化工原理課后習(xí)題答案

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曲冊(cè)幕3 PaH,E 不變，則 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同理也可用液相濃度進(jìn)行判斷3,解：HCl在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)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在水中的擴(kuò)散系數(shù) Dl .水的締和參數(shù)2.6,分子量Ms 18,粘度 293K1.005CP,分子體積 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N(yùn)aD

3、 RTx P Pbm Pa2 Pa11和2表示氣膜的水側(cè)和氣側(cè)，A和B表示氨和空氣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得氣膜厚度為 0.44mm.5,解：查25 C水汽在空氣中擴(kuò)散系數(shù) 為D 0.256cm2s1.751.75-I-Q Q80 C下，D2 D1 t 0.2560.34

4、4cm2 s 3.44 10 5cm2 sT129880PBMC水的蒸汽壓為RPR P F2DP時(shí)間6解:RTZFBmt MNA畫(huà)圖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塔頂：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、過(guò)塔的物料衡算，得到 Gm y1 y2 如果NaOH溶液相當(dāng)濃，可設(shè)溶液面上在塔頂?shù)耐苿?dòng)力A KGPy y LmZACO2蒸汽壓可以忽略，即氣相阻力控制傳遞過(guò)程。6在塔底的推動(dòng)力對(duì)數(shù)平均推動(dòng)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液體的平均分子量：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：鳥(niǎo)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：塔頂?shù)耐苿?dòng)力塔底的推動(dòng)力Y 丫10.004 0.0003 對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力 0.00143In0.004 0.00

7、03根據(jù) 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傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)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 不夠用解: （ 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衛(wèi) 3.61m2.77而m 1.5故A1.33 1 mG 1.5NogY1丄GG Y；Nt0.02, Y2不變，故X1丫2G Y1L X1 丫2Y2YmNogZZ因0.002, X2H hOGOGX20.02 0.00223.61m也不變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,即填料層應(yīng)增加7mH OG不變L G不變，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:排放濃度是合格的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試差設(shè) S 0.53代入式A得Nog 6.76設(shè)S0.48 Nog6.30設(shè)S0.42Nog5.8設(shè)S0.32Nog5.2設(shè)S0.31Nog5.14左邊等于右邊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：因氨得平衡分壓為零，故yaybIn yb yaNogyb yaym103kg hya ,yb yb ,yb又吸收率 1 y，故ybyb而有N OGya現(xiàn)操作條件基本相同，故三種情況下的 于是所需填料塔高度之比為：InyaIn-11H og G

12、Ky a ,可認(rèn)為相等。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 個(gè)大氣壓)(1)濕度；(2)焓；(3)露點(diǎn)；(4) 解：1、H=0.021, I=116kJ/kg, t d=25?C10.0215027322.40.122918273、溫度為 濕比容50 C的空氣，如杲濕球溫度為30 C,計(jì)算:Vh6-2已知一個(gè)干燥系統(tǒng)的操作示意圖如下:在IH圖中畫(huà)出過(guò)程示意圖A14 C預(yù)熱器HA=0.01k?kg-1 干氣B83C理論干

13、燥器C, 83C,$HC=0.03kg ?kg-1 干氣= 80 %間壁冷凝器I冷凝水，1kg? h-1解：示意圖，見(jiàn)右圖 q m,L H A H CtA=83C%0.03-0.0150kg / htA=14C6-3在一連續(xù)干燥器中干燥鹽類結(jié)晶，每小時(shí)處理濕物料為 量由40%減至5% （均為濕基），以熱空氣為干燥介質(zhì)，初也為 0.009kg 水？kg水 絕干氣，離開(kāi)干燥器時(shí)濕度H2為0.039kg水？kg-1絕干氣，假定干燥過(guò)程中無(wú)物料損失，試求:（1）水分蒸發(fā)是 qm,W （kg 水?h-1）；（2）空氣消耗qm,L（ kg絕干氣？ h-1）；原濕空氣消耗量qm,L（ kg原空氣？ h-1）

14、；（3）干燥產(chǎn)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某廠利用氣流干燥器將含水20%的物料干燥到5% （均為濕基），已知每小時(shí)處理的原料量為1000kg，于40C進(jìn)入干燥器，假設(shè)物料在干燥器中的溫度變化不大，空氣的干球 溫度為20C，濕球溫度為 16.5C，空氣經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入干燥器，出干燥器的空氣干球 溫度為60C，濕球溫度為 40C，干燥器的熱損失很小可略去不計(jì)，試求：（1）需要的空氣量為多少m3?h-1?（以進(jìn)預(yù)熱器的狀態(tài)計(jì)）（2）空氣進(jìn)干燥器的溫度？0C時(shí)水的汽化熱 2491.27kJ?kg-1，空氣與水汽比熱分別為1.01與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查圖得：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濕物料含水量為 42%,經(jīng)干燥后為4% （均為濕基），產(chǎn)品產(chǎn)量為0.126kg/s,空氣的 干球溫度為21 C，相對(duì)濕度40%，經(jīng)預(yù)熱器加熱至 93C后再送入干燥器中，離開(kāi)干燥器時(shí) 空氣的相對(duì)濕度為 60%，若空氣在干燥器中經(jīng)歷等焓干燥過(guò)程，試求：（1）在I圖H上畫(huà)出空氣

18、狀態(tài)變化過(guò)程的示意圖；（2）設(shè)已查得H0=0.008kg水？kg-1絕干氣，出=0.03 kg水？kg-1絕干氣），求絕干空 氣消耗量qm,L （kg絕干氣？s-1）。預(yù)熱器供應(yīng)之熱量 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有一連續(xù)干燥器在常壓下操作，生產(chǎn)能力為1000kg ?h-1 （以干燥產(chǎn)品計(jì)） 物料水分由12%降為3% （均為濕基）物料溫度則由15C至28C，絕干物料的比熱為 1.3KJ ?kg-1絕干料，C,空氣的初溫為25 C，濕度為0.01kg ?kg-1絕干空氣，經(jīng)預(yù)熱器后升溫至70C,干燥器出口廢氣為 45C,設(shè)空氣在干燥器進(jìn)出口處?kù)手迪嗟?，干燥系統(tǒng)熱損失可忽略不計(jì)，試求： 在H I圖上（或tH圖上）示意

20、畫(huà)出濕空氣在整個(gè)過(guò)程中所經(jīng)歷的狀態(tài)點(diǎn); 空氣用量（m3?h-1）（初始狀態(tài)下）；為保持干燥器進(jìn)出口空氣的焓值不變，是否需要另外向干燥器補(bǔ)充或移走熱量？其值為多 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用熱空氣干燥某濕物料?？諝獬跏紲囟萾0=20 C,初始濕度H0=0.006Kg水？ kg-1干氣。 為保證干燥產(chǎn)品質(zhì)量，空氣進(jìn)干燥器的溫度不得高于90C；為此在干燥器中間設(shè)置加熱器?？諝饨?jīng)預(yù)熱器升溫至 90 C通入干燥器，當(dāng)熱空氣溫度降至60 C時(shí)，再用中間加熱器將空氣加熱至90C，廢氣離開(kāi)干燥器時(shí)的溫度變?yōu)?0C。假設(shè)兩段干燥過(guò)程均視為等焓過(guò)程。1、 在濕空氣的HI （或t H）圖上定性表示出空氣通過(guò)整個(gè)干燥器的過(guò)程；2、汽化每千克水所需的絕干空氣量和所需供熱量。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在一常壓氣流干燥器中干燥某種濕物料，已知數(shù)據(jù)如下：空氣進(jìn)入預(yù)熱器的溫度為 15C濕含量為0.0073kg水？kg-1絕干氣，焓為35kJ?kg-1絕干空氣；空氣進(jìn)干燥器溫度為 90C, 焓為109 kJ?kg-1

25、絕干空氣；空氣出干燥器溫度為50C ;濕含量為0.023 kg水？kg-1絕干氣;進(jìn)干燥器物料含水量為0.15kg水？kg-1絕干料；出干燥器物料含水量為0.01kg水？ kg-1絕干料;干燥器生產(chǎn)能力為 237kg?h-1 （按干燥產(chǎn)品計(jì)）。試求：1. 絕干空氣的消耗量（kg絕干氣？ h-1）；2. 進(jìn)預(yù)熱器前風(fēng)機(jī)的流量（m3?s-1）;3. 預(yù)熱器加入熱量（KW）（預(yù)熱器熱損失可忽略）。附濕空氣比容計(jì)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訐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采用常壓操作的干燥裝置干燥某種濕物料，已知操作條件如下： 空氣的狀況：進(jìn)預(yù)熱器前tO =20C, HO =0.01kg水? kg-1絕干氣進(jìn)干燥器前t1 =120C；出干燥器時(shí)t2 =70 C, H2 =0.05 kg水？ kg-1絕干氣物料的狀況：進(jìn)干燥器前1=30C, w1 =20% (濕基)。出干燥器時(shí) 2=50 C, w2=5% (濕基)。絕干物料比熱cS=1.5kJ?kg-1 C -1干燥器的生產(chǎn)能力為 53.5kg/h (按干燥產(chǎn)品計(jì))。試求：(1) 絕干空氣流量qm,L (kg絕干空氣？ h-1 )；(2) 預(yù)熱器的傳熱量 QP (kJ?h-1)；(3) 干燥器中補(bǔ)充的熱量 QD (kJ?h-1)。假設(shè)干燥裝置熱損失可以忽略不計(jì)。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