化工原理实验思考题答案.doc

实验5 精馏塔的操作和塔效率的测定 在求理论板数时，本实验为何用图解法，而不用逐板计算法？ 答：相对挥发度未知，而两相的平衡组成已知。 求解q线方程时，Cp，m，m需用何温度？答：需用定性温度求解，即： 在实验过程中，发生瀑沸的原因是什么？如何防止溶液瀑沸？如何处理？答； 初始加热速度过快，出现过冷液体和过热液体交汇，釜内料液受热不均匀。 在开始阶段要缓慢加热,直到料液沸腾，再缓慢加大加热电压。 出现瀑沸后，先关闭加热电压，让料液回到釜内，续满所需料液，在重新开始加热。 取样分析时，应注意什么？答：取样时，塔顶、塔底同步进行。分析时，要先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。 写出本实验开始时的操作步骤。答：预热开始后，要及时开启塔顶冷凝器的冷却水，冷却水量要足够大。记下室温值，接上电源，按下装置上总电压开关，开始加热。缓慢加热，开始升温电压约为4050伏，加热至釜内料液沸腾，此后每隔510min升电压5V左右，待每块塔板上均建立液层后，转入正常操作。当塔身出现壁流或塔顶冷凝器出现第一滴液滴时，开启塔身保温电压，开至150 V，整个实验过程保持保温电压不变。等各块塔板上鼓泡均匀，保持加热电压不变，在全回流情况下稳定操作20min左右，用注射器在塔顶，塔底同时取样，分别取两到三次样，分析结果。 实验过程中，如何判断操作已经稳定，可以取样分析？答：判断操作稳定的条件是：塔顶温度恒定。温度恒定，则塔顶组成恒定。 分析样品时，进料、塔顶、塔底的折光率由高到底如何排列？答:折光率由高到底的顺序是：塔底，进料，塔顶。 在操作过程中，如果塔釜分析时取不到样品，是何原因？答：可能的原因是：釜内料液高度不够，没有对取样口形成液封。 若分析塔顶馏出液时，折光率持续下降，试分析原因？答：可能的原因是：塔顶没有产品馏出，造成全回流操作。 操作过程中，若发生淹塔现象，是什么原因？怎样处理？ 实验过程中，预热速度为什么不能升高的太快？答：釜内料液受热不均匀，发生瀑沸现象。 在观察实验现象时，为什么塔板上的液层不是同时建立？答：精馏时，塔内的蒸汽从塔底上升，下层塔板有上升蒸汽但无暇将液体；塔顶出现回流液体，从塔定下降，塔顶先建立液层，随下降液体通过各层塔板，板上液层液逐渐建立。 如果操作过程中，进料浓度发生改变，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的浓度如何改变？ 答：塔顶下降，上升 如果加大回流比，其它操作条件不变，塔顶、塔底产品的浓度如何改变？答：塔顶上升，下降。 如果操作时，直接开始部分回流，会有何后果？答：塔顶产品不合格。 为什么取样分析时，塔顶、塔底要同步进行？答：打开进料转子流量计，开启回流比控制器，塔顶出料，打开塔底自动溢流口，塔底出料。 如果在实验过程中，实验室里有较浓的乙醇气味，试分析原因？答：原因可能是：塔顶冷凝器的冷却量不够，塔顶上升的乙醇蒸汽没有被完全冷却下来，散失于空气中。 在实验过程中，何时能观察到漏夜现象？答：在各层塔板尚未建立稳定的液层之前，可观察到漏液现象。 在操作过程中，若进料量突然增大，塔釜、塔顶组成如何变化？答：塔顶下降，上升。 用折光仪分析时，塔顶、塔底、进料应先分析哪一个？为什么？答：先分析塔顶，后分析塔底，避免塔顶乙醇大量挥发，带来偶然误差。实验6 填料吸收塔流体力学特性实验 流体通过干填料压降与式填料压降有什么异同？ 答：当气体自下而上通过填料时产生的压降主要用来克服流经填料层的形状阻力。当填料层上有液体喷淋时，填料层内的部分空隙为液体所充满，减少了气流通道截面，在相同的条件下，随液体喷淋量的增加，填料层所持有的液量亦增加，气流通道随液量的增加而减少，通过填料层的压降将随之增加。 填料塔的液泛和哪些因素有关？答：填料塔的液泛和填料的形状、大小以及气液两相的流量、性质等因素有关。 填料塔的气液两相的流动特点是什么？答：填料塔操作时。气体由下而上呈连续相通过填料层孔隙，液体则沿填料表面流下，形成相际接触界面并进行传质。 填料的作用是什么？答：填料的作用是给通过的气液两相提供足够大的接触面积，保证两相充分接触。 从传质推动力和传质阻力两方面分析吸收剂流量和吸收剂温度对吸收过程的影响？答：改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率不变时，增加吸收剂流率，吸收速率增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成减小，回收率增大。当液相阻力较小时，增加液体的流量，传质总系数变化较小或基本不变，溶质吸收量的增加主要是由于传质平均推动力的增大引起，此时吸收过程的调节主要靠传质推动力的变化。当液相阻力较大时，增加液体的流量，传质系数大幅度增加，而平均推动力可能减小，但总的结果使传质速率增大，溶质吸收量增加。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力将随之减小，结果使吸收效果变好，降低，而平均推动力或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好 从实验数据分析水吸收氨气是气膜控制还是液膜控制、还是兼而有之？答：水吸收氨气是气膜控制。 填料吸收塔塔底为什么要有液封装置？答：液封的目的是保证塔内的操作压强。 在实验过程中，什么情况下认为是积液现象，能观察到何现象？ 答：当气相流量增大，使下降液体在塔内累积，液面高度持续上升，称之为积液。 取样分析塔底吸收液浓度时，应该注意的事项是什么？答：取样时，注意瓶口要密封，避免由于氨的挥发带来的误差。 为什么在进行数据处理时，要校正流量计的读数（氨和空气转子流量计）？答：流量计的刻度是以20，1的空气为标准来标定。只要介质不是20，1 的空气，都需要校正流量。 如果改变吸收剂的入口温度，操作线和平衡线将如何变化？ 答：平衡常数增大，平衡线的斜率增大，向上移动；操作线不变。 实验过程中，是如何测定塔顶废气中氨的浓度？答：利用吸收瓶。在吸收瓶中装入一定量低浓度的硫酸，尾气通过吸收瓶时，其中的氨气和硫酸发生中和反应，收集反应所需的尾气量即可。 在实验的过程中，是否可以随时滴定分析塔底吸收液的浓度？为什么？答：可以。在操作温度和压力一定的条件下，到达平衡时，吸收液浓度和操作时间无关。 如果从同一个取样瓶中，取样分析三组平行样，误差很大，试分析原因？ 答：原因在于取样瓶取样后，没有及时密封，瓶内的氨气由于挥发而降低了浓度。 控制和调节吸收效果由哪些主要因素，试作简单分析？ 答:吸收塔的气体进口条件是唯一确定的，控制和调节吸收操作结果的是吸收剂的进口条件：流率、温度、浓度。改变吸收剂用量是对吸收过程进行调节的最常用的方法，当气体流率不变时，增加吸收剂流率，吸收速率增加，溶质吸收量增加，则出口气体的组成减小，回收率增大。对于液膜控制的吸收过程，降低操作温度，吸收过程的阻力将随之减小，结果使吸收效果变好，降低，而平均推动力或许会减小。对于气膜控制的过程，降低操作温度，过程阻力不变，但平均推动力增大，吸收效果同样将变好。总之，吸收级温度的降低，改变了平衡常数，对过程阻力和过程推动力都产生影响。吸收剂进口浓度是控制和调节吸收效果的又一主要因素。吸收剂进口浓度降低，液相进口处的推动力增大，全塔平均推动力也将随之增大而有利于吸收过程回收率的增加。 试说明精馏和吸收的相同点和不同点？答：不同点：精馏利用组分挥发度的不同进行分离，操作时塔内必须有回流；吸收是利用组分溶解度的不同进行分离。相同点：都属于相际传质。 若操作过程中，氨气的进口浓度增大，而流量不变，尾气含量和吸收液浓度如何改变？答：尾气中氨的含量增加，吸收液中氨的含量增加。 吸收瓶中的尾气循环量以多少为宜？答：尾气通过吸收瓶的量以瓶内硫酸刚好循环为最佳。 如何确定液泛点气速？ 答：在一定量的喷淋液体之下，当气速低于载点时，液体沿填料表面流动很少受逆向气流的牵制，持液量（单位体积填料所持有的液体体积）基本不变。当气速达载点时，液体向下流动受逆向气流的牵制开始明显气来，持液量随气速增加而增加，气流通道截面随之减少。所以，自载点开始，压降随空塔气速有较大增加，压降气速曲线的斜率加大。当气速继续增加，气流通过填料层的压降迅速上升，并且压降有强烈波动，表示塔内已经发生液泛，这些点称为液泛点。 实际操作选择气相流量的依据是什么？答：通过实验测定塔内液泛点所需的最大流量，实际操作时气体的流量选择在接近液泛点。在此点，气体速度增加，液膜湍动促进传质，两相交互作用剧烈，传质效果最佳。实验8 板式塔流体流动性能的测定（筛板塔）（1） 试说明筛板塔的特点？答：结构简单，造价低廉，气体压降小，板上液面落差也小，操作弹性小，筛孔小时易堵塞。（2） 塔板上的总压降由几部分组成？答：塔板本身的干板阻力（即板上各部件所造成的局部阻力）、板上充气液层的静压强和液体的表面张力。（3） 什么是错流塔板？答：液体横向流过塔板，而气体垂直穿过液层，但对整个塔来说，两相基本上成逆流流动。（4） 试图示干板实验中干板压降和筛孔气速的关系？答： （5） 板式塔实验中，在固定喷淋密度下，试图示塔板压降和空塔气速关系，标出转折点，并说明适宜操作范围。答： D B C A A拦液点； B溢流点； C泄露点； D液泛点 图中CD段为塔的适宜操作范围（6） 塔板压降过大，对吸收和精馏操作各有什么影响？答：对于吸收操作，送气压强高；对于精馏操作，则釜压要高，特别对真空精馏，便失去了真空操作的特点。（7） 塔板上形成稳定液层后，塔板上气液两相的接触和混合状态有几种？答：鼓泡接触状态：当气速较小时，气体以鼓泡形式通过液层，两相在气泡表面进行传质；泡沫接触状态：随气速增加，液面上形成泡沫层，两相在液膜表面进行传质； 喷射接触状态：当气速进一步增加，液体以不断更新的液滴形态分散在气相中，两相在液滴表面进行传质。 （8） 试说明板式塔功能？答：（1）每块塔板上的气液两相必须保持充分接触，为传质过程提供足够大的、不断更新的传质表面，减少传质阻力；（2）在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供最大的传质推动力。（9） 在板式塔实验中，试说明从溢流点到泄漏点气速和压降的关系？答：当液体由溢流堰溢出时，称为溢流点，这时仍有部分液体从筛孔中泄露下去，自该点后，随气速增加，液体的泄露量不断减少，而塔板压降却变化不大。直到气速继续增大到某一值时，液体基本上停止泄露，则称该转折点为泄露点。（10） 什么是液泛现象？液泛现象发生后有什么特点？答：液泛就是液体进塔量大于出塔量，其结果是塔内不断积液，直至塔内充满液体，破坏塔的正常操作，工程上也称为淹塔；液泛发生后，塔板压降会随气速迅速增大。（11） 什么是雾沫夹带？雾沫夹带对传质有什么影响？答：上升气流穿过塔板液层时，将板上液体带入上层塔板的现象称为雾沫夹带；雾沫生成可增大气液两相的传质面积，但过量的雾沫夹带造成液相在塔板间的返混，进而导致塔板效率下降。（12） 试述影响雾沫夹带的因素？答：空塔气速增高，雾沫夹带量增大；塔板间距增大，可使雾沫夹带量减少。（13） 什么是漏液现象？漏液现象对传质有什么影响？答：当上升气体流速减小，气体通过升气孔道的动压不足以阻止板上液体经孔道下流时，会出现漏液现象；漏液现象影响气液在塔板上的充分接触，使塔板效率下降，严重的漏液会使塔板不能积液而无法操作。（14） 造成漏液现象的原因有哪些？答：气速太小或板面上的落差所引起的气流分布不均，在塔板入口的厚液层往往出现漏液，所以常在塔板入口处流出一条不开口的安全区。（15） 什么是液面落差？液面落差对传质有什么影响？答：当液体横向流过塔板时，为克服板面的摩擦阻力和板上部件的局部阻力，需要一定的液位差，则在板面上形成液面落差；液层厚度的不均匀性将引起气流的不均匀分布，从而造成漏液，使塔板效率 严重降低。（16） 造成液面落差的原因有哪些？答：塔板结构；当塔径或液体流量很大时，也会造成较大的液面落差。（17） 影响板式塔操作状况和分离效果的主要因素有哪些答：物料性质、塔板结构及气液负荷（18） 什么是总板效率？它有什么特点？答：总板效率又称全塔效率，是指达到指定分离效果所需的理论板层数与实际板层数的比值，它简单地反映了整个塔内的平均传质效果。（19） 什么是单板效率？它有什么特点？答：单板效率又称为默弗里效率，是指气相或液相经过一层塔板前后的实际组成变化与经过该层塔板前后的理论组成变化的比值。可直接反映该层塔板的传质效果。（20） 什么是点效率？它和单板效率有何关系？答：点效率是指板上各点的局部效率。当板上液体完全混合时，点效率与板效率具有相同数值。实验9 流化床干燥实验讲义 物料去湿的方法有哪些？本实验所用哪种方法？ 答：方法有机械去湿，吸附去湿，供热去湿。本实验所用方法供热去湿中的对流干燥。 对流干燥过程的特点是什么？答：当温度较高的气体与湿物料直接接触时，气固两相间所发生的是热质同时传递的过程。 空气的湿度是如何定义的答：空气湿度的定义为每千克绝干空气所带有的水汽量，单位是水/绝干气。 相对湿度是如何定义的？答：空气中的水汽分压与一定总压及一定温度下空气中水汽分压可能达到的最大值之比定义为相对湿度。 湿球温度是指什么温度？跟什么有关？答：湿球温度是 大量空气与少量水长期接触后水面的温度，它是空气湿度和干球温度的函数。 湿空气的比容如何定义的？计算式是什么？答：湿空气的比容是指1kg干气及其所带的Hkg水所占的总体积。 =（2.8310-3+4.5610-3H）（t+273） 结合水与非结合水如何定义的？两者的基本区别是什么？答：借化学力或物理力与固体相结合的水统称为结合水；非结合水是指机械地附着与固体表面或颗粒堆积层中的大空隙中未与固体结合的那部分水。两者的基本区别是其表现的平衡蒸汽压不同。 本实验中物料的含水量w是用何仪器测得的？如何使用该仪器？答：本实验中物料的含水量w是用水分快速测定仪来测定的。 常用工业干燥器有哪几种？本实验所用哪种类型的干燥器？答：常用工业干燥器有厢式干燥器、喷雾干燥器、气流干燥器、流化干燥器、转筒干燥器等。本实验所用是流化干燥器。 本实验中所用的被干燥物料是什么？有什么特点？答：变色硅胶。有颜色遇水由蓝变白的特点且耐热性比较好，有好的吸水性。 实验中风机旁路阀应如何？放空阀又应如何答：实验中风机旁路阀一定不能全观、放空阀实验前后应全开，实验中应全关。 实验操作中升压要注意什么？答：升压一定要缓慢升压，以免损坏装置 干燥器中的剩余物料用什么方法取出？答：用漩涡泵吸气方法取出干燥器内剩料、称量。 直流电机电压不能超过多少伏？答：12伏。 实验操作中进料后注意维持哪三不变？答：维持进口温度不变，保温电压不变，气体流量计读数不变。 干燥器外壁带电实验操作中要注意什么？答：不要用手或身体的其他部位触及干燥器外壁，严防触电。 干燥过程的经济性主要取决于什么？ 答：鼓泡罩。 热效率是如何定义的？分析本次实验结果中的热效率。答：取决于热量的有效利用程度即热效率。 为了使上升的热空气分布均匀在干燥器进气口出安有什么？答：干燥过程蒸发所消耗的热量与向干燥器提供的热量之比。 流化干燥器为何能强化干燥？答：湿基含水量w，干基含水量X。X=w/（1-w）反应工程实验实验 1 连续搅拌釜式反应器液体停留时间分布及其流动模型的测定 何谓返混？答：返混是指不同的停留时间的微团之间的混合。 返混的起因是什么？答：器内反应流体的流动状态、混合状态以及器内的传热性能等。 限制返混的措施有那些？答：器内反应流体的流动状态和混合状态的复杂性，反应流体在反应器内浓度、温度和速度的分布造成返混。 测定停留时间分布的方法有那些？答：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入示踪法 本实验采用哪种方法？ 答：脉冲示踪法。 何谓示踪剂？答：平推流和理想混合流。 对于示踪剂有什么要求？答：反应器出口的反应物料的各质点具有不同的停留时间。 本实验采用什么示踪剂？答：饱和KCL溶液。 为什么说返混与停留时间分布不是一一对应的？答：器内物料的返混会导致各种不同的停留时间分布而有停留时间分布的反应器，器内未必一定有返混存在。 为什么可以通过测定停留时间分布来研究返混？答：在定常态下的连续流动的系统中，相对于某瞬间的流入反应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了t的流体的质点所占的分率。 模型参数与实验中反应釜的个数有何不同？答：多级全混流模型。 模型参数与实验中反应釜的个数为什么不同？答：不同。模型参数的数值可检验理想流动反应器和度量非理想流动反应器的返混程度。当实验测得模型参数值与实际反应器的釜数相近时，则该反应器达到了理想的全混流模型。若实际反应器的流动状况偏离了理想流动模型，则可用多级全混流模型来模拟其返混情况，用其模型参数值来定量表征返混程度。 如何保证各釜有效容积相等？答：要保持水的流量和釜内波面高度稳定。 本次实验用什么来测电导率？如何清理？答：铂黑电极。用丙酮清洗。 实验过程中如何保持操作条件的恒定和测定仪器的稳定？答：每次实验前，需检查校正电导率仪指针的零点和满量程；保持电极插头洁净，用最好用丙酮擦拭干净；防止电极上气泡的形成，一旦有气泡必须及时清除(放水控干)。 使用搅拌器时要注意什么？答：搅拌器的起动和调速必须缓慢操作，切忌动作过猛，以防损坏设备。 讨论一下如何限制或加大返混程度？答： 若测三釜反应器停留时间分布如何注入示踪剂？答：测三釜反应器停留时间分布示踪剂从第1釜注入。： 若测单釜反应器停留时间分布如何注入示踪剂？答：测单釜反应器停留时间分布示踪剂从第3釜注入。 实验中为什么要保证各釜有效容积要相等？答：为1。 实验2 填充管式反应器液体停留时间分布及其流动模型参数的测定 何谓返混？答：返混是指不同的停留时间的微团之间的混合。 返混的起因是什么？答：器内反应流体的流动状态、混合状态以及器内的传热性能等。 限制返混的措施有那些？答：器内反应流体的流动状态和混合状态的复杂性，反应流体在反应器内浓度、温度和速度的分布造成返混。 测定停留时间分布的方法有那些？答：脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入示踪法。 本实验采用哪种方法？答：脉冲示踪法。 何谓示踪剂？答：平推流和理想混合流。 对于示踪剂有什么要求？答：反应器出口的反应物料的各质点具有不同的停留时间。 本实验采用什么示踪剂？答：饱和KCL溶液。 为什么说返混与停留时间分布不是一一对应的？答：器内物料的返混会导致各种不同的停留时间分布而有停留时间分布的反应器，器内未必一定有返混存在。 为什么可以通过测定停留时间分布来研究返混答：在定常态下的连续流动的系统中，相对于某瞬间的流入反应器的流体，在反应器出口流体的质点中在器内停留了t的流体的质点所占的分率。 常用的流动模型有哪些？答：零。 本次实验所采用是何种模型？答：分散活塞施模型 模型参数的物理意义是什么？ 答：停留时间分布的数学期望、方差。 本次实验中所用的是什么模型参数，其定义式是什么？答：不同。模型参数的数值可检验理想流动反应器和度量非理想流动反应器的返混程度。当实验测得模型参数值与实际反应器的釜数相近时，则该反应器达到了理想的全 混流模型。若实际反应器的流动状况偏离了理想流动模型，则可用多级全混流模型来模拟其返混情况，用其模型参数值来定量表征返混程度。 如何调节填料上方的水垫层高度？调至多高？答：即为一维轴向分散模型的模型参数。 实验过程中为什么一定要控制水流量，水垫层高度和测试仪器的稳定？答：保证基准电压不飘移。 填充的固体颗粒层要填充均匀是为了避免出现什么？答：避免出现“死区”或“短路”。： 在注入示踪剂时要注意什么？答：示踪剂注入量要适量，注射时动作要快速，同时又要保证示踪剂全部注入水垫层内，防止飞溅。 比较本实验与连续搅拌釜式反应器液体停留时间分布及其流动模型的测定实验有何不同？答：采用的流动模型不同。 从实验数据整理结果中，可做出那些判断和结论？答：反应器内液层高度由形管高度控制，并由器顶放空阀进行微调。固体颗粒填充至示踪剂注人口的下沿，而液面调至以淹没示踪剂注人口为度，一般以高出填科层约15mm左右为宜。小写字母的是正确答案乙醇-丙醇1精馏操作回流比: A越大越好B越小越好c以上两者都不对2精馏段与提馏段的理论板:A精馏段比提馏段多B精馏段比提馏段少C两者相同d不一定3当采用冷液进料时,进料热状况q值:a q1 B q=1 C 0q1 Dq=0 Eq04全回流在生产中的意义在于：a用于开车阶段采用全回流操作b产品质量达不到要求时采用全回流操作c用于测定全塔效率5精馏塔塔身伴热的目的在于：A减小塔身向环境散热的推动力b防止塔的内回流C加热塔内液体6全回流操作的特点有：aF=0，D=0，W=0B在一定分离要求下NT最少C操作线和对角线重合7本实验全回流稳定操作中，温度分布与哪些因素有关？a当压力不变时，温度分布仅与组成的分布有关B温度分布仅与塔釜加热量有关系C当压力不变时，温度分布仅与板效率、全塔物料的总组成及塔顶液与釜液量的摩尔量的比值有关8判断全回流操作达到工艺要求的标志有：a浓度分布基本上不随时间改变而改变B既不采出也不进料c温度分布基本上不随时间改变而改变9塔压降变化与下列因素有关：a气速b塔板型式不同10如果实验采用酒精-水系统塔顶能否达到98%（重量）的乙醇产品？(注:95.57%酒精-水系统的共沸组成)A若进料组成大于95.57% 塔顶可达到98%以上的酒精b若进料组成大于95.57% 塔釜可达到98%以上的酒精C若进料组成小于95.57% 塔顶可达到98%以上的酒精d若进料组成大于95.57% 塔顶不能达到98%以上的酒精11冷料回流对精馏操作的影响为：aXD增加，塔顶T降低 B XD增加，塔顶T升高 C XD减少，塔顶T升高12当回流比R平衡含水量 B临界含水量=平衡含水量 C临界含水量出口湿球温度 B入口湿球球温度出口湿球温度 C入口湿球球温度出口湿球温度 d入口湿球球温度=出口湿球温度扩散实验1下面操作正确的是。a开始测量数据后，不要改变水浴温度。 B开始测量数据后，需要改变水浴温度。 C测量过程中要关闭泵。 d测量过程中泵要一直开启。2实验中使用的游标卡尺的精度为。A 0.01mm。 B 0.001mm。 c 0.1mm D 1.0mm1下列操作正确的是。a开始搅拌后应尽快测量数据，否则测量数据不准确。 B开始搅拌后应等待一段时间后测量数据，否则测量数据不准确。C测量数据时应该关闭搅拌器，否则测量的电导值会有较大误差。 d测量中途不要关闭搅拌器，否则测量的电导值会有较大误差2充液的次序是。A先充搅拌容器l再充扩散容器。 b先充扩散容器l再充搅拌容器。 10