丁玉興主編化工原理習(xí)題解答(編輯修改稿)
2025-04-24 00:05 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 算密度為1200的溶液在蒸發(fā)時(shí)因液柱壓頭引起的溫度差損失（已知蒸發(fā)器加熱管底端以上液柱深度為2m，液面操作壓強(qiáng)為20kPa(絕壓)）。解：由靜力學(xué)基本方程，得℃，℃℃%NaCl水溶液的沸點(diǎn)升高值為多少？解：經(jīng)查表：%的NaCl水溶液在常壓下的沸點(diǎn)為107℃℃，水蒸氣的飽和溫度為T=℃=，其潛熱℃在傳熱面積為85㎡的單效蒸發(fā)器中，每小時(shí)蒸發(fā)1600kg濃度為10%的某種水溶液，原料液溫度為30℃，蒸發(fā)操作的平均壓強(qiáng)為100kPa，加熱蒸汽總壓為200kPa，已估計(jì)出有效溫度差為12℃，試求完成液濃度。已知蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為900，熱損失取為蒸發(fā)器傳熱量的5%，設(shè)溶液比熱近似取為。解：1）、2）、3）、總傳熱量:4)、溶液沸點(diǎn)：5）、原料液由30℃泡點(diǎn)（℃）所需有效熱量6)、汽化過(guò)程所需有效熱量7）、蒸發(fā)器熱損失為：∵∴8）、∵∴某真空蒸發(fā)器中每小時(shí)蒸發(fā)kg、濃度為8%的水溶液。原料液溫度為75℃，蒸發(fā)室壓強(qiáng)為40kPa（絕壓），加熱蒸汽絕對(duì)壓強(qiáng)為200kPa。%，試求蒸發(fā)器的傳熱面積和加熱蒸汽量。已知蒸發(fā)器的傳熱系數(shù),熱損失為總傳熱量的3%，并忽略靜壓效應(yīng)，設(shè)溶液比熱近似取為。解：水分蒸發(fā)量；查得40kPa（絕壓）下水的沸點(diǎn)為75℃，汽化熱為2312；200kPa（絕壓）℃，汽化熱為2205；（絕壓）下水溶液的沸點(diǎn)為102℃，水的沸點(diǎn)為100℃∴校正次數(shù)∴溶液的沸點(diǎn)升高溶液的沸點(diǎn)為∵, ∴傳熱面積第五章 蒸餾已知苯—，試求其摩爾分率和混合液的平均分子量。解：苯：甲苯：平均分子量：（1）（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水溶液，其摩爾分率為多少？（2）乙醇—（摩爾分率），其質(zhì)量分率為多少？解：（1） （2） 苯—，（摩爾分率），試求：（1）該溶液的泡點(diǎn)溫度及其瞬間平衡氣相組成；（2）將該混合液加熱到95℃時(shí)，試問(wèn)溶液處于什么狀態(tài)？各項(xiàng)組成為若干？（3）將該溶液加熱到什么溫度，才能使其全部氣化為飽和蒸氣，此時(shí)的蒸氣組成為若干？解：（1）泡點(diǎn)為92℃， （2）95℃溶液處于氣液共存區(qū)， （3）將該溶液加熱到98℃時(shí)，溶液全部氣化為飽和蒸氣。 。苯—（摩爾分率，下同），若將其在一定總壓下部分汽化，，試求該條件下的氣液比。解：由題意可得： 即設(shè)原料量F=1mol解得：, ∴氣液比某兩組分理想溶液，℃，試求氣液平衡組成和物系的相對(duì)揮發(fā)度，設(shè)在45℃下，組分的飽和蒸氣壓為。 解：根據(jù)泡點(diǎn)方程，得 根據(jù)露點(diǎn)方程，得 又由得 ，；，；。在連續(xù)精餾塔中分離二硫化碳（A）和四氯化碳（B）混合液，原料液流量為1000kg/h，（組分A質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），餾出液中二硫化碳回收率為90%，試求餾出液流量和組成(組分A的摩爾分率)。 解：二硫化碳的分子質(zhì)量為76kg/kmol，四氯化碳的分子質(zhì)量為154kg/kmol， 原料液組成（摩爾分率）為 原料液的平均分子質(zhì)量為 原料液摩爾流量為 釜?dú)堃航M成為 由全塔物料衡算可得： 總物料： （1） 易揮發(fā)組分A： （2） 代入上式（2）得： 解得： 在常壓連續(xù)精餾塔中分離某兩組分理想溶液，原料液流量為300kmol/h，（易揮發(fā)組分的摩爾分率，下同），泡點(diǎn)進(jìn)料。，試求：（1）塔頂和塔底產(chǎn)品流量，kmol/h；（2）精餾段與提餾段的上升蒸氣流量和下降液體流量，kmol/h。解：（1）由全塔物料衡算得： 即 解得： （2） 在連續(xù)精餾塔中分離兩組分理想溶液，原料液流量為75kmol/h，泡點(diǎn)進(jìn)料，若已知精餾段和提餾段操作線方程分別為，試求： （1）精餾段和提餾段的下降液體流量，kmol/h； （2）精餾段和提餾段的上升蒸氣流量；kmol/h。解：由操作線方程（a）可得 , R= 又∵ ∴ 又∵是泡點(diǎn)進(jìn)料，∴q=1由操作線方程（b）可得: (1) (2)由提餾段操作線方程與對(duì)角線聯(lián)立得：，即由已知條件知F=85kmol/h,由（1）、（2）式聯(lián)立，得 (3)又∵,將上述二式代入（3）得：∴∴在常壓連續(xù)精餾塔中，分離甲醇水溶液。（甲醇摩爾分率）溫度為30℃，試求進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)?！妫僮鳁l件下甲醇和水的汽化潛熱分別為1055kJ/kg和2320kJ/kg，(kg℃) kJ/(kg℃)。解：甲醇的分子質(zhì)量為32kg/kmol，水的分子質(zhì)量為18kg/kmol。已知進(jìn)料泡點(diǎn)溫度為℃，℃，原料液的平均汽化潛熱為：原料液的平均比熱容為：℃進(jìn)料熱狀態(tài)參數(shù)為：在連續(xù)精餾塔中分離兩組分理想溶液，已知精餾段和提餾段操作線方程為，若原料液于露點(diǎn)溫度下進(jìn)入精餾塔中，試求原料液餾出液和釜?dú)堃旱慕M成及回流比。解：由精餾段操作線方程 ； 得 露點(diǎn)進(jìn)料線兩操作線交點(diǎn)縱坐標(biāo)為 解之得 因?yàn)闉樘狃s段操作線上一點(diǎn)，所以將代入提餾段操作線方程，得 。1在連續(xù)精餾中分離兩組份理想溶液，（易揮發(fā)組分摩爾分率，下同），原料液流量100kmol/h，泡點(diǎn)進(jìn)料，。試寫出精餾段操作線方程和提溜段操作線方程。解：由全塔物料衡算及一揮發(fā)組分物料衡算得 (1)即 (2)聯(lián)立（1）（2）得出 （1）精餾段操作線方程（2）提餾段操作線方程1在連續(xù)精餾中分離兩組份理想溶液，（易揮發(fā)組分摩爾分率，下同），泡點(diǎn)進(jìn)料，，塔頂為全凝器，試用逐板法計(jì)算求精餾段理論板數(shù)。解：由氣液平衡方程得：由精餾操作線方程得：∵塔頂為全凝器，則由平衡方程得 ，即由操作線方程得，即由平衡方程得 ，即由操作線方程得，即由平衡方程得 ，即∵∴第三版為加料板，即精餾段理論板數(shù)為2。1在常壓連續(xù)精餾塔中分離苯甲苯混合液，（苯的摩爾分?jǐn)?shù)，下同），氣液混合物進(jìn)料，其中液化率為1/3，，試求理論板數(shù)和適宜的進(jìn)料位置。解：精餾段操作線方程為：此題的理論板數(shù)和適宜的進(jìn)料位置可由圖解法求得，見(jiàn)下圖：由圖可知所需理論板數(shù)為12（不包括再沸器），自塔頂往下的第6層為進(jìn)料板。1在常壓連續(xù)精餾塔中分離甲醇水溶液，（甲醇的摩爾分率，下同），泡點(diǎn)進(jìn)料。，，塔頂為全凝器，塔釜采用飽和蒸氣直接加熱，試求理論板數(shù)和適宜的進(jìn)料位置。解：由題可知：精餾段操作線方程為：此題理論板數(shù)可由圖解法求得，見(jiàn)下圖：從圖中可知，理論板數(shù)為7，自塔頂往下的第5層為進(jìn)料板。1在連續(xù)精餾塔中分離兩組份理想溶液，（易揮發(fā)組分得摩爾分率，下同），，試求以下兩種情況下的操作回流比。（1）飽和液進(jìn)料；（2）飽和蒸汽進(jìn)料。解：（1）飽和液進(jìn)料，線與平衡線
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