《化工基础课后习题答案(高等教育出版社)[1]》 www.wenku1.com
化工基础课后习题答案(高等教育出版社)[1]日期：
流体流动和输送1、液体高度：,器底所受的力：压强：指示液为CCl4,其读数： 2、人孔面积： 压力： 槽壁面积：槽壁所受压力： 3、 4、 6、（1）求空气的体积流量 流通截面：体积流量：（2）求质量流量表压：绝压：空气的平均分子量： 当时温度：空气密度：∴质量流量： 7**、对容器A 孔口流速：体积流量： 流出的总体积：液体降至0.5m处所需时间： 剩余部分为非稳定流动，所需时间：对于容B 由于B 下端有短管，管内流体在流动中有下拉液体的作用，故需时间短。 8、以水平管中心线为基准面，在1－1，，2－2，间列柏式， 在操作条件下，甲烷的密度： 水柱压差计读数：9、
10、对孔板流量计： 流量与流速度关系： ，即，(1)当读数为80mmHg 时，，即误差＝1.2%(2)读数为20mmHg 时，，即误差＝4.9%(3)指示液为四氯化碳时， ∴流量的相对误差与以上相同。11、体积流量：质量流量： 导管中苯的流速： 12、忽略阻力，，，， 将数据代入，得体积流量：13、，，, , ∴ ＝，空气流量： 质量流量： ，∵，，，解得，14、当量直径：，体积流量： 流速： 湍流15、相对粗糙度：，查图得 16、 ，H1=0，H2=10，v1=0，v2=2.2，P2=0 ，查图得， 17、 用试差法求流量，∵λ＝f(Re),Re=f(v),难以直接求解。由Re ～λ图可见，对ε＝0.001的无缝钢管而言，Re 在2×104～1×107之间，λ值在0.02～0.028之间， 设λ＝0.025，H1=5，H2=0，P1=P2=0（表压），v1=0 ，查图得λ＝0.0235，苯的体积流量：qv=1.47×0.785×0.L/S （若设λ＝0.024，qv=0.92L/S）校核： 基本相符。18、强烈湍流时，λ可看作常数。 ， ,10=1./d5d5=1.，∴d=42mm 19、（1）、（2）、（3）、20、（1）、，增加3倍（2）、（3）、，增加1倍21、（1）、, , , , ∴（2）、 ，， ，， 22、，查图，λ＝0.034, ∵ P1=P2=0，H1=0，动压头可忽略 有效功率： 轴功率：23、 ,H1=0，v1=0，H2=15，v2=0.74，P1=P2=0（表压） ∴理论功率： 轴功率： 24、 ，∴主管中水的流量： 支管中流量：25、支路管道26、40mm 水柱＝0.4kPa(表压) ，绝对压：101.3+0.4=101.4kPa 50℃空气密度： 空气在导管中流速： , , 查图λ＝0.026 输送功率： 效率：27、（1）、更换后，输出量为：扬程：（2）、两台并联两台并联后输出水量最多能达到20m3/h，但是在6.3m 的扬程下，而不是25m 。实际并联两台的输出水量总小于20m3/h。 两台串联的水泵扬程最多为12.5m ，但是在流量为10m3/h时，实际串联两台的扬程总小于12.5m 。28、30℃时水的蒸汽压：当地大气压： 允许安装高度：现安装在水源上3m 处，不能正常运转。29、允许安装高度＝允许吸上高度－当地大气压低于标准大气压折算的压头－水蒸气压高于20℃水蒸气压折算的压头－阻力－动压头 50℃水蒸气压：12.23kPa ，20℃为2.33kPa 蒸汽压之差＝12.23-2.33=9.9kPa=1.01mH2O 大气压之差＝101.3－100=1.3kPa=0.13mH2O (1)、当流量为20m3/h时，允许安装高度：Hg=7.2-0.13-1.01-2-0.32=3.74m (2)、流量为30m3/h ，允许安装高度：Hg=5.7-0.13-1.01-2-0.73=1.83m 30、流动型态由Re 决定，要使流动型态相似，则两种情况下Re 应相等。设1为设备条件，2为模型条件 ，31、（1）、（2）、， （3）、传 热 Φ?t 700-60W ===96020. 240. 24A m ∑λ0. 9+0. 61、a 、散热速率： t 2=t 1-交界面温度：Φ/Aλ1δ1=700-960=444℃0. 90. 24 Φ?t 700-60W ===36020. 240. 10. 24A m++∑λ0. 90. 090. 6b 、 Φ/A 960Φ't =t +=700+=732℃'=α1(t -t )α3012、根据，A 炉气温度： Φ/A 960't 3=t 3-=60-=12℃α220外界温度：R 1=3、各层砖的热阻：δ10. 24δδ==0. 24R 2=2=2=6. 667δ2λ11. 0λ20. 15R 3=δ30. 24==0. 267λ30. 9=t 3-t 4t 1-t 3δ1δ2+λ1λ2δ3λ3700-=0. 24+6. 667δ20. 267 ，0. 267=1. 632δ=0. 21m 90，∴20. 24+6. 667δ2=5504、设交界面温度为tΦ=λ(t -30)=λ(80-30)t =δ1?50+30=200?50+30=230℃δ1δ2δ250 ∴2π?t 2?3. 14?(120-30)W==. 0d n +1m ln +ln +ln ln ∑λd 450. . . 088n n5、求散热速率Φ=l 求界面温度，设管外壁温度仍＝30℃不变。t 2=t 1-Φ1d 249ln =120-?2. 97?10-3≈120℃2πl λd 12πΦ1d 21d 49ln ＋ln 3) =120-(2. 97?10-3+4. 04) =88. 5℃2πl λ1d 1λ2d 22π求散热速t 3=t 1-率, (只包石棉40mm ，管外壁温度仍＝30℃不变。)2π(t 1-t 4)Φ2?3. 14?(120-30)W ===86. 410. 0d n +1l m ln +ln ln ∑λd 450. . 048n n管外壁温度仍＝30℃不变) 。求散热速率, (只包软木40mm ，Φ=l565. 5W=28. 810. 128m2. 97?10-3+ln0. 050. 048 α=100006、设饱和蒸汽的W m 2. K，304kPa 饱和蒸汽温度＝134℃r r m ==22. 5mm r 212∵1，∴ 不保温时：2π(t 1-t 2)Φ2?3. 14?(134-20)W ===257l m ++++α1r 1λr m α2r . 42π(t 1-t 2)Φ=11l+1+2+α1r 1λ1r m 1λ2r m 2α2r 2=保温时： 2?3. 14?(134-20)W=107. 710. m+++145?0. 0. 4?r 2'?90?ln ln ?r 1'?Φ?===1. 57Φ'?r 2?ln 60ln r ??30?1? Φ=7、(1)、2πl ?t1r 2ln λr 1，，∴Φ'=0. 63ΦΦ=（2）、2πl ?t 1r 21ln +λr 1α2r 2 r 211901+ln +Φλr 1α2r 2===1. 34216011Φ'1r 2ln +ln +λr 1α2r 2'0. . 06，∴Φ'=0. 746Φ1ln8、(1)、设绝热层外表面温度为t2πl (300-t )2πl (t -20)=10. 0451ln0. 150. 5，解得t=110℃2πl (300-t )2πl (t -20)=10. 0ln +ln 0. 150. . 05+δ) 用试探法求得δ＝0.02m=20mm（2）、?t m =(300-25) -(200-175)=104℃300-25ln200-1759、（1）、并流?t m =（2）、逆流(200-25) -(300-175)=149℃200-25ln300-175Re =10、用狄丢斯公式计算0. 022?1. 2?850=112200. 002 Pr =2. 5?2=41. 70. 12，符合应用范围（Re>1<Pr<120） ∵流体被加热α=0. 023∴λdRe 0. 8Pr 0. 4=0. 0230. 12W??41. 70. 4=969. 220. 022m . K Gr =11、gl 3ρ2β?tμ29. 81?1. 23?-3(150-120)==14. 5?1010-32(1. 5?10)2. 2?103?1. 5?10-3Pr ===22λ0. 15C μPr ?Gr =22?14. 5?0>2?107，为湍流α=0. 135(Gr Pr) =372. 6∴λd13W m 2. K 釜壁温度认为＝蒸汽温度，主要是因为新器壁的导热系数很大，即钢的导热系数大。?t '=12、定性温度：20+80=50℃2，定性尺寸＝0.02mρ=988. 1该温度下的物性参数：kgm 3μ=0. 549?10-3，kg m . S，Pr =3. 54Cp =4. 175kJ kg . Kλ=0. 648，W m . KRe =.0. 02?0. 4?988. 1=0. 549?10-3，为湍流 α=0. 0230. 648W. 540. 4=262220. 02m . K13、∵Pr ?Gr=109>2?107，属于自然对流中的湍流传热。13α=0. 135(Gr Pr)dλGr =，其中gl 3ρ2β?tμ2，小管下标为1，大管为2，则?l 2?Gr 2gl 2ρβ?t /μ ?=32=2 ?Gr 1gl 1ρβ?t /μ?l 1?3223?Gr 2?l 2d 2Pr 2C μ/λ ?===10==1 Gr ?l d Pr C μ/λ1?11，?，1>2?107，则大管13因为温度和物系相同，λ、d 、C 、μ、ρ、β、Δt均不变，因小管传热时Pr ?Gr13α2?Gr 2Pr 2??= =10 ?7Pr ?Gr >>2?10， α1?Gr 1Pr 1?，Φ2α2==10Φα1∵Φ=αA ?t ，对单位面积而言，1∴Φ2=10Φ1，即单位面积的热损失不同，比值为10。Φ=14、2πL ?t11r 1+ln 2+α1r 1λr 1α2r 2p 1= 初始时，令分母＝P1 积垢后，令分母＝P2110. 01251+ln +=0. 0533500?0. 0125p 2==11r 1r 1+ln 11+ln 22+α1r 11λr 22λ1r 11α2r 22110. 0+ln +ln +=0. 1532010. . 01251Φ2p 0. 05335=2==34. 8%1Φ10. 1532p 1∴ 传热量为原来的34.8%15、Φ=KA ?t m ，A =πdl ?n =3. 14?0. =10. 74m 250+40=45℃q =vA 1ρ?38 2，m?t m =(90-60)Φ=q m C ?t =vA 1ρ?38?C ?t =0. 5?0. 785?0. 022?38?J=S K =Φ644328J==2A ?t m 10. 74?45m K q m =冷流体的质量流量：16、Φ644328kg==10. 740-20C ?t 3000S'Φ=KA ?t m =K 'A '?t m600×2×（121－t ）=10×5（t-20） 解得t=117℃?t m 1=(350-100)-(220-180)=114. 6℃ln350- 17、并流：?t m 2=逆流：(350-180)-(220-100)=143. 6℃ln350- Φ=KA 1?t m 1=KA 2?t m 218、（1）、稳定传热A 1?t m 2143. 6===1. 25A 2?t m 1114. 6Φ1=Φ2，冷热流体qm 、ρ、C 相等。Φ1=q m ρC (120-T 2)=Φ2=q m ρC (t 2-20) ∴t2=140-T2，Φ=KA ?t mα1α25002WK ===2α1+α21000m KΦ=250?20?(T 2-20)+(120-t 2)2=q m ρC ?t =0. 001?0-T 2) 120-T 2=T +100-(140-T 2) +120-t 2=1. 252400022240-2T 2=1. 25(2T 2-40) =2. 5T 2-50∴热流体出口温度：T2=64.4℃ 冷流体出口温度：t2=140-T2=140-64.4=75.6℃α'(2v )0. 8=0. 8=20. 8=1. 740. 8v （2）、冷、热流体的流量都增大1倍 ∵α∝v ，α2(1. 74?500)756900W K '===21. 74?500?21740m K'ρC (T 1-T 2')=0. 002?q m (120-T 2') =435?20?t 1+?t 22(120-T 2')=8000')(T 2'-20)+(120-t 22 由第一问知，'=140-T 2'，解得T 2'=67. 9℃ t 2'=140-T 2'=72. 1℃ t 21. 74?500?W α'(2v )0. 8==317. 52=0. 8=20. 8=1. 74K =1. 74?500+5001370m K v 19、α 'ρC (t 2'-20)q m '=2q m q m ρC (T 1-T 2')=q m，'-50∴，120-T 2'=2t 2'=t 2160-T 2'2'ρC (t 2'-20)=0. 002?'-20)=8000'-20)(t 2(t 2q m'-20)=KA ?t m =317. 5?20?(t 28000')-(T 2'-20)(120-t 2ln160-T 2'T '=49. 2℃，整理 2代入，设2120-t 2T 2'-20 将'=t 235. 4=0. 79375?35. 4=35. 464. 6ln29. 2方程两边相等，说明假设正确，∴热流体出口温度＝49.2℃。 20、21、下标1表示热，2表示冷。q m 1C 1=0. 5q m 1C 1(420-370) =q m 2C 2(310-285) ，∴q m 2C 2 增长后：'-285) q m 1C 1(420-370) =q m 2C 2(t 2 q m 1C 1'(420-350) +285=t 2q m 2C 2t '=320K，∴2?t m 1=原来的传热温差：(420-310)+(370-285) =97. 5K2 ?t m 2=管长增长后：(420-320)+(350-285) =82. 5K2 下标1为原来，2为增长后Φ2q m C ?t KA 2?t m 2A 297. 5===1. 4==1. 4=1. 4?=1. 655Φ1q m C ?t ΦKA 1?t m 1A 82. 5，1，1l 2=1. 655l ∵A =2πrl ，1，故增长65.5%(2)、并流时q m 1C 1=0. 5q m 1C 1(420-370) =q m 2C 2(310-285) ，q m 2C 2 增长后：q m 1C 1(420-350) =q m 2C 2(t 2-285) ，∴t2=320K?t m =原来：(420-285)-(370-310)=92. 5Kln420- ?t m =增长后：(420-285)-(350-320)=69. 8Kln420- A 292. 5=1. 4?=1. 855A 169. 8∴并流时换热器管长应增加85.5％ 22、Φ=KA ?t mQ =Φ?τ=q m C ?t =-20) =JK =α1αW==740. 72α1+αm K ，?t m =80-40=57. 7K 80ln 40一侧恒温， Φ=KA ?t m =K τdl ?t mτ1800l ===8. 6m K πd ?t m 741?3. 14?0. 048?57. 7 D =Q ==44. 3kg ?H 2258. 3Q，(?H --100℃饱和蒸汽的汽化热)∴把10吨20℃的盐水加热到60℃，需饱和蒸汽44.3kg2A =n πdl =13?3. 14?0. 022?2=1. 8m 23、求换热面积：热量衡算：油释出热量＝水吸收热量q m C ?T =q m 1C 1?t?2200(90-T 2) =?4200(t 2-15)
T 2=115-1. 67t 2?t m =(90-t 2)-(T 2-15)=105-T 2-t 2ln 90-t 2T 2-15ln 90-t 2T 2-15 （未完） 24、KA ?t m =q m C ?t400?5(100-20)+(100-t 2)2180-t 2==0t 22q m C ?t =vA ρC (t 2-t 1) =0. 5?0. 12?800?2000(t 2-20) =0000t 2=000解得t2=35.1℃ 25、冷凝放热量：冷却放热量：Q =D ?H =500?000kJ Q '=q m Cp ?t =500?-30) =67900kJq =Q +Q '507900==141100J /S 冷却水用量：Φ=q m C p '?t 'q m =Φ141100kg==1. 68C p '(35-15) 4200?20SΦ2=67900kJ=18. 93600S冷却段传热面积A2：，15℃的水吸收q2的热量温度变为t2?t =Φ18900==2. 68℃q m C p 't2=t1+2.68=15+2.68=17.68℃ Δt1=T2-t2=78.5-17.68=60.82℃ Δt2=T3-t1=30-15=15℃?t m =60. 82-1545. 82==32. 7℃60. 821. 4ln15K =α1αW ==411. 82α1+αm KΦ218900==1. 4m 2K ?t m 411. 8?32. 7 440000=122. 2kJ /S 3600(78. 5-17. 68) -(78. 5-35) 17. 32==51. 7℃0. 335ln78. 5-35A 2=冷凝段传热面积A1:Φ1=17.68℃的水吸收q1的热量温度变为t3=35℃?t m =K =α1αW ==777. 82α1+αm KΦ1122200==3. 04m 2K ?t m 777. 8?51. 7 24+20=22=0. 022m 2 A 1=d m =A=A1+A2=4.44m2n = A 4. 44=＝32. 12根πdl 0. 022?2?π吸 收1、30℃水的饱和蒸气压＝4.24kPa, (p268, 表五（一）)4. 24=0. 求湿空气中水蒸气的体积分数； 0. 042?18x m ==0. 02650. 042?18+0. 958?29求水蒸气的质量分数： 0. 042?18+0. 958?29273kg ρ=?=1. 15322. 4273+30m 求湿空气的密度：*p =Ex 2、亨利定律为x =28600=0. p *101. 3E ===197MPa -418x 5. 15?10，E 197000m ===1945p 101. 3相平衡常数； x =p *101. 3?0. 43x ===0. 0232%***p =Ex p =Py E 1880003、根据，, （mol%）0. 0232%?44x ==0. 057%0. . 9768?18质量分数： p *0. 03?202. 6x ===2. 28%E 2674、2. 28?17x ==2. 2%2. 28?17+97. 72?18(mol%) 质量分数：5、进入水的最高含氧量水的最高含氧量是空气中氧（21％）相平衡的含氧量。脱氧后的最低含氧量：脱氧后水的最低含氧量是与吹扫地氮气中含氧相平衡的含氧量。p *0. 21?101300x ===5. 24?10-69E 4. 06?10-6kgO 25. 24?10?32g5. 24?10-6==9. 32?10-6=9. 32318kgH 2O mp *0. 02?9?10-6?32g -6x ===0. 499?10=0. 887E 184. 06?109m 3y 0. 12Y 1===0. 136Y 2=0. 01=0. 01011-y 1-0. 121-0. 016、，被吸收到氨量：.12)(0.136-0.m3出口气体体积：V==889.2m110. . 03kg 22. 42983p *16500E ===550kPax 0. 037、ρ110001kmol E ===1. 01?10-43M S H m . Pa对于稀溶液，E E 550000m =y =x =m x m ==5. 43p p 101300，∴Em ==. 43p 1013008、 y 0. 008== 1000?44?kg 18，（环氧乙烷分子量＝44） x =12、稳态下通过气膜的扩散系数（分子扩散的斯蒂芬定律）N D p =(p 1-p 2) mol A RT δp B m 2. S p1=20℃水的蒸汽压＝2330Pap ≈1p B, 因为气膜中水蒸气分压小。单位面积（1m2）盘中的水量：N 0. 257?10-4mol =(2330-0) =0. 2A 8. 314?293?0. 005m . Smolm 2m =1?0. 005?ρ=5kg =0. 2778kmol =277. 8m 277. 8==56460S =16h N 0. 00492A 全部蒸干所需时间： N 0. 257?10-4mol =. 6) =0. -3m 2. S 13、p2=2330×60% A 8. 314?293?0. 2?10t =单位面积（1m2）盘中的水量：m =1?0. 005?ρ=5kg =0. 2778kmol =277. 8t =全部蒸干所需时间：14、30℃时的扩散系数（根据富勒公式）：m 277. 8==5646S =1. 6h N 0. 0492Amolm 2D 30?273+30?= ?D 20?273+20?1. 75=1. 0630℃水的蒸汽压＝4240PaN D p =?p A RT δp B根据斯蒂芬定律： ，∵N ∝?p . D N 'D 30?p '1. 06?4. 24?(1-0. 5) ===1. 93N D ?p 2. 33(1-0. 5) 20∴ N ∝1t 30t '===15. 5ht ，∴1. 931. 9315、将平衡数据换算成比摩尔分率y 0. 0-3Y ===0. 00665y ===6. 61?101-y 1-0. 0. 3以第一组为例 ，然后作出Y —X 图。16、将溶解度换算成C —p 关系：C =以第三组数据为例，换算成X —Yd 的关系，仍以第三组为例，kmolNH 31/173＝=0. 58kmol /mm 3溶液(1+100) /1000y =p /P =0. 8/101. 3=0. 0079y 0. 0079Y ===0. 007961-y 1-0. 0079molNH 31/17X ===0. 0106molH 2O 100/1817、p A =p A x A ， x A =p A y A P 304?0. 15= ==0. 0421084p p A AX 1*=对于完全吸收，Y 2=0，吸收剂中不含溶质，X 2=0x 1x A 0. 0420. 15===0. 044Y 1==0. 17651-x 11-x A 1-0. V =1(1-0. 15) =0. 038kmol /S 22. 4惰气流量：V (Y -Y 2) VY 10. 038?0. 1765L m =*1=*==0. 152kmol /S =0. 152?220=33. 5kg /S0. 044X 1-X 2X 1 0. 09Y 1==0. 0991-0. 0918、y 0. 09*x ===0. 00337≈X **m 26. 7Y 2=Y1(1-0.99)=0.00099，由题知，y =mx ，则Y -Y 20. 099-0. 00099?L ?==29. 083 ?=1*V 0. 00337X -X 12清水吸收，X 2=0 ??mL /V =1. 2(L /V ) m =1. 2?29. 083=34. 9111kg /S =kmol /S =V (Y 1-Y 2) =V (0. 099-0. 00099)64吸收SO 2量：，641V ==0. 15964?0. 0981 L =34. 9?0. 159=5. 55kmol /S =99. 5kg /S1=1%吸收所得溶液浓度：1+99. 5y =H 37004x =x =36. 53x y ==0. 0395p =Py P 101. 、 ，y 0. 0395x ===0. 00108m 36. 53 y 0. 0395Y ===0. 0411X =x =0. 001081-y 1-0. 03951-x 1-0. 00108 ，(0. 03-0. 005)+2?0. 002=1. 43%2+0. 02520、吸收所得溶液浓度：1. 0416kmol =0. 000375kmol 22. 429380求平均推动力：，y 0. 0Y ===0. 0. 008911-y 1-0. 0+0. 000375，将题给平衡关系数据变成（X ，Y ）作图。y 0. 0==0. 15Y 2=1-y 1-0. 0+0. 005/80，0. 002X 2==0. 0021-0. 002 y 2=以第二组数据为例：y 2=0. 005/80=0. 00150. 5/80Y 1=y 0. 0015==0. . 5/80=0. 01261-y 1-0. /200，*Y =mX 作图近似为直线。，以第三组数据求mY 0. 003m =*==0. 120. 025XY 0. 0*==0. ==0. 075X 2*Y 1=mX 1，0. 12m 0. 12，[(0. 03-0. 005)+2?0. 002]/80X 1==0. 03632?0. 998200*Y 1=mX 1=0. 12?0. 436Y 2*=mX 2=0. 12?0. 002=0. 000240. 436Y 1-Y 1*ln ln0. 024Y 2-Y 2* 0. 126==0. 002590. 00462ln0. 00126 **X -X 1-(X 2-X 2) (0. 075-0. 0363)-(0. 2)?X m =1=0. 075-0. 0363X 1*-X 1ln ln *0. 2X 2-X 2 0. 05==0. 02160. 0387ln0. 01050. 3/26X ==2. 077?10-4、乙炔：26g/mol，乙炔溶液0.3g/1000g水y 0. 2Y ===0. 251-y 1-0. 2气体含乙炔20％，?Y m(Y -Y )-(Y=1*12-Y 2*)=(0. 436)-(0. 024)()平衡分压：p*=0.135×10X=0.135×10×2.077×10 =28.0kPa 当时气相中乙炔分压：p=Py=101.3×20%=20.3kPa ∵p*>p，∴乙炔由溶液向气相传递（部分解吸）66-428=0. 382*101. 3-28（2）、气相推动力?Y ：Y -Y =0. 25-0. 382=-0. 132 4ε4?0. 81de ===0. 035mu =u 0/ε=0. 5/0. 81=0. 62m /S a 9322、0. 035?0. 62?1. 25Re ==0. 018?10 由于氨的浓度很稀，∴p B ≈PY *=μ0. 018?10-3S c ===0. 93ρD 1. 25?0. 155?10-4 DP 0. 155?10-4?101. 30. 90. 5Kg =0. 015Re Sc =0. 1. 930. 5RTdeP 8. 314?283?0. 035?101. 3B =2. 82?10-9?725?0. 961=1. 97?10-6molm 2. S . Pa11111=+=+=3. -10-5K G k g Ek l 3. 0?100. kmol m 2. S . Pa23、（1）、求K G ∴ K G =2. 99?10-101. 33?107=0. 4%7k ≈K G ，为气膜控制，属于易溶气体 334. 66?10（2）、∵G液相阻力只占总阻力的0.4% 24、y 1=0. 025/. 025==0. 01751/22. 432Y 1=y 10. 781-y 11-0. 0175，Y 2=Y 1(1-0. 9) =0. =0. 00178X 1*=Y 10. 0178==0. 0155*Y 1=mX 1*，Y =mX 2=0 m 1. 152，X 2=0，1kmol V =(1-0. 0175) =0. 043922. 4S 惰气量：V (Y 1-Y 2) 0. 78-0. 00178) L m ===0. 0453*0. 0155X 1-X 2 kmolL =1. 3L m =0. 059SV (Y 1-Y 2) V (Y 1-Y 2) 0. 78-0. 00178) L =X 1===0. 012X -X L 0. 05912 ，对数平均推动力：Y 1*=mX 1=1. 15?0. 012=0. 0138-Y 1*-Y 2-Y 2*(0. 38)-0. 274?Y m =0. 38Y 1-Y 1*ln ln0. 00178Y 2-Y 2* Y -Y 20. 178n G =1==5. 85?Y 0. 00274m 气相传质单元数：1(Y=)()1211kmol (1-0. 0476) =0. S*X =0. 0384（由平衡线上Y 1查得） 1X 2=0，V =V (Y 1-Y 2) 0. -0. 005) kmol==0. 050. 0384S X 1*-X 21. 5L m Y -Y 2V (Y 1-Y 2) 0. -0. 005)=1X 1===0. 0255V X 1-X 2，1. 5L m 1. 5?0. 05 L m =作图，（1）、根据题给Y 、X 数据作出平衡线。 （2）、根据（X 1、Y 1）、(X2、Y 2) 作出操作线。（3）、从平衡线和操作线间在Y 1=0.05，Y 2=0.005范围内求得各Y 及其对应当垂直距离Y-Y*。∴气相传质单元数为4.5 26、用解析法1*（4）、Y 对Y -Y 作图，曲线下的面积，dY?Y -Y *=2. 94+0. 406+0. 306+0. 206+0. +0. 44=4. 5205L=1.5×0.5kmol/S=0.28kg/S 溶液出塔浓度：1. 5=0. 015101. 3-1. 5，Y 2=0.015(1-0.98)=0.0003，X 2=0 0. 4kmol V ==0. 013829S V (Y -Y 2) 0. 5-0. 0003) kmol L m =*1==0. 0. 015/0. 76S X 1-X 2Y 1=X 1=V (Y 1-Y 2) 0. 5-0. 0003)==0. 55Y 1*=0. 76X 1=0. 010，Y 2*=0. 76X 2=0Y 1-Y 1*-Y 2-Y 2*(0. 015-0. 010)-0. 167?Y m ==0. 015-0. 010Y 1-Y 1*ln ln0. 0003Y 2-Y 2* V (Y 1-Y 2) 0. 5-0. 0003) H ===2. 4m 2K Y aA 0?Y m 0. 10(0. 785?0. 8) ?0. 00167∴()()VK Y aA 027、V 0. 08. ?Y -4kmol K Y ===1. 94?10h G aA 01. 6?146(0. 785?1. 52) m 2SV (Y 1-Y 2) K Y =aA 0H ?Y m28、h G =V =. 05) 273kmol=0. 021622. 4?S 0. 050. . . 00251-0. 051-0. 0025， 0. 065/58X 1==0. 02021/18（58为丙酮的mol 质量）29、(1)、填料层增高3米后，因Y 1*=2X 1=2?0. 04，Y 2*=0Y 1-Y 1*-Y 2-Y 2*(0. 04)-0. 612?Y m ==0. 04Y 1-Y 1*ln ln0. 0025Y 2-Y 2* 0. 26-0. 0025) . ?Y -4kmol K Y ==7. 0?10(0. 9?93)(0. 785?0. 82) ?6?0. 00612m 2S()()V (Y 1-Y 2') 0. 0216(Y 1-Y 2')9=2'' K Y aA 0?Y m 0. ?93)(0. 785?0. 8) ?Y m ，?Y '=0. 0815(Y 1-Y 2')整理得，m H =（2）、求Y 2'L =V (Y 1-Y 2) 0. 26-0. 0025)==0. 02L 0. 0536V 1==2. 48X 1=(Y 1-Y 2') =(0. 0526-Y 2') V 0.
，X 2=0平衡关系：Y=2.0XY 1*=2X 1=2(0. 0526-Y 2') =0. 7Y 2'?Y '=0. 0815(Y 1-Y 2') 2. 48 mY 1-Y 1*-Y 2'=0. 0815(Y 1-Y 2') *Y -Y ln 11Y 2' [0. 24-0. 807Y 2')]-Y 2'=0. 26-Y 2')0. 24-0. 807Y 2) lnY 2'()0. 3Y 2'=0. 15Y 2'0. 012+0. 807Y 2lnY 2''，用试探法求Y 2 ∴出口气体含丙酮0.1％（3）、求丙酮回收率? ?=与原条件相比：Y 1-Y 2'0. 1==98. 1%Y 10. 0526(Y 1-Y 2') /Y 0. 1==1. 03(Y 1-Y 2) /Y 10. 25 ∴塔增高后回收率增加3％n G =30、气相传质单元数为，H=6/2=3h G Y 1-Y 2=3*?Y m X 1，Y 1=0.03/(1-0.03)=0.0309 物料衡算关系得，V(Y1-Y 2)=L(X1-X 2)=Lm (-X 2)YL m (1-X 2) =1. 4L m (X 1-X 2) 18∵Y=mX，∴X=Y/m=Y/18 ，∵X 2=00..4X1，∴X 1=0. 0309=0. 0012318?1. 4用试算法求算，求得出塔气体含SO 2为0.71%Y 1*=18?0. 21，Y 2*=mX 2=0(0. 1)-Y 2=3Y 1-Y 1*-Y 2-Y 2*?Y m ==0. 1Y 1-Y 1*ln lnY 2Y 2-Y 2* ()()H =31、Y 1=0.03，Y 2=Y1(1-0.98)=0.0006，Y 1-Y 2=0.03-0.4Y 1-Y 2VK Y aA 0?Y mY 1*=2X 1=2?0. 013=0. 026?Y 1=Y 1-Y 1*=0. 03-0. 026=0. 004 ?Y 2=Y 2-Y 2*=0. . 0006?Y m(Y -Y )-(Y =1*12-Y 2*Y 1-Y 1*lnY 2-Y 2*)=0. 004-0. 179ln 0.
V kmol kmol 0. =0. 012K Y a =0. 023?Y H =?=9. 85m 2A m . S 0. 020. 00179m . S ，0，∴32、（1）、平衡数据换算，以第一组数据为例，0. 050. 013=0. 0005Y ==0. 00013100-0. 0. 013， 作出Y —X 相图0. 030. . . 00021-0. 031-0. 0002（2）、求操作线 ，V 178X 1=(Y 1-Y 2) =?(0. 02) =0. 0214L 522. 4V(Y1-Y 2)=L(X1-X 2) ，X 2=0 X =式中：78/22.4是将气体体积换算成质量，与X 1单位一致。在Y —X 图上，连接Y 1、X 1点（0.4）和Y 2、X 2点（0.0002，0）得操作线。 (3)、在Y 1~Y2间，从平衡线和操作线，读出推动力Y-Y*，列于下表。1dYn =G *?Y -Y *，曲线下Y 从0.5间，Y -Y (4)、以Y 对作图，曲线下面积为1Y -Y *值为，从放大图中求出该面积约＝1.32化学反应器 1-n -3+3n -1h k C =浓度 0、k 的单位： k =kmol m()1-nkmol(时间)，浓度＝m -3-10级反应：k C =kmol0-1-13()k =浓度(时间) =S m h 1级反应：Cm 3?kmol ?-1k C =(浓度)(时间) = 3?S =1-nk =P kmol . S m ??a S 2级反应： P-1-1-1-1-1-1k =S k =Pa S k =Pa /S P P P 0级反应： 1级反应： 2级反应：r =浓度km ol＝时间m 3Sn Akmol N 32-r =k p p对于气相反应，A ，-r A 的单位＝m S ，p A 的单位＝m ，km ol3-r A -n 2n -3-1m S =km ol k p =n =. N . m . S 2p A ?N ?2??m ?k p 的单位＝k p 与k c 的关系：nk c C =k p pn nC =，p=CRT，∴pRT?p ?n k C -n n ?=k p p ()()k =k RT k =k RT RT p C C p ??，，或1、化学计量式：A +2B →2Zt=0时，n A0=0.14，n B0=0.2，n Z0=0.08，t=t时，n A =0.08，x A =n A 0-n A 0. 14-0. 08==0. 43n A 00. 14n A 0x A0. 14?0. 43=0. 06mol 1∴，n B =nB0－n A0×x A =0.2－0.14×0.43＝0.14ξ=n Z =nZ0+nA0×x A =0.08+0.14×0.43=0.14反应进度：νA=ξB =反应进行完全时的反应进度：n B 0x BνB=0. 2?1. 0=0. 1mol 2 k p =-r A P a /S 11===2P a S P a . h p A P a 22、（1）、速率常数k p =3.66 其单位为，r A =-(2)、1dn A (mol ) mol=33dt (h ) V (m ) m . hm ol 3r A m 3k =2==2m ol . h C A ?m ol ?3??m ?对于理想气体，p A =n A RT ，p A =n ART =C A RT V ，-dp A d (C A RT )dC A 222=3. 66p A -=3. 66(C A RT )-=3. 66RTC A dt dt dt 变为 ，∴∴?1??m 3?atm ?101325p a k c =3. 66??0. 0K ???p ?hr km ol ?K 1atm ???a ??m 37?=1. 217?10??km ol ?hr ??E /R (-) r 923A 0e -E /923R773923==e -E /773R r 773A 0e11 4、=e(4)?0. 0002=e 1. 804=6倍111(-) k C A C A 0t =6、对于二级反应，t 1=1?11?1?11?-=116. 5S t =- ? ?=117. 4S 20. 85?0. 011?0. 85?0. 015?，讨论：对于二级反应，若要求C A 很低时，虽然初始浓度相差甚大，但所需要的反应时间却相差甚微。这是因为反应时间主要消耗在反应的后期。2-r =0. 05C A A 当时，计算方法同上，t 1=1?11?1?11?-=1980S t =- ? ?=1996S 20. 05?0. 011?0. 05?0. 015?，停留时间分布t =1、1111ln =ln =119min k 1-x A 0. C A 0=750kmol=1. 75374?4. 97+60?1m2、同第七章6题 3、（分子量：醋酸＝60，丁醇＝74，醋酸丁酯＝116）F A 0F A 01. 724m 32400kmol v ===0. ==1. 724C 1. 75h 24?116?0. 5h ，A 0?t +t '??34. 5+30?3V R =v =0. 985? ?=1. 058m?60??60?V T =V R /?=1. 058/0. 85=1. 245m 3 V R =4、（1）、q V x Af kC A 0(1-x Af ) q V x Af==0. 171?0. 8=1. 447m 3360?1. 97?10?4?0. 2V R =（2）、kC A 0(1-x Af ) q V x Af kC A 0(1-x Af )0. 171?0. 93=3. 255m60?1. 97?103?4?0. 1 0. 171?0. 8=0. 723m 3360?1. 97?10?8?0. 2V R =（3）、=t ∝另解：11, t ∝V R , ∴V R ∝C A 0C A 0 与（1）相比，C 增大1倍，∴V 减小1倍，A0R3∴V R =1.447/2=0.723MV R =5、q V x Af kC A 0(1-x Af )L ==0. 684?0. 8=4. 1m 360?0. . 2 PFR 的长度：V R 4. 1==334. 3m A 0. 785?0. 1252V R =6、q V x Af kC A 0(1-x Af )=0. 684?0. 8=1. 72m 360?0. ?0. 2 L =V R 1. 72==146. 7m 2A 0. 785?0. 125t =7、（1）、x A 0. 51==kC A 0(1-x A ) 2kC A 0?0. 520. 5kC A 0V R =qV t ，V R2=6VR ，6V R =6qV t=qV t 26q V q V x 'A=22''0. 5kC A 0kC A 0(1-x 'A ) ，x 'A -25x A +12=0 ∴，x A =0. 75 6V R x 'V R 0. 5A==22'q q kC (1-x ) kC (1-0. 5) V V A 0A A 0另解：（a ） (b)12=(a)/(b)，x 'A2(1-x 'A ) ，∴x 'A =0. 75（2）、对于PFR 由于体积相同，其他条件不变，所以t 3=t1，kt 3C A0=kt2C A0=2 因为流动情况不同，根据PFR 的特点，有以下关系式，C A 3t 3=-C A 0?dC A 1?11=-2k kC A ?C A 3C A 0?C A 0?kt C =-1=2?3A 0C A 3?，C A 31C 12=x A 3=1-A 3=1-=C 3，∴C A 033 ∴A 08、 2A+B→R ， 可写成，A + 1/2B → 1/2RxA =0时 CA0 CB0 CR0=0 x A =0.6时 CA =CA0(1－x A ) CB =CB0-1/2CA0x AV R =q V C A 0x A 0. 028/60?60==0. 146m 3222kC A 0(1-x A ) (C B 0-0. 5C A 0x A ) 0. -0. 6) ?(3-0. 5?2?0. 6)14. 4?0. 8q V C A 0x A 24?60V R ===0. 496m 3kC A 0(1-x A ) 0. . 8) 9、（1）、q V C A 0x AkC A 0(1-x A ) ，V R =（2）、x A =V R k 0. 496?0. 38==0. 9514. 4q V +V R k+0. 496?0. 3824?60q V C A 0x A 0. 01?0. 9V R ===1. 117m 3kC A 0(1-x A ) 0. . 9) （3）、V R 1=（4）、q V 10. 011ln =ln =0. 2m 3k 1-x A 0. 1-x A 2=（5）、111+k τ=1-x A 2(1+k τ) 2，，????11 ? τ= -1?÷k = -1??÷0. min 1-x 1-0. 9A 2????V R =q V τ=0. 01?26. 8=0. 268m 3 总容积：0.268×2＝0.536m 3C A 0=750kmol=1. 75374?4. 97+60?1m10、（1）、F A 0F A 01. 724m 32400kmol q V ===0. 985==1. 724C A 01. 75h 24?116?0. 5h ，x A 0. 5==33min ÷60=0. 55h -3kC A 0(1-x A ) 17. 4?10?1. 75?0. 5t =V R =q V (0. 00+0. 5) =0. 985?1. 05=1. 034m 3V R =（2）、q V x A 0. 985?0. 5==0. 539m 3kC A 0(1-x A ) 60?0. (1-0. 5) q V x A 0. 985?0. 5==1. 078m 322kC A 0(1-x A ) 60?0. (1-0. 5) q V C A 0x A 10. 985?0. 323==0. 38m 3222kC A 0(1-x A 1) 60?0. (1-0. 323)V R =（3）、V R 1=（4）、V R 2=q V C A 0(x A 2-x A 1) 0. 985?(0. 5-0. 323)==0. 38m 3222kC A 0(1-x A 2) 60?0. (1-0. 5)3反应器的总容积V R =VR1+VR2=0.38+0.38=0.76m 计算结果说明，V CSTR >VBTR >Vn-CSTR >VPFRC A 1=11、（1）、C A 0C A 0==1+k 1t 1+k 1V R /q V4. 51+0. 0567?0. 80. 1=3. 1kmol m 3 C A 2=C A 013. 1kmol?==1. 8831+k 1t 1+k 2t 1+0. 0806?8m C A 0111. 88kmol??==0. 8331+k 1t 1+k 2t 1+k 3t 1+0. 158?8m C A 01110. 83kmol???==0. 20531+k 1t 1+k 2t 1+k 3t 1+k 4t 1+0. 38?8m C AN =C A 0C A 3=C A 4=（2）、1+kt N(1+kt )N，=C A 0CN ln (1+kt )=ln A 0C AN ，C AN4. 53. 089N ===6. 2ln 1+0. 8ln为保证最终出口浓度≤0.205kmol/m3，应需7个反应釜串联。V R C B 0x B V (-r ) =q V =R B q -r B ，C B 0x B 12、Vq V =V R (-r B ) V R k 1(C A 0-C B 0x B )C B 0(1-x B )=C B 0x B C B 0x B0. 12?0. 2(1. 4-0. 8?0. 75)(1-0. 75)m 3==0. 0. 75minq VA =q VBq V 0. 0064m 3===0. 22minV S x A=q k S (1-x A ) ，V13、V P 11=lnq V k p 1-x AV P =V P 与V S 的关系：k S k PV S (1-x A ) lnx A11-x A 11x A=lnk (1-x A ) k p 1-x A若V P =VS ，则，Sk S =∴，x A k P1(1-x A ) ln1-x A=0. 6k P1(1-0. 6) ln1-0. 6=1. 64k P求反应温度，-E RT 2-E RT 1A =-E /RT∵，k =Aek P e-ERT 1=k S e-E RT 2，k S =1.64kP ，∴，e=1. 64e -E -E -83740=ln 1. 64+=0. 495+=-23. 3RT 2RT 18. 314?423T 2=∴，-83740=432K8. 314?(-23. 3) 王波，杨红卫，陶永元，谢启明，文美琼，陈靖，邹艳丽，余建中，管春平，罗琴，韦薇，王浩华，宋建梅，胡小安，蔡晨波本文由(www.wenku1.com)首发，转载请保留网址和出处！
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