化工原理下册课后习题答案Word格式.docx

化工原理下册课后习题答案Word格式.docx

《化工原理下册课后习题答案Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理下册课后习题答案Word格式.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

试求a、b两处的表压强。

u管压差计连接管中是气体。

若以?

g,?

h2o,?

hg分别表示气体、水与水银的密度，因为?

hg，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。

由此可以认为pa?

pc，

c

pb?

pd。

由静力学基本方程式知

pa?

pc?

h2ogr3?

hggr2

9.8?

10?

.05?

1000

1?

3600?

9.

d

7161pa（表压）pb?

pd?

pa?

hg1

05gr?

7161?

1360?

09.?

81?

0.44?

6.pa10

4.本题附图为远距离制量控制装臵，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位臵。

已知两吹气管出口的距离h=1m，u管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820kg/m3。

试求当压差计读数r=68m时，相界面与油层的吹气管出口距离h。

如图，设水层吹气管出口处为a，煤油层吹气管出口处为b，且煤油层吹气管到液气界面的高度为h1。

则pa?

p1pb?

p2

p

压缩空气

油g（h1?

h）?

水g（h?

h）（表压）pb?

油gh1（表压）

u管压差计中，p1?

p2?

hggr（忽略吹气管内的气柱压力）

pb?

p1?

gr

分别代入pa与pb的表达式，整理可得：

油gh?

hggh

h?

水h?

hgr1000?

1.0?

13600?

0.068

0.418m

水?

油1000?

820

根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位臵。

并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。

如图所示标记等压面2，3，4，大气压记为pap2?

phgg（h1?

h）2

（1）p3?

h2og（h3?

h）2

（2）p4?

p3?

hgg（h3?

h）4（3）p0?

p4?

h2og（h5?

h）4（4）

将以上四式相加并代入已知量

3h2?

1.2mh3?

2.5mh4?

1.4mh5?

1.3m

99.3?

103pah1?

2.m

p0?

（h1?

h2?

h3?

h4）?

hgg?

（h5?

h4?

h2）?

h2og

3

（2.?

3?

1.2?

2.5?

1.4）?

136?

00?

（23.）?

0101.0?

049.2.?

851.

3.645?

104pa?

3.72kgf/cm2

6.根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强p。

压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920kg/m3及998kg/m3，u管中油、水交界面高度差r=300mm。

两扩大室的内径d均为60mm，u管内径d为6mm。

当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。

可以知道当微差压差计的读数p?

pa时，两扩大室液面相齐。

那么当压力不同时，扩大室液面差?

h与r的关系可用下式计算：

h?

d2r

d6

当r?

300mm时，?

（）2r?

0.3?

（）2?

0.003m

d60

根据静力学基本方程：

p?

油）gr?

油g?

h

92?

0）9.?

920?

9.8?

（998

257pa（表压）

（1）ws?

ua?

nu?

9m/sn?

121

11?

322

（25?

2）?

0.000314ma?

d2?

44

pm（196?

98.4）?

（29?

103）

3.182kg/m3

rt8.314?

（273?

500）

ws?

9?

0.000314?

3.182?

121?

1.09kg/s

（2）vs?

uan?

0.342m3/s

（3）

p1v1p0v0

t1t0

pv（196?

98.7）?

0.34227311t0

0.863m3/st1p0273?

5098.7

v0?

（l）a?

a截面处水的流速；

（2）水的流量，以m3/h计。

（1）取高位槽水面为上游截面1?

1，管路出口内侧为下游截面2?

2，如图所示，那么z1?

8m,z2?

2m（基准水平面为地面）

u1?

0,p1?

0（表压），a?

a处的流速与管路出口处的流速相同，ua?

u2（管径不变，密度相同）

在截面1?

1和2?

2间列柏努利方程方程，得

2u22

hg?

z，其中h?

6.5u?

f?

f2

a

b

u2

代入数据?

6.5u2?

（8?

2）解得u?

2.9m/s

2

（2）vh?

2.9?

33?

（108?

4?

82m/h?

9.20℃的水以2.5m/s的流速流经?

38mm?

2.5mm的水平管，此管以锥形管与另一?

53mm?

3mm的水平管相连。

如本题附图所示，在锥形管两侧a、b处各插入一垂直玻璃管以观察两截面的压强。

若水流经a、b两截面间的能量损失为

【篇二：

pap?

13.?

33）p10atm?

真空度

表压＝－真空度＝-13.3?

2.在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960kg/m3的油品，油面高于罐底

0.?

8）p8a2）（表压作用在孔盖外侧的是大气压pa，故孔盖内外所受的压强差为?

82874pa作用在孔盖上的净压力为

104n44?

230.?

7.58个

所需的螺钉数量最少为8个

试求

a、b两处的表压强。

hg分

别表示气体、水与水银的密度，因为?

hg，故由气柱

高度所产生的压强差可以忽略。

由静力学基本方程式知dpa?

10001?

7161pa（表压）

hg1gr?

0.4405?

4.本题附图为远距离制量控制装臵，用以测定分相槽内煤油和水的两相界

面位臵。

如图，设水层吹气管出口处为a，

煤油层吹气管出口处为b，且煤油层吹气

管到液气界面的高度为h1。

则

p压缩空气

h）（表压）

u管压差计中，p1?

0.068?

0.418m?

并可通过控

制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。

5.用本题附图中串联u管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，u管压差

以pa和kgf/cm2来计量）。

如图所示标记等压面2，3，4，大气压记为pa

p2?

h）2

（1）

p3?

h）2

（2）

p4?

h）4（3）

p0?

3h2?

1.3mpa?

3?

（2.?

压

差计中以油和水为指示液，其密度分别为920kg/m3及998kg/m3，u管中油、水交界面高度差r=300mm。

那么当压

力不同时，扩大室液面差?

4d2?

4d2r

d6当r?

0.003md60

7.列管换热器的管束由121根?

25mm?

2.5mm的铜管组成。

空气以9m/s速

322?

103）?

3.182kg/m3rt8.314?

1.09kg/s

（2）vs?

0.342m3/s（3）p1v1p0v0?

t1t0

0.34227311t0?

5098.7v0?

8.高位槽内的水面高于地面8m，水从?

108mm?

4mm的管道中流出，管路出口高于地面2m。

在本题特定条件下，水流经系统的能量损失可按?

hf?

6.5u2计算（不包括出口阻力损失），其中u为水在管内的流速m/s。

试计算：

2u22?

f，其中?

6.5u2ab

2.9m/s2

4?

2

如本题附图所示，在锥形管两侧a、b处各插

【篇三：

化工原理第二版_（下册）天津大学出版社课后习题解答】

.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kpa，试求该溶液的饱和温度。

苯和甲苯的饱

和蒸汽压数据见例1-1附表。

t（℃）80.1859095100105

x0.9620.7480.5520.3860.2360.11

利用拉乌尔定律计算气液平衡数据

查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压pb，pa，由于总压

p=99kpa，则由x=（p-pb）/（pa-pb）可得出液相组成，这样就可以得到一组绘图数据。

以t=80.1℃为例x=（99-40）/（101.33-40）=0.962

同理得到其他温度下液相组成如下表

根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线

由图可得出当x=0.5时，相应的温度为92℃

2.正戊烷（c5h12）和正己烷（c6h14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求p=13.3kpa下该溶液的平衡数

据。

温度c5h12223.1233.0244.0251.0260.6275.1291.7309.3

kc6h14248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9

饱和蒸汽压（kpa）1.32.65.38.013.326.653.2101.3

根据附表数据得出相同温度下c5h12（a）和c6h14（b）的饱和蒸汽压

以t=248.2℃时为例，当t=248.2℃时pb=1.3kpa

查得pa=6.843kpa

得到其他温度下a?

b的饱和蒸汽压如下表

t（℃）248251259.1260.6275.1276.9279289291.7304.8309.3

pa（kpa）6.8438.00012.47213.30026.60029.48433.42548.87353.20089.000101.300

pb（kpa）1.3001.6342.6002.8265.0275.3008.00013.30015.69426.60033.250

利用拉乌尔定律计算平衡数据

平衡液相组成以260.6℃时为例

当t=260.6℃时x=（p-pb）/（pa-pb）

=（13.3-2.826）/（13.3-2.826）=1

平衡气相组成以260.6℃为例

1

同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下

t（℃）260.6275.1276.9279289

x10.38350.33080.02850

y10.7670.7330.5240

根据平衡数据绘出t-x-y曲线

3.利用习题2的数据，计算：

⑴相对挥发度；

⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2的结果相比

较。

①计算平均相对挥发度

t（℃）248.0251.0259.1260.6275.1276.9279.0289.0291.7304.8309.3

②按习题2的x数据计算平衡气相组成y的值

当x=0.3835时，

同理得到其他y值列表如下

t（℃）260.6275.1276.9279289

x10.38350.33080.20850

y10.7460.7000.5550

③作出新的t-x-y曲线和原先的t-x-y曲线如图

4.在常压下将某原料液组成为0.6（易挥发组分的摩尔）的两组溶液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽

化率为1/3，试求两种情况下的斧液和馏出液组成。

假设在操作范围内气液平衡关系可表示为y=0.46x+

0.549

①简单蒸馏

由ln（w/f）=∫xfdx/（y-x）以及气液平衡关系y=0.46x+0.549

得ln（w/f）=∫xfdx/（0.549-0.54x）=0.54ln[（0.549-0.54xf）/（0.549-0.54x）]

∵汽化率1-q=1/3则q=2/3即w/f=2/3

x=0.498代入平衡关系式y=0.46x+0.549得

2xx**

y=0.804

②平衡蒸馏

由物料衡算fxf=wx+dy

d+w=f将w/f=2/3代入得到

xf=2x/3+y/3代入平衡关系式得

x=0.509再次代入平衡关系式得y=0.783

5.在连续精馏塔中分离由二硫化碳和四硫化碳所组成的混合液。

已知原料液流量f为4000kg/h，组成xf

为0.3（二硫化碳的质量分率，下同）。

若要求釜液组成xw不大于0.05，馏出液回收率为88％。

试求馏出

液的流量和组分，分别以摩尔流量和摩尔分率表示。

馏出回收率=dxd/fxf=88％得馏出液的质量流量

结合物料衡算fxf=wxw+dxd

d+w=f得xd=0.943

以摩尔分率表示馏出液组成xd=（0.943/76）/[（0.943/76）+（0.057/154）]

=0.97

6.在常压操作的连续精馏塔中分离喊甲醇0.4与说.6（均为摩尔分率）的溶液，试求以下各种进料状况下

的q值。

（1）进料温度40℃；

（2）泡点进料；

（3）饱和蒸汽进料。

常压下甲醇-水溶液的平衡数据列于本题附表中。

液相中甲醇的t

78.00.300.665

（1）进料温度40℃

75.3℃时，甲醇的汽化潜热r1=825kj/kg

水蒸汽的汽化潜热r2=2313.6kj/kg

查附表给出数据当xa=0.4时，平衡温度t=75.3℃

∴40℃进料为冷液体进料

即将1mol进料变成饱和蒸汽所需热量包括两部分

一部分是将40℃冷液体变成饱和液体的热量q1，二是将75.3℃饱和液体变成气体所需要的汽化潜热

q2，即q=（q1+q2）/q2=1+（q1/q2）

∴q=1+（q1/q2）=1.08

（2）泡点进料

泡点进料即为饱和液体进料∴q=1

（3）饱和蒸汽进料q=0

7.对习题6中的溶液，若原料液流量为100kmol/h，馏出液组成为0.95，釜液组成为0.04（以上均为易挥

发组分的摩尔分率），回流比为2.5，试求产品的流量，精馏段的下降液体流量和提馏段的上升蒸汽流量。

假设塔内气液相均为恒摩尔流。

①产品的流量

由物料衡算fxf=wxw+dxd

d+w=f代入数据得

w=60.44kmol/h

∴产品流量d=100–60.44=39.56kmol/h

②精馏段的下降液体流量l

③提馏段的上升蒸汽流量v

40℃进料q=1.08

4

v=v+（1-q）f=d（1+r）=138.46kmol/h

∴v=146.46kmol/h

8.某连续精馏操作中，已知精馏段y=0.723x+0.263；

提馏段y=1.25x–0.0187

若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求原料液，馏出液和釜残液的组成及回流比。

露点进料q=0

即精馏段y=0.723x+0.263过（xd，xd）∴xd=0.949

提馏段y=1.25x–0.0187过（xw，xw）∴xw=0.0748

精馏段与y轴交于[0，xd/（r+1）]即xd/（r+1）=0.263

∴r=2.61

连立精馏段与提馏段操作线得到交点坐标为（0.5345，0.6490）

∴xf=0.649

9.在常压连续精馏塔中，分离苯和甲苯的混合溶液。

若原料为饱和液体，其中含苯0.5（摩尔分率，下同）。

塔顶馏出液组成为0.9，塔底釜残液组成为0.1，回流比为2.0，试求理论板层数和加料板位置。

苯-甲苯

平衡数据见例1-1。

精馏段操作线方程y=rx/（r+1）=2x/3+0.9/3

=2x/3+0.3

x1=0.7853再由精馏段操作线方程y=2x/3+0.3得

y2=0.8236依次得到x2=0.6549y3=0.7366

x3=0.5320y4=0.6547

x4=0.4353∵x4﹤xf=0.5x3

精馏段需要板层数为3块

提馏段x1=x4=0.4353

提馏段操作线方程y=lx/（l-w）-wxw/（l-w）

饱和液体进料q=1

l/（l-w）=（l+f）/v=1+w/（3d）

由物料平衡fxf=wxw+dxd

d+w=f代入数据可得d=w

l/（l-w）=4/3w/（l-w）=w/（l+d）=w/3d=1/3

5