化工原理课后答案丁玉兴

1、.丁玉兴编化工原理习题解答第一章 流体流动与输送2、将以下压力单位换算为KPa，且各用表压和绝对压表示。（1）0.4kgf/cm解：1kgf=9.81N 4、当地大气压为750mmHg时，问位于水面下20m深处的绝对压是多少Pa和atm?解：由题意可得：6、管子的内经是100mm，当277K的流速是2m/s时，求体积流量V时和质量流量。解：由题意可得：8、相对密度为0.91的椰子油沿内径是156mm的钢管输送，如果质量流量是50t/h，求体积流量和流速。解：由题意可得：10、相对密度为0.9的料液从高位槽自动流入精馏塔中，塔内表压为4×10 Pa,为了保持管内流速为2m/s。试求高位

2、槽内液面距塔进口的垂直距离。（已知损失能量为24.5J/，当地大气压是10×10Pa）解：由题意可得：取高位槽液面为截面1-1，精馏塔液面为截面2-2，取截面2-2为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程12、浓度为的糖液（黏度、密度为）,从加压容器经内径6mm的短管出。问当液面高于流出口1.8m时，糖液流出的体积流量为多少？假定无摩擦损失，液面上的压力为（表压），出口为 (一个大气压)。解：取加压容器口为截面1-1，高位槽液面为截面2-2.取截面1-1为基准面，在两截面之间列出能量衡算方程14、已知水的流量是每秒15L，温度为277K，在钢管内流动，试确定水的流动形态。解：从本书附录

3、中查得水在277K时16、从水塔引水至车间，采用10.16cm水管，其管路的计算总长度（包括直管和管件阀门的当量长度）为150m，设水塔内水面维持恒定，且高于排水管口12m，水温为12，试求此管路中水的流量。解：设水塔截面H，排水管口截面2-2，并以截面2-2为基准面，列出两截面间伯努利方程查得水在12时，18、某车间排出的冷却水温度为65，以德流量注入一贮水池中，同时用一有水泵连续地将此冷却水送到一凉水池上方的喷头中。冷却水从喷头喷出，然后落到凉水池中，以达到冷却的目的。已知水在进入喷头前要保持50kPa（表压）的压力，喷头入口比贮水池水面高2m，吸入管路和压出管路的损失压头分别为0.5m和

4、1m，试计算下列各项：（1）选择一台合适的离心泵，并计算泵的轴功率。（2）确定泵的安装高度（以本地区大气压计，管内动压头可忽略不计）解：已知水的对该系统列伯努利方程，得在泵附录中查得符合要求，其主要性能如下：流量60 轴功率2.61kW 扬程11.8m 转速1450 效率74% 汽蚀余量2.5m轴功率： 第二章 流体与粒子间的相对运动过程1、 计算直径d为80，密度的固体颗粒，分别在20空气和水中的自由沉降速度。解：（1）在20水中：设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律得：核算： （2）在20空气中的黏度为 设沉降在层流区进行，由斯托克斯定律算出： 核算： 所以假设不成立，再假设在过渡区，由斯托

5、克斯定律得： 2、 一种测定黏度的仪器由一钢球及玻璃筒组成，测试时筒内充满被测液体，记录钢球下落一定距离的时间。今测得刚球的直径为6mm，在糖浆下落距离为200mm所用时间是6.36s。已知钢球密度为7800，糖浆密度为1400，试计算糖浆的黏度。解：假设在层流区进行，由斯托克斯定律得： 3、 粒径为90，密度为3500的球形颗粒在20的水中作自由沉降，水在容器中的深度为0.6m，试求颗粒沉降至容器底部需要多长时间？解：假设在层流区进行，由题意查表得：在20水中，黏度为由斯托克斯定律得：4、 某颗粒直径为3.5mm，密度为1500，试求其在常温水中的沉降速度，如果将该物粒放在同样的水中，测得其

6、沉降速度为，试求其粒径为多少？解：常温水 假设在层流区进行，由斯托克斯定律得： 由第一问可知0.2m/s接近0.279m/s，由艾仑公式得： 5、 密度为1800的固体颗粒在323K和293K水中按斯托克斯定律沉降时，沉降速度相差多少？如果微粒的直径增加一倍，在323K和293K水中沉降时，沉降速度又相差多少？解：在293K时 在323K时 由斯托克斯公式可得6、对密度为1120,含有20%固相的悬浮液进行过滤，在过滤悬浮液15后，能获得湿滤渣的量是多少？已知滤渣内含水分25%解：由题意得7、 在实验室中用板框式压滤机对啤酒与硅藻土的混合液进行过滤。滤框空处长与宽均为810mm，厚度为45mm

7、，共有26个框，过滤面积为33，框内总容量为0.760。过滤压力为2.5（表压），测得过滤常数为：，滤渣体积与滤液体积之比。试计算：（1）过滤进行到框内全部充满滤渣所需过滤时间；（2）过滤后用相当于滤液量1/10的清水进行横穿洗涤，求洗涤时间。解：（1）框内全部充满滤渣，则过滤面积 （2）8、 在的恒压下过滤某种悬浮于水中的颗粒。已知悬浮液中固相的质量分率为0.14，固相的密度为2200，滤饼的空隙率为0.51，过滤常数为，过滤面积为45过滤阻力忽略不计，欲得滤饼体积为0.5，则所需过滤时间为多少？ 9、 某叶滤机的过滤面积为，在的恒压差下过滤4h得到滤液，滤饼为不可压缩，且过滤介质阻力可忽略

8、，试求：（1） 其他条件不变，将过滤面积增大1倍，过滤4h可得滤液多少？（2） 其他条件不变，过滤压差加倍，过滤4h可得滤液多少？（3） 在原条件下过滤4h，而后用清水洗涤滤饼，所需洗涤时间是多少？解：（1）已知 （2）过滤常数 （3）洗涤速率 洗涤时间11、用直径为600mm的标准式旋风分离器来收集药物粉尘，粉尘的密度为2200，入口空气的温度为473K，流量为3800，求临界直径。解：由题意可得：代入上式得：12、密度为速溶咖啡粉，其直径为，用温度为250，的热空气代入旋风分离器中，进入时切线速度为，在分离器中旋转半径为0.5m，求其径向沉降速度。将同样大小的咖啡粉粒放在同温度的静止空气中

9、，其沉降速度又为多少？解：（1）250时， ，（2）250时 设粒子在层流区沉降，其最大沉降粒径为，层流区，的上限值 则代入斯托克斯得： <所以在层流区沉降 第三章 传热1、载热体流量为1500kg/h，试计算以下各过程中载热体放出或得到的热量。（1）100的饱和水蒸气冷凝成100的水；（2）比热容为3.77的NaOH溶液从290K加热到370K；（3）常压下20的空气加热到150；（4）压力为245kPa的过热蒸气冷凝成40水。解：（1）经查表已知水的汽化焓， （2） （3）经查表常压下， （4）（2719.7-167.5）×1500=3.828×3、普通砖平壁厚度

10、为460mm，一侧壁面温度为200，另一侧壁面温度为30，已知砖的平均导热系数为，试求： （1）通过平壁的热传导通量，；（2）平壁内距离高温侧300mm处的温度。解：（1）由导热热通量公式可得：（2）设以x表示沿壁方向上的距离，若在x处等温面上温度为t，则 5、某燃烧炉的平壁由下列依次砌成： 耐火砖 导热系数 绝热转 普通砖 若已知耐火砖内侧面温度为860，耐火砖与绝热转接触面温度为800，而绝热转与普通砖接触面温度为135，试求： （1）通过炉墙损失的热量，；（2）绝热砖层厚度，m；（3）普通砖外壁面温度，。 解：（1）由导热热通量公式，得 （2） （3）由7、用钢管输送水蒸气，为减少热损失

11、，钢管外包扎两层绝热材料，第一层厚度为30mm，第二层厚度为50mm，管壁及两层绝热材料导热系数分别为45、0.093、0.175W/(m·)，钢管内壁面温度为300，第二层保温层外表面温度为50，试求单位管长的热损失量和各层间接触界面的温度。解：管壁 第一层材料 W/(m·) 第二层材料 W/(m·) 管外壁的温度为，则 管外壁与第一层绝热材料接触面温度为298.5。 设第一层与第二层绝热材料接触面温度为，则10、在一列管式换热器中，壳程有绝压为180kPa水蒸气冷凝，某种液体在管内流过，其流量为2000kg/h，进口温度为20，出口温度为70，平均温度下比热容

12、为2.5kJ/kg·,试求蒸汽用量。假设换热器热损失可忽略，壳程蒸汽冷凝后排出的为饱和水。解：180kPa水蒸气的冷凝潜热，热损失可忽略 11、在一套管换热器中，热流体由300降到200，冷流体由30升到150，试分别计算并流和逆流操作时的对数平均温度差。解：并流时热流体温度 300200冷流体温度 30150 =270 =50逆流时热流体温度 300200冷流体温度 15030 =150 =17013、在一套管换热器中，内管为的钢管，热水在内管内流动，热水流量为2500kg/h，进出口温度分别为90和50，冷水在环隙中流动，进出口温度分别为20和30.逆流操作，若已知基于管外表面积

13、的总传热系数为1500w/。试求套管换热器的长度。假设换热器的热损失可忽略。解：逆流时热流体温度 9050冷流体温度 3020 =30 =60又14、在一套管换热器中，苯在管内流动，流量为3000kg/h，进出口温度分别为80和30，在平均温度下苯的比热容为1.9kJ/kg·,水在环隙中流动，进出口温度分别为15和30，逆流操作，若换热器的传热面积为2.5，试求总传热系数。解：逆流操作热流体温度 8030冷流体温度 3015 =50 =15 又 )16、在一逆流操作的单程列管式换热器中用冷水将1.25kg/s的某液体（比热容为1.9kJ/kg·），从80冷却到30，水在管内

14、流动，进出口温度分别为20和50，换热器的列管直径为， 若已知管内、管外的对流系数分别为0.85、1.70kW/，试求换热器的传热面积。假设污垢热阻，管壁热阻及换热器的热损失均可忽略。解：逆流操作热流体温度 8030冷流体温度 5020 =10 =30 又 W/17、在列管式换热器中，用冷水冷却某油品，水在直径为的列管内流动，已知管内水侧对流传热系数为2000 W/，管外油侧对流传热系数为250 W/。该换热器使用一段时间后，管壁两侧均形成垢层，水侧垢层热阻为0.00025，油侧垢层热阻为0.0002。管壁导热系数为45 W/.试求产生污垢热阻增加的百分数。解：根据题意可得： W/， W/，

15、未产生污垢层时： （ W/） 产生污垢后： （ W/） 第四章 蒸发1、已知25%NaCl水溶液在0.1MPa下沸点为107，在0.02MPa下沸点为65.8，试利用杜林规则计算在0.05MPa下的沸点。解：经查表可得：水在常压、0.1MPa、0.02MPa、0.05MPa下的沸点分别为100、99、60.1、81.2，又由杜林规则可得： 2、试计算密度为1200的溶液在蒸发时因液柱压头引起的温度差损失（已知蒸发器加热管底端以上液柱深度为2m，液面操作压强为20kPa(绝压)）。解：由静力学基本方程，得经查表20kPa下饱和蒸气温度为60.1，31.76kPa下饱和蒸气温度为683、当二次蒸汽

16、的压强为19.62kPa时，试计算24.24%NaCl水溶液的沸点升高值为多少？解：经查表：浓度为24.24%的NaCl水溶液在常压下的沸点为107经查表可得19.62kPa时，水蒸气的饱和温度为T=60.1=333.25K，其潜热4、在传热面积为85的单效蒸发器中，每小时蒸发1600kg浓度为10%的某种水溶液，原料液温度为30，蒸发操作的平均压强为100kPa，加热蒸汽总压为200kPa，已估计出有效温度差为12，试求完成液浓度。已知蒸发器的传热系数为900，热损失取为蒸发器传热量的5%，设溶液比热近似取为。解：1）、2）、3）、总传热量:4)、溶液沸点：5）、原料液由30泡点（108.2

17、）所需有效热量6)、汽化过程所需有效热量7）、蒸发器热损失为：8）、5、某真空蒸发器中每小时蒸发kg、浓度为8%的水溶液。原料液温度为75，蒸发室压强为40kPa（绝压），加热蒸汽绝对压强为200kPa。完成液浓度为42.5%，试求蒸发器的传热面积和加热蒸汽量。已知蒸发器的传热系数,热损失为总传热量的3%，并忽略静压效应，设溶液比热近似取为。解：水分蒸发量；查得40kPa（绝压）下水的沸点为75，汽化热为2312；200kPa（绝压）下水的沸点为120.2，汽化热为2205；查得101.3kPa（绝压）下水溶液的沸点为102，水的沸点为100校正次数溶液的沸点升高溶液的沸点为, 传热面积第五章

18、 蒸馏1、已知苯甲苯混合液中苯的质量分率为0.25，试求其摩尔分率和混合液的平均分子量。解：苯：甲苯：平均分子量：2、（1）含乙醇0.12（质量分数）的水溶液，其摩尔分率为多少？（2）乙醇水恒沸物中乙醇含量为0.894（摩尔分率），其质量分率为多少？解：（1） （2） 3、苯甲苯混合液在压强为101.33kPa下的t-x-y图见本章图5-1，若混合液中苯初始组成为0.5（摩尔分率），试求：（1）该溶液的泡点温度及其瞬间平衡气相组成；（2）将该混合液加热到95时，试问溶液处于什么状态？各项组成为若干？（3）将该溶液加热到什么温度，才能使其全部气化为饱和蒸气，此时的蒸气组成为若干？解：（1）泡点为

19、92， （2）95溶液处于气液共存区， （3）将该溶液加热到98时，溶液全部气化为饱和蒸气。 此时气相中轻组分含量为0.5。4、苯甲苯混合液中苯的初始组分为0.4（摩尔分率，下同），若将其在一定总压下部分汽化，测得平衡液相组分为0.258，气相组成为0.455，试求该条件下的气液比。解：由题意可得： 即设原料量F=1mol解得：, 气液比5、某两组分理想溶液，在总压为26.7kPa下的泡点温度为45，试求气液平衡组成和物系的相对挥发度，设在45下，组分的饱和蒸气压为。 解：根据泡点方程，得 根据露点方程，得 又由得 气相中轻组分含量为0.94，重组分含量为0.06；液相中轻组分含量为0.84，

20、重组分含量为0.16；物系的相对挥发度为3.02。6、在连续精馏塔中分离二硫化碳（A）和四氯化碳（B）混合液，原料液流量为1000kg/h，组成为0.30（组分A质量分数，下同），若要求釜残液组成不大于0.05，馏出液中二硫化碳回收率为90%，试求馏出液流量和组成(组分A的摩尔分率)。 解：二硫化碳的分子质量为76kg/kmol，四氯化碳的分子质量为154kg/kmol， 原料液组成（摩尔分率）为 原料液的平均分子质量为 原料液摩尔流量为 釜残液组成为 由全塔物料衡算可得： 总物料： （1） 易挥发组分A： （2） 代入上式（2）得： 解得： 7、在常压连续精馏塔中分离某两组分理想溶液，原料液

21、流量为300kmol/h，组成为0.35（易挥发组分的摩尔分率，下同），泡点进料。馏出液组成为0.90釜残液组成为0.05，操作回流比为3.0，试求：（1）塔顶和塔底产品流量，kmol/h；（2）精馏段与提馏段的上升蒸气流量和下降液体流量，kmol/h。解：（1）由全塔物料衡算得： 即 解得： （2）由操作回流比3.0可知 8、在连续精馏塔中分离两组分理想溶液，原料液流量为75kmol/h，泡点进料，若已知精馏段和提馏段操作线方程分别为，试求： （1）精馏段和提馏段的下降液体流量，kmol/h； （2）精馏段和提馏段的上升蒸气流量；kmol/h。解：由操作线方程（a）可得 , R=2.61 又

22、 又是泡点进料，q=1由操作线方程（b）可得: (1) (2)由提馏段操作线方程与对角线联立得：，即由已知条件知F=85kmol/h,由（1）、（2）式联立，得 (3)又,将上述二式代入（3）得：9、在常压连续精馏塔中，分离甲醇-水溶液。若原料液组成为0.45（甲醇摩尔分率）温度为30，试求进料热状态参数。已知进料泡点温度为75.3，操作条件下甲醇和水的汽化潜热分别为1055kJ/kg和2320kJ/kg，甲醇和水的比热容分别为2.68kJ/(kg·)和4.19 kJ/(kg·)。解：甲醇的分子质量为32kg/kmol，水的分子质量为18kg/kmol。已知进料泡点温度为，

23、原料液的平均汽化潜热为：原料液的平均比热容为：进料热状态参数为：10、在连续精馏塔中分离两组分理想溶液，已知精馏段和提馏段操作线方程为，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。解：由精馏段操作线方程 ； 得 露点进料线两操作线交点纵坐标为 解之得 因为为提馏段操作线上一点，所以将代入提馏段操作线方程，得 。11、在连续精馏中分离两组份理想溶液，已知原料液组成位0.45（易挥发组分摩尔分率，下同），原料液流量100kmol/h，泡点进料，馏出液组成为0.90，釜残液组成为0.05，操作回流比为2.4。试写出精馏段操作线方程和提溜段操作线方程。解：由全塔物料衡算及

24、一挥发组分物料衡算得 (1)即 (2)联立（1）（2）得出 （1）精馏段操作线方程（2）提馏段操作线方程12、在连续精馏中分离两组份理想溶液，已知原料液组成位0.55（易挥发组分摩尔分率，下同），泡点进料，馏出液组成为0.90，操作回流比为2.5，物系的平均相对挥发度为3.0，塔顶为全凝器，试用逐板法计算求精馏段理论板数。解：由气液平衡方程得：由精馏操作线方程得：塔顶为全凝器，则由平衡方程得 ，即由操作线方程得，即由平衡方程得 ，即由操作线方程得，即由平衡方程得 ，即第三版为加料板，即精馏段理论板数为2。13、在常压连续精馏塔中分离苯-甲苯混合液，原料液组成为0.50（苯的摩尔分数，下同），气

25、液混合物进料，其中液化率为1/3，若馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.02，回流比为2.5，试求理论板数和适宜的进料位置。解：精馏段操作线方程为：此题的理论板数和适宜的进料位置可由图解法求得，见下图：由图可知所需理论板数为12（不包括再沸器），自塔顶往下的第6层为进料板。14、在常压连续精馏塔中分离甲醇-水溶液，原料液组成为0.4（甲醇的摩尔分率，下同），泡点进料。馏出液组成为0.95，釜残液组成为0.03，回流比为1.6，塔顶为全凝器，塔釜采用饱和蒸气直接加热，试求理论板数和适宜的进料位置。解：由题可知：精馏段操作线方程为：此题理论板数可由图解法求得，见下图：从图中可知，理论板数为7，自

26、塔顶往下的第5层为进料板。15、在连续精馏塔中分离两组份理想溶液，原料液组成位0.35（易挥发组分得摩尔分率，下同），馏出液组成为0.9，物系的平均相对挥发度为2.0，回流比为最小回流比的1.4倍，试求以下两种情况下的操作回流比。（1）饱和液进料；（2）饱和蒸汽进料。解：（1）饱和液进料，线与平衡线的交点坐标（0.35，y）, 平衡线方程为，将代入上述方程，得，即线与平衡线的交点坐标（）为（0.35，0.519），（2）饱和蒸汽进料，线与平衡线的交点坐标（，0.35）, 平衡线方程为，将代入上述方程，得，即线与平衡线的交点坐标（）为（0.212，0.35），第六章 吸附吸收1、某种混合气中含有

27、30%（体积）的，其余为空气。于1013kPa及30下用清水吸收其中，试求液相中的最大浓度。解：根据分压定律： 2每1000g水中含有18.7g氨，试计算氨的水溶液的摩尔浓度c、摩尔分率、及摩尔比。解：由题意得3、在一个大气压20时，氧气在水中的溶解度可用下式表示,式中p为气相中氧的分压；x为液相中氧的摩尔分数；试求在上述条件下氧在水中的最大溶解度。解：根据分压定律： 4常压下34的空气为水蒸气所饱和.试求:1）混合气体中空气的分压；2）混合气体中水蒸气的体积分率；（理想气体的体积分率等于摩尔分率）3）混合气体中水蒸气的摩尔比浓度。解：查饱和水蒸气表t=34 （1）（2）体积分率（3）摩尔比浓

28、度5、氨水的浓度为25%（质量分数），求氨对水的质量比和摩尔比。解：质量比：=0.333摩尔比：=0.3536已知空气中N2和O2的质量分数分别为76.7%和23.3%，总压为一个大气压，求 N2和O2的质量比和摩尔比。解：7、在逆流操作的吸收塔中，于一个大气压25下用清水吸收混合气体中的，将其浓度由2%降至0.1%（体积分率），该系数符合亨利定律，若取吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍，试计算操作液气比L/V及出口液相组成x。解：气相中： 8在常压下用水吸收某低浓度气体，已知气膜系数kg=1.9kmol/（m2.h. ）, 液膜吸收系数为，溶解度系数H=0.0015kmol/m3. ，试求气

29、相体积吸收总系数KG及相平衡常数m，并指出控制该过程的膜层。解：（1）由题意可得：， 控制过程的膜层为液层。（2）由得9、在20及101.3kPa下，用清水分离氨和空气的混合气体，混合气中氨的分压为1330kPa，经处理后氨的分压下降到7Pa，混合气体的处理量为1020kg/h，操作条件下平衡关系为，若适宜吸收剂用量为最小用量的5倍时，求吸收剂用量。解： 又因为 所以 10用清水吸收含低浓度溶质A的混合气体，平衡关系服从享利定律。现已测得吸收塔某横截面上气相主体溶质A的分压为5，液相溶质A的摩尔分率为0.01,相平衡常数m为0.82,气膜吸收系数=2.58×10-5 kmol/（m2

30、.s），液膜吸收系数=3.85×10-3kmol/（m2.s） 。塔的操作总压为101.3，试求：1）气相总吸收系数，并分析该吸收过程的控制因素。2）该塔横截面上的吸收速率。解：（1）由题意得：该过程主要受气膜阻力所控制。（2）由题意得：11、在填料吸收塔中，用清水吸收甲醇-空气混合气体中的甲醇蒸气吸收操作，在常压及27下进行，此时，混合气流率为1200，塔底处空塔速度为0.4m/s，混合气中甲醇浓度为100g甲醇/空气，甲醇回收率为95%，体积吸收总系数为，在操作条件下气液平衡关系为。试计算在塔底溶液浓度为最大可能浓度的70%时，所需的填料层高度。解：混合气的摩尔流速为： 12在内

31、径为0.8m的常压填料吸收塔内，装有高5m的填料。操作温度为20。每小时处理1200氨-空气混合气体，其中氨的浓度为0.0132(摩尔分率).用清水做吸收剂,其用量为900。吸收效率为99.5%.已知操作条件下气液平衡关系符合享利定律,在20时,一组平衡数据为:液相浓度为1g()/100g(),相应的平衡气相中氨的分压为800.试求:1)享利系数及溶解度系数。2)气相体积吸收总系数。解： 根据相平衡关系得 又根据物料衡算得：, 而, 又 13.在27及101.3 下,用水吸收混于空气中的甲醇蒸汽。甲醇在气液两相中的浓度很低，平衡关系服从享利定律。已知溶解度系数H=1.995kmol/m3.kp

32、a,气膜吸收分系数 kg=1.55×10-5kmol/m2.s.kPa,液膜吸收分系数为,试求吸收总系数并算出气膜阻力在总阻力中所占的百分数。解：由得第七章 萃取2.25时，醋酸（A）庚醇3（B）水（S）的平衡数据如本题附表所示。试求：（1）在直角三角形相图上作出溶解度曲线及辅助曲线，在直角坐标图上作出分配曲线；（2）由50醋酸、50庚醇3和100水组成的混合液的坐标点位置。经过充分混合而静置分层后，确定平衡的两夜相的组成和量；（3）上述两液层中溶质A的分配系数及溶剂的选择性系数。溶解度曲线数据（质量百分数）醋酸（A）庚醇-3（B）水（S）醋酸（A）庚醇-3（B）水（S）03.58.

33、619.324.430.741.445.846.547.596.493.087.274.367.758.639.326.724.120.43.63.54.26.47.910.719.327.529.432.148.547.542.736.729.324.519.614.97.10.012.87.53.71.91.10.90.70.60.50.438.745.053.661.469.674.679.784.592.499.6联结线数据（醋酸的质量分数）水层庚醇-3层水层庚醇-3层6.413.719.826.733.65.310.614.819.223.738.242.144.148.147.62

34、6.830.532.637.944.9解：（1）溶解度曲线、辅助曲线和分配曲线见本题附图。（2）由, 确定和点m的位置。由图读得两平衡液层的组成：水层（E层）：，庚醇-3层（R层）：，两液层的量由杠杆规则确定，,（3）分配系数选择性系数4.25下，用甲基异丁基甲酮MIBK从含丙酮40（质量，下同）的水溶液中萃取丙酮。原料液的流量为1500/h。操作条件下的平衡数据见本题附表。试求：（1）欲在单级萃取装置中获得最大组成的萃取液时，萃取剂的用量为若干/h；（2）若将（1）求得的萃取剂用量分作两等份进行两级错流萃取，则最终萃余相的组成和流量为若干；（3）比较（1）、（2）两种操作方式中丙酮的萃出率（

35、即回收率）。25时丙酮-水-甲基异丁基甲酮MIBK的平衡数据（均为质量百分数）丙酮（A）水（B）MIBK(S)丙酮（A）水（B）MIBK(S)04.618.924.428.937.643.247.048.52.22.33.94.65.57.810.714.818.897.893.177.271.065.654.646.138.232.748.546.642.630.920.93.7024.132.845.064.175.994.298.027.420.612.45.03.22.12.025时丙酮-水-甲基异丁基甲酮MIBK的联结线数据（均为质量百分数）水层中的丙酮MIBK层中的丙酮水层中的丙酮

36、MIBK层中的丙酮5.5811.8315.3520.623.810.6618.025.530.535.329.532.036.038.041.54042.545.547.048.0解：（1）过点S作溶解度曲线的切线交AB与点，切点为E，点即为萃取液最大组成点，由辅助曲线找出R点，连接ER交FS于M点，即为和点。由杠杆规则得：（2）， 由杠杆规则得：， ，由此确定出点，用试差法找出两点，由杠杆规则得：连接SR，由杠杆规则得：，由此确定点，用试差法找出两点，由杠杆规则得：，由图读出组成（3）方式（一），由杠杆规则得：方式（二），相同的萃取剂用量多级错流萃取比单级萃取效果好。5.在多级错流接触萃取装

37、置中，以水作萃取剂从含乙醛6（质量%，下同）的乙醛-甲苯混合液中提取乙醛。原料液的流量为120/h，要求最终萃余相中乙醛的含量不大于0.5%，每级中水的用量均为25/h。操作条件下，水和甲苯可视作完全不互溶，以乙醛的质量比组成表示的平衡关系为：Y=2.2X试求所需的理论级数（作图法和解析法）解：，操作线斜率为将原料液及要求的乙醛浓度由质量分率换算成质量比， (一)作图法由平衡关系在直角坐标系中作出分配曲线，过点作斜率为-4.5的直线，交平衡线OE于，自作垂线，交X轴于，通过再作斜率为-4.5的直线，交平衡线OE于，以此类推，直至萃余相的浓度低于所需要的，由图可知理论级数为7。(二)解析法，第一

38、级萃取，解得;同理可求得，。所求的理论级数为7。7.以水为萃取剂从丙酮与醋酸乙酯的混合液中提取丙酮。原料液的流量为2000/h，其中丙酮的含量为40%（质量%，下同），要求最终萃余相中丙酮的含量不大于6%，拟采用多级逆流萃取装置，操作溶剂比（S/F）=0.9.试求：（1）所需的理论级数；（2）萃取液的组成和流量；操作条件下的平衡数据见本题附表。平衡数据萃取相（质量%）萃余相（质量%）丙酮（A）醋酸乙酯（B）水（S）丙酮（A）醋酸乙酯（B）水（S）03.26.09.512.814.817.521.226.47.48.38.08.39.29.810.211.815.092.688.586.082.

39、278.075.472.367.058.604.89.413.516.620.022.427.832.696.391.085.680.577.273.070.062.051.03.54.25.06.06.27.07.610.213.2解：（1）由平衡数据画出溶解度曲线和辅助曲线，由丙酮的含量40%确定出F点，由操作溶剂比确定出M点，依在相图上定出，连接并延长与溶解度曲线交于,此点即为最终萃取相组成点，联结点与F，点S与，延长两条线交于点。由辅助曲线得出,联结为第一级；联结交溶解度曲线于，联结为第二级；依次作图，当，故所需理论级数为5。（2）联结的延长线与AB边相交于，此点即为最终萃取液的组成，

40、由图读得。由杠杆规则计算萃取液的流量，第八章 干燥1、已知湿气的总压为101.3kPa，水蒸气分压为5kPa，试求： (1)空气的湿度；（2）湿空气的饱和温度。解：（1）由题意可得： （2）由I-H图可得：湿空气的饱和温度为32。2、已知湿空气的干球温度为30，相对温度为40%，空气总压为101.3kPa，试求：（1）空气的湿度；（2）空气的饱和湿度；（3）空气的水蒸气分压；（4）空气的露点；（5）空气的湿比容；（6）空气的湿比热容；（7）空气的焓。解：30时 （1） （2） （3）空气的水蒸气分压为 （4） （5） （6） （7）I=603、利用I-H图填充下列表的空白。 干球温度/湿球温度/湿度/（kg水/kg干空气）相对湿度/%焓/(kJ/kg绝干气)水气分压/kPa露点/20180.01370552.01530260.02070803.02440290.02140933.22550350.033401355.03360360.0