2022年化工原理下册重点公式及典型例题.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载1、平稳溶解度：c A H p ,温度上升不利于吸取,故 T H, E. 越易溶的气体 H 越大, E 就越小；2、气相平稳分压：p A = c A / H 气膜掌握物系 ：易溶气体如 NH 3；液膜掌握物系 ：难溶气体如 CO 2、O2. 3、p A E x A E 为亨利系数；此式说明溶质气体在溶液面上方的平稳分压与溶质在溶液中的摩尔分数成正比；4、与液相（摩尔分数为 x）平稳的气相摩尔分数 y mx x y / m y a mx a5、气相失去的等于液相得到的 .G a,G b : 气体组分出塔、入塔的流率 L a,L

2、b : 液体组分入塔、出塔的流率G,L : 通过塔任一截面的汽、液流率 y a,y b : 出塔、入塔气体的摩尔分数x a,x b : 入塔、出塔液体的摩尔分数 x,y : 任一截面的气、液的摩尔分数Y b,Y a : 吸取前、后溶质在气相中的摩尔比 X a,X b : 吸取前、后溶质在液相中的摩尔比6、全塔 物料衡算 G y y L x x 液气比 L y b y a L Y b Y G x b x a G X b X 7、X、Y 为 组成摩尔比 ：X=x/1-x , Y=y/1-y ； X b=x b/1-x b,Yb=y b/1-y b； xb= X b /1+x b 8、吸取过程操作线

3、在平稳线上方,解吸就在下方；通常入塔气体的摩尔分数yb0.1 时,可作为低浓度气体处理；对于低浓度气体,可以近似用摩尔分数代替摩尔比；第 1 页,共 8 页9、最小液气比LminY bY aaLminyby axby bXb1x bGXbXGxbxamx b10、吸取率 =1-Y a/Y b 当溶质含量较低（5% ）时, Y a=y a Yb=yb 就 =1-y a/yb11、塔顶气相总推动力yay ayayamxa塔底气相总推动力yby bybybmx b推动力的对数平均值ymlnybb/y a故填料层高度h 0HOGNOGGybyyayy aK am12、NOGy bydy11Sln 1S

4、 y bmx aS脱吸因数SmG Lyayy amx a当x a=0 时,y by amx a=y b11,就此时,N OG11Sln 1S 11Smx ay a13、理论板数 N 与气相总传质单元数NOG 的关系：NAln1S1NOGAAlnS14、相平稳方程：y1x1 x或xy1 y,y 1xD对于二元物系 ,xA =1- xB, yA=1- yB .名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载Dx D15、F-进料液流量, D-塔顶馏出液, W- 塔底釜液； 馏出液采出率 =D/F ；釜液采出率 =W/F ；轻组分回收率 .

5、Fx F16、F W x W x D D F x F x W W F x D x Fx F x D x D x W x D x W17、精馏段：y R x 1 x D（精馏段 y 1 x ）提馏段：y L x Wx WR 1 R 1 L W L Wq x F18、q 线方程（进料方程） ：y x q：进料液中液相所占的分率；L=RD L =L+qF q 1 q 119、L：精馏段液流量 L：提馏段液流量 ；V：精馏段汽流量 V ：提馏段汽流量；V=R+1D V=V-1-qF=L -W 20、最小回流比 Rmin x D y e ye、x e 是相平稳关系 全回流操作,即 R= ,F=D=W=0

6、 y e x e21、对于常见的饱和液体进料（q=1）有 x e= x F Rminq=1= 1 x D 1 x D 1 x F 1 x F22、萃取安排系数 k A y A / x A 安排系数越大,每次萃取所取得的分别成效越好；23、挑选性系数 y x B / y x A k A / k B 单级萃取 F S R E24、湿度 ：单位质量干空气中所含水汽的质量,湿度 ：H 0.622 p w p ：水蒸气的分压,P：总压 .P p w25、相对温度 ：空气中水汽分压 pw与同温度下饱和水蒸气压 ps之比, 相对温度 ：p w p s26、湿度 H 与相对湿度 的关系：H 0.622 p s

7、 t t w t as t dP p s27、湿比热容：c 1.01 1.88 H kJ.kg-1.K-1湿空气的焓：I 1.01 1.88 H t 2492 H28、湿基含水率 w：以湿物料为基准的含水率（质量分率）w X L H 2 H 1 W1 Xw29、干基含水率 X ：以肯定干料为基准的含水率（质量比）X I 1 I 2,H 0 H 11 w30、W G c X 1 X 2 L H 2 H 1 G 1 G 2 G w 1 w 2 G 2 w 1 w 2 G c G 1 1 w 1 G 2 1 w 2 1 w 2 1 w 1L 1 131、比空气用量（汽化 1kg 水分）：l =W H

8、 2 H 1 H 2 H 032、预热器内所需的热量：q p I 1 I 0 L I 2 I 0 Lc t 1 t 0 抱负干燥器热效率 t 1 t 2H 2 H 0 t 1 t 0G1：进入干燥器的湿物料质量流率 G2：离开干燥器的物料质量流率H1：进干燥器的空气湿度 H2：出干燥器的空气湿度名师归纳总结 第 2 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载L：干空气的质量流率 Gc：湿物料中绝干物料的质量流率w1w2/X 1X 2：干燥前后物料的含水率（干基、湿基）1、变吸取为脱吸（解吸）的措施：升温、减压、通入惰性气体、通入

9、水蒸气；2、挑选吸取溶剂的主要依据 :溶解度大,挑选性高,再生便利,蒸汽压低缺失小；3、吸取、精馏、萃取 的原理分别是混合物中各组分在溶剂中 溶解度、挥发度、溶解度 的差异；4、板式塔的不正常操作现象 液泛、液沫夹带、漏液；干燥是 传质和传热 同时进行6、塔板上气液两相的接触状态：鼓泡状态、蜂窝状态、泡沫状态（最好）、喷射状态；7、板式塔类型 筛板塔（鼓泡接触） 、泡罩塔（鼓泡接触） 、浮阀塔（鼓泡接触） 、舌片板塔与浮舌板塔（喷射接触）；8、压降 ：筛板塔 浮阀塔 浮阀塔 泡罩塔9、对流干燥过程的特点 传热、传质同时进行；常用的填料：散装填料、规整填料10、平稳含水量 指定空气条件下,物料被

10、干燥的极限为平稳含水量；11、自由含水量 物料含水超出平稳含水量的那部分为自由含水量；12、干燥操作中,干燥介质（不饱和湿空气）经预热后湿度不变 ,相对湿度 减小 ；13、实现精馏操作的必要条件包括 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸气；14、物料干燥时的临界水分是指 由恒速干燥转到降速干燥的临界点的物料含水量,它比物料的结合水分 大；15、在多级逆流萃取中,欲达到同样的分别程度,当溶剂比为最小值时,就所需理论级数为 （ 无穷 ）；此时必有一条 （联结）线与（ 操作 ）线重合；16、气液两相在填料塔内逆流接触时,（ 润湿的填料 ）是主要的接触表面积；17、浮阀塔与泡罩塔,其最主要的改进是（形成可变气

11、道,拓宽高效操作区域）；18、安排系数 kA1 表示： 萃取相中 A 组分的浓度 1）；第 3 页,共 8 页名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载0.01kg 水/kg 干空气,1、常压下以空气为干燥介质干燥某种湿物料,干空气用量为2000kg/h ,温度为 25,湿度为空气先经预热器加热至 95后再进入干燥器,要求将湿物料的含水量从 10干燥至 1 均为湿基含水量 ,干燥器的生产才能为 350kg/h （干燥产品）,如干燥过程可视为抱负干燥过程；试求：（1）水分蒸发量； （ 2）离开干燥器空气的湿度和温度； （3）预热器对

12、空气供应的热量；1 2 0.1 0.01解：（1）W G 2 350 35 Kg h（3）分1 1 1 0.1（2）L WL=2000kg/h H1=H0=0.01Kg 水/kg 干空气H 2 H 1H2=0.0275 kg 水/kg 干空气（3）分I 1=I 2 所以（ 1.01+1.88H 1）t 1+2490H1=（1.01+1.88H 2）t 2+2490H21.01+1.88 0.01 95+2490 0.01=1.01+1.88 0.0275t +2490 0.0275t2=51（5）分（3）Q p L 1.01 1.88 H 1 t 1 t 0 20001.01 1.88 0.0

13、195 253600（4 分）40.0Kw2、用清水吸取氨空气混合气中的氨；混合气进塔时氨的浓度 y1 0.01（摩尔分率）,吸取率 90,气液平稳关系 y = 0.9x；试求：（ 1）溶液最大出口浓度 bx ；（2）最小液气比； （3）取吸取剂用量为最小吸取剂用量的 2 倍时,气相总传质单元数为多少？（4）气相总传质单元高度为 0.5m 时,填料层高为多少米？解： 已知 y1 0.01, =90%,y2 = y 11- = 0.011-0.9 = 0.001 x 2 = 0,x 1 = y1/0.9 = 0.01/0.9 = 0.0111 L/G min = y 1-y 2/x 1e-x 2

14、= 0.01-0.001/ （0.01/0.9）= 0.811 L/G = 2 L/G min = 2 0.811 = 1.62 x1 = y 1-y 2/L/G+x 2 = 0.01-0.001/1.62 = 0.00556 y1e = 0.9 0.00556=0.005 ym =（0.01-0.005-0.001-0 ）/ln0.01-0.005/0.001 = 0.0025 NOG = y 1-y 2/ y m = 0.01-0.001/0.0025 = 3.6 h0.5 3.6 = 1.8m 3、某精馏塔分别,混合液,料液为含和各为的饱和液体,处理量为 100 ,塔顶、塔底的产品量各为

15、,要求塔顶组成D（摩尔分率） ,取回流比为,间接蒸汽加热,塔顶采纳全凝器,试求： 塔底产品组成； 塔顶全凝器每小时冷凝蒸汽量；蒸馏釜每小时产生蒸汽量；提馏段操作线方程式； 相对挥发度 =3,塔顶第一层板的板效率 Em l=0.6,求离开其次块板 实际板 的上升蒸汽组成；解： F x F=D xD+W xW, 1000.5=50 0.9+50xW, xW=0.1 V=R+1D=5+1 50=300kmol/h 名师归纳总结 第 4 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载 V=V-1-qF=300-0=300kmol/h ym+

16、1=L x m/V-W x W/V=5 50+100x m/300-50 0.1/300=1.167x m-0.0167 * EmL1=x D-x 1/x D-x 1 -1 *x 1 =y1/ - -1y=0.9/3-2 0.9=0.75, 代入 1式: 0.6=0.9-x1/0.9-0.75, x1=0.81 y2=R x1/R+1+xD/R+1=5 0.81/5+1+0.9/5+1=0.825 4、某厂利用气流干燥器将含水 20的物料干燥到 5 （均为湿基）,已知每小时处理的原料量为 1000kg ,于40进入干燥器,假设物料在干燥器中的温度变化不大,空气的干球温度为 20,湿球温度为 1

17、6.5 ,空气经预热器预热后进入干燥器,出干燥器的空气干球温度为 60,湿球温度为 40,干燥器的热缺失很小可略去不计,试求 : （1）需要的空气量为多少 m 3 .h 1 .（以进预热器的状态计）（2）空气进干燥器的温度 .（附空气湿度图）0时水的汽化热 2491.27kJ. kg 1 ,空气与水汽比热分别为 1.01 与 1.88kJ.kg 1 .K 1 ；解：（1） G C =10001-0.2=800kg.h 1 , 1 =20/100-20=20/80=0.25, 2 =0.05/1-0.05=0.05263 1 GC 1 - 2 =8000.25-0.05263=157.9kg.h

18、 由 H图得： H0 =0.011, H 2 =0.040, H 1 =H01V / （H2 H1 ） 157.9/0.04-0.011=5444.8kg.hv H =22.41/29 273+20/273+0.011 22.41/18 273+20/273=0.8441 V v H =5444.8 0.844=4596 m 3 .h 1（2） LC H（12）（Vi 2C W 1）C 1 H =1.01+1.88H 1 =1.031 Vi 2 =2491.27+1.88 2 =2604.31kJ.kg 1C =4.187kJ.kg 1 .K 1 5444.8 1.031 1 -60=157.

19、92604.31-4.187 40 1 -60=68.54 1 =128.54 5、用常压连续精馏塔分别苯甲苯混合物,原料中含苯 0.44,塔顶馏出液中含苯 0.96（以上为摩尔分率） ；进料为汽液混合物,其中蒸汽与液体量的摩尔比为1:2；已 知苯对甲苯的相对挥发度为2.5,操作回流比为最小回流比的1.5倍,塔顶采纳全凝器,试求：原料中气相与液相的组成；离开塔顶其次层理论板的蒸汽组成；解： 1. 由题意 :q=2/3 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载y=2.5x/1+1.5x 平稳方程 1 y=q

20、/q-1x-x F/q-1=-2x+1.32 2 联解两方程求进塔汽-液组成分别为 yq=0.59 , x q=0.365 2. Rmin=x D-y q/y q-xq=0.96-0.59/0.59-0.365=1.64 R=1.5R min=2.46 精馏段操作线方程为 y=0.71x+0.277 由 y1=xD 及平稳方程求 x1 即有 0.96=2.5x 1/1+1.5x 1 求得 x 1=0.906 由操作线方程得 :y2=0.71x 1+0.277=0.92 6、今有连续逆流操作得填料吸取塔,用清水吸取原料气中的甲醇；已知处理气量为 1000 m 3/h（操作状态） ,原料气中含甲醇

21、 7%（体积百分数） ,吸取后水中含甲醇量等于与进料气体中相平稳时浓度的 67；设在常压 25下操作,吸取的平稳关系取为 Y 1.15 X ,甲醇回收率要求为 98,K Y 0.5 kmol / m 2h ,塔内填料的有效表面积为 200 m 2/m 3,塔内气体的空塔气速为 0.5 m/s；试求：（ 1）水的用量, kg/h ；（2）塔径；（3）传质单元高度 H OG；（4）传质单元数 N OG；（5）填料层高度；解：（1）Y 11y 1110 .070. 0753Y 2Y 110.075310.981.5 1031.15103kg hy0 .07X167%X*0.67Y 10.07530.

22、670.0439X20kmol/h1m1.150.07273 298V10001y 12731000138kmol/h22.42732522.4LY 1Y 220.0753 1.5 1031.681.68 V1.683863.8LVX1X0.04390（2）V s10003 m/s ,u0.5 m s3600D4 V s4 10000.50.84mu36003.140.686 m（3）HOGV382 0.84K a0.5 2004（4）用平均推动力法：Y 10.0753,Y 21.5 103,X10.0439,X2010301 158 89第 6 页,共 8 页* Y 11.15X11.150

23、.04390.0505,* Y 21.15X2Y m Y 1* Y 1 Y 2* Y 20.07530.05051.5 10308.3 103lnY 1* Y 1ln0.0753 0.05051.5 1030NOGY 2* Y 21 15 0 07531 68 1 5 1011ln 1mV Y 1L Y 2mX2mV11ln mVmX2L1 1501 68（5）ZL1 68HOGNOG0. 6868.896.1 m名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 7、流率为 0.04kmol/m2s 的空气混合气中含氨学习必备欢迎下载95%的氨；塔顶喷2

24、%（体积 %）,拟用一逆流操作的填料吸取塔回收其中入浓度为 0.0004 （摩尔分数）的稀氨水溶液,液气比为最小液气比的1.5 倍,操作范畴内的平稳关系为y = 1.2x ,所用填料的气相总体积传质系数Kya=0.052kmol/m3s ,试求：y m；3 填料层高度；1 液体离开塔底时的浓度（摩尔分数）；2 全塔平均推动力解：属于低浓气体吸取1 y 2 y 1 1 2 % 1 95 % 0 001G Lm in yy 11 yx 22 0 02 0 020 0004 0 001 1 168m 1 2L1 . 5 L1 5. 1 . 1 6 8 1 . 7 5 2 x 1 y 1 y 2x 2

25、 0 . 02 0 . 0010 . 0004 0 . 0112G G m i n L G 1 . 7522 y 1 y 1 mx 1 0 . 02 1 2. 0 . 012 0 . 00656 y 2 y 2 mx 2 0 . 001 1 . 2 0 . 0004 0 . 00052ym y 1 y 2 .0 00656 0 . 00052 .0 0 0 2 3 8y 1 0 . 0 0 6 5 6ln lny 2 0 . 0 0 0 5 23 N OG y 1 y 2 0 02 0 0017 98,H OG G 0 040 77 m,h H OG N OG 0 77 7 98 6 1 my

26、 m 0 00238 K a 0 0528、一常压连续操作的精馏塔,用来分别苯和甲苯混合物；混合物含苯 0.6 摩尔分率,以 100Kmol/h 流量进入精馏塔,进料状态为气液各占 50%摩尔数,操作回流比为最小回流比的 1.5 倍；要求塔顶馏出液组成为 0.95苯的摩尔分率,下同,塔底釜液组成为 0.05；在操作条件下,苯和甲苯的相对挥发度为 2.5；试求：（1）塔顶和塔底产品量； （2）最小回流比；（3）精馏段操作线方程； （4）提馏段操作线方程；解： 1 由F=D+WFxF=Dx D+Wx W得 D=F（xF-x W） /xD-X W=1000.6-0.5/0.95-0.05 D=61.

27、11kmol/h W=F-D=100-61.11=38.89kmol/h 2 由题可知 q=0.5 q 线方程为： y=0.5x/0.5-1-x F/0.5-1 y=-x+1.2 平稳线方程为：y= x/1+ -1x y=2.5x/1+1.5x 令 =并化简得 : 1.5x 2+1.7x-1.2=0 求得 q 线与平稳线交点：x q=0.492 yq=0.708 Rmin=x D-yq/yq-x q=0.95-0.708/0.708-0.492=1.12 3 求精馏段操作线方程R=1.5R min=1.5 1.12=1.68 yn+1=Rx n/R+1+x D/R+1=1.68xn/1.68+1+0.95/1.68+1 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载yn+1=0.627x n+0.354 4求提馏段操作线方程名师归纳总结 YL=L+qF=RD+0.5F=1.68x61.11+0.5x100=152.66 第 8 页,共 8 页V=V+q-1F=DR+1+0.5-1x100=113.77 Y m+1=L /V x m-wx w/V =152.66xm/113.77-0.05x38.89/113.77 m+1=1.34x m-0.017- - - - - - -