化工原理（下册）课后习题

要使塔顶产品为含95％的丙烯，塔釜产品含95％丙烷，物系的相对挥发度为1.16，试计算：①最小回流比；②所需的最少理论塔板数

解：XF?0.8 XD?0.95 XW?0.95 ??1.16 因泡点选择q=1 ?xp?xF?0.8 相

平XD?yqyq?xq衡y?1.16x1?0.16x

yq?1.16?0.81?0.16?0.8?0.823

Rmin??0.95?0.8230.823?0.8?5.52

Nmin?XD1?XW?lg?()?(XW?1?XD??1)?/lg???lg(0.95)0.050.05?1?38.68lg1.16?0.95

?Nmin?39(不包括塔釜)

7-18若上题中，进料浓度改为含丙烯50％时，求：①最小回流比；②所需的最少理论塔板

数

解：XF?0.5

0.5?0.53 71?0.1?60.51.1?6XDD?0.95

yq? Rmin?Xy??yxqq?11.16

Nmin?log4（包含沸点）0

q7-20一常压操作的连续精馏塔中分离某理想溶液，原料液组成为0.4，馏出液组成为0.95，

操作条件下物系的相对挥发度??2.0，若操作回流比R?1.5Rmin，进料热状况参数塔顶为全凝器，试计算第二块理论板上升的气相组成和下降液体的液相组成。 q?1.5，

2x1?2x解：相平衡：y? ① q线方程：y?qq?1x?XFq?1=3x?0.8 ②

联立①②式，解xq?0.484

2?0.484??0.65 2 1?0.484

yqRm?inXyD??yxqq?1.77 4

q R?1.5Rmin? 精馏段：y?

2.6 6 0

2.66x1?2.66?0.951?2.66?0.727x?0.26 ?2?0.950.950.9 05y1?xD?0.95?x1?

y2?0.72?70.9?050.?2600.9180?.918?x22?0.918? 0.8487-21 用一常压连续精馏塔分离苯-甲苯混合液。进料中含苯0.4，要求馏出液中含苯0.97.，

釜液中含苯0.02，操作回流比为2，泡点进料，平均相对挥发度为2.5.试用捷算法确定所需的理论塔板数。

解：已知：wF?0.4 相平衡：y?wD?0.97

wqW?0.02 R?2 ??2.5

2.5?xq?xF?0.44

2.5x1?1.5x

y?0.44 ?0.66 31?1.?50.44

xD?0.97/780.97/7?8 Rmin??0.97 4?1.39 50.03/92yq?xqxD?yq

Nm0.9765log0(.974?)0.0260.0235?7.0 2??1inlog2.5

R?RNminR?1N??2?1.395?0.20 23 7-23

minN?2?0.44?NT?14 . 0用一常压连续精馏塔分离苯-甲苯混合液。已知：

F?100kmol/h,xF?0.40,xD?0.95,xW?0.03 ，进料温度为40℃，塔顶全凝器，

泡点

回流，R=3.0塔釜为间接蒸汽加热，加热蒸汽压力为300kPa，忽略热损失，试求：①加热蒸汽用量；②冷却水用量（t1?t2?15℃）。 解：

DF?xxFD?x?xWW?D?40.2Kmoll

rc?0.95?389.4?78?0.05?360.1?92?30511kJ(Kmol?C) ?(R?1)Drc?7.8?10kgh

4oWcc(tp2?t1)压料：cpm?0.4?0.84?78?0.6?0.84?92?159.0kJ(Kmol?C)

orc?0.4?389?.47?80?.63?60.?19k2J3K2m0o2l7

cq?pm(tS?tF)?rcr?1.263

c V??V?(1?q)F?(R?1)D?(q?1)F?1.87K01m olh

H?m?V?H?mW?360.?19?2331k2J9.K2mo l r?2168.k1Jk gV?rWMr

wB??2.8?61kg0h

39-1 已知空气中的水汽分压为3kPa，总压为100kPa，求该空气的温度。

解：PW?100?3?97kPa? H?0.62?2397?tS?98C

o0.0kg19水2/kg干空气

9-2 氮与苯蒸汽的混合气体，在总压100kPa、297K时的相对湿度为60％，试求每kg氮气

中苯蒸汽含量。已知297K时的苯的饱和蒸汽压为12.2kPa。

解：H?mm12?pMPM12p2??PSM12(P??PS)M?0.22kg苯/kg氮

9-3 湿空气在总压为101.33kPa下的湿度为0.005kg/kg.试用计算法求取：①该空气在5℃时的相对湿度；②将空气加热到303K时的湿度和相对湿度 解：H?0.662?PP?PW?0.015?WPW?0.808kPa 5C?oPS?0.87k3Pa

?0?PPWS ???92.6.808?19.0% 4.2479-4 空气的总压为101.33kPa，干球湿度为30℃，相对湿度为70％，试求该空气的：①湿

度H；②饱和湿度HS;③水汽分压PW④露点td； ⑥焓I⑦湿比容vH 解：H?0.662??PWP??PW?0.0188kgkg

HPs?0.662?PP?PS?0.0272kgkg

SW??PS?2.973kPa?td?23.4C

oI?(1.01?1.88H)t?2492H?78.2kJkg

vH?(0.773?1.244H)?273?30273?0.884m3kg

9-6球湿度为293K，湿球温度为289K的湿空气，经预热器温度升高至323K后送入干燥

器，空气在干燥器中经历近似等焓过程，离开干燥器时温度为270C，干燥器的操作压强为101.33kPa。用计算法求解下列各项：①原始空气的湿度H0和焓I0；②空气离开预热器的湿度H1和焓I1;③100m3原始湿空气在预热过程中的焓变化；④空气离开干燥器的湿度H2和焓I2；⑤100m3原始湿空气绝热冷却增湿时增加的水量。 解; 289k?tw?16?c?ps?1.8kpa rw?2456kj/kg t?293k?20?c ①HW?0.622?1.8101.33?8?0.0113 t?tw?rw1.29(HW?H0) H0?0.0095kj/kg

I?(1.01?1.88H)t?2492H?(1.01?1.88?0.0095)?50?2492?0.0095?75kj/kg

②预热过程H不变所以预热后：

I?(1.01?1.88H)t?2492H?(1.01?1.88?0.0095)?50?2492?0.0095?75kj/kgH1?H0

③VH?(0.773?1.244H)?273?t273?0.842m/kg L?31000.842?118.72kg

?I?(I?I0)?GC?118.72?(75?44.23)?3653kj

④出干燥器后等晗为：75?(1.01?1.88H)?27?2492H?H2?0.0188kj/kg

I2?75kj/kg

⑤W?GC(H2?H0)?118.72?(0.0188?0.0095)?1.104kg

9-7 在某连续干燥器中，总压为95kPa，每秒钟从被干燥物料中除去的水分为0.028kg.原

始空气的湿度为15℃，相对湿度为80％，离开干燥器的空气湿度为40℃，相对湿度为60％. ①试求进入风机的原始空气流量，m/h②若预热至95℃，用200kPa的饱和水蒸气加热，蒸汽用量为多少kg/h

?解: 15c?ps?1.707kpa H1?0.622?0.8?1.70795?0.8?1.7070.6?7.377?0.00907

240c?ps?7.377kpa H2?0.62??95?0.?6?0.0 3047.377