《化工设计》习题2023年用.docx

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1、化工设计习题1、逆流气体离心机用于加238中分别U235,集中传递速度为K=2nDPr,式中假设K-轻组分向离心机中心的传递速度摩尔/秒；D-集中系数；P-摩尔密度摩尔/厘米3;r一对数平均半径(Lr)ln(rr)单位厘米试求D的单位。21212、CO之摩尔热容为C=9.085+0.0048T,式中之T单位为,C之单位为卡/摩尔(1)假之单位需由英热单位BTU)/磅声表示，式中之T以OF装示，则上式应以何种形设C式表示？p(2)试求T=100时，CO之C为多少(BKI)/磅不。2P3、利用化工原理上册附录查，取以下物域据:空气在76OnmIHg,20C时的密度；(2)氨(液体)在25时的粘度；

2、(3)乙醇在50时的汽化潜热。4、空气含79%的N和21%的0(体积蛤，计算25、74OmmH耐的密度，以克升表示。225、丙烷充分燃烧时要供入空气蛭5%,反响式为CH+50=3C0+4HO问每100mol燃烧产物需空气量为多少摩?尔请画出物料流程关图，务别以Diln1。兀？I1。1空气，(3)1mol0为基准计算。26、一氧化碳与氧燃烧生成二氧化碳，每小时1维)mol的各种反响物输入反响器，求Gl)CO对0的化学计量比，(2)有限反响物，(3)过量反响物的过量百分比。27、工业上由乙烯水化生成乙醇Cq+HO=CHCHOH局部产物由副反响转化为二乙醛2CHCIIOH=(CH)0+HO向器的集料

3、含53：7%CH,36.7%H0,其余为惰性气体，乙烯转化%为5%/菽消耗向乙烯为基准的产率为两工算反响器高出流股的摩尔组成，以及乙醇生成的选择性。8、多效蒸发(海水淡化)流程如下：GKg/hOHGKg/h0GKg/hfltL22t23000Kgh.第一效.卜其次第三效WNaCI摩尔分萨0.015933.5质量NaCl求每效蒸发器中的蒸发速率以及离开其次效蒸发器的溶液附的质量百分比。9、H和CO混合气与空气燃烧，燃烧后的废气分析结果如下t79.8%(mol)018.0%,CO2%C干基)，计算Q)H和CO混合燃料的组成;混咨燃料与空气的比例1210用苯、HCI和空气生产氯苯，反响式如下：CH+

4、HCl+1/2O-CHCl+HO原料进展反响后生成的气体经洗涤除去未A后的HCl、苯版及A的产3后其组成为N88.8%(mol),011.2%,求进过程每摩尔空气生产氯苯的摩尔数。2211苯加氢转化成环己烷81),生产率100molhGI,99%的苯反响生成CH：进反响器原料组成为80%(mol)20%CH(,产物中含3%(mol)H计算：(1)产物成;CF及H的摩尔流率；H的循环军。第11题示意图H,循环80%11响器1冷凝器产物3%H,.H20%CH26612、一个生产自然汽油的工厂，其原料制备局部，是从不含丁烷的汽油中局部除去异戊烷，简要流程如下，试计算流经异戊烷塔不含丁烷的汽油的数量是

5、?多少t侧.(三)100%异戊烷J异戊烷脱丁烷塔不含丁烷物料J正戊烷yP至自然汽油,厂100mol正戊烷80%西更烷异戊烷20%10%异戊烷13、70mol%丁烷和30mol%氢的混合物与25%过量空气燃烧，丁烷的转化率为,氢的转化率为99%在反响的丁烷中,90%生成CO,10%生成CO,计算产物气体中水的摩尔分率。214、碳氢化合物CHn燃料，燃烧后生成之气体经分析测得组成如下(干基，体积%)：CO3.8%,015.n4%,CO0.34%,氏12%,CH0.08%气体中无未燃之CH痕迹，计算)空%/燃料之记值，过量空气百分，,燃戒之成分(BPn)o15、试计算化学反响：1/2H(g)+1/2

6、Cl(g)fHCl(g)在IOoO22K,1atm下的反响热。16、反响CaC(s)+5H)(1)CaO(s)+2CO(g)+5H(g)2222的标准反响热为69.4kJIIIOL(1)计算此反响的/U；(2)设r将12OgCaC和足够的液体水装入25。C刚性容器中，加热容器至2CaC反响完全，再将产物冷回到25,冷凝全部的过量水，需从2反响器传递的净热量为多少kJ?17、硝酸生产中，把经过预热的空气和氨在混合器里混合成)()含10%ImOl)氨的混合气体(氨不能预热，由于预热会使其分解成H和N）,此混合气经催化氧化得Ne）,然后用水吸取NO2生成硝2222酸。温度为25C的氨以520kgh的

7、流率进入混合器，混合器的热损失为7kJh试计算空气进入混合器前应预热到多少?度/Ho=45.9kJmolf,NH3,平均cP空=29.21T/mol.K,平均C=43.87P氨气Jmol.K,o18、含50%（质量）苯（r=33900kjkmol,沸点为353.3K）和50%（质量）甲苯（r二38000kjkol,沸点为383.8K）的原料液在60加到一连续单级蒸发器里，在蒸发器里原料中有0%的苯被蒸发了。经分析觉察蒸汽中苯的含量为63.1%（质量），液体产物和蒸汽产物都在150离开蒸发器，试计算该过程处理每公斤原料液需要多少热量。C=110.9J/mol.K,C=110.9Jmol.KP苯1

8、P甲苯1C=-36.21+48.4810-2T-31.5610-5T2+77.6110-9T3P苯gJmol.KC=-34.40+55.9X10-2T-34.45X10-5T2+80.3710-9P甲苯gT3Jmol.K19、某连续等温反响器在400进展以下反响:C0（g）+H0（g）-CO（g）+H(g)假定原料在温度为400C时依据化学计量比送入反响器，要2求CO的转化率为90%,试计算使反响器内温度稳定在OOe时所需传递的热量。/Ho=-110.6kJmol,ZlHo=-393.7kJmolf,COf,C02/H。=-242.2kj/molC=22.25+5.98X10-2T-3.50f

9、.H20(g)pC0210-5T2+7.4710-9T3Jmol.KC=28.16+0.IXIO2T+0.5410sT2-2.22X109T3Jmol.KPCOC=32.23+0.19C10-2T+LO仅10-5T2-3.610-9TaJ/mol.KPH20C=29.10-0.110-2T+0.4(X10-5T2-0.88X109T3Jmol.KPH220、在一绝热反响器内进展以下反响C0(g)+H0(g)CO(g)+22H(g)反响物在300C,Iatm下按化学计量比进入反响器，无惰2性物，反响进展完全。试计算该绝热反响器出口物料的温度(用平均热容计算1C=33.47Jmol.K,C=29.

10、0Jmol.K,CpCOPH2P=44.46Jmol.K,c02C=35.49Jmol.K,/H。=-110.6kJmol,ZHo=P1120()f,COf,C02-393.7kJmol/H。=-242.2kj/molf,H2O(g)21、甲醇用金属催化剂制甲醛的工艺过程，所发生的反响如下：CHOH+1/20-HCHO+HO(1)CHOHHCHO+H32232(2)CHOH+3/2OfCO+2HO(3)3222假设每个反响的相对量为反响75%,反响20%,反响5%(1)假设甲醇/空气为LL3,进料温度为95,则要维持反响温度为510C需移走多少热量？(2)假设(1)在绝热反响器中进展，则绝热反

11、响温度为多少？(3)如保持绝热反响温度510,需要甲醛/空气配比为多少?以下数据：/H。=-201.3kJmol。甲醇gZlHo=-118.4kJmol力H。=-242.2kJmolf,甲醛g。水gZlHo=-393.7kJmolf,二氧化碳g真实热容温度K298400750800!)5010001050CkCal/kmol.K甲醛8.369.4112.9513.3914.4914.7815.10印隘lSlI23RIRRGIq72。RR212R_21.86温度K2985736737738739731073N26.967.097.317.477.637.807.92H26.857.007.037

12、.077.127.207.29027.037.617.838.018.178.308.41CO28.8911.3111.7012.1812.5812.9113.1922、计算25液体戊烷与75过量30%的纯氧(不是空气)一起燃烧时绝热火焰温度。0C=28.17+6.29X103T-0.7494X106T2J/mol.K2PCOC=26.75+42.25810-3T-0.749410-T2J/mol.K2PHOC=29.16+142.4010-3T-2.022XlOeT2Jmol.K2P戊烷C=254.1Jmol.KZHo=-3248.6kJ23、在一连续反响器进展乙醇脱氢反响：CHCHOH(g

13、)CHCH0(g)323+H(g)/H=68.95kj/mol2r含90%(mol)乙醇和10%(mol)乙醛的原料预热到300下以100mol/h的速率进入反响器。为了使反响器出口产物的温度保持再265,将热量以每100mol原料气530OkJ的速率供给反应器。CCHCHOH(g)=0.110kJmol.K,CCHCHO(g)=0.080P32p3kjmol.K,CH(g)=0.029kjmol.K(假定这些热容是常数)。计P2算乙醇在反响器里的转化率。计算局部参考答案：1. cm2s2. (l)0.2045+0.605X1OtT(2)0.21733. (l)1.205gcm(2)0.106

14、cP(3)940kJkg222kcalkg4. 1.147gL5. 93.7mol6. (1)2:1(2)CO(3)100%7. 90%；mol%：C2H452.42凡035.09C2H5OH2.482也)00.14惰性气体9.868. 299.7kgh,干4.37%9. (1)4.32.1(67.2%32.8%)(2)0.063410. 0.221IL(I)96%环己烷,1%苯，3%H7(2)101.01CH,303.12H(3)33.3%66212. x=55.56mols=llP=8913. 10.41%(H1014mol,H20.3,CO2201.6CO22.4H2O309.7O2219.85N2220合2976.85mol)14. (1)24.075(2)237.3(3)CH2n=215. -93.9kJ/mol16. (1)-86.74kJ/mol(2)-162.64kJ17. 961K18. 342.3kJ/k媒料19. 34.38kJ/mol20.1053K21 .(1)-2290.6kJ/1OOmoF(2)1050K(3)1.9