《化工原理》习题集.doc

1、化工原理习题集第二章 气体吸收1、 当总压为 101.3 kPa，温度为 25时，100 克水中含氨 1 克，该溶液上方氨的平衡分压为 0.933 kPa；若在此浓度范围内亨利定律适用，试求溶解度系数 H 和相平衡常数 m（溶液密度近似取为1000kg/m3） 。2、 含有 4%（体积）氨气的混合气体，逆流通过水喷淋的填料塔，试求氨溶液的最大浓度，分别以摩尔分率，质量分率，比摩尔分率，比质量分率表示。塔内绝对压强为 2.03105 Pa, 在操作条件下，气液平衡关系为 p* = 2000x(式中 p 的单位为 mmHg, x 为摩尔分率)。3、 已知 NO2 水溶液的亨利系数如下：温度/ 5

2、10 15 20 25 30 35E /102 kPa 1.19 1.43 1.68 2.01 2.28 2.62 3.06指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少？并在 x - y 图上表示。（1）含 NO20.003(摩尔分率) 的水溶液和含 0.06 (摩尔分率) 的混合气接触，总压为 101.3 kPa，T=35；（2）气液组成及总压同（1） ，T=15；（3）气液组成及温度同（1） ，总压达 200kPa（绝对压强） 。4、已知某吸收系统中，平衡关系为 y = 0.3x ，气膜吸收分系数 ky = 1.81510-4 kmol / (m2.s)，液膜吸收分系数 kx = 2.

3、0810-5 kmol / (m2.s)，并由实验测得某截面上气液相浓度分别为 y = 0.014，x = 0.02，试求：（1）界面浓度 yi、x i 分别为多少？（2）液膜阻力在总阻力中所占的百分数，并指出控制因素；（3）气相推动力在总推动力中所占的百分数。4、 在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为 27，压力为 101.3kPa（绝对压力） 。稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为 5.07 kPa，液相中甲醇浓度为 2mol / m3。甲醇在水中的溶解度系数 H = 1.995 kmol / (m3.kpa.)，液膜吸收分系数 kL = 2.0810-5 m /

4、 s，气膜吸收分系数 kG = 1.5510-5 kmol / (m2.s.kpa.)。试计算该截面上的吸收速率。5、 在某填料吸收塔中，用清水处理含的 SO2混合气体。逆流操作，进塔气中含 SO2 0.08（摩尔分率） ，其余为惰性气体。混合气体的平均分子量取 28，水的用量比最小用量大 65%。要求每小时从混合气体中吸收 2000 kg SO2的，操作条件下气液平衡关系为 Y = 26.7X，计算每小时用水量为多少 m3？6、 在总压为 101.3kPa，温度为 20的吸收塔中，用清水吸收 SO2-空气混合气体中的 SO2。入塔时 SO2浓度为 5% （体积） ，要求在处理后的气体中，SO

5、 2含量不超过 1%（体积） 。在 101.3kPa和 20时，平衡关系可近似写为 Y* = 35 X。试问：（1） 逆流操作和并流操作时最小液气比 （L / V）min 各为多少？由此可得出什么结论？（2）若操作总压增为 303.9 kPa 时，采用逆流操作，其最小液气比为多少？并与常压逆流操作的最小液气比作比较讨论。7、 由矿石焙烧炉送出的气体含 SO29%（体积%） ，其余可视为空气。冷却后送入吸收塔用水吸收，以回收其中 SO2的 95%。在操作条件下的平衡关系为 Y* = 48X，吸收塔每小时处理的炉气量为 1000 m3（303K，100kPa） ，所用液气比为最小液气比的 1.4

6、倍。求每小时用水量和出塔溶液的浓度。8、 在一逆流吸收塔中用吸收剂吸收某混合气体中的可溶组分。已知操作条件下该系统的平衡关系为 Y=1.15X，入塔气体可溶组分含量为 9%（摩尔%） ，吸收剂入塔浓度为 1%（摩尔% ） ；当液气比分别取 L / V m， L / V m， L / V = m 时，液体出口的最大浓度为多少？并在 Y-X 图上画出上述情况的操作线与平衡线的相互关系。9、 用水吸收丙酮空气混合物中的丙酮（逆流操作） ，入塔混合气中含丙酮 7%（体积） ，混合气体流量为 1500 m3 / h（标准状态） ，要求吸收率为 97%，丙酮溶解于水的平衡关系可用 Y* = 1.68X 表

7、示，试计算：（1）每小时被吸收的丙酮量和水的最小用量为多少？（2）若用水量为 3200kg/h ，求溶液的出口浓度？在此情况下，塔进出口处的推动力 Y各为多少？（3）若溶液的出口浓度 x1= 0.0305，求所需用水量，此用水量为最小用水量的多少倍？（4）做图说明（2） 、 （3）两种情况操作时，那种所需的传质面积较小？为什么？10、 在一逆流填料吸收塔中，用清水处理 SO2混合气体。进塔气中含 SO20.09（摩尔分率） ，水的用量比最小用量大 70%。要求 SO2吸收量为 2000kg / h , 操作条件下的气液平衡关系为 Y= 26.7X，计算每小时用水量为多少立方米。11、 需要设计

8、用清水作吸收剂的填料塔，因算出的填料层高度与直径之比过大，拟改为两个高度较小的塔联合操作，现提出以下几个流程方案，各种方案中（1）每塔 L / V 相等；（2）Y b1、Y D、Y a2不变，设平衡关系服从亨利定律，试分别做出其平衡线与操作线的示意图，并比较这三种方案。方案 1 方案 2 方案 311、 在逆流操作的填料塔中，用纯溶剂吸收某气体混合物中的可溶组分，若系统的平衡关系为 Y = 0.4X。试求：（1）回收率为 93%时的最小液气比（摩尔比） ；（2）当液气比为最小液气比的 1.4 倍，塔高不受限制时该系统的最大回收率。（3）如果吸收因子 A = 1.2，回收率为 90%，并已知该系

9、统的气、液相传质单元高度 HL和 HG 都是 2 m， 其填料层高度为多少？13、混合气中含 CO25%（体积） ，其余为空气。于 30及 2MPa 下用水吸收，回收率为 90%，溶液出口浓度 x1= 0.0004，混合气体处理量为 224 m3 / h（操作状态） ，亨利常数 E = 200MPa，液相体积总传2 1 Y b1 X b1X DY DX a=0 Y a2 21b1Xb1YDXa=0Ya2XD 21b1Xb1XDYDXa=0Ya2质系数 KLa = 50 kmol / （m 3h (kmol / m3)） ，塔径为 1.5m，求每小时用水量和填料层高度。14、 在一逆流填料吸收塔

10、中，用纯水吸收空气氨混合气中的氨。入塔气体中含氨 9%（体积） ，要求吸收率为 90%，水用量为最小用量的 1.2 倍，操作状态下平衡关系为 Y*=1.8X，H OG=1m。试求：（1） 填料层的高度；（2） 若改用含氨 0.08%的稀氨水作吸收剂， Y1 及其他条件不变，吸收率为多少？（3） 画出两种情况下的操作线及平衡线的示意图。15、有一吸收塔，填料层高度为 3 米，可以将含有 NH3 6%（体积）的空气氨混合气中的 NH3 回收99%，气体速率为 600kg 惰气 /（m 2h） ，吸收剂用水，其速率为 900 kg /（m 2h） 。在操作范围内，氨的气液平衡关系为 Y* = 0.9

11、X， ，受液体速率影响很小，而 W 气 是单位时间内通过塔截7.0YWaK气面的气体质量，试计算将操作条件作下列变动，所需填料层有何增减？（1） 气体速度增加 20%；（2） 液体速度增加 20%；假设气、液速率变动后，塔内不会发生液泛。16、 已知某填料塔直径为 1 米，填料层的高度为 4 米。用清水逆流吸收空气混合物中的某可溶组分，该组分进、出口浓度分别为 8%和 1%（摩尔分率） ，混合气流率为 30kmol / h，操作液气比为最小液气比的 1.24 倍，相平衡关系为 Y* = 2X，试计算：（1） 塔高为 3 米处气相浓度；（2） 若塔高不受限制，最大吸收率为多少？17、某厂有一填料

12、吸收塔，直径为 880mm，填料层高 6m，所用填料为 50mm 拉西环，每小时处理2000m3g 丙酮-空气混合气（T = 298.15 K，P = 101.3 kPa） ，其中含丙酮 5%（体积% ） ；用水作溶剂。塔顶放出废气中含丙酮 0.263%（体积% ） ，塔底排除的溶液每 kg 含丙酮 61.2g；在此操作条件下，平衡关系 Y = 2.0X。根据上述测得数据试计算：（1）气相体积总传质系数 KYa ；（2）每小时回收多少丙酮；（3）若保持气液流量 V、L 不变，将填料层高度加高 3m，可以多回收多少丙酮。18、在高度为 5m 的填料塔内，用纯溶剂除去混合气中的某组分，在操作条件下

13、相平衡常数m = 0.6 ，当 L / V = 0.9 时，溶质回收率可达 90%。现改用另一种性能较好的填料在相同条件下其吸收率可提高到 95%，问此填料的体积传质系数是原填料的多少倍？19、在逆流操作的填料塔中，用稀硫酸吸收空气中所含的氨（低浓度） ，溶液上方氨的分压为零（相平衡常数 m = 0） 。在下列两种情况下，气体与液体流率以及其他操作条件大致相同，传质单元高度 HOG 都可取为 0.5m，试比较所需的填料层高度有何不同？（1） 要求回收率为 90%；（2） 要求回收率为 95%。 20、要从 CCl4空气混合物中吸收所含的 CCl4，处理的混合气体量为 1500kmol / h，

14、混合气体中含CCl45%（mol%）,回收率为 90%，吸收塔操作压力为 101.325kPa，温度为 298K。有两股吸收液送入塔内，第一股含 CCl42.26%（质量 %）的煤油，其量为 222 kmol / h ，从塔顶送入；第二股为含CCl413.7%（质量%）的煤油，其量为 153 kmol / h ，在塔中段液体浓度与它相同处送入。在操作条件范围内，平衡曲线可表示为 Y*= 0.13X，已知吸收过程属气膜控制，k G = 1.2 kmol / (m2.h.atm)，纯煤油的平均分子量为 170， CCl4 的分子量为 154，塔径为 3.5m，填料的比表面积 a = 110m2 /

15、 m3，试求：（1） 填料层高度；（2） 第二股煤油应在距填料层顶部若干米处送入？（3） 若将两股煤油相混，一起从塔顶送入，欲得到同样的回收率，塔高应为多少？21、现有一填料塔，在 301K 和 101.3kPa 下，用清水吸收 200 m3 / h 氨空气混合物中的氨，使其含量从 5%（体积%）降低到 0.04%（体积% ） 。出塔氨水浓度为最大浓度的 80%，填料塔直径为 0.5m，填料层体积为 0.98m3，其平衡关系式为 Y* = 1.4X，已知：K Ga =0.272G0.35L0.36 kmol / (h.atm);G混合气体的质量流速 kg / (m2h)；L液体的质量流速 kg

16、 / (m2h)。问：该塔能否适用？为什么？22、以 2.5N 的 NaOH 溶液在常压下吸收 CO2空气混合物中的 CO2 。实验使用的填料塔为塔径350mm，塔高 3m，以 19mm 的拉西环填充。实验结果为：气速 G=0.34kg /(m2s)，液速 L=3.94kg /(m2s)；入口气体中 CO2含量为 315ppm，而出口气体中 CO2含量为 31ppm；溶液密度为 1100 kg/m3，吸收为气相扩散控制，问总气相传质系数 KGa 的值为多少？23、空气和丙酮混合气体 2000 m3 / h（标准状态） ，其中含丙酮 10%（体积% ） ，于 293K 和 202.65kPa 下

17、，在直径为 0.62m 的填料吸收塔中用水吸收，吸收率为 80%，塔中选用 25253 乱堆瓷环，比表面积 a =200 m2 / m3，吸收系数 KY = 0.6kmol /(m2.h)，吸收剂用量为最小用量的 3 倍，操作条件下的平衡数据如下表，试计算填料层高度。X 0 0.0526 0.075 0.111 0.250 0.430 0.668 1.0Y 0 0.0318 0.0425 0.0542 0.0776 0.0915 0.101 0.1095第三章 蒸馏1、在 101.3kPa 下，C 6H6（A）与 C6H5Cl（B ）的饱和蒸汽压（kPa）和温度（K）的关系如下：T 353.1

18、7 363.15 373.15 383.15 393.15 403.15 404.95p0A 101.33 134.39 177.99 231.98 297.31 375.97 402.63p0B 19.31 27.78 39.04 53.68 72.37 95.86 101.33试计算：（）C 6H6（A）与 C6H5Cl（B ）的汽液平衡相组成，并画出 t-x-y 图；（）平均相对挥发度（该溶液可视为理想溶液） 。、如果 C6H6（A）与 C6H5Cl（B ）的混合液中 C6H6 摩尔分率为 0.5，根据上题的 T-x-y 图回答以下问题：（） 此溶液开始沸腾的温度，以及此瞬间的蒸汽组成；

19、（） 若将此溶液加热至 388.15K，溶液的状态如何？各相组成又如何？（） 此溶液加热到什么温度时才能完全汽化为饱和蒸汽？此时蒸汽的组成又为多少？（） 若要使此溶液得到初步分离，加热温度应控制在什么范围？3、苯-甲苯混合物可视为理想体系，纯苯（ A）和纯甲苯（B）的蒸汽压分别可用下式表示： 58.21943.6lg24.0351689.lg00 tPtPBA式中 P0 的单位为 mmHg，t 的单位为。今测的蒸馏釜中温度为 108，釜液组成为 4.3%（质量%） ，试求： （1）该蒸馏釜的操作压强； （2）与釜液呈平衡的蒸汽组成。（3）当蒸馏釜的操作压强为 500mmHg，组成为 0.55（

20、苯的摩尔分数）的蒸汽的温度和与此蒸汽呈平衡的液相组成。4、C 6H6（A）与 C6H5Cl（B）混合液在常压下进行简单蒸馏。其中 C6H6（A）初始浓度为 0.5（摩尔分率，下同） ，最终液相产品浓度为 0.36，且该体系为理想体系，平均挥发度为 2.16，试求：（） 所得气相产品的量和平均组成；（） 如改为平衡蒸馏，液相产品浓度仍为 0.36，其气相产品的量和平均组成。5、在连续精馏塔中分离 CS2-CCl4 混合液。已知原料液于泡点加入，流量为 3500kg/h，其中含CS230%（质量%，以下同） ，回流比为 2.8，塔顶产品中含 CS292%，馏出液回收率为 62%，试求：（） 塔顶产

21、品量和塔底残液量及残液组成；（） 塔顶回流量及蒸馏釜汽化量（分别以 kg/h 及 kmol/h 表示） 。6、在连续精馏塔中分离乙醇-水混合液。原料液含乙醇 63%（质量 %，以下同） ，泡点进料；要求塔顶产品量为 1500kg/h，组成为 90%，温度为 78.3，其回收率为 0.97，回流比为 2.3，试求： 塔顶及塔底产品量； 蒸汽冷凝器中每小时所冷凝的蒸汽量。7、在常压操作的连续精馏塔中分离含丙酮 30%（摩尔%）混合物，分别计算 20溶液进料、饱和液体进料、饱和蒸汽进料时的 q 值。常压下丙酮-水体系的平衡数据如下表： t() 100 92.7 86.5 75.8 66.5 63.4

22、 62.1 61.0 60.4 60 59.7 59.0 58.2 57.5 57.0 56.13x 0.0 0.01 0.02 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.0y 0.0 0.253 0.425 0.624 0.755 0.798 0.815 0.830 0.839 0.849 0.859 0.874 0.898 0.935 0.963 1.08、对于习题 6 的体系，如果原料流量为 150 kmol/h，馏出液组成为 96%，釜液组成为 3%（均为 mol%） ，回流比为 2.5，试求上述三种进料

23、状况下的汽、液相组成。9、在某一连续精馏塔操作中，操作线方程可表示为：精馏段：y = 0.76x + 0.23 ； 提馏段：y = 1.20x 0.02 料液为饱和液体。试求回流比及原料液、馏出液、残液的组成。10、在连续操作的精馏塔,精馏段操作线方程为 y=0.75x+0.2075，q 线方程为 y= -0.5x+1.5zF，相对挥发度为 2.5，试求： （1）回流比 R； （2）馏出液的组成 xD； （3）进料热状态参数 q 值，并判断进料热状态； （4）当进料组成 zF=0.44 时，精馏段操作线与提馏段操作线交点处的 x 值为多少?（5）回流比为最小回流比的多少倍?11、用一连续精馏塔

24、分离两组份理想混合液。原料和馏出液中分别含 A 组分 0.44、0.96（摩尔分率） 。溶液的平均相对挥发度为 2.35，最小回流比为 1.62，试说明原料液的进料热状况，并求出 q 值。12、在一常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液。在回流比为 2.48 时测得精馏段某相邻三板的液相组成分别为 0.70、0.63、0.51（摩尔分率） ，求下面两层塔板的气相与液相单板效率。苯-甲苯溶液的平均相对挥发度为 2.48。13、含甲醇 35%（mol%，以下同）的甲醇水汽液混合物，在常压连续精馏塔中分离。进料速率为 100 kmol/h，其中蒸汽量占 1/2，操作回流比为 3，进料中甲醇的 96%进入

25、馏出液中，要求馏出液的组成为93%。塔底的相对挥发度为 7.54。试求：（） 塔顶产品浓度； （） 残液中甲醇含量；（） 塔内由下往上数塔釜以上第一块理论板上液体组成；（） 若该板的气相板效率为 0.52，则液体实际组成为多少？14、在常压连续精馏塔中分离含丙酮 25%（质量% ，以下同）的丙酮水溶液，要求馏出液组成为 99%，原料液中有 80%（摩尔）丙酮进入馏出液中。进料为泡点液体，操作回流比为最小回流比的 1.7 倍，塔釜为间接蒸汽加热，试求：（丙酮水溶液平衡数据见习题 7）（1）所需理论塔板数及进料板位置；（2）釜中液体改用水蒸汽直接加热，所需理论塔板数又为多少。15、在常压连续精馏塔

26、内，分离含苯 64%（mol%、以下同）的苯和甲苯混合液，进料量为 4000kg/h，进料为泡点液体。要求馏出液中含苯 99.2%，塔底产品中含苯 1%，取实际回流比为最小回流比的 1.58倍，平均相对挥发度 2.54，塔底为间接蒸汽加热，回流液为泡点液体。试求：（1）塔顶及塔底产品的摩尔流率；（2）用图解法求所需的理论塔板数及加料板位置。苯甲苯溶液在常压下的平衡数据见下表：t() 80.2 84.0 88.0 92.0 96.0 100.0 104.0 108.0 110.0x 1.000 0.823 0.639 0.508 0.376 0.256 0.155 0.058 0y 1.000

27、0.922 0.82 0.720 0.596 0.453 0.304 0.128 016、在上题条件下，将进料状态改为 65及饱和蒸汽，试求：（1）两种情况下的最小回流比，并与泡点液体进料时所需的最小回流比比较；（2）如维持 15 题所给的回流比，定性分析所需的理论塔板数和加料板位置有何变化。17、在常压连续精馏塔中分离 CS2-CCl4 混合液。已知原料液于泡点加入，流量为 3500kg/h，其中含CS230%（摩尔%，以下同） ，馏出液中含 CS2 94%，残液中含 CS2 2%，回流比为最小回流比的 1.6 倍，全塔操作平均温度约为 61，空塔气速为 0.8m /s，板间距为 0.4m，

28、全塔效率为 50%，试求：（1）实际塔板层数； （2）塔径； （3）塔的有效高度。CS2CCl4 混合液平衡数据（101.3kPa）x 0 0.0296 0.0615 0.1106 0.1435 0.258 0.3908 0.5318 0.6630 0.7574 0.8604 1.0y 0 0.0823 0.1555 0.2660 0.3325 0.4950 0.634 0.747 0.829 0.879 0.932 1.018、在常压连续精馏塔中分离含甲醇 40%（摩尔% ，以下同）的甲醇水溶液，要求馏出液组成为 98.6%，残液组成为 2%，进料为泡点液体，操作回流比为最小回流比的 2.2

29、 倍。塔顶采用一个部分凝器和一个全凝器进行冷凝，部分凝器控制回流为饱和液体，其余以饱和蒸汽状态进入全凝器冷凝冷却得到塔顶产品。若全塔效率为 0.6，求实际塔板数。甲醇水溶液平衡数据（101.3kPa）t() 100 96.4 91.2 87.7 81.7 78.0 75.3 73.1 71.2 69.3 67.6 66.0 65.0 64.5x 0 0.02 0.06 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 1.00y 0 0.134 0.304 0.418 0.579 0.665 0.729 0.779 0.825 0.870 0.

30、915 0.958 0.979 1.0019、将含乙醇 50%（摩尔%，以下同）的乙醇水溶液 2000kmol / h 及乙醇 20%的乙醇水溶液2000kmol / h，分别加入一常压连续精馏塔内进行分离，两股进料均为泡点液体。要求馏出液中含乙醇 82%，釜液中含乙醇 1%，操作回流比为 2，塔釜为间接蒸汽加热。试求：（） 馏出液及釜液的摩尔流率； （） 所需理论塔板数及两股进料的位置。乙醇水溶液的平衡数据（101.3 kPa）x 0.00 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.14 0.18 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40y 0.00 0.11

31、0.175 0.273 0.34 0.392 0.43 0.482 0.513 0.525 0.551 0.575 0.595 0.614x 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.894 0.90 0.95 1.00y 0.635 0.657 0.678 0.698 0.725 0.755 0.785 0.82 0.855 0.894 0.989 0.942 1.0020、在常压连续精馏塔内分离乙醇 20%（摩尔% ，以下同）的乙醇水溶液。要求馏出液组成大于 82%，釜液组成小于 1%，并在精馏段内某一塔板上抽出泡点液体产品，其量为馏出液

32、的 1/2，浓度为 60%，操作回流比为 2，试确定所需理论塔板数，加料及侧线产品的位置。21、在常压连续精馏塔中，含易挥发组分 50%（摩尔% ，以下同）的泡点溶液从塔顶加入，要求塔顶和塔底产品中的易挥发组分含量分别为 80%及 1%，系统相对挥发度为 2.5，泡点回流，回流比为 3，试求：（1）回收率；（2）操作线方程；（3）最小回流比。22、在一常压连续精馏塔内分离含苯 40%（摩尔% ，以下同）的苯 -甲苯混合物，处理量为 11100kg/h，进料温度为 95.4。要求分离后得到的馏出液中含苯 98%，塔底产品含甲苯 99%。操作回流比为4.5，塔顶采用全凝器，回流液为泡点液体，冷却水

33、进出口温度分别为 25及 40。蒸馏釜用3kgf/cm2饱和水蒸汽间接加热，塔板效率为 52%，若忽略热损失，试确定：（） 塔顶及塔底产品的摩尔流率；（） 实际塔板数及加料板位置；（） 蒸馏釜中加热所需的饱和水蒸汽量；（） 冷凝器中冷却水消耗量。23、某两组份混合液在连续精馏塔内进行分离。已知料液中易挥发组份含量为 50%（摩尔% ，以下同） ，泡点进料；塔底产品中易挥发组份含量为 10%；平均相对挥发度为 4，理论板数为 4 块（包括再沸器） 。料液自第二层理论板进入，提馏段上升汽体摩尔流率为塔底产品的 2 倍。试求：（1）第三层理论板上升的蒸汽组成；（2）若改为全回流，塔底仍连续出料，此时

34、塔顶及塔底产品的组成为多少？24、用一有 6 块理论板常压精馏塔来分离甲醇水溶液。料液含甲醇 0.4（摩尔分率，以下同） ，泡点进料，要求塔顶甲醇浓度为 0.90，塔底釜液中甲醇不高于 0.08；操作回流比为 3.3；塔顶全凝器，塔底间接蒸汽加热。现若改变进料浓度为 0.30，其他条件不变，问塔顶和塔底浓度将如何改变？甲醇水溶液平衡数据见习题 18。并定性回答如果进料浓度维持 0.30，且希望保持 xD 和 D / F 不变，可采取什么措施？25、某混合液中含有苯、甲苯和乙苯三种组分。在总压为 101.3kpa，温度为 120时，试求：（） 各组分的相平衡常数；（） 各组分对乙苯的相对挥发度；

35、（） 在上述条件下，若混合液中含苯 5%（摩尔分率） ，求相互平衡的汽、液相组成。混合液可视为理想溶液。苯、甲苯、乙苯的饱和蒸汽压可用安托因方程式计算：CtBAP0lg式中：t系统温度，；P0饱和蒸汽压，mmHg；A、B、C安托因常数，无因次。26、某连续精馏塔的进料和馏出液组成以及平均条件下各组分对重关键组分的平均相对挥发度如下表。进料为泡点液体。试求：（） 最小回流比；（） 若取回流比为 1，求理论塔板数。组 分 进料中各组的摩尔分率馏出液中各组分摩尔分率釜液中各组分的摩尔分率各组分对重关键组分的相对挥发度A 0.25 0.5 0 5B（轻关键组分） 0.25 0.48 0.02 2.5C

36、（重关键组分） 0.25 0.02 0.48 1D 0.25 0 0.5 0.2第四章 气液传质设备11-1 在 F1 型浮阀常压精馏塔内分离苯- 甲苯混合液，已知操作条件下精馏段的物性数和气液量分别为：气体流量 Vs=0.70m3/s 气体密度 V=2.7kg/m3 液体流量 Ls=1.810-3m3/s 液体密度 L=810kg/m3 液体表面张力 =0.021N/m. 若取塔板间距为 HT=0.4m。试求：（1） 液泛气速为多少？（2） 塔径为多少？11-2 分离甲醇-水溶液的过程中，在操作条件下，精馏段内物性数据如下：气体流量 Vs=3384m3/h 气体密度 V=1.081kg/m3

37、 液体流量 Ls=2.556m3/h 液体密度 L=787.2kg/m3 液体表面张力 =0.0449N/m. 试对精馏段设计一块 F1 型浮阀塔板。11-3 已知分离甲醇-水溶液过程中，操作条件下精馏段内物性数据和塔板结构参数如下：气体流量 Vs=0.957m3/h 气体密度 V=1.01kg/m3 液体流量 Ls=7.8110-4m3/h 液体密度 L=791.2kg/m3 液体表面张力 =0.03642N/m. 组 分 A B C苯 6.898 1206.35 220.24甲苯 6.953 1343.94 219.58乙苯 6.954 1421.91 212.93塔径 D=0.9m 气体

38、流通截面积 A =0.565m2 降液管截面积 Af=0.0713m2 溢流堰长 lw=0.675m 溢流堰高 hw=45 mm 塔板间距 HT=0.45m 浮阀直径 d0=0.039m 浮阀数 N=70 个 降液管下端与塔板的间距 h0=35mm.试作出负荷性能图及操作条件下的负荷上下限。11-4 在 25252.5mm 乱堆瓷拉西环填料塔内，用水吸收半水煤气中的 CO2，已知半水煤气的组成(V%)为：CO 229%、H 249.5%、N 216.4%、CO3.8%、O 20.6%、CH 40.7%，操作温度为 30，压力为 1.72MPa，气体流量为 12000 标准 m3/h，吸收剂用量

39、为147500kg/h，若空塔气速为泛点气速的 75%，试确定塔径。11-5 在填料吸收塔中，用清水吸收氨 空气混合气中的氨，填料塔内装有 3m 高、50504.5mm 乱堆瓷质鲍尔环，操作压力为常压，温度为 20。进塔混合气流量为 8000m3（标准状态）/h ，操作条件下密度为 1.14kg/m3，吸收剂用量为1.42104kg/h，取空塔速度为液泛速度的 65%。试求填料吸收塔的直径与气体通过填料层的压降。11-6 若将题 11-5 填料改用 38.5191.0 乱堆塑料阶梯环填料，填料层高度仍为 3m，而允许每米填料层的压降为 5.23kPa，试求在其他条件不变情况下塔径应为多少？第十

40、二章 干 燥12.1 拟将温度 25的空气预热至 120用作干燥介质，已知预热前空气的相对湿度为 100%，湿份为水，总压 kN/m2。试求： 空气的湿度； 预热后空气的相对湿度和最大相对湿度。10P12.2 将温度 15、相对湿度为 80%的空气预热至 150用作干燥介质，湿份为水。试求：空气的湿比热； 预热前后空气焓值的变化。12.3 某常压空气的干球温度为 40，相对湿度为 60%，试求该空气的湿度、水汽分压、湿比热和湿焓。12.4 将 t=20、 的新鲜空气和 t=50、 =80%的废气以 2：5 的比例相混合（以绝干空气为%60准的质量比） ，然后送入干燥系统，试求： 混合气体的湿度

41、和焓； 混合气体在预热器内被加热至 120时的相对湿度和焓。12.5 欲将物料由含水 60%降至 15%，已知此物料的最大吸湿湿含量为 52%，在所采用的干燥条件下，物料的临界湿含量为 54%，平衡湿含量为 23%，均为湿基，求： 如湿物料的质量为 150kg，应除去的结合水量、非结合水量和自由水量各为多少？ 在所采用的干燥条件下，能否完成预定的干燥任务？ 12.6 已知某湿物料在某种恒定的干燥条件下，其平衡湿含量为 6%，临界湿含量为 5%，均为湿基，初始时湿物料为 500kg，含水 20%，现需要在上述干燥条件下将其干燥至 420kg，问此种要求能否达到？为什么？12.7 常压空气初始温度

42、为 20、相对湿度为 80%， 将其在预热器中加热至 150，通入干燥器中用作干燥介质，由于固体产品的湿含量高于临界湿含量，物料在干燥过程中始终保持充分湿润，湿估算物料温度。12.8 测得空气的干球温度为 40，湿球温度为 35，空气的总压为 101.325 kN/m2，试求此空气的湿度和和相对湿度。12.9 在恒定干燥条件下，若已知物料由含水 36%干燥至 8%需要 5 小时，降速段干燥速率曲线可视为直线，试求恒速干燥段和降速干燥段的干燥时间，已知临界湿含量为 14%，平衡湿含量 2%，均为湿基。12.10 干燥某板状物料，湿份近似为水，将初始温度为 20、相对湿度为 60% 的常压空气加热

43、至 80用作干燥介质，热空气以 3m/s 的速度平行流过该物料的表面，试计算此板状物料在恒速干燥段的干燥速度。12.11 在某常压干燥器中将湿物料由 X1=0.2 干燥至 X2=0.1，所用干燥时间为 2 小时，已知物料临界湿含量 Xc=0.15，平衡湿含量 =0.02，降速干燥段可视为直线，求 X 由 0.30 降至 0.06 所需的干燥时间。12.12 将 1 米见方、5 毫米厚的板状湿料悬挂于热空气中进行干燥，设干燥过程中物料的收缩可以忽略，在干燥介质湿度不变的情况下，从 50%的水分干燥至 2%，其平衡湿含量接近于零，物料湿含量均为湿基，绝干物料的密度为 800kg/m3，由实验得到下

44、列干燥速度：水分由 50%干燥至 25%为恒速干燥阶段，其干燥速度为 5 kg/(m2s)，水分在 25%以下为将速干燥阶段，此时空气质量流速为 1 kg/(m2s)，假设降速段干燥速率曲线为直线，试求： 将此物料在以上情况下从 50%干燥至 2%所需的总干燥时间为多少？ 若临界湿含量不变，仅将空气的质量流速增大为 2 kg/(m2s)，能否将干燥时间缩短为原来的一半？12.13 在常压操作的干燥器中，将每小时 600kg 的物料由含水 20%干燥至 1%，已知空气进预热器时的初温为 25，湿度为 0.02，经预热后进干燥器的温度为 100，湿球温度为 25，出干燥器时空气温度 50，湿球温度

45、 40 ，试求此干燥装置中引风机排出的废气为多少 m3/h。12.14 某常压干燥器的生产能力为 3600kg，原料含水 10%（湿基，下同） ，产品含水 5%，空气进入预热器的状态：t 0=20， 。出干燥器时空气的状态： t2=45， ，求此干燥器所用%80 %60风机的送风能力为多少 m3/h（以进预热器的状态计） 。12.15 在某干燥器中将含水 30%的湿物料干燥至 2%，均为湿基，干燥介质为常压空气，空气进入预热器的状态：t 1=110， 。出干燥器时空气的状态：t 2=45， ，空气体积流41wt 42wt量为 3000m3/h（标准状况） ，求此干燥器的处理能力为多少 kg 湿

46、物料/h。12.16 湿氯化铵在常压干燥器中进行干燥，产量 5000kg/h，物料初始湿含量 5%（湿基，下同） ，产品湿含量 0.5%，t 0=20、 的空气在预热器中加热至 t1=180 送入干燥器，出干燥器废气的%80温度为 85，物料进、出干燥器的温度分别为 和 ，绝干物料比热为 1.36 251602kJ/(kgK)，预热器使用 1.3MPa（绝压）的饱和水蒸气作热源，干燥器和预热器的散热损失均按 5%计算，干燥器无补充加热，试求： 汽化水分量； 空气消耗量； 预热器耗用的蒸汽量； 干燥器中各项热量的分配； 干燥器的热效率和干燥效率。12.17 某连续干燥器干燥含水 1.5%（湿基，

47、下同）的物料 9200kg/h，物料的进口温度为 25，出口温度为 34，产品含水量为 0.2%，产品比热为 1.84kJ/(kgK)，空气以干球温度 25、湿球温度23进入预热器加热至 95 后，送入干燥器，空气离开干燥器时的干球温度是 65，预热器使用145饱和蒸汽作为加热热源，中间补充加热耗用 145饱和蒸汽 117kg/h，干燥器的散热损失为370kJ/kg 水，试求： 干燥器的生产能力； 绝干空气的消耗量； 若预热器的总传热系数K=25W/(m2K)，当不计预热器的热损失时，预热器需要的传热面积.12.18 已知常压热空气的温度为 120，湿度为 0.0136，将此热空气通入干燥器中

48、与湿润物料接触，若不计设备热损失和物料升温所吸收的显热，试估计空气增湿降温达到饱和时的温度。12.19 湿物料含水 42%（湿基，下同） ，经干燥达到 4%，产量为 450kg/h，空气的干球温度 20，相对湿度 40%，经预热器加热至 93 进入干燥饱和至 排出，若干燥器在绝热条件下操作，且%60物料进出干燥器的显热变化忽略不计，试求所需空气量及预热器提供的热量；如果空气预热至 67进入干燥器，而在干燥器内进行中间加热以补充热量，使空气保持在 67和 时排出，则%60此时空气需用量、以及预热器和干燥器内热量消耗如何？12.20 自某干燥器出口排出的废气为含水蒸气的空气，其温度为 t2=75，湿度为 H2=0.0588，试求此气体的露点温度。12.21 用流化床干燥器干燥聚氯乙烯，产量 3000kg/h，物料初始湿含量 8%（湿基，下同） ，产品湿含量0.3%，t 0=20、 的空气在预热器中由蒸汽加热至 t1=135送入干燥器，物料进、出干燥%80器的温度分别为 和 ，绝干物料比热为 1.22 kJ/(kgK)，干燥器所需热量中，2172空气供热仅占 30%，其余通过补充加热提供，干燥器的散热损失按 5%计算，试求干燥器出口气体温度。12.22 应用 tH 图，按表中已知量求出各项相应的未知量。序 号 1 2 3 4 5