化工原理例题讲解

1.用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯0.88（摩尔分数，下同），流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99.5%，釜液中乙烷的回收率为99.4%，试求所得馏出液、釜液的流量和组成。

2.例题：设计一精馏塔，用以分离双组分混合物，已知原料液流量为100kmol/h，进料中含轻组分0.2（摩尔分数，下同），要求馏出液和釜液的组成分别为0.8和0.05。泡点进料（饱和液体），物系的平均相对挥发度α=2.5，回流比R=2.7。试求：1）精馏段和提馏段操作线方程；2）从塔顶数第二块板下降的液相组成。

3.例题 用一常压精馏塔分离某二元理想溶液，进料中含轻组分0.4（摩尔分数，下同），进料量为200kmol/h饱和蒸汽进料，要求馏出液和釜液的组成分别为0.97和0.02。已知操作回流比R=3.0，物系的平均相对挥发度α=2.4，塔釜当作一块理论板处理。试求：（1）提馏段操作线方程；（2）塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。（从塔底向上计算）

4.例题：常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔，进料中丙酮50%（摩尔分数，下同），其中气相占80%，要求馏出液和釜液中丙酮的组成分别为95%和5%，回流比R=2.

1.用连续精馏方法分离乙烯、乙烷混合物。已知进料中含乙烯0.88（摩尔分数，下同），流量为200kmol/h。今要求馏出液中乙烯的回收率为99.5%，釜液中乙烷的回收率为99.4%，试求所得馏出液、釜液的流量和组成。

2.例题：设计一精馏塔，用以分离双组分混合物，已知原料液流量为100kmol/h，进料中含轻组分0.2（摩尔分数，下同），要求馏出液和釜液的组成分别为0.8和0.05。泡点进料（饱和液体），物系的平均相对挥发度α=2.5，回流比R=2.7。试求：1）精馏段和提馏段操作线方程；2）从塔顶数第二块板下降的液相组成。

3.例题 用一常压精馏塔分离某二元理想溶液，进料中含轻组分0.4（摩尔分数，下同），进料量为200kmol/h饱和蒸汽进料，要求馏出液和釜液的组成分别为0.97和0.02。已知操作回流比R=3.0，物系的平均相对挥发度α=2.4，塔釜当作一块理论板处理。试求：（1）提馏段操作线方程；（2）塔釜以上第一块理论板下降的液相组成。（从塔底向上计算）

4.例题：常压下分离丙酮水溶液的连续精馏塔，进料中丙酮50%（摩尔分数，下同），其中气相占80%，要求馏出液和釜液中丙酮的组成分别为95%和5%，回流比R=2.

第一章 流体流动

【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4

1?0.6?0.4

?m1830998 =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4

ρm=1372kg/m3

【例1-2】 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文

100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量

Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m3

根据式1-3a气体的平均密度为：

3 ?m?9.81?10?28.96?0.916kg/m

8.314?373

【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。

（1）判断下列两关系是否成立，即 pA=p'A pB=p'B （2）计

第一章 流体流动

【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4

1?0.6?0.4

?m1830998 =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4

ρm=1372kg/m3

【例1-2】 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文

100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量

Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m3

根据式1-3a气体的平均密度为：

3 ?m?9.81?10?28.96?0.916kg/m

8.314?373

【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。

（1）判断下列两关系是否成立，即 pA=p'A pB=p'B （2）计

第一章 流体流动

【例1-1】 已知硫酸与水的密度分别为1830kg/m3与998kg/m3，试求含硫酸为60%（质量）的硫酸水溶液的密度为若干。 解：根据式1-4

1?0.6?0.4

?m1830998 =（3.28+4.01）10-4=7.29×10-4

ρm=1372kg/m3

【例1-2】 已知干空气的组成为：O221%、N278%和Ar1%（均为体积%），试求干空气在压力为9.81×104Pa及温度为100℃时的密度。 解：首先将摄氏度换算成开尔文

100℃=273+100=373K 再求干空气的平均摩尔质量

Mm=32×0.21+28×0.78+39.9×0.01 =28.96kg/m3

根据式1-3a气体的平均密度为：

3 ?m?9.81?10?28.96?0.916kg/m

8.314?373

【例1-3 】 本题附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度ρ1=800kg/m3，水层高度h2=0.6m、密度ρ2=1000kg/m3。

（1）判断下列两关系是否成立，即 pA=p'A pB=p'B （2）计

1 ．有书店、图书、图书馆、图书发行四个实体，书店实体有书店号、书店名、地址等属性；图书实体有书号、书名、价格等属性；图书馆实体有馆号、馆名、城市等属性。假设一家书店可以销售多本图书，每本图书可以在多加书店销售；每座图书馆可以收藏多本图书，每本图书可以被多座图书馆收藏；一家书店可以向多座图书馆销售图书；一座图书馆可以从多家书店购买图书。

（ 1 ）根据语义设计 E - R 模型，要求标出实体的属性和联系方式； （ 2 ）将 E - R 模型转换成一组关系模式，并指出主码和外码； 2．假设教学管理规定：

①一个学生可选修多门课，一门课有若干学生选修； ②一个教师可讲授多门课，一门课只有一个教师讲授； ③一个学生选修一门课，仅有一个成绩。

学生的属性有学号、学生姓名；教师的属性有教师编号，教师姓名；课程的属性有课程号、课程名。 要求：（1）根据上述语义画出ER图，要求在图中画出实体的属性并注明联系的类型；

（2）试将ER模型转换成关系模型，并指出每个关系模式的主键和外键。 3 ．有工程和职工两个实体，工程实体有工程号、工程名、预算等属性；职工实体有职工号、姓名、性别、职务、小时工资率等属性。假设一名职工参加多个工程项目，且一个工

化工原理考试必考题库

试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg，其绝压=_____8.7___mH20, ___8.53?104pa_______ 该地区的大气压为720mmHg。 2、 常温下水的密度为1000Kg3，粘度为1cp，在d内?100mm的管内以3m

sm速度流动，其流动类型为 ___湍流___________。

3流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以___层流、过渡流和湍流 4气体的粘度随温度的升高而____增加_____，水的粘度随温度的升高___降低____。

5水在管路中流动时，常用流速范围为_____3-8m、。,低压气体在管路中流

s动时，常用流速范围为_____8-15m_。

s6离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量，往复泵___往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁路阀来调节流量的

7、在非均相物糸中，处于___分散_________状态的物质，称为分散物质，处于 _连续_________状

精馏

[例1] 当分离要求和回流比一定时， 进料的q值最小，此时分离所需的理论板数 。

[解题思路] 5种进料状况中的q值是依过冷液体、饱和液体、气—液混合和蒸气和过热蒸气顺序由大变小的，这是由热状况参数q的定义确定的。

由定义可见，在Iv、I L为定值的情况下，原料的原状态焓值越低，q值越大。q值的改变使提馏段操作线与平衡曲线间的距离发生变化。当q值减小时，两线靠近，故所需理论板数增多。

[答案] 过热蒸气，最多

[例2] 精馏操作的依据是 。精馏操作得以实现的必要条件包括 和 。

[解题思路] 精馏操作的依据只能是各组分间挥发度的差异或者说相对挥发度不等于1，而不可认为是各组分间沸点的不同。对于纯组分，当压力一定时，沸点低者挥发性大。但对于混合溶液，由于一个组分的挥发性受其他组分的影响，故不能仅从沸点或蒸气压大小来判断其挥发性能，为此，组分的挥发度是用蒸气压与液相摩尔分数的比值来表示的。而在有些物系中，各组分沸点虽存在差异，但在恒沸组成处，相对挥发度为1，不能用普通的精馏方法分离。

塔内始终有逆向流动的液、气两

化工原理典型例题题解

第1章 流体流动

例1 沿程阻力损失

水在一段圆形直管内作层流流动，若其它条件不变，现流量及管径均减小为原来的二分之一，则此时因流动阻力产生的压力损失为原来的（ ）。 A 2倍 B .4倍 C .8 倍 D. 16 倍

解：因管内流体流动处于层流状态，根据哈根（Hahen）-泊谡叶（poiseuille）公式 ?Pf?32?lud2

(1)

将式中的流速u用流量qv和管径d表示出来， u?qv

?4 (2)

d2将(2)式代入(1)式得 ?Pf?128?lqv?d4 (3)

现流量qv2?0.5qv1; 管径d2=0.5d1 ， 根据(3)式，压力损失ΔPf2满足下式

?Pf2?Pf1?qv2/d2qv1/d144?0.5qv1/(0.5d1)qv1/d144?10.53?8 故答案C正确。

例2 流体在管内流动时剪应力的分布

流体在管内流动的摩擦阻力，仅由流体与壁

第9章 精馏 典型例题 例1：逐板法求理论板的基本思想

有一常压连续操作的精馏塔用来分离苯-甲苯混合液，塔顶设有一平衡分凝器，自塔顶逸出的蒸汽经分凝器后，液相摩尔数为汽相摩尔数的二倍，所得液相全部在泡点下回流于塔，所得汽相经全凝器冷凝后作为产品。已知产品中含苯0.95（摩尔分率），苯对甲苯的相对挥发度可取为2.5 。试计算从塔顶向下数第二块理论板的上升蒸汽组成。 解: y0? R=L/D=2

2.5x00.95?xD?x0??0.884

1?1.5x02.5?1.5?0.95精馏段方程:yn?1?y1?2?0.884?0.95/3?0.90532xn?0.95/33

x1?y2?y10.905??0.7932.5?1.5y12.5?1.5?0.9052?0.793?0.95/3?0.8453

例2：板数较少塔的操作型计算

拟用一 3 块理论板的（含塔釜）的精馏塔分离含苯50%（摩尔分率，下同）的苯-氯苯混合物。处理量F=100 Kmol/h ，要求 D=45 Kmol/h 且 xD>84%。若精馏条件为：回流比R=1 ，泡点进料，加料位置在第二块理论板，α=4.10 ，问能否完成上述分离任务？ 解：W=55kmol/h

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