽略不計。干燥器的生產(chǎn)能力為53.5kg/h (按干燥產(chǎn)品計)。試求：(1)(2)(3)解:to=20C , Ho=0.01, t1 = 120C , t2=70C , H2=0.05, 1=

24、74;0C , W1=0.2, 2=©0C ,W2=5%, Cs=1.5, qmG2=53.5Xi=0.2/0.8=0.25,禺=5/95=0.053qmGc=qmG2(1-W2)=53.5(1-0.05)=50.8qmw二qmGc(Xi-X2)=50.8(0.25-0.053)=10 qmL二qmw/(H2-H0)=10/(0.05-0.01)=250Qp二qmL(1.01 + 1.88Ho)(ti-to)=250(1.01 + 1.88 001)(120-20)=25720 QD+qmLI 1+qmGcI1 '=rq.I2+qmGcI2'QD=qmL (I 2-11