化工原理下册复习题.docx

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化工原理下册复习题

六、蒸馏

★习题：

蒸馏是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是。

答案：

均相液体混合物挥发性差异

造成气液两相系统

★习题：

在t-x-y图中的气液共存区内，气液两相温度，但气相组成液相组成，而两相的量可根据来确定。

答案：

相等大于

杠杆规则

★习题：

当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。

答案：

大于（每空1分）

★习题：

双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对

的挥发度之比，若α=1表示。

物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈对角线。

答案：

易挥发组分难挥发组分

不能用普通蒸馏方法分离远离

★习题：

工业生产中在精馏塔内将过程和

过程有机结合起来而实现操作的。

而是精馏与普通精馏的本质区别。

答案：

多次部分气化多次部分冷凝

回流

★习题：

精馏塔的作用是。

答案：

提供气液接触进行传热和传质的场所。

★习题：

在连续精馏塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是

；加料板以下的塔段（包括加料板）称为

，其作用是。

答案：

精馏段提浓上升蒸汽中易挥发组分

提馏段提浓下降液体中难挥发组分

★习题：

离开理论板时，气液两相达到状态，即两相相等，

互成平衡。

答案：

平衡温度

组成

★习题：

精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因有

（1）

和

（2）。

答案：

塔顶易挥发组分含量高塔底压力高于塔顶

（每空2分，共4分）

★习题：

精馏过程回流比R的定义式为；对于一定的分离任务来说，当R=时，所需理论板数为最少，此种操作称为；而

R=时，所需理论板数为∞。

答案：

R=

∞全回流Rmin

★习题：

精馏塔有进料热状况，其中以进料q值最大，进料温度

泡点温度。

答案：

五种冷液体小于

★习题：

某连续精馏塔中，若精馏段操作线方程的截距等于零，则回流比等于

，馏出液流量等于，操作线方程为。

答案：

∞零

yn+1=xn

★习题：

在操作的精馏塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为y1,x1及y2,x2；则它们的大小顺序为最大，第二，第三，而

最小。

答案：

y1y2x1x2

★习题：

对于不同的进料热状况，xq、yq与xF的关系为

（1）冷液进料：

xqxF，yqxF；

（2）饱和液体进料：

xqxF，yqxF；

（3）气液混合物进料：

xqxF，yqxFf；

（4）饱和蒸汽进料：

xqxF，yqxF；

（5）过热蒸汽进料：

xqxF，yqxF；

（1）答案：

大于大于

（2）等于大于

（3）小于大于

（4）小于等于

（5）小于小于

★习题：

简述在定压下，苯－甲苯混和液的t－x－y图中的两条曲线和三个区域的名称。

答案：

　答：

图中有两条曲线：

下方曲线为t－x线，称为饱和液体线或泡点线；上方曲线为t－y线，称为饱和蒸气线或露点线。

两条曲线将t－x－y图分成三个区域：

饱和液体线以下区域称为液相区；饱和蒸气线以上区域称为过热蒸气区；两曲线之间的区域称为气、液共存区。

★习题：

简述精馏原理，实现精馏定态操作的必要条件是什么

答案：

　答：

精馏原理：

精馏是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分气化和多次部分冷凝的过程。

上升蒸气流和液体回流是造成气、液两相以实现精馏定态操作的必要条件。

★习题：

连续精馏流程中主要由哪些设备所组成还有哪些辅助设备

答案：

　答：

主要由精馏塔、塔顶冷凝器和塔底再沸器等设备组成。

辅助设备有：

原料液预热器、产品冷却器、回流液泵等。

★习题：

简述恒摩尔流假定。

在精馏计算中有何意义

答案：

　答：

恒摩尔流假定是指在精馏塔的精馏段和提馏段内，本段内各板上升蒸气摩尔流量相等，下降液体摩尔流量相等，但两段之间不一定相等。

意义是精馏的计算都是以恒摩尔流为前提的，这样可简化精馏计算。

★习题：

写出实际生产中加入精馏塔的原料的五种热状况及它们的q值。

答案：

　答：

原料的五种热状况为：

（1）冷液进料，q>1。

（2）饱和液体进料，又称泡点进料，q＝1。

（3）气、液混合物进料，q＝0～1。

（4）饱和蒸气进料，又称露点进料，q＝0。

（5）过热蒸气进料，q<0。

★习题：

何谓适宜回流比在精馏设计计算中怎样确定其范围如何

答案：

　答：

精馏操作费用和设备投资费用之和为最低时的回流比，称为适宜回流比。

在精馏设计计算中，一般不进行经济衡算，常采用经验值。

（分）

据生产数据统计，适宜回流比的范围可取为：

R＝（～2）Rmin。

（分）

★习题：

什么时全塔效率ET在精馏设计中ET如何确定

答案：

　答：

全塔效率ET又称总塔板效率，是指一定分离任务下，所需理论塔板数NT和实际板数NP的比值，即ET＝

×100％。

在精馏设计中，由于影响ET的因素非常复杂，故一般用经验或半经验公式估算，也可采用生产实际或经验数据。

★习题：

简述什么叫填料精馏塔的等板高度HETP

答案：

　答：

假想在填料塔内，将填料层分为若干个高度单元，每个单元的作用相当于一层理论板，此单元填料高度称为理论板当量高度，又称为等板高度，以HETP表示。

★习题：

通常对特定的精馏塔和物系，影响精馏操作的因素有哪些

答案：

　答：

影响因素有：

（1）塔内操作压强

（2）进、出塔的物料流量（3）回流比（4）进料组成和热状况（5）再沸器和冷凝器的传热性能和条件（6）设备散热情况（每个影响因素给分，6个共3分）

★习题：

简述间歇精馏的操作方式和适用场合。

答案：

　答：

间歇精馏的操作方式有三种：

（1）恒回流比操作。

（2）恒馏出液组成操作。

（3）以上两种操作联合的组合式操作（每点1分，合计3分）

适用场合：

小批量、多品种的生产或实验场合，也适用于多组分的初步分离。

★习题：

简述什么叫恒沸精馏

答案：

　答：

在混和液（恒沸液）中加入第三组分（称为夹带剂），该组分与原混和液中的一个或两个组分形成新的恒沸液，且其沸点更低，使组分间相对挥发度增大而得以分离，这种精馏方法称为恒沸精馏。

★习题：

什么叫萃取精馏

答案：

　答：

萃取精馏也是在待分离的混和液中加入第三组分（称为萃取剂或溶剂），以改变原组分间的相对挥发度而得到分离。

不同的是萃取剂的沸点较原料液中各组分的沸点要高，且不与组分形成恒沸液。

七、吸收

★习题

吸收操作的依据是＿＿＿＿＿，以达到分离气体混合物的目的。

混合气体中，能够溶解于溶剂中的组分称为＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿。

答案：

各组分在同一种溶剂中溶解度的差异吸收质（分）溶质（分）

★习题

若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为＿＿＿＿＿气体。

在吸收操作中＿＿压力和＿＿＿＿＿湿度可提高气体的溶解度，有利于吸收。

答案：

难溶增加降低

★习题

对接近常压的溶质浓度低的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E＿＿＿＿＿，相平衡常数m＿＿＿＿＿，溶解度系数H＿＿＿＿＿。

答案：

不变减小不变

★习题

由于吸收过程中气相溶质分压总是＿＿＿＿＿溶质的平衡分压，因此吸收操作线总在平衡线的＿＿＿＿＿。

答案：

大于上方

★习题

当V，Y1，Y2及X2一定时，增加吸收剂用量，操作线的斜率＿＿＿＿，吸收推动力＿＿＿＿；此斜率又称为＿＿＿。

答案：

增大增加液气比

★习题

吸收因数S可表示为＿＿＿＿＿，它是＿＿＿＿＿＿＿＿＿与＿＿＿＿＿＿＿得比值。

答案：

Mv/L平衡线斜率m操作线斜率L/V

★习题

当吸收剂用量为最少用量时，吸收过程的推动力为＿＿＿＿＿，则所需填料层高度将为＿＿＿。

答案：

零无限高

★习题

双膜理论是将整个相际传质过程简化为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

答案：

经由气、液两膜层的分子扩散过程

★习题

吸收过程中，KY是以＿＿＿＿＿为推动力的总吸收系数，它的单位是＿＿＿＿＿。

答案：

Y-Y*Kmol/（m2﹒s）

★习题

用水吸收氨-空气混合气体中的氨，它是属于＿＿＿＿＿控制的吸收过程，对于该过程来说，要提高吸收速率，则应该设法减小＿＿＿＿＿。

答案：

气膜气膜阻力

★习题

若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为1/KL=1/KL+H/KG，其中1/KL表示＿＿＿＿＿，当＿＿＿＿＿项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。

答案：

液膜阻力H/KG

★习题

在吸收过程中，由于吸收质不断进入液相，所以混合气体量由塔底至塔顶＿＿＿＿＿。

在计算塔径时一般应以＿＿＿＿＿的气量为依据。

答案：

逐渐减少塔底

★习题

简述选择吸收剂时，一般应考虑哪些因素

答案：

答：

一般应考虑如下因素：

1）吸收剂应对被分离组分有较大的溶解度。

2）吸收剂应有较高的选择性。

3）吸收后的溶剂应易于再生。

4）溶剂的蒸气压更低，粘度较低，化学稳定性较高。

5）吸收剂应尽可能价廉易得，无毒，不易燃，腐蚀性小。

（每个因素1分，5个共5分）

★习题

写出亨利定律的四种表达式，该定律的应用条件是什么

答案：

答：

亨利定律的四种表达式为：

1）p*＝E·x

2）p*＝c∕H

3）y*＝m·x

4）y*＝mx

亨利定律只能用于总压不太高时的稀溶液。

★习题

相平衡关系在吸收操作中有何应用

答案：

答：

有下面几方面的应用：

1）选择吸收剂和确定适宜的操作条件。

2）判断过程进行的方向。

3）计算过程推动力。

4）确定过程进行的极限。

（每点1分，共4分）

★习题

什么叫分子扩散什么叫对流扩散

答案：

答：

由于分子的无规则热运动而造成的物质传递现象称为分子扩散，简称为扩散。

对流扩散即湍流主体与相界之间的分子扩散与涡流扩散两种传质作用的总称。

★习题

简述双膜理论的基本论点

答案：

答：

其基本论点如下：

1）相互接触的气，液流体间存在着定态的相界面，界面两侧分别存在气膜和液膜，吸收质以分子扩散方式通过此两膜层。

2）在相界面处，气液两相处于平衡。

3）膜内流体呈滞流流动，膜外流体呈湍流流动，全部组成变化集中在两个有效膜层内。

★习题

简述在使用吸收速率方程式时，需注意哪些事项

答案：

答：

在使用总吸收速率方程式时，应注意在整个吸收过程所涉及的组成范围内，平衡关系需为直线，即应符合亨利定律。

否则即使KyKx为常数，总系数仍会随组成而变化，这将不便于用来进行吸收塔的计算。

吸收速率方程式只适用于表示定态操作的吸收塔内任一横截面上的速率关系，而不能直接用来描述全塔的吸收速率。

必须注意各速率方程式中吸收系数与推动力的正确搭配及其单位的一致性。

（4）对于具有中等溶解度的气体而平衡关系不为直线时，不宜采用总系数表示的速率方程式。

★习题

分析吸收剂用量L的大小与吸收的操作费及设备费的关系，如何确定适宜液气比

答案：

答：

L的大小与吸收操作费及设备费密切相关。

在L>Lmin的前提下，若L增大，塔高可降低，设备费较低，但操作费较高。

反之，若L减小，则操作费减低，而设备费增高。

故应权衡利弊。

要确定适宜的液气比应使以上两种费用之和为最小。

根据生产实践经验，一般取L∕V＝（～）（L∕V）min或L＝（～）Lmin

★习题

何谓气相总传质单元高度和气相总传质单元数

答案：

答：

在填料层高度Z的基本计算式Z=

，该式右端的数据V／（KyaΩ）是过程条件所决定的数组，具有高度的单位称为气相总传质单元高度，以HOG表示。

式中积分项内的分子与分母具有相同的单位，整个积分值为一个无因次的纯数，称为气相总传质单元数，以NOG表示。

★习题

用对数平均推动力法来计算传质单元数的应用条件是什么

答案：

答：

在吸收操作所涉及的组成范围内，若平衡线和操作线均为直线时，则可用对数平均推动力法来计算传质单元数。

★习题

影响溶质吸收率ΦA的因素有哪些吸收塔在操作过程中可调节的因素是什么

答案：

答：

影响溶质吸收率ΦA的因素有：

物系本身的性质，设备情况（结构，传质面积等）及操作条件（温度，压强，液相流量及入口组成）。

因为气相入口条件不能随意改变，塔设备又固定，所以吸收塔在操作过程中可调节的因素只能改变吸收剂的入口条件，其中包括流量，组成和温度三个因素。

十、干燥

1．在的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K，相对湿度为80%的是空气加热，则该空气下列状态参数的变化趋势是：

湿度：

_____________，相对湿度：

__________,露点td_________。

2．在的总压下，将饱和空气的温度从t1降至t2,则该空气下列状态参数的变化趋势是：

湿度：

_____________，相对湿度：

__________，露点td_________。

3．在实际的干燥操作中，常用____________来测量空气的湿度。

4．测定空气中水汽分压的实验方法是测量__________。

5．对流干燥操作的必要条件是___________________；干燥过程是__________相结合的过程。

6．在的总压下，已知空气温为40℃，其相对湿度为60%，且40℃下水的饱和蒸汽压为，则该空气的湿度为_____________kg/kg绝干气，其焓为_______kJ/kg绝干气。

7．在一定的温度和总压强下，以湿空气做干燥介质，当所用空气的湿度减少时，则湿物料的平衡水分相应__________，其自由水分相应___________。

8．恒定的干燥条件是指空气__________，____________，_____________均不变的过程。

9．恒速干燥阶段又称__________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________；降速干燥阶段又称_________控制阶段，影响该阶段干燥速度的主要因素是_________。

10.在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于__________。

11.在常温和40℃下，测的湿物料的干基含水量X与空气的相对湿度之间的平衡关系为：

当相对湿度=100%时，结合水含量为kg绝干料；当相对湿度=40%时，平衡含水量X*=kg绝干料。

已知该物料的初始含水量X1=kg绝干料，现让该物料在40℃下与与相对湿度为40%的空气充分接触，非结合水含量为______kg/kg绝干料，自由含水量为__________kg/kg绝干料。

12.干燥速度的一般表达式为___________。

在表面汽化控制阶段，则可将干燥速度表达式为_______________________。

13.在恒定干燥条件下测的湿物料的干燥速度曲线如本题附图所示。

其恒速阶段干燥速度为_________kg水（）,临界含水量为____________kg/kg绝干料，平衡含水量为____________kg/kg绝水量。

14.理想干燥器或等焓干燥过程是指________________，干燥介质进入和离开干燥器的含焓值________________。

15.写出三种对流干燥器的名称_________,_______________,_____________.

16.固体颗粒在气流干燥器中经历_______和_________两个运动阶段，其中_____是最有效的干燥区域。

干燥练习答案

一、填空题

1.不变降低不变

2.降低、100%、降低

3.干、湿温度计4.露点

5.湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水汽分压，存在传质推动力热量传递和质量传递

6.

7.减小增大8.温度湿度流速

9.表面汽化干燥介质的状况、流速及其与物料的接触方式内部迁移物料结构

尺寸及其与干燥介质的接触方式、物料本身的温度

10.热空气的湿球温度

11.

12.

13.

14.干燥器不补充热量，忽略干燥器热损失，忽略加热物料所消耗的热量

相等（该题也可用下列方式回答：

，

，

）

15.厢式干燥器气流干燥器流化床干燥器

16.加速运动恒速运动加速运动段

精馏练习

二、填空题

1．溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为温度。

泡点

2．气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为温度。

露点

3．精馏过程是利用和的原理进行完成的。

多次部分气化；多次部分冷凝

4．最小回流比是指。

（在达到一定分离要求的前提下）塔板数为无穷多时的回流比的极限值

5．当分离要求和回流比一定时，进料的

值最小，此时分离所需的理论板数。

过热蒸气；最多

6．对于二元理想溶液,若轻组分含量越高,则泡点温度。

越低

7．对于二元理想溶液,相对挥发度α大,说明该物系。

容易分离

8．对于二元理想溶液,x-y图上的平衡曲线离对角线越近,说明该物系。

不容易分离

9．完成一个精馏操作的两个必要条件是塔顶和塔底。

液相回流，上升蒸气

10．精馏操作中，再沸器相当于一块板。

理论板

11．用逐板计算法求理论板层数时，用一次方程和方程就计算出一层理论板。

相平衡操作线

12．精馏操作中，当q=时,表示进料中的含量为60%（摩尔分率）。

液相

*13．若原料组成、料液量、操作压力和最终温度都相同，二元理想溶液的简单蒸馏和平衡蒸馏相比较的结果有：

①所得馏出物平均浓度______；

②所得残液浓度______;③馏出物总量______。

①简单蒸馏的馏出物平均浓度大于平衡蒸馏的馏出物平均浓度；②两种情况的残液浓度相同；③平衡蒸馏的馏出物总量大于简单蒸馏的馏出物总量。

*14．某精馏塔操作时，若保持进料流率及组成、进料热状况和塔顶蒸气量不变，增加回流比，则此时塔顶产品组成，塔底产品组成，塔顶产品流率，精馏段液气比。

增加；增加；减少；增加

分析：

由

，当不变时，增加，必须减少。

对于精馏段，在理论板数不变时，回流比的增加平均传质推动力加大，必会使产品分离程度提高。

当增加时，液气比

必然也增大。

15．某精馏塔的设计任务是：

原料为、，分离要求为、。

设计时若选定回流比不变，加料状况由原来的气液混合改为过冷液体加料，则所需的理论板数，精馏段和提馏段的气液相流量的变化趋势，，，。

若加料热状况不变，将回流比增大，理论塔板数。

减少；不变；不变；增加；增加；减少

分析：

在进料组成、流率、回流比和产品的分离要求一定时，进料的

越大，平均传质推动力越大，所需理论板数越少。

由全塔物料平衡知，当、、、一定时，塔顶产品流率和塔底产品流率也一定。

则由

知不变，同理

也不变。

由

知当、不变时，

值越大，越大。

而由

可知，越大，也越大。

16．用图解法求理论塔板时，在、、、、

、、和操作压力诸参数中，_________与解无关。

进料流量

17．当增大操作压强时，精馏过程中物系的相对挥发度，塔顶温度，

塔釜温度。

减小；增加；增加

分析：

同一物系，总压越高，物系中各组分的沸点及混合物的泡点越高。

物系中各组分的饱和蒸气压亦随总压升高而升高，由于轻组分的饱和蒸气压上升的速率低于重组分的饱和蒸气压上升的速率，故各组分的挥发度差异变小。

*18．精馏塔结构不变,操作时若保持进料的组成、流率、热状况及塔顶产品流率一定,只减少塔釜的热负荷,则塔顶______,塔底______,提馏段操作线斜率_____。

减少；增大；增大

分析：

塔釜热负荷减少意味着蒸发量减少，当不变时，的减少导致减少，即回流比减小，故精馏段操作线斜率

减小，提馏段操作线斜率增加。

塔板数不变时，两段操作线斜率的改变只能使减小和增大。

19．精馏塔的塔底温度总是________塔顶温度，其原因一是_______,二是________。

高于；由于塔顶轻组分浓度高于塔底的，相应的泡点较低；由于塔内压降使塔底压力高于塔顶，因而塔底的泡点较高

21.板式塔塔板上气液两相接触状态有______种,它们是_____。

板式塔不正常操作现象常见的有_______，它们是_______。

3种；鼓泡接触状态，泡沫接触状态，喷射接触状态；3种；严重漏液、液泛、严重雾沫夹带

22.评价塔板性能的标准主要是______条，它们是______。

塔板负荷性能图中有______条线，分别是______。

5；

（1）通过能力大，

（2）塔板效率高，（3）塔板压降低，（4）操作弹性大，（5）结构简单，造价低；5；

（1）液泛线，

（2）雾沫夹带线，（3）漏液线，（4）液相上限线，（5）液相下限线

23.板式塔中塔板上溢流堰的作用主要是______，填料塔中填料的作用是______。

保证塔板上有一定高度的液层，以便气液两相充分接触传质；让液体在表面上形成液膜并沿填料间空隙下流，同时让气体在填料空隙间上升并在润湿的填料表面上进行气液两相间的传质。

24.常见的连续接触式的气液传质设备是______塔，塔内______为分散相，______为连续相，为保证操作过程中两相的接触良好，塔内顶部应设装置，中部应设装置。

填料；液体；气体；液体分布装置；液体再分布装置

25.板式塔中气、液两相发生与主体流动方向相反的流动，称现象，它们主要是：

①液沫夹带（雾沫夹带），产生的原因为，②气泡夹带，产生的原因为。

返混现象；小液滴因其沉降速度小于气流速度被气流夹带至上层塔板和大滴液因板间距小于液滴的弹溅高度而被气流带至上层塔板；液体在降液管中停留时间过短，气泡来不及从液体中分离返回至板面而被液体卷入下层塔板。

26.板式塔中板上液面落差过大导致，造成液面落差的主要原因有。

为减小液面落差，设计时可采用的措施常见的有。

气流分布不均匀甚至严重漏液，影响气液间传质；塔板结构，液相流量，液流长度（塔径）；采用结构简单的筛板塔，溢流装置采用双溢流或多溢流。

27.板式塔中气体通过塔板的阻力主要有和两部分。

塔板结构设计时，溢流堰长度应适当，过长则会，过短则会。

溢流堰高度也应适当，过高会，过低会。

干板降压；液层降压；降低塔板面积有效利用率；由于降液管截面过小导致流动不畅，同时塔板上液流分布不均；使塔板压降增大并易发生雾沫夹带；由于液层高度太小，液体在堰上分布不均，影响传质效果。

28.板式塔的塔板有和两种，塔径较大的塔常采用塔板，以便。

塔板面积可分为4个区域，它们分别是，各自的作用是。

整块式；分块式；分块式；通过人孔装拆塔板；①鼓泡区，设置筛孔、浮阀或泡罩的区域，为气液传质的有效区域。

②溢流区，为降液管和受液盘所占的区域。

③破沫区，又称安定区，位于鼓泡区和湍流区之间，分两条，入口侧防止漏液，出口侧使液体中夹带的泡沫进入降液管前可部分脱离液体。

④边缘区，又称无效区，是靠近塔壁的一圈边缘区，供支承塔板之用。

29．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，蒸馏釜中所需的加热蒸气消耗量应，所需塔径应，操作费和设备费的总投资将是的变化过程。

增大；增大；增大；急速下降至一最低点后又上升

30．恒沸精馏和萃取精馏的主要区别是①______；②______。

恒沸精馏添加剂应与被分离组分形成新的恒沸物；萃取精馏中的萃取剂则应具有沸点比原料中组分的沸点高得多的特性。

吸收练习

吸收

一、填空题

1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为____________________，以传质总系数表达的速率方程为______________