化工設(shè)計(jì)習(xí)題及解答第三章

1、第三章物料衡算與熱量衡算習(xí)題1連續(xù)常壓蒸餾塔進(jìn)料為含苯質(zhì)量分?jǐn)?shù)(下同)38%(wt)和甲苯62%的混合溶液，要求餾出液中能回收原料中97%的苯，釜?dú)堃褐泻讲坏陀?%。進(jìn)料流量為20000kg/h，求餾出液和釜?dú)堃旱牧髁亢徒M成。解：苯的相對(duì)分子質(zhì)量為78,甲苯的相對(duì)分子質(zhì)量為92。以下標(biāo)B代表苯。3878進(jìn)料中苯的摩爾分?jǐn)?shù)xFB38620.4196+-7892278釜?dú)堃褐斜降哪柗謹(jǐn)?shù)xWB=2980.02351+-7892進(jìn)料平均相對(duì)分子質(zhì)量M=0.419,)74810.4196)9286.13進(jìn)塔原料的摩爾流量F=232.2kmol/h86.13依題意，餾出液中能回收原料中97%的苯，所以

2、Dx=97.43,0.97=94.51kmol/hDB作全塔苯的質(zhì)量衡算得Fx=Dx+WxFBDBWB作全塔總質(zhì)量衡算得F=W+D將已知數(shù)據(jù)代人上述質(zhì)量衡算方程得232.2x0.4196=94.51+0.02351232.2=W+Dx=竺=愛=0.8752DBD108解得W=124.2kmol/h,D=108kmol/h組分塔進(jìn)料塔頂餾出物釜?dú)堃簁g/h%(wt)kmol/h%(mol)kg/h%(wt)kmol/h%(mol)kg/h%(wt)kmol/h%(mol)苯76003897.4341.967372.685.6094.5287.52227.82.02.922.35甲苯1240062

3、134.858.041240.214.4013.4812.4811159.498.0121.397.65合計(jì)20000100232.21008612.810010810011387.2100124.2100所以，習(xí)題4合成氣組成為0.4%CH4，52.8%H2，38.3%CO,5.5%C02,0.1%02，和2.9%N2（體積百分?jǐn)?shù)）。若用10%過量空氣燃燒，設(shè)燃燒氣中不含CO2，試計(jì)算燃燒氣組成。2解：基準(zhǔn)：1000mol合成氣，1h；氣體中含C4+385+55=442mol；H4x4+2x528=1072mol；O383+2x55+1x2=495mol理論氧量O=442+1072/4-49

4、5/2=462.5mol2理論空氣462.5/0.21=2202.4mol實(shí)際空氣1.1x2202.4=2202.4molN0.79x2422.6=1914mol2O0.21x2422.6=508.8mol2對(duì)各物質(zhì)進(jìn)行衡算N2平衡：29+1914=FN=1943mol；C平衡：4+383+55=FCO=442mol；O2平衡：0.5x383+55+1+508.8=F+0.5F+FCO2H2OO2=442+0.5x536+FO2F=46.3molO2燃料氣組成CO2，H2O，O2，N2=(0.149,0.1806,0.0156,0.6548)習(xí)題11某化工廠計(jì)劃利用廢氣的廢熱，進(jìn)入廢熱鍋爐的廢

5、氣溫度為450C，出口廢氣的溫度為260C,進(jìn)入鍋爐的水溫為25C，產(chǎn)生的飽和水蒸氣溫度為233.7C,3MPa,(絕壓)，廢氣的平均熱容為32.5KJ/(kmolC),試計(jì)算每lOOkmol的廢氣可產(chǎn)生的水蒸氣量？解過程如圖3-6所示出口廢氣26OC廢氣45OC圖3-6例3-8附圖基準(zhǔn)：100kmol的廢氣鍋爐的能量平衡為廢氣的熱量損失=將水加熱以產(chǎn)生水蒸氣所獲得的熱量即(mCAt)廢氣=W(h-h)p,mgL其中，W為所產(chǎn)生蒸氣的質(zhì)量，因此100 x32.5x(450-260)=W(2798.9-104.6)W=229kg所產(chǎn)生水蒸氣質(zhì)量為229kg.(100mol廢氣)-1習(xí)題13乙烯氧化為環(huán)氧乙烷的反應(yīng)方程式如下：CH(g)1O(g),CH0(g)242224試計(jì)算0.1013MPa、25C下的反應(yīng)熱。AHo52.28J/mol解：乙烯(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱為f,29乙烯AHO51kJ/mol環(huán)氧乙烷(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱為f,29環(huán)氧乙烷因此，0.1013