化工原理 期末考试.doc

1.吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要（减少气膜和液膜厚度）2.选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选（填填料吸收塔）3.对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H将（不变），亨利系数E将（不变）4.在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加则出口气体中的CO2量将（减少）气相总传质系数Ky将（增加），出塔液体中CO2浓度将（减少）5.通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率(填料层高度趋向无穷大)。6.在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025,液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数ky=2kmol/(m2.h)气相总传质系数Ky=1.5kmol/(m2.h)，则该处气液界面上气相浓度yi应为（0.01），平衡关系y=0.5x。7.正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生?(出塔气体浓度增加，但x不定)8. 气体的亨利系数E值越大，表明气体（越难溶解）9. 填料吸收塔空塔的速度应（小）于液泛速度。10. 对吸收操作有利的是（温度低，气体分压大时）11.在YX图上，吸收操作线总是位于平衡线的（上方）12.亨利定律是一个稀溶液定律，其亨利系数E值愈小，表明该气体的溶解度（愈大），温度升高，E值（愈大）1.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA0.6相应的泡点为b，与之相平衡的汽相组成yA0.7，相应的露点为d，则：（bd）。2.精馏中引入回流，下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是(液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生)。3.某二元混合物，汽液相平衡关系如图。1和2分别表示图中相应点的温度。则（不能判断）4.精馏塔设计时，若F，xF，xD，xW，V均为定值，将进料热状态从q1变为q1，设计所需理论板数：少）5.某精馏塔精馏段理论板数为N层，提馏段理论板数为N层，现因设备改造，使提馏段的理论板数增加，精馏段的理论板数不变，且F、xF、q、R，V等均不变，则此时:（xD减小，xW增加）7.操作中精馏塔，保持F，xF，q，V不变，减少D，则塔顶易挥发组分回收率变化为（变小）8.具有正偏差的非理想溶液中，相异分子间的吸引力较相同分子间的吸引力（小）。9. 非理想溶液不一定都有恒沸点，只有对拉乌尔定律有明显的（偏差大）的非理想溶液才具有恒沸点。10.精馏操作进料的热状况不同，q值就不同，沸点进科时，q值为（1）；冷液进料时，值（1）。11.在指定条件下进行精馏操作，所需的实际板数较理论板数（为多）12.精馏段操作线的斜率为R/（R+1），全回流时其斜率等于（1）13. 从沸点一组成图中可以看出：只有将混合液加热到（气液共存区）才能从混合液中分出易挥发组分增多的蒸汽。14.常压下沸点为185与水不互溶的A组分，若采用水蒸汽蒸馏方法，在常压下，此混合液的沸点为（1fb，能萃取分离。10、理论干燥过程是指_干燥过程为等焓过程.11、总压为0.1Mpa的空气温度小于100C时，空气中水蒸汽分压的最大值应为该温度下水蒸汽的饱和蒸汽压12、单级萃取操作中，料液为F，若溶剂用量愈大，则混合物的点愈接近S点，当达到溶解度曲线上溶液变为均一相。1、精馏塔内，气液两相的流动，液体靠重力自上而下地流动，气体靠压力差自下而上地与液体成逆流流动。2、全回流时，操作线与对角线重合，操作线方程为y=x,理论塔板数为最小当回流比减少到两操作线的交到相平衡线时称为最小回流比，所需的理论塔板数无限多适宜的回流比应通过经济核算确定。3、y-x相平衡曲线上各点的温度是不等的。4、当增大操作压强时，精馏过程中物糸的相对挥发度减少,塔顶温度增加,塔釜温度增加。5、精馏塔设计时，若工艺要求一定，减少需要的理论板数，回流比应增大,蒸馏釜中所需的加热蒸汽消耗量应增大,所需塔径应增大，操作费和设备费的总设资将是急速下降至一最低点后又上升。6、享利定律总压不太高时，在一定温度下，稀溶液上方溶质组分的平衡分压与它在液相中的浓度之间的关系。其数学表达式p*=Ex，p*=C/H,y=mx,Y=mX7、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在气膜一侧，而液膜一侧阻力可忽略；如果说吸收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是液膜控制。8、填料层高度的计算将要涉及物料衡算、传质速率、相平衡这三种关系式的应用。9、离开干燥器的湿空气温度2t比绝热饱和温度高20-50K.目的是防止干燥产品反潮.10、物料中的水分与空气达到平衡时，物料表面所产生的水蒸汽分压与空气中水蒸汽分压相等11、非吸水性物料，如黄沙、瓷土等平衡水分接近于零12、萃取和精馏同样是分离液体均相混合物的单元操作，但萃取操作更适用溶液沸点高、沸点相近、恒沸物、热敏性物料1、某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距为零，则精馏段操作线斜率等于1，提馏段操作线的斜率等于1,回流比等于无限大,馏出液等于0,回流液量等于进料量。2理想溶液的特点是同分子间作用力等于异分子间作用力，形成的混合溶液中没有体积效应和热效应。3精馏塔结构不变，操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶流率一定，只减少塔釜的热负荷，则塔顶组成降低,塔底组成增加4精馏塔的塔底温度总是高于塔顶温度，其原因塔顶轻组分的浓度高，相应的泡点低；塔底压力高于塔顶，塔底的泡点较高。6、塔板负荷性能图中有5条线，分别是液泛线；漏液线；夹带线；液相负荷上限线；液相负荷下限线。7、在选择吸收剂时，应主要考虑的4个方面是溶解度；选择性；挥发度；粘性8、对于低浓度气体吸收操作，在求传质单元数时，解析法的适用条件是操作范围内平衡线为直线，对数平均推动力法的适用条件是操作范围内平衡线为直线，梯级图解法的适用条件是操作范围内平衡线弯曲程度不大,图解积分法的适用条件是各种情况9、生产上常见的脱吸方法有通入惰性气体；通入水蒸汽；降压。10、萃取过程是在混合液中加入溶剂使溶质由原溶液转移到溶剂中的过程。11、 溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线以内为两相区，曲线以外为均相区，萃取操作只能在两相区内进行。12、恒定干燥条件是指温度、湿度以及速度与物料接触状况都不变。二：选择题（30分）1、精馏的操作线为直线主要是因为（D）A、理论板假设；B、理想物糸；C、塔顶泡点回流；D、恒縻尔流假设；2、某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成5.0=Ax时泡点为1t，与之相平衡的气相组成75.0=Ay时，相应的露点温度为2t，则（A）。A、1t=2t；B、1t2t；C、1t2t；D、不能判断；3、精馏操作中，若其它条件都不变，只将塔顶的过冷液体回流改为泡点回流，则塔顶产品组成Dx变化为（A）。A、变小；B、变大；C、不变；D、不确定；4、二元溶液连续精馏计算中，进料热状况的变化将引起以下线的变化（A）。A、提馏段操作线与q线；B、平衡线；C、平衡线与精馏段操作线；D、平衡线与q线；5、某真空操作精馏塔，在真空度降低后，若保持F、D、R、Fx、q及加料位置不变，则塔顶产品组成Dx变化为（A）A、变小；B、变大；C、不变；D、不确定；6、不能引发降液管液泛这种不正常操作现象的原因是（B）。A、塔板间距过小；B、严重漏液；C、过量雾沫夹带；D、气、液负荷过大；7、对常压操作的低浓度吸收糸统，当糸统总压在较小范围内增时，亨利糸数E将（C），相平衡常数将（B），溶液解糸数H将（C）。A、增加；B、降低；C、不变；D、不确定；8、操作中的吸收塔，当其它操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将（A）；又当用清水作吸收剂时，当其它操作条件不变，仅降低入塔气体浓度，则吸收率将（C）。A、增大；B、降低；C、不变；D、不确定；9、低浓度逆流吸收操作中，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质单元高度将（A）；气相总传质单元数将（B）。A、增加；B、减少；C、不变；D、不确定；10、萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（B）。A、溶解度曲线上方区；B、溶解度曲线下方区C、溶解度曲线上；D、纵坐标线上；11、用纯溶剂S对A、B混合物进行单级理论萃取，当S用量增加时，保持进料量F和组成Fx不变，所获得的萃取液组成应（D）。A、增加B、减少；C、不变；D、不一定；12、含水湿物料与一定状态下的空气（非饱和状态下的）相接触，能被除去的水分为（C）。A、结合水分和非结合水分；B、平衡水分和自由水分；C、非结合水分和部分结合水分；D、部分平衡水分和自由水分；三、判断题1、喷淋吸收是吸收剂成液滴分散在气体中，因此，液体为连续相，气体为分散相。（）2、吸收操作线的方程式，斜率是L/G（）。3、亨利定律的表达式之一为pEx，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为易溶气体。()。4、工业上一般吸收是在吸收塔中进行的。象传热一样气液间逆流操作有利于吸收完全并可获得较大的吸收推动力（）。5、填料吸收塔逆流操作，当吸收剂的比用量（即液气比）增大时，则出塔吸收液浓度下降，吸收推动力减小（）.6、对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律。亨利系数(Ep/x)随温度的升高而增大，而溶解度系数(HC/p)随温度的升高而减小。（）7、液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。（）8、在一般情况下，混合气体的有关计算可按理想气体方程和道尔顿分压定律进行。其气体组分的体积分率等于其摩尔分率，亦等于其分压分率。（）。9、填料塔中填充大量填料以提供气液接触面积。吸收速率取决于填料的比表面积（）。填料的比表面积越大，吸收速率越大。（）10、吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。（）11、在吸收塔中，溶质气体在混合气中的分压，大于与吸收剂中溶质浓度成平衡的分压时，则发生吸收。（）12、 吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，此时推动力也最小。（）13、 由于温度对溶解度系数有影响，温度升高，溶解度系数越小，所以升温有利于解吸。（）。14、惰性气体和吸收剂在吸收过程的前后的摩尔量是不变的（）15、对于溶解度甚大的气体吸收，为强化吸收过程，则应从减小液膜阻力入手，其效果才显著。（）四、问答题1.求取最小液气比有何意义？适宜液气比如何选择？增大液气比对操作线有何影响？答：1溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度（或理论塔板数）无穷大，所以在最小液气比时，吸收操作只在理论上才能进行。当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。与解吸的分界线。2适宜液气比常在最小液气比的1.1-1.5倍范围内。3增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收2.什么叫液泛现象？答：当气速增大，使气、液间的摩擦阻力增大至足以阻止液体下流，至使液体充满填料层空隙，先是塔顶部积液，继而蔓延全塔，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏。此现象叫液泛现象。3.双膜论的主要论点有哪些？并指出它的优点和不足之处。答：论点：1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别各有一稳定的气膜和液膜，吸收质以分子扩散的方式通过此两膜；2）在两膜层以外的气液两相主体中，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度基本上是均匀的、全部浓度变化集中在两膜层中，即阻力集中在两膜层内：3）在相界面处，气液两相达平衡，即界面上没有阻力。实验证明，在气速较低时，用双膜理论解释吸收过程是符合实际情况的，即提高速度，可增大吸收速率已为实践所证实。根据这一理论的基本概念所确定的吸收速率关系，至今仍是填料吸收塔设计计算的主要依据。但当速度较高时，气液两相界面就处于不断更新的状态，并不存在稳定的气膜和液膜，界面更新对吸收过程是一重要影响因素，双膜论对于这种情况并无考虑进去，这是它的局限性。4.欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？答：1、降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；2、在保证不发生“液泛”在前提下，适当增大气速；3、适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度），可使回收率提高（但会导致操作费增大，溶液浓度X下降）；4、喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；5、可适当增加填料层高度。1.精馏塔在一定条件下操作试问：试问：回流液由饱和液体改为冷液时，塔顶产品组成有何变化？为什么？答：从泡点回流改为冷液回流时，xD。其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，这也有利于分离。2.精馏塔在一定条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？答：当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少，在其它条件不变时，分离能力下降，xD，易挥发组分收率降低，xW。3.精馏塔进料量对塔板层数有无影响？为什么？答：无影响。因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是xF，xD，xW，R和q。而进量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。4.为什么说全回流时，所需的理论板数最少？答：全回流时，操作线与y-x图的对角线相重合，此时的操作线偏离平衡线最远，即传质推动力最大，故要达到一定的分离要求时，其所需的理板数为最少。1为什么湿空气进入干燥器前，都先经预热器预热？答：一是使湿空气的值下降，以增大其吸取水汽的能力；二是提高其温度（即增大焓值）使其传给物料的热增多，以供给汽化水分所需之热。2. 要提高恒速干燥阶段的干燥速率，你认为可采取哪些措施？答：措施：(1)提高热空气进干燥器的温度和降低其湿度；(2)提高热空气通过物料的流速(3)改变热汽空气与物料的接触方式（如将物料充分分散在气流中，增大气、固两相接触表面，或气流垂直通过比平行通过物料层效果好）。3.测定湿球温度时，当水的初温不同时，对测量结果有无影响？为什么？答：无影响。若水温等于空气温度时，则由于湿纱布表面的水分汽化而使其水温下降、若水温高也会降温（一方面供给水分汽化需要的热量，一方面散热至空气中）、若水温低、则水分汽化需要的热量就会从空气中吸热。最终都会达到湿、热平衡（即所测的温球温度）。4.在对流干燥过程中。为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体？答：因物料中水分汽化需要热量，此热量由空气供给，而汽化的水汽又要靠空气带走（破坏其平衡状态），使干燥能稳定连续地进行。故湿空气在干燥过程中起到供热、去湿的作用，故称湿空气是载热体又是载湿体。5.如何强化干燥过程？答：强化干燥过程要依据干燥的不同阶段而采取不同的措施。在等速干燥阶段：要使干燥速率提高，其措施：增大热空气的温度、降低其湿度；增大热空气的流速；改变其接触方式（如垂直流过物料层效果比平行好，若将物料充分分散于气流中更好）在降速干燥阶段：主要改变物料的尺寸（变小）、厚度（减薄）或将物料充分分散于气流中增大其气、固两相的接触面积或加强搅拌等措施来提高干燥速率。6.为什么临界含水量X的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义？下列两种情况下X值将会变大还是变小？（1）提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大?值将会变大还是变小?）（2）物料的厚度减小时。试从干燥机理加以分析。答：干燥中，与临界点对应的物料含水量c称为临界含水量。临界点是恒速与降速阶段之分界点。在恒速阶段与降速阶段内，物料干燥的机理和影响干燥速率的因素是各不相同的。物料在干燥过程中，一般均经历预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段，而其中恒速阶段和降速阶段是以物料的临界含水量来区分的。若临界含水量c值愈大，便会较早地转入降速干燥阶段，使在相同的干燥任务下所需的干燥时间愈长。由于两个干燥阶段物料干燥的机理和影响干燥速率的因素不同，因此确定c值对于如何强化具体的干燥过程有重要的意义。因为临界含水量随物料的厚度和干燥条件而不同，所以对两种情况下值的变化可作如下的分析：（1）c提高干燥时气流速度可导致等速阶段Uc的增加（Uc为等速阶段的干燥速率），但随着Uc，内部水分扩散不及的现象就可能提前来临，即c。也就是：临界含水量c随恒速阶段的干