化工設(shè)計(jì)習(xí)題及解答第三章.doc

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20000kgh，求餾出液和釜?dú)堃旱牧髁亢徒M成。F, xFD, xDW, xW解：苯的相對分子質(zhì)量為78，甲苯的相對分子質(zhì)量為92。以下標(biāo)B代表苯。進(jìn)料中苯的摩爾分?jǐn)?shù) 釜?dú)堃褐斜降哪柗謹(jǐn)?shù) 進(jìn)料平均相對分子質(zhì)量 進(jìn)塔原料的摩爾流量 依題意，餾出液中能回收原料中97%的苯，所以作全塔苯的質(zhì)量衡算得 作全塔總質(zhì)量衡算得 將已知數(shù)據(jù)代人上述質(zhì)量衡算方程得 解得 所以，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1240062134.858.041240.214.4013.4812.4811159.498.0121.397.65合計(jì)20000100232.21008612.810010810011387.2100124.2100習(xí)題4 合成氣組成為0.4%CH4，52.8%H2，38.3%CO，5.5%CO2,0.1%O2，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。燃燒氣 CO2 O2 N2燃 燒合成氣 CH4 H2 CO CO2 O2 N2空氣 O2 N2解：基準(zhǔn)：1000mol合成氣，1h；氣體中含C 4+385+55=442mol；H 44+2528=1072mol；O 383+255+12=495mol理論氧量O2 =442+1072/4-495/2=462.5mol理論空氣462.5/0.21=2202.4mol實(shí)際空氣1.12202.4=2202.4molN2 0.792422.6=1914molO2 0.212422.6=508.8mol對各物質(zhì)進(jìn)行衡算N2平衡：29+1914=FN2=1943mol；C平衡：4+383+55=FCO2=442mol；O2平衡：0.5383+55+1+508.8=FCO2+0.5FH2O+FO2=442+0.5536+ FO2FO2=46.3mol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)入廢熱鍋爐的廢氣溫度為450，出口廢氣的溫度為260，進(jìn)入鍋爐的水溫為25，產(chǎn)生的飽和水蒸氣溫度為233.7，3MPa，（絕壓），廢氣的平均熱容為32.5KJ/(kmol)，試計(jì)算每100kmol的廢氣可產(chǎn)生的水蒸氣量？解 過程如圖3-6所示水 25水蒸氣 233.7出口廢氣 260廢氣 450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 (mCp,mt)廢氣=W(hg-hL)其中，W為所產(chǎn)生蒸氣的質(zhì)量，因此10032.5(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：試計(jì)算0