化工原理课后习题答案

1、1,解：（1）y 0.008 x空理0.7640.01047mpC(2)2,第七章吸收10 1000 0.10471718540.764 1.013 107.74 10 Pa55.547.74 10301.9KPa301.9 103y0.0195x0.01047mp1.862 3CC55.5E5.62 1051.862mEH9.875.9 10335.9 10717曲册幕3 PaH,E 不变，则 m -7.74 10 3 0.2563P 301.9 100.0195x 0.010475.62 105 Pa105kmOlm3 Pa解：y 0.09 x 0.05 y 0.97x0.97 0.050

2、.0485 y 0.09y同理也可用液相浓度进行判断3,解：HCl在空气中的扩散系数需估算。吸收P 1atm，T 293k,Ma36.5, Mb 29,Va 1.981219.521.5故Dg717510293175 1 36.5 1 2911 2121.5220.121.7110 5HCl在水中的扩散系数 Dl .水的缔和参数2.6,分子量Ms 18,粘度 293K1.005CP,分子体积 Va 3.7 24.628.3cm3 molDl 7.4 10 8 2.6 13 2 293 1.005 28.361.99 10 5 cm2, s或1.99 10 9 m2 s4，解:吸收速率方程NaD

3、 RTx P Pbm Pa2 Pa11和2表示气膜的水侧和气侧，A和B表示氨和空气PA1 0.05 101.3 5.07 kN m3 PA2 0.66kN. m2PB1 101.3 5.06596.2 kN m2 PB2 101.3 0.66100.6kN m2PBM1 96.2 100.698.4kN m2 代入式210 30.24 10 4. 8.314 295x 101.3 98.4 0.66 5.07x=0.000044m得气膜厚度为 0.44mm.5,解：查25 C水汽在空气中扩散系数 为D 0.256cm2s1.751.75-I-Q Q80 C下，D2 D1 t 0.2560.34

4、4cm2 s 3.44 10 5cm2 sT129880PBMC水的蒸汽压为RPR P F2DP时间6解:RTZFBmt MNA画图P247.38kPa, P0101.377.61kPa23.44 10 5 101.38.314 353 0.001 77.6147.38 07.25 10 4 kmol m2 s47.25 102 18 4 0.322169s7解:Gm塔顶：塔低：y10.34 29y2 31315 10 6 G 0.34kg.0.0117 kmol. m2 s106 x201100100 10003.94 18.95 0.208 kmol m2 s18.95 kg. kmol通

5、过塔的物料衡算，得到 Gm y1 y2 如果NaOH溶液相当浓，可设溶液面上在塔顶的推动力A KGPy y LmZACO2蒸汽压可以忽略，即气相阻力控制传递过程。6在塔底的推动力对数平均推动力y20 31 10y1 0315 106315 31 10 66122.5 10y y LmIn 315 31L 3.94kg m2 s2.5N 的 NaOH 液含 2.5 40g l 100kgNa0H .2.5N的NaOH液的比重=1.1液体的平均分子量：100 “ 1000 “40184018100 100010 8Lm0.0117 3153110 6 KGa 101.3 122.5 10 6 3由

6、上式得:i 8.93 10 5 kmol. m3s kN. m28,解：鸟2 y1 10.0002Y2 Y20.00030.03 0.0260.004H OG Gm /Kg a0.015/0.040.375mLy1y*.2 J 1.733Gminx1x20.02 1.75L1.4L2.43 L 2.43 0.03GGminmG1.75S0.720L2.430.0729kmol. m2 sHogG0.031.364mKTa0.022hH OG N OG1.3641216.37m9,解：塔顶的推动力塔底的推动力Y 丫10.004 0.0003 对数平均推动力 0.00143In0.004 0.00

7、03根据 Gm 丫 丫2 A KGaP Y Y LmAZ即 Gm 丫 丫2KGaY Y LmZ0.015 0.03 0.00030.4 0.00143ZZ 0.000446 0.0000572 7.8m传质单元高度传质单元数10,解:NogNog 7.8 0.37520.80.03 0.0031.35 S0.8 0.03 1.20.03In 0.110.89211 20.891.356.261 0.890.003H OGNog0.958M6.26Nog11,.0.11 0.03In 0.891 0.890.002Hog Nog0.958 8.47 8.1 6.0m 不够用解: （ 1）丫8.4

8、70.02, X2 0,Y,0.04, X1 0.008Y1Ym1.5X11.5* 丫10.008* 丫2丫20.012, Y20NogIn 丫 丫2 丫2丫1 丫20.02 0.004.2 .12.004 00.00577In000.0042.77Ym0.00577H OG N OG由于丫1 丫2HOG Nog0.02 0.004卫 3.61m2.77而m 1.5故A1.33 1 mG 1.5NogY1丄GG Y；Nt0.02, Y2不变，故X1丫2G Y1L X1 丫2Y2YmNogZZ因0.002, X2H hOGOGX20.02 0.00223.61m也不变LmX11.5丫 丫In3丫

9、2 丫20.02 0.002 4.710.00382丫1 丫2YmH OG N OGZ Z0.0090.009 0.0135丫， mX2 0丫2 丫20.003823.61 4.7117m17 10 7m,即填料层应增加7mH OG不变L G不变，故Hog1.943.61OGZH OG又丫10.004,X2 0 SmGNog1.94Y1LmX21.50.752丫2 mX2解得：Yl 3.5丫2丫 0.004丫，10.00114 0.0023.53.5即:排放浓度是合格的12,解：h H OG N OG hH OG N OGh h H OG H OG NOG N OGOGOGOGOG11NogI

10、n0.4380.5625. B1 0.5621 0.955.11In 1s 1-SA1 S0.02试差设 S 0.53代入式A得Nog 6.76设S0.48 Nog6.30设S0.42Nog5.8设S0.32Nog5.2设S0.31Nog5.14左边等于右边13,解:(1)丫2Yi 1X114,yi67%X1X20.562 d “1.81 0.3110 3 320.07L1001 22.40.0753 1Y0.67 m01000122.40.070.980.07531.151 0.0731.5 100.670.04392730.07531000122.40.0753 1.5 10 31.68y

11、1273 250.07273 38kmol h2981.68V1.683863.8kmol hOG11In 1mVY1mXmVLY2mXL7 In 11.150.075301.151.681.510 301.68JH OGN OG0.6868.89 6.1m0.0439 0LmV2(2) N28.89(3) Z0 ,而有yya1.15Y YzX1X2解：因氨得平衡分压为零，故yaybIn yb yaNogyb yaym103kg hya ,yb yb ,yb又吸收率 1 y，故ybyb而有N OGya现操作条件基本相同，故三种情况下的 于是所需填料塔高度之比为：InyaIn-11H og G

12、Ky a ,可认为相等。1h1 : h2 : h3 In 111 1In 0.1: In 0.01Ig10: Ig100: Ig1001:2:211 21:In 0.01:In:In 1第八章干燥6-1 1.0133X 105Pa (1 个大气压)(1)湿度；(2)焓；(3)露点；(4) 解：1、H=0.021, I=116kJ/kg, t d=25?C10.0215027322.40.122918273、温度为 湿比容50 C的空气，如杲湿球温度为30 C,计算:Vh6-2已知一个干燥系统的操作示意图如下:在IH图中画出过程示意图A14 C预热器HA=0.01k?kg-1 干气B83C理论干

13、燥器C, 83C,$HC=0.03kg ?kg-1 干气= 80 %间壁冷凝器I冷凝水，1kg? h-1解：示意图，见右图 q m,L H A H CtA=83C%0.03-0.0150kg / htA=14C6-3在一连续干燥器中干燥盐类结晶，每小时处理湿物料为 量由40%减至5% （均为湿基），以热空气为干燥介质，初也为 0.009kg 水？kg水 绝干气，离开干燥器时湿度H2为0.039kg水？kg-1绝干气，假定干燥过程中无物料损失，试求:（1）水分蒸发是 qm,W （kg 水?h-1）；（2）空气消耗qm,L（ kg绝干气？ h-1）；原湿空气消耗量qm,L（ kg原空气？ h-1）

14、；（3）干燥产品量 qm,G2 （ kg?h-1）。解:qmG1=1000kg/h, W1=40C, W2=5%H1=0.009, H2=0.039qmGC=qmG1 (1-W1)=1000(1-0.4)=600kg/hX1=0.4/0.6=0.67, X2=5/95=0.053 qmw=qmGc(X1-X2)=600(0.67-0.053)=368.6kg/h qmL(H2-H1)=q mwq mLq mwh2 h1368.60.0390.00912286.7qmL=qmL(1+H1)=12286.7(1+0.009)=12397.3kg/h qmGC=qmG2(1-W2)qmG2qmGC1

15、 w260010.05631.6kg/h6-4某厂利用气流干燥器将含水20%的物料干燥到5% （均为湿基），已知每小时处理的原料量为1000kg，于40C进入干燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球 温度为20C，湿球温度为 16.5C，空气经预热器预热后进入干燥器，出干燥器的空气干球 温度为60C，湿球温度为 40C，干燥器的热损失很小可略去不计，试求：（1）需要的空气量为多少m3?h-1?（以进预热器的状态计）（2）空气进干燥器的温度？0C时水的汽化热 2491.27kJ?kg-1，空气与水汽比热分别为1.01与1.88kJ?kg-1?K-1解:wi=0.2, W2=0.05,

16、 qmGi = 1000kg/h, i=40C , to=2OC, two=165C , t2=60C, tw2=40CQ=1.O1qmL(t2-to)+qmw(249O+1.88t2)+qmGc( &- 9i)+QcIl = l2查图得：H=0.01, H2=0.045l1=(1.01 + 1.88H)t1+2490H=(1.01 + 1.88H2)t2+2490H2=(1.01 + 1.88 0045) 60+24900.045= 177.7(1.01 + 1.88 01)t1+2490.01 = 1.03t1+24.9=177.7t1177.7 24.91.03148.4 CqmGc=q

17、mG1(1-W1 )=1000(1-0.2)=800X1=0.2/0.8=0.25, X2=5/95=0.053qmw=qmGc(X2-X1)=800(0.25-0.053)=157.6q mLq mwh2 h 1157.60.0450.014502.9qmr=qmL（1+H）=4502.9（1+0.01）=4547.96-5湿物料含水量为 42%,经干燥后为4% （均为湿基），产品产量为0.126kg/s,空气的 干球温度为21 C，相对湿度40%，经预热器加热至 93C后再送入干燥器中，离开干燥器时 空气的相对湿度为 60%，若空气在干燥器中经历等焓干燥过程，试求：（1）在I图H上画出空气

18、状态变化过程的示意图；（2）设已查得H0=0.008kg水？kg-1绝干气，出=0.03 kg水？kg-1绝干气），求绝干空 气消耗量qm,L （kg绝干气？s-1）。预热器供应之热量 Qp （ kw）o解：W1=0.42,W2=0.04, qmG2=0.126kg/s to=21,(|jd=0.4, t1=93,血=0.6, I1=b H=0.008, H2=0.03qmG2(1-W2)= qmG1(1-W1)1 w21 0.04映q叫匚 0.126卞 0.209qmw=qmG1-qmG2=0.209-0.126=0.0826qmwO.O826TLCI /q mL3.752kg / s H2

19、 H10.03 0.008Qp二qmL（l1-Io）=qmL（1.O1 + 1.88H1）（t1-to）=3.752（1.O1 + 1.88 0.008）（93-21）=301.2kg/s6-6有一连续干燥器在常压下操作，生产能力为1000kg ?h-1 （以干燥产品计） 物料水分由12%降为3% （均为湿基）物料温度则由15C至28C，绝干物料的比热为 1.3KJ ?kg-1绝干料，C,空气的初温为25 C，湿度为0.01kg ?kg-1绝干空气，经预热器后升温至70C,干燥器出口废气为 45C,设空气在干燥器进出口处焓值相等，干燥系统热损失可忽略不计，试求： 在H I图上（或tH图上）示意

20、画出湿空气在整个过程中所经历的状态点; 空气用量（m3?h-1）（初始状态下）；为保持干燥器进出口空气的焓值不变，是否需要另外向干燥器补充或移走热量？其值为多 少？解：qmG2=1000, Wi = 12%, W2=3%, 9i=15, fh=28, Cs=1.3, to=25C, Ho=0.01, ti=70C , t2=45C , Ii=l2 qmGc=1000(1-0.12)=880, Xi = 12/88=0.136, X2=3/97=0.0309 qmw=880(0.136-0.0309)=92.5l1=(1.01 + 1.88H0)t1+2490H0=(1.01 + 1.88 00

21、1) 70+2490X).01 = 96.9 12=(1.01 + 1.88出)X45+2490H2=45.5+2574.6H2=96.9二 H2=(96.9-45.5)/2574.6=0.02q mLq mwh2 h192.50.02 0.019250kg/hqmr=9250(1+0.01)=9343qmLl 1 + QD + qmGc11 =qmL 12+qmGcI 2qmL(I 1-I 2)+ QD = qmGc(I?-I?1)= qmGc(Cs+CwX1)( 2- 91)=880(1.3+4.18 0X36)(28-15)=21375kg/h若要丨1=12,需 QD=21375kg/h

22、6-7用热空气干燥某湿物料。空气初始温度t0=20 C,初始湿度H0=0.006Kg水？ kg-1干气。 为保证干燥产品质量，空气进干燥器的温度不得高于90C；为此在干燥器中间设置加热器。空气经预热器升温至 90 C通入干燥器，当热空气温度降至60 C时，再用中间加热器将空气加热至90C，废气离开干燥器时的温度变为60C。假设两段干燥过程均视为等焓过程。1、 在湿空气的HI （或t H）图上定性表示出空气通过整个干燥器的过程；2、汽化每千克水所需的绝干空气量和所需供热量。解:t0=20 C , H0=0.006, t1=90 C , t?2=t2=60 CI1=(1.01+1.88H 0)t1

23、+2490H0=(1.01 + 1.88 0X06) X+2490 X.006 = 106.9|2=(1.01 + 1.88H 2，) X0+2490H2=1.01 X0+ (1.88 X0+2490) H2=60.6+2602.8H 2=106.9二 出=(106.9-60.6)/2602.8=0.0178|?1=(1.01 + 1.88H2 90+2490H2=(1.01+1.88 0.0178) 90+2490 0.0178 = 138.2l?2=|?1=60.6+2602.8H 2=138.2二 H?2=(138.2-60.6)/2602.8=0.03qmL=qmw/(H?2-Hi)二

24、qmL/qmw=1/(H?2-Hi)=1/(0.03-0.006)=41.7Q=Q i+Q2=qmL(1.01+1.88H o)(ti-to)+qmL(1.O1 + 1.88H 2(t2-to) =q mL(t1 -t0)(1.01+1.88H 0 + 1.01 + 1.88H 2) =41.7(90-60)(2.02+1.88 0.008+1.88 003) = 2611.696-8在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为 15C湿含量为0.0073kg水？kg-1绝干气，焓为35kJ?kg-1绝干空气；空气进干燥器温度为 90C, 焓为109 kJ?kg-1

25、绝干空气；空气出干燥器温度为50C ;湿含量为0.023 kg水？kg-1绝干气;进干燥器物料含水量为0.15kg水？kg-1绝干料；出干燥器物料含水量为0.01kg水？ kg-1绝干料;干燥器生产能力为 237kg?h-1 （按干燥产品计）。试求：1. 绝干空气的消耗量（kg绝干气？ h-1）；2. 进预热器前风机的流量（m3?s-1）;3. 预热器加入热量（KW）（预热器热损失可忽略）。附湿空气比容计算公式：5V= （ 0.772 + 1.244H （ t + 273 ） / 273 （ 1.0133 10 ） / P。解:to=15 C , Ho=0.0073, lo=35, t1=90

26、 C , 1讦109, t2=50 C ,出=0.023, X1=0.15, X2=0.01, qmG2=237kg/hX2=W2/(1-W2), W2=X2/(1+X2)=0.01/1.01=0.01qmGc=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 ?/ht027315 273h 0.772 1.244H。-0.772 1.244 0.00730.824273273qv=2089.2 0.824= 17

27、21.5m3/hQp=qmL(1.01 + 1.88H)(t1-to)=2089.2(1.01 + 1.88 0.0273) (90-15) = 1604076-9采用常压操作的干燥装置干燥某种湿物料，已知操作条件如下： 空气的状况：进预热器前tO =20C, HO =0.01kg水? kg-1绝干气进干燥器前t1 =120C；出干燥器时t2 =70 C, H2 =0.05 kg水？ kg-1绝干气物料的状况：进干燥器前1=30C, w1 =20% (湿基)。出干燥器时 2=50 C, w2=5% (湿基)。绝干物料比热cS=1.5kJ?kg-1 C -1干燥器的生产能力为 53.5kg/h (按干燥产品计)。试求：(1) 绝干空气流量qm,L (kg绝干空气？ h-1 )；(2) 预热器的传热量 QP (kJ?h-1)；(3) 干燥器中补充的热量 QD (kJ?h-1)。假设干燥装置热损失可以忽略不计。解：to=2O C , Ho=O.O1, t1=120 C , t2=70 C , H2=0.05, 3=30 C , W1=0.2, 4=50 C , W2=5%, Cs=1.5, qmG2=53.5X1=0.2/0.8=0.25, X2=5/95=0.053qmGc=qmG2(1-W2)=53.5(1-0.05)=50.8qmw=qmGc(X1-X2)=50.8(0.2