1、第三章物料衡算与热量衡算习题 1 连续常压蒸馏塔进料为含苯质量分数(下同)38 (wt)和甲苯 62的混合溶液，要求馏出液中能回收原料中 97的苯，釜残液中含苯不低于 2。进料流量为 20000kgh，求馏出液和釜残液的流量和组成。F, xFD, xDW, xW解：苯的相对分子质量为 78，甲苯的相对分子质量为 92。以下标 B 代表苯。进料中苯的摩尔分数 3870.41962FBx釜残液中苯的摩尔分数 8.35972WBx进料平均相对分子质量 0.416(0.4196)28.13M进塔原料的摩尔流量 3/8.Fkmolh依题意，馏出液中能回收原料中 97%的苯，所以97.4309.51/DB
2、xl作全塔苯的质量衡算得 FBDWBxx作全塔总质量衡算得 将已知数据代人上述质量衡算方程得23.04196.50231解得 ./,8/Wkmolhkolh所以， 0.7521DBx塔进料 塔顶馏出物 釜残液组分 kg/h %(wt) kmol/h %(mol) kg/h %(wt) kmol/h %(mol) kg/h %(wt) kmol/h %(mol)苯 7600 38 97.43 41.96 7372.6 85.60 94.52 87.52 227.8 2.0 2.92 2.35甲苯12400 62 134.8 58.04 1240.2 14.40 13.48 12.48 11159
3、.4 98.0 121.3 97.65合计20000 100 232.2 100 8612.8 100 108 100 11387.2 100 124.2 100燃烧气 CO2O2N2燃 烧合成气 CH4H2COCO2O2N2空气 O2N2习题 4 合成气组成为 0.4%CH4，52.8%H 2，38.3%CO，5.5%CO 2,0.1%O2，和 2.9%N2（体积百分数）。若用 10%过量空气燃烧，设燃烧气中不含 CO2，试计算燃烧气组成。解：基准：1000mol 合成气，1h；气体中含C 4+385+55=442mol；H 44+2528=1072mol；O 383+255+12=495m
4、ol理论氧量O2 =442+1072/4-495/2=462.5mol理论空气462.5/0.21=2202.4mol实际空气1.12202.4=2202.4molN2 0.792422.6=1914molO2 0.212422.6=508.8mol对各物质进行衡算N2 平衡：29+1914=F N2=1943mol；C 平衡：4+383+55=F CO2=442mol；O2 平衡：0.5383+55+1+508.8=FCO2+0.5FH2O+FO2=442+0.5536+ FO2FO2=46.3mol燃料气组成CO2， H2O，O 2，N 2=(0.149,0.1806,0.0156,0.6
5、548)习题 11 某化工厂计划利用废气的废热，进入废热锅炉的废气温度为 450，出口废气的温度为 260，进入锅炉的水温为 25，产生的饱和水蒸气温度为 233.7，3MPa，（绝压），废气的平均热容为32.5KJ/(kmol)，试计算每 100kmol 的废气可产生的水蒸气量？解 过程如图 3-6 所示水 25水 蒸 气 233.7出 口 废 气 260废 气 450图 3-6 例 3-8 附图基准：100kmol 的废气锅炉的能量平衡为废气的热量损失= 将水加热以产生水蒸气所获得的热量即 (mCp,mt)废气=W(h g-hL)其中，W 为所产生蒸气的质量，因此10032.5(450-260)=W(2798.9-104.6) W=229kg所产生水蒸气质量为 229kg(100mol 废气) -1习题 13 乙烯氧化为环氧乙烷的反应方程式如下：242241()()()CHgOCHg 试计算 0.1013MPa、25下的反应热。解：乙烯（g）的标准生成热为 0,2985./f kJmol乙 烯环氧乙烷(g)的标准生成热为 , 1f环 氧 乙 烷 因此，0.1013Mpa，25下的反应热计算如下：000,298,298,298()()rif ifHnnH反 应 物产 物 115.3./kJmol （ ）
