化工原理下册习题及答案
第八章 传质过程导论 习题集
一、填空题
1.当压力不变时，温度提高1倍，溶质在气相中的扩散系数提高_________倍。假设某液体黏度随温度的变化很小，绝对温度降低1倍，则溶质在该溶液中的扩散系数降低_________倍。
2.等摩尔相互扩散，扩散通量A
J _____传质通量N A ；单向扩散，扩散通量A J ______传
质通量N A 。
3.在双膜理论中，传质过程的阻力主要集中在__________。
4.气体分子A 在B 中扩散，则扩散系数D AB _________D BA 。
5.双组分理想气体进行单向扩散。当总压增加时，若维持溶质A 在气相各组分分压不变，传至速率将__________；温度提高，则传质速率将__________；气相惰性组分摩尔分数减少，则传质速率将__________。
6.理想气体混合物的总摩尔浓度表达式为_______。
7. 一般来说，两组份的等摩尔相互扩散体现在 _______单元操作中，而A 组份通过B 组份的单相扩散体现在_______操作中。
8.在膜内，主要通过_________进行传质。
9.质量传递的最终状态_________，热量传递的最终状态_________。 二、选择题
1.下列哪种单元操作不属于均相混合物的分离过程？（ ）
A.吸收
B.蒸馏
C.萃取
D.沉降
2.单向扩散中，扩散通量J A 和传质通量N A 的大小关系是？（ ）
A.大于
B.小于
C.等于
D.不确定
3.下列选项中扩散系数D 的说法不正确的是？（ ）
A.代表单位浓度梯度下的扩散通量
B.是物质的一种属性
C.表达某个组分在介质中的扩散快慢
D.其值随温度的变化不大
4.气体A 分子在B 中扩散，B 的密集程度对A 的扩散系数有何影响？（ ）
A.B 分子越密集，扩散系数越大
B.B分子越密集，扩散系数越小
C.扩散系数的大小和B分子的密集程度无关
D.扩散系数的大小与温度T成正比，与压力P成反比
5.传质过程的最终状态是？（）。
A.气液两相浓度相等
B.气相浓度大于液相浓度
C.气相浓度小于液相浓度
D.气液两相处于相平衡状态
6.单向扩散，漂流因子（）
A.大于1
B.小于1
C.等于1
D.不确定
7. 分子扩散中，气相中的分子扩散系数D随温度升高而（），随压力增加而（）。
A.增大，减小
B.增大，增大
C.减小，增大
D.减小，减小
8. 下述说法中正确的是（）。
A．气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量大于在液相中的扩散通量；
B.气相中的扩散系数小于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量小于在液相中的扩散通量；
C.气相中的扩散系数与液相中的扩散系数在数量级上接近，故气液两相中可达到相同的扩散通量；
D. 气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，但在一定条件下，气液两相中仍可达到相同的扩散通量
9.等摩尔相互扩散中，分压P A，P B沿扩散路径z的变化关系是（）；单向扩散中，分压P A，P B沿扩散路径z的变化关系是（）
A.直线，直线
B.指数，指数
C.直线，指数
D.指数，直线
10.下列不属于传质设备的共同点是（）。
A.提供给传质的两相（或多相）以良好的接触机会
B.运行周期短，能量消耗小
C.结构简单，紧凑，操作便利，稳定。
D.两相接触后要求进了能的分离
三、简答题
1.简述质量传递和热量传递的区别？
答：（1）传质过程的推动力是浓度差，传热过程的推动力是温度差（2分）
（2）传质过程的最终状态是两相达到相平衡，虽然在每一相内浓度相等，但两相之间浓度一般不等（2分）
（3）传热过程的最终状态是各处温度相等（1分）。
2.质量分数与质量比、摩尔分数与摩尔比有何异同，他们的关系如何？
答：质量分数：表示某组分占总质量的分数或百分比， m
m w i i =；（1分） 质量比：表示一个组分对另一个组分的质量比，B
A w m m =;（1分） 摩尔分数：表示某组分的物质的量占总物质的量的分数或百分比，n
n x i i =；（1分） 摩尔比：表示一个组分对另一个组分的物质的量的比，B
A X n n =；（1分） 对于双组份体系：
B A w w w =，B
A X x x =。（1分） 3.质量浓度、物质的量浓度、密度有何异同，他们的关系如何？
.答：质量浓度：单位总体积内某组分的质量，V
m i i =ρ；（1分） 物质的量浓度：单位总体积内某组分的物质的量，V n c i i =
；（1分） 密度：单位总体积内所有物质的质量，V
m =ρ；（1分） 密度和质量浓度的关系：∑=???++=i i B A ρ
ρρρ（1分） 质量浓度和物质量浓度的关系：
i M c i i ρ=
（1分）
4.单向扩散的过程中，总体流动是如何形成的，总体流动对传质过程有何影响？ .答：以吸收为例，在单向扩散中，当气相中的A 被吸收时，A 分子向下扩散后留有空位，
只能由其上方的混合气来填补，因而产生趋向于相界面的“总体流动”（3分）。
总体流动和扩散方向一致有利于传质（2分）。
5.利用菲克定律证明扩散系数D AB =D BA =D?
答:设有A,B 两种气体相互扩散，A 在B 中的扩散系数为DAB ，B 在A 中的扩散系数为DBA, 根据菲克定律：
dz dp RT D J A AB A ?-=，dz
dp RT D J B BA B ?-= （1分） 又因为：B A J J -=（1分）
总压B A p p P +=为一常数（1分）
则：B A B A dp dp dp dp 0-=+=或（1分） 因此，D
D D dz dp RT D J J BA AB A BA B A ==??-=-=（1分）。
第九章 吸收 习题集
一、填空题
1.常压，25℃低浓度气体的氨水溶液，若氨水的浓度和压力不变，而氨水温度升高，则亨利系数E_________，溶解度系数H_________，相平衡常数m_________。
2.难溶气体的吸收过程属于_________控制过程，传质阻力主要集中在_________侧，提高吸收速率的有效措施是提高_________相流体的流速和湍流程度。
3.溶质A 的摩尔比x A =0.2的溶液与总压为2atm ，y A =0.15(摩尔分数)的气液接触，此条件下的平衡关系为A A x 2.1P = (atm)。则此时将发生_________过程；用气相组成表示的总传质推动力Δy=_________;若系统温度略有提高，则Δy 将_________;若系统压力略有提高，则Δy 将_________。
4.传质单元数与_______________、_______________、_______________有关。
5.低浓度气体吸收时，当减少吸收剂用量，y b 、y a 和x a 不变，则传质推动力_________，操作线将_________平衡线，吸收塔设备费用将_________。
6.吸收因数可表示为__________，它在x-y 图上的几何意义_____________________。
7.一定操作条件下的填料吸收塔，若增加填料层高度，则传质单元高度H OG 将__________，
传至单元数N OG __________。
8.吸收的依据是气相混合物各组分在液相溶剂中的__________不同。
9.理论板是______________________________________________。
10.传质单元需满足______________________________________________。
11.在传质理论中有代表的三个模型分别是_______________、_______________、_______________。
12. 易溶气体溶液上方的分压__________，难溶气体溶液上方的分压__________，只要组份在气相中的分压 __________液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。
13. 气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是__________ ，而表示传质任务难易程度的一个量是__________。
14. 某低浓度气体吸收过程， 已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为 ()
s m /kmol 102k 34ya ??=-，()s m /kmol 4.0k 3xa ?= ， 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数为 _______；该气体为 ________ 溶气体。 二、选择题
1．用纯溶剂吸收混合气中的溶质。逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度y b 上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度y a 和吸收率η的变化为：（ ）。
A. y a 上升，η下降
B. y a 下降，η上升
C. y a 上升，η不变
D. y a 上升，η变化不确定
2．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则气相总传质单元数（ ）。
A.增加
B.减少
C.不变
D.不定
3．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元高度将（ ）。
A.增加
B.减少
C.不变
D.不定
4. 最大吸收率与（ ）无关。
A. 液气比
B.液体入塔浓度
C.相平衡常数
D.吸收塔型式
5. 逆流填料吸收塔，当吸收因数A <1且填料为无穷高时，气液两相将在（ ）达到平衡?
A.塔顶
B.塔底
C.塔中部
D.塔外部
6.下列选项正不是传质系数的影响因素的（ ）？
A.液体在填料表面的上散布的均匀性
B.气体通过填料层的速度分布
C.气液是否有与主流方向相反的运动引起的混合机相互大小
D.气液两相的液气比
7.对于气膜控制体系，若气体流量变大，气相分传质单元高度将（ ）
A.减小
B.增大
C.不变
D.不确定
8.对于液膜控制体系，若气体流量改变，液相分传质单元高度将（ ）
A.减小
B.增大
C.不变
D.不确定
9.下列有关吸收的描述不正确的是（ ）。
A.吸收分离的是气体混合物
B.吸收的依据是利用气相中各组分在溶剂中的溶解度不同
C.低浓度气体的吸收符合亨利定律
D.化学吸收主要适用于气模控制体系
10.在吸收的过程中，升高温度（ ）吸收，升高压力（ ）吸收。
A.有利，不利
B.有利，有利
C.不利，不利
D.不利，有利
11.吸收过程中，若气相组成为y ，液相组成为x ，则下列有关传至推动力的描述不正确的是（ ）。
A.*y -y
B. x -x *
C. x -y
D. i y -y
12. 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()h m /kmol 2k 2y ?=，气相传质总()
h m /kmol 5.1K 2y ?=，则该处气液界面上气相浓度y i 应为（ ）。平衡关系x 5.0y =。
A.0.01
B.0.02
C.0.015
D.0.005
13.已知SO 2水溶液在三种温度t 1、t 2、t 3下的亨利系数分别为E 1=0.0035atm 、E 2=0.011atm 、E 3=0.00625atm ，则（ ）。
A. t 1 B. t 3>t 2 C. t 1>t 2 D. t 3 14. 吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力（ ） ， 传质单元数 （ ）。 A.增大，增大 B.增大，减小 C.减小，减小 D.减小，增大 15. 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数（ ）。 A.大于液相传质分系数 B. 近似等于液相传质分系数 C.小于气相传质分系数 D. 近似等于气相传质分系数 16.当被吸收的组分在液相中的溶解度很大时，吸收过程主要受（ ）控制，总吸收系数K y 近似等于（ ）。 A.气膜，k y B. 气膜，k x C.液膜，k y D .液膜，k x 17. 在常压塔中用水吸收二氧化碳，k y 和k x 分别为气相和液相传质分系数， K y 为气相总传质系数，m 为相平衡常数，则（ ） A.为气膜控制，且y y K k = B.为液膜控制，且x y K k = C.为气膜控制，且 m k K y y = D.为液膜控制,且m k K x y = 18.在y-x 图上,操作线若在平衡线下方,则表明传质过程是（ ）。 A.吸收 B.解吸 C.相平衡 D.不确定 19. 下述说法中正确的是（ ）。 A ． 用水吸收氨属难溶气体的吸收，为液膜阻力控制； B ． 常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制； C ． 用水吸收氧属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制； D ． 用水吸收二氧化硫为具有中等溶解度的气体吸收，气膜阻力和液阻力均不可忽略。 20. 对同一温度和液相浓度的稀溶液，如果总压减小1倍，则与之平衡的气相浓度（或分压）（ ）. A.y 增大１倍； B.p 增大１倍； C.y 减小１倍； D.p 减小１倍 21. 下述说法中错误的是（ ）。 A.板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触； B.精馏用板式塔，吸收用填料塔； C.精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔； D.吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。 22. 由于吸收过程气相中的溶质分压总是（ ）液相中溶质的平衡分压，所以吸收过程的操作线总是在其平衡线的（ ）。 A.小于，上方 B. 大于，上方 C. 小于，下方 D. 大于，下方 三、计算题 1.拟用一逆流操作的填料吸收塔处理流率为0.04)m /(2 s kmol ?的空气混合气，含氨2%（体积分数），回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为x 2.1y =，所用填料的气相总体积传质系数)m /(052.3s kmol 0a K y ?=，试求： (1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）；(2)全塔平均推动力△y m ；(3)填料层高度。 1.解：（1）属于低浓气体的吸收。 ()()001.095.010 2.01y y b a =-?=-=η（1分） 0167.02.102.02.1y x b *===b （1分） 1656.10004.00167.0001.002.0x x y y G L a *b a b min =--=--=??? ??（1分） 7485.11656.15.1G L 5.1G L min =?=??? ???=（1分） 0113.00004.07485.1001.002.0x G L y y x a a b b =+-=+-= （1分） （2） 00048 .00004.02.1x 2.1y 01356.00113.02.1x 2.1y a * a b *b =?===?== 00052.000048.0001.0y y y 00644.001356.002.0y y y * a a a * b b b =-=-==-=-=??（1分） 0024.000052.000644.0ln 00052.000644.0y y ln y y y a b a b m =-=-=?????（1分） （3） m 7692.0052.004.0a K G H y OG === (1分)9167.70024 .0001.002.0y y y N m a b OG =-=-=? (1分) m 09.69167.77692.0N H h OG OG 0=?=?= (1分) 2.拟设计一填料吸收塔,用清水处理300013-h m ?（标准状况下）、含NH 35%(体积分数)的空气，要求NH 3的去除率为99%，实际用水量为最小水量的1.5倍。塔内径为1m ，平衡关系为y=1.3x ，气相体积总传质系数)m /(23 h 70kmol a K y ?=，试求： （1）用水量和出塔溶液浓度；（2）填料层高度。 解：（1）属于低浓气体的吸收。 12 2kmol 0474.04.2214.34300044.223000G -s m d ??=??=?=-π（1分） ()()0005.099.0105.01y y b a =-?=-=η（1分） 0385.03.105 .03.1y x b *===b （1分） 2857.10385 .00005 .005.0x x y y G L a *b a b min =-=--=??? ?? 9286.12857.15.1G L 5.1G L min =?=??? ???=（1分） 12 kmol 0914.00474.09286.1G G L L -s m ??=?=?=-（1分） 0257.09286.10005 .005.0G L y y x a b b =-=-=（1分） (2)该体系属于气模控制体系。 x 2.1y 0334.00257.03.1x 3.1y a *a b * b ===?== 0005 .000005.0y y y 0166.00334.005.0y y y *a a a * b b b =-=-==-=-=??（1分） 0046 .00005 .00166.0ln 0005 .00166.0y y ln y y y a b a b m =-=-=????? 76.100046.0 0005 .005.0 y y y N m a b OG =-=-=?（1分） m 6320.03600 2700474.0a K G H y OG ===（1分） m 80.676.106320.0N H h OG OG 0=?=?=（1分） 3.在内径为800mm ，填料层高度为3.5m 的常压吸收塔中，用清水吸收丙酮-空气混合物中的丙酮（逆流操作），清水用量为3200kg/h ；入塔混合气中含丙酮7%（体积分数），混合气体流量为1500h /3m （标准状态），要求吸收率为97%，丙酮溶解于水的平衡关系可用y=1.68x 表示，该体系可视为气膜控制过程，试计算： （1）求溶液的出口浓度？在此情况下，塔进出口的推动力△y 各为多少？ （2）该塔的传质单元高度和气相体积总传质系数？ .解：(1) ()()0021.097.0107.01y y b a =-?=-=η（1分） 122kmol 0370.08 .44.223600 1500G -s m 0??=??=-π （1分） 122 kmol 0983.08.4183600 3200L -s m 0??=??=-（1分） 6568.20370 .00983.0G L == 0256.06568 .20021.007.0G L y y x a b b =-=-=（1分） 0x 68.1y 0430.00256.03.1x 68.1y a * a b * b ===?==（1分） 0021 .000021.0y y y 0270 .00430.007.0y y y * a a a * b b b =-=-==-=-=??（1分） (2) 0097.00021.00270.0ln 0021.00270.0y y ln y y y a b a b m =-=-=?????（1分） 0.70097.00021.007.0y y y N m a b OG =-=-= ?（1分） m 5.07 5.3N h H OG OG ===（1分） 1212OG y h m kmol 4.266s m kmol 0740.05 .00370.0H G a K ----??=??=== （1分） 4.在逆流填料吸收塔中，用纯水吸收空气-氨混合气中的氨。入塔气体含氨9%（体积分数），要求吸收率为90%，用水量为最小用量的1.2倍，操作状态下平衡关系为y=1.8x ，H OG =1m. 试求：（1）填料层的高度； （2）若改用含氨0.08%的稀氨水作吸收剂，气体进口浓度及其他条件不变，吸收率为多少？ .解：(1) ()()0021.097.0107.01y y b a =-?=-=η（1分） 122 kmol 0370.08.44.223600 1500G -s m 0??=??=-（1分） 122 kmol 0983.08.4183600 3200L -s m 0??=??=-π （1分） 6568.20370 .00983.0G L == 0256.06568 .20021.007.0G L y y x a b b =-=-=（1分） 0x 68.1y 0430.00256.03.1x 68.1y a * a b * b ===?==（1分） 0021 .000021.0y y y 0270 .00430.007.0y y y *a a a * b b b =-=-==-=-=??（1分） (2) 0097.00021.00270.0ln 0021.00270.0y y ln y y y a b a b m =-=-=?????（1分） 0.70097.00021.007.0y y y N m a b OG =-=-= ?（1分） m 5.07 5.3N h H OG OG === （1分） 1212OG y h m kmol 4.266s m kmol 0740.05.00370.0H G a K ----??=??=== （1分） 5.在填料吸收塔内用清水吸收空气中所含的丙酮蒸汽，丙酮的初含量为5%（体积分数）。丙酮的吸收率为98%，混合气入塔流率1s -??=-2m 0.015kmol G ，操作压力P=101.3kPa ，温度T=293K 。此时的平衡关系可用y=1.75x ，以△y 为推动力的体积总传质系数)m /(016.3s kmol 0a K y ?=，若出塔水溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的70%。 求：（1）所需水量；（2）填料层高度 .解：（1）属于低浓气体的吸收。 ()()001.098.0105.01y y b a =-?=-=η（1分） 0286.075 .105.075.1y x b *===b （1分） 0200.00286.07.0x 7.0x *b =?=?=b （1分） 根据物料衡算式子，得：()()00200.0L 001.005.0015.0-=-? 12s m kmol 0368.0L --??=（1分） （2） 0x 75.1y 0350.00200.075.1x 75.1y a * a b *b ===?==（1分） 001.00001.0y y y 0150 .00350.005.0y y y * a a a * b b b =-=-==-=-=??（1分） 0052.0001.00150.0ln 001.00150.0y y ln y y y a b a b m =-=-=?????（1分） 4231.90052 .0001.005.0y y y N m a b OG =-=-=?（1分） m 9375.0016 .0015.0a K G H y OG ===（1分） m 83.84231.99375.0N H h OG OG 0=?=?=（1分） 第十章蒸馏习题集 一、填空题 1.精馏设计中，回流比越_______，所需理论板越少，操作能耗_______，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现_______的变化过程。 2.分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中_______ 进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离_______, 分离所需的总理论板数 _______ 。 3.精馏操作的依据是_______，实现精馏操作的必要条件包括_______和_______。 4、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，物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈_______ 对角线。 5.某精馏塔的精馏操作线方程为y=0.72x+0.275，则该塔的操作回流比为_______，馏出液组成为_______,操作线的斜率为：_______ 二．选择题 1.精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n、n+1层塔板，其气相组成的关系为（）。 A.y n+1＞y n＞y n-1 B. y n+1=y n=y n-1 C.y n+1＜y n＜y n-1 D.不确定 2.在精馏的过程中，当进料为正处于泡点的饱和液体时，则（）。 3.A.q＞1 B.q＜0 C.q=1 D.0＜q＜1 4.二元溶液连续精馏计算中，物料的进料热状况变化将引起（）的变化。 A.相平衡线 B.进料线和提馏段操作线 C.精馏段操作线 D.相平衡线和操作线 4.某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为（）块。 A.31 B.32 C.33 D.34 5.当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为达到给定的分离要求，所需的理论板数（）。 A. 逐渐减少 B. 逐渐增多 C. 不变 D不确定 6.一操作中精馏塔，若保持F、x F、q、V（塔釜上升蒸汽量）不变，而增大回流比R，则______。 A.x D增大、x W减小 B. x D增大、x W增大 C. x D减小、x W增大 D. x D减小、x W减小 7、增大精馏塔塔顶冷凝器中的冷却水量，可以（）塔顶压力； A.降低 B.提高 C.不改变 D.无法确定 8、在常压下苯的沸点为80.1，环乙烷的沸点为80.7，欲使该两组分混合物得到分离，则宜采用（）。 A.恒沸精馏 B.普通精馏 C.萃取精馏 D.水蒸汽蒸馏 9、对理论板的叙述错误的是（） A.板上气液两相呈平衡状态 B.实际上不可能存在 C.是衡量实际塔板分离效率的一个标准 D.比实际塔板数多 10. 若进料量、进料组成、进料热状况都不变，要提高x D ，可采用（ ） A.减小回流比 B.增加提馏段理论板数 C.增加精馏段理论板数 D.塔釜保温良好 11. 当x F 、x D 、x W 和q 一定时，若减小回流比R ，其他条件不变，则（ ） A.精馏段操作线的斜率变小，两操作线远离平衡线 B.精馏段操作线的斜率变小，两操作线靠近平衡线 C.精馏段操作线的斜率变大，两操作线远离平衡线 D.精馏段操作线的斜率变大，两操作线靠近平衡线 12.对于饱和蒸汽进料，则有L ’（ ）L 。 A. 等于 B. 小于 C.大于 D.不确定 13.精馏塔采用全回流时，其两操作线（ ） A.与对角线重合 B. 距平衡线最近 C.斜率为零 D. 在y 轴上的截距为1 14. 某精馏塔，进料量为100kmol/h ，x F =0.6，若塔高不受限制，塔顶馏出物浓度x D 不小于0.9，则塔顶最大产量为（ ）。 A.60kmol/h B. 66.7kmol/h C. 90kmol/h D. 不确定 15、水蒸汽蒸馏时，混合物的沸点（ ）； A.比低沸点物质沸点高 ； B.比高沸点物质沸点高 ； C.比水沸点低 ； D.比水沸点高 三 计算题 1.在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n 的气相组成y n ＋1为0.75，从该板流出的液相组成x n 为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=3，物系的相对挥发度为 2.5，求：（1）从该板上升的蒸气组成y n ；（2）流入该板的液相组成x n －1；（3）回流比R 。 解：（1）()823.065.05.1165.05.2x 11x y n n n =?+?=-+?= αα（2分） （2）由精馏段操作线方程 1R x x 1R R y D n 1n +++=+，得3x 265.03175.0D ＋＝? 解出80.0x D = （3分） 又因1R x x 1R R y D 1n n +++=-，代入已知量得:380.02x 31823.01n ?+=-， 解出 869.0x 1n =-（3分） （3）由 3 11R R V L =+=（1分）可解出：3R ＝R ＋1，R ＝0.5（1分） 2.在连续精馏塔中分离某两组分混合物。已知原料液流量为100kmol/h ，组成为0.5（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；馏出液组成为0.98，回流比R 为2.6，若要求易 挥发组分回收率为96％，求：（1）馏出液的摩尔流量D ；（2）提馏段操作线方程。 解：（1）96.0x F x D F D =??，可得5.010096.0D 98.0??=， 解出D ＝48.98kmol/h （2分） （2）提馏段操作线方程 ①35.12798.486.2RD L =?==kmol/h （1分） ②02.5198.48100D F W =-=-=kmol/h （1分） ③由W D F x W x D x F ?+?=?（1.5分）可得 039.002 .5198.098.485.0100W x D x F x D F W =?-?=?-?= （1.5分） ④提馏段操作线方程为：q ＝0 039.002 .5135.12702.51x 02.5135.12735.127x W qF L W x W qF L qF L y 'm W 'm '1m ?---=-+--++=+ 即026.0x 668.1y ' m '1m -=+（4分） 3.苯和甲苯构成的理想混合物中，含苯0.4，流量1000kmol/h ，在一常压精馏塔内进行分离，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90％，泡点进料，泡点回流，取回流比为最小回流比的1.5倍。已知α＝2.5。试求： (1) 塔底残液量W 及组成；(2) 精馏段操作线方程； (3) 提馏段操作线方程。 解：（1）已知：9.0Fx Dx F D ==η1D F h kmol 4009 .04.010009.0x x F D -?=??=??=?η 1 h kmol 6004001000D F W -?=-=-=(1分) 0667.06009.04004.01000W Dx Fx x D F w =?-?=-=（1分） （2） 4.0x x F e ==,()625.04.05.114.05.2x 11x F F e =?+?=-+=ααy (1分) 22.14.0625.0625.09.0x y y x R e e e D =--=--=min （1分） 83 .122.15.1R 5.1R =?=?=min (1分) 318.0x 646.083 .29.0x 83.283.11R x x 1R R y n n D n 1n +=+=+++=+（1分） （3） 1132 40083.2D )1R (V V 1732100040083.1qF RD L =?=+=='=+?=+='(1分) 0353.0x 53.11132 0667.09.0x 60017321732W L Wx x W L L y m m W m 1m -=?--=-'--''= + 4.欲用连续精馏塔分离苯－甲苯溶液。已知x F =0.5，x W =0.1，x D =0.9（均为摩尔分率）。采用回流比R ＝2 Rmin ，系统相对挥发度α=2。 饱和液体由塔中部加入，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。试求： (1) 采出率D/F ； (2) 精馏段及提馏段操作线方程。 解：（1）5.01 .09.01.05.0x x x x F D W D W F =--=--= （1分） ()667.05 .0115.02x 11x y 1q F F e =?+?=-+==αα （1分） 397.15 .0667.0667.09.0x y y x R e e e D =--=--=min （1分） 79.2397.12R 2R =?==min （1分） 237.0x 736.01R x x 1R R y n D n 1n +=+++= +（1分） h /kmol 5.0W ,h /kmol 5.0D ,h /kmol 1F 5.0F D ===∴= （2分） 0264.0x 264.15 .015.0790.21.05.0x 5.015.0790.215.0790.2W qF RD Wx x W qF RD qF RD W L Wx x W L L y m m W m W m 1m -=-+??--+?+?= -+--++=-'--''=+( 第十一章 蒸馏 习题集 一．填空题 1.塔板的操作弹性是指_______。2、填料因子是指_______。3、板式塔是_______接触式汽传质设备。4.填料塔是_______接触式汽传质设备。5.对吸收操作影响较大的填料特性是 _______。 二．选择题 1、塔板上造成气泡夹带的原因是（）； A.气速过大 B.气速过小 C.液流量过大 D.液流量过小 2、下列哪个因素能使雾沫夹带量上升( )。 A.气速增大 B.板间距增大 C.操作压强增大 D.液体表面张力增大 3、精馏塔设计中，增加塔板开孔率，可使漏液线( )。 A．上移B．不动C．下移D．无法确定 4. 筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较，造价最便宜的是( )。 A.筛板塔 B.浮阀塔 C.泡罩塔 D.基本相当 5. 板式塔塔板的液泛与下列因素有关( )： ①空塔气速；②液体流量；③溢流堰的堰高；④板间距 A：①、②对B：②、③对 C：①、②、③对 D：①、②、③、④对 三．简答题 1.溢流堰、降液管的作用是什么？ 答：液流堰的作用是保证塔板上有一定高度的液层，使塔板上有足够的气液接触表面积和接触时间。（2.5分） 降液管的作用是液体向下流动的通道，使泡沫中的气体得到分离，不把气泡带入下一塔板而影响传质效率。（2.5分） 2.填料吸收塔内的填料，液体喷淋装置和液体再分布器的作用是什么？ 答：(1）填料一提供气液两相的传质面积；（1分） (2）液体喷淋装置一使液体在塔内分布均匀，使填料表面被液体充分润湿；（2分） (3）液体再分布器一用以减少液体在填料层内壁流效应，将沿壁下流的液体导向填料层内。（2分） 3.列举三种板式塔和两种常见的填料。 答：泡罩塔，筛板塔，浮阀塔，拉西环，矩鞍环等（答案不定，老师自己判断打出一个1分，少答一个扣一分）。 4.板式塔的不正常现象有哪些？ 答：漏液，液泛(包括夹带液泛和溢流液泛),过量气泡夹带, 过量液沫夹带（一个一分）。 5.塔板负荷性能图由哪几条线组成？ 答：漏液线、液体流率下限线、液体流率上线线、液泛线，过量液沫夹带线（一个一分）。 吸收 一填空 (1) 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k y=2kmol/m2·h，气相传质总K y=1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度y i应为?0.01????。平衡关系y=0.5x。 (2) 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在塔底达到平衡。 (3) 在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数N OG增加。 (4) 板式塔的类型有；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。 (5) 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障使上水量减少时，气相总传质单元数NOG (增加）（增加，减少）。 (6) 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数???减小?（增大、减小、不变），传质推动力??增大?（增大、减小、不变），亨利系数??不变（增大、减小、不变）。 (7) 易溶气体溶液上方的分压（小），难溶气体溶液上方的分压（大) ，只要组份在气相中的分压(大于）液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 (8) 压力（减小),温度( 升高）,将有利于解吸的进行；吸收因素(A= L/mV ) ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔（顶）达到平衡。 (9) 在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其它操作条件不变，而气液流量按比例同步减少,则此时气体出口组成y2将 (减小），液体出口组成将（增大），回收率将。 (10) 当塔板中（气液两相达到平衡状态)，该塔板称为理论板。 (11) 吸收过程的传质速率方程N A=K G( )=k y( )。 (12) 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG将不变，N OG将增大。 (13)吸收因数A可表示为 mV/L，它在X–Y图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。 (14)亨利定律的表达式为；亨利系数E的单位为 kPa 。 (15) 某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数分别为k y a=2× 10-4kmol/m3.s, k x a=0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程为（气膜阻力控制）及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 99.95% ；该气体为易溶气体。 二选择 1.根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数 B 。 A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2.单向扩散中飘流因子 A 。 第五章 蒸馏 一、选择与填空 1、精馏操作的依据是 混合液中各组分挥发度的差异 。实现精馏操作的必要条件是 塔顶液相回流 和 塔底上升蒸汽 。 2、汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度_相同_，但液相组成_小于_汽相组成。 3、用相对挥发度α表达的汽液平衡方程可写为1(1)x y x αα= +-。根据α的大小，可用 来 判定用蒸馏方法分离的难易程度 ，若α=1则表示 不能用普通的蒸馏方法分离该混合液 。 4、在精馏操作中，若降低操作压强，则溶液的相对挥发度 增加 ，塔顶温度 降低 ，塔釜温度 降低 ，从平衡角度分析对该分离过程 有利 。 5、某二元物系，相对挥发度α=3，在全回流条件下进行精馏操作，对第n 、n+1两层理论板，已知 y n =0.4，则 y n+1=_0.182_。全回流通常适用于 开工阶段 或 实验研究 。 6、精馏和蒸馏的区别在于 精馏必须引入回流；平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别在于前者为连续的稳态过程而后者是间歇的非稳态过程 。 7、精馏塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其原因是 塔底压强高 和 塔底难挥发组分含量高 。 8、在总压为101.33kPa 、温度为85℃下，苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为p A 0 =116.9kPa,p B 0 =46 kPa ，则相对挥发度α= 2.54，平衡时液相组成x A = 0.78 ，气相组成y A = 0.90 。 9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275，则该精馏塔的操作回流比为_2.371_，馏出液组成为_0.982_。 10、最小回流比的定义是 在特定分离任务下理论板数为无限多时的回流比 ，适宜回流比通常取 1.1~2.0 R min 11、精馏塔进料可能有 5 种不同的热状况，当进料为气液混合物且气液摩尔比为2:3时，则进料热状况q 值为 0.6 。 注：23() 550.6V V L V F V L V L I I I I I q I I I I -+-===-- 12、在塔的精馏段测得 x D =0.96、x 2=0.45、x 3=0.40（均为摩尔分率），已知R=3 ，α=2.5，则第三层塔板的气相默弗里效率 E MV _44.1%_。 注：1 * 1 n n MV n n y y E y y ++-= - 13、在精馏塔设计中，若F 、x F 、q 、D 保持不变，若增加回流比R ，则x D 增加, x W 减小 ,V 增加,L/V 增加 。 14、在精馏塔设计中，若F 、x F 、x D 、x W 及R 一定，进料由原来的饱和蒸气改为饱和液体，则所需理论板数N T 减小 。精馏段上升蒸气量V 不变 、下降液体量L 不变 ； 1、在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数 数值。 A.与光滑管一样 B.只取决于Re C.取决于相对粗糙度 D.与粗糙度无关 2、某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应。 A.停泵，向泵内灌液 B.降低泵的安装高度 C.检查进口管路是否有泄漏现象 D.检查出口管路阻力是否过大 3、液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是。 A.从位能大的截面流向位能小的截面； B.从静压能大的截面流向静压能小的截面； C.从动能大的截面流向动能小的截面； D.从总能量大的截面流向总能量小的截面; 4、冷热两流体的对流给热系数相差较大时，提高总传热系数K值的措施是。 A.提高小的值； B.提高大的值； C.两个都同等程度提高； D.提高大的值，同时降低小的值。 5、在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用方法来提高传热速率最合理。 A.提高蒸汽速度； B.采用过热蒸汽以提高蒸汽温度； C.提高空气流速； D.将蒸汽流速和空气流速都提高。 6、沉降室的生产能力与有关。 A.颗粒沉降速度和沉降室高度； B.沉降面积； C.沉降面积和颗粒沉降速度； D.沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。 7、离心泵的扬程是指泵给予（）液体的有效能量。 A. 1kg B. 1N C. 1m 8、雷诺数的物理意义表示。 A.粘滞力与重力之比； B.重力与惯性力之比； C.惯性力与粘滞力之比； D.压力与粘滞力之比。 9、为了减少室外设备的热损失，保温层外的一层隔热材料的表面应该是。 A.表面光滑，色泽较浅 B.表面粗糙，色泽较深 C.表面粗糙，色泽较浅 10、蒸汽冷凝传热时不凝气体的存在，对冷凝给热系数α的影响是。 A.使α增加 B.使α降低 C.无影响 1、C 2、C 3、D 4、A 5、C 6、B 7、B 8、C 9、A 10、B 1、离心泵效率最高的点称为： A 工作点 B 操作点 C 设计点 D 计算点 2、某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应。 A 停泵，向泵内灌液 B 降低泵的安装高度 C 检查进口管路是否有泄漏现象 D 检查出口管路阻力是否过大 3、离心泵停车时要： A 先关出口阀后断电 B 先断电后关出口阀 C 先关出口阀先断电均可 D 单级式的先断电，多级式的先关出口阀 4、冷热两流体的对流给热系数相差较大时，提高总传热系数K值的措施 是。 A 提高小的值； B 提高大的值； C 两个都同等程度提高； D 提高大的值，同时降低小的值。 5、在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用方法来提高传热速率最合理。 A 提高蒸汽速度； B 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度； C 提高空气流速； D 将蒸汽流速和空气流速都提高。 6、沉降室的生产能力与有关。 A 颗粒沉降速度和沉降室高度； B 沉降面积； C 沉降面积和颗粒沉降速度； D 沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。 7、在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指： A 旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径 B 旋风分离器允许的最小直径 C 旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径 D 能保持滞流流型时的最大颗粒直径 8、判断下面的说法中哪一种是错误的： A 在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大 B 在同一温度下,物体的吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A和ε的物理 意义相同 C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强 D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度 9、真空蒸发时，冷凝器操作压强的最低极限取决于： A 冷凝水的温度 B 真空泵的能力 C 当地大气压力 D 蒸发器的蒸发水量 10、下述几条措施，哪一条不能提高加热蒸汽的济程度？ A 采用多效蒸发流程 B 引出额外蒸汽 C 使用热泵蒸发器 D 增大传热面积 1、C 2、C 3、A 4、A 5、C 化工原理下册题库 300题 化工原理（下）题库（1） 一、选择题（将正确答案字母填入括号内） 1、混合物中某组分的质量与混合物质量之比称为该组分的（ A ）。 A. 质量分数 B. 摩尔分数 C. 质量比 2、关于精馏塔中理论的叙述错误的是（ B ）。 A.实际上不存在理论塔板 B. 理论塔板仅作为衡量实际塔板效率的一个标准。 C. 理论塔板数比实际塔板数多 3、在精馏塔中每一块塔板上（ C ）。 A. 只进行传质作用 B. 只进行传热作用 C. 同时进行传热传质作用 4、气体吸收过程中，吸收速率与推动力成（ A ）。 A. 正比 B. 反比 C. 无关 5、气体的溶解度很大时，溶质的吸收速率主要受气膜一方的阻力所控制，故称为（ A ）。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 双膜控制 6、普通温度计的感温球露在空气中，所测得的温度为空气的（ A ）温度。 A. 干球 B. 湿球 C. 绝热饱和 7、混合物中某组分的物质的量与混合物物质的量之比称为该组分的（B ）。 A. 质量分数 B. 摩尔分数 C. 质量比 8、在蒸馏过程中，混合气体中各组分的挥发性相差越大，越（B ）进行分离。 A. 难 B. 容易 C. 不影响 9、气体吸收过程中，吸收速率与吸收阻力成（ B ）。 A. 正比 B. 反比 C. 无关 10、气体的溶解度很小时，溶质的吸收速率主要受液膜一方的阻力所控制，故称为（ B ）。 A. 气膜控制 B. 液膜控制 C. 双膜控制 11、某二元混合物，进料量为100kmol/h，xF=0.6，要求得 到塔顶xD不小于0.9，则塔顶最大产量为（ B ） A 60kmol/h B 66.7kmol/h C 90kmol/h D 不能定 12、二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下 线的变化 ( B ) 。 A平衡线 B 操作线与q线 C平衡线与操作线 D 平衡线与q线 13、下列情况 ( D ) 不是诱发降液管液泛的原因。 A液、气负荷过大 B 过量雾沫夹带 C塔板间距过小 D 过量漏液 14、以下有关全回流的说法正确的是（ A、C ）。 A、精馏段操作线与提馏段操作线对角线重合 B、此时 所需理论塔板数量多 化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答（夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津 大学出版）社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由 于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一 组绘平衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0 y 1 0.767 0.733 0.524 0 根据平衡数据绘出t-x-y曲线 3.利用习题2的数据，计算：⑴相对挥发度；⑵在平均相对挥发度下的x-y数据，并与习题2 的结果相比较。 化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范 围为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二 1. 某精馏塔的设计任务为：原料为F，x f，要求塔顶为x D，塔底为x w。设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V' 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V不变，精馏段下降液体量L不变。（增加，不变，减少） 2. 某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为x A=0.96(摩尔分率) .精馏段操作线方程为y=0.75x+0.24.该物系平均相对挥发度α=2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y2=_______. 3. 某精馏塔操作时，F，x f，q，V保持不变，增加回流比R，则此时x D增加，x w减小，D减小，L/V增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、_同种_的流体中，处在_同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为φ105mm×2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa·s，密度为1000kg·m3流速为1m/s,则R e＝_______________,流动类型为_______湍流_______。 8. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的__4__倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的__1/4___倍。 9. 两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10. 求取对流传热系数常常用_____量纲________分析法,将众多影响因素组合 成若干____无因次数群______数群，再通过实验确定各___无因次数群________之间的关系，即得到各种条件下的_____关联______式。 11. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_____传导_____、 ___对流______和 ____辐射___。 12. 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近___饱和蒸 汽一侧_____流体的温度,总传热系数K接近___空气侧___流体的对流给热系数. 化工原理（天津大学第二版）下册部分答案 第8章 2. 在温度为25 ℃及总压为 kPa 的条件下，使含二氧化碳为%（体积分数）的混合空气与含二氧化碳为350 g/m 3的水溶液接触。试判断二氧化碳的传递方向，并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。已知操作条件下，亨 利系数51066.1?=E kPa ，水溶液的密度为 kg/m 3。 解：水溶液中CO 2的浓度为 对于稀水溶液，总浓度为 3t 997.8kmol/m 55.4318 c ==kmol/m 3 水溶液中CO 2的摩尔分数为 由 54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==???=kPa 气相中CO 2的分压为 t 101.30.03kPa 3.039p p y ==?=kPa < *p 故CO 2必由液相传递到气相，进行解吸。 以CO 2的分压表示的总传质推动力为 *(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ?=-=-=kPa 3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数k G =×10-6 kmol/(m 2skPa)，液膜吸收系数k L =×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝ kmol/(m 3kPa)。 （1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06*(110.50.032)kPa 2.0740.725 c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 6G 1097.4-?=K kmol/(m 2skPa) 以液相组成差表示的总推动力为 其对应的总吸收系数为 （2）吸收过程的控制因素 气膜阻力占总阻力的百分数为 气膜阻力占总阻力的绝大部分，故该吸收过程为气膜控制。 4. 在某填料塔中用清水逆流吸收混于空气中的甲醇蒸汽。操作压力为 kPa ，操作温度为25 ℃。在操作条件下平衡关系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系数为 kmol/(m 3kPa)。测得塔内某截面处甲醇的气相分压为 kPa ，液相组成为 kmol/m 3，液膜吸收系数k L =×10-5 m/s ，气相总吸收系数K G ＝×10-5 kmol/(m 2skPa)。求该截面处（1）膜吸收系数k G 、k x 及k y ；（2）总吸收系数K L 、K X 及K Y ；（3）吸收速率。 解：(1) 以纯水的密度代替稀甲醇水溶液的密度，25 ℃时水的密度为 0.997=ρkg/m 3 溶液的总浓度为 《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×2.5mm的圆管中以0.1m/s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器 C.U型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11.流体在管内呈湍流流动时B。 A.Re≥2000 B. Re>4000 C. 2000 第八章课堂练习： 1、吸收操作的基本依据是什么？答：混合气体各组分溶解度不同 2、吸收溶剂的选择性指的是什么：对被分离组分溶解度高，对其它组分溶解度低 3、若某气体在水中的亨利系数 E 值很大，说明该气体为难溶气体。 4、易溶气体溶液上方的分压低，难溶气体溶液上方的分压高。 5、解吸时溶质由液相向气相传递；压力低，温度高，将有利于解吸的进行。 6、接近常压的低浓度气液平衡系统，当总压增加时，亨利常数 E 不变， H 不变，相平衡常数 m 减小 1、①实验室用水吸收空气中的O2 ，过程属于（ B ） A 、气膜控制B、液膜控制C、两相扩散控制 ② 其气膜阻力（C）液膜阻力 A 、大于B、等于C、小于 ２、溶解度很大的气体，属于气膜控制 ３、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m 的直线时，则 1/Ky=1/ky+ m /kx 4、若某气体在水中的亨利常数 E 值很大，则说明该气体为难溶气体 5 、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG ，当(气膜阻力 1/HkG) 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 1、低含量气体吸收的特点是L 、 G 、Ky 、 Kx 、T 可按常量处理 2、传质单元高度HOG 分离任表征设备效能高低特性，传质单元数NOG 表征了（分离任务的难易）特性。 3、吸收因子 A 的定义式为 L/ （ Gm ），它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比 4、当 A<1 时，塔高 H= ∞，则气液两相将于塔底达到平衡 5、增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，吸收推动力增大，则操作线向（远离）平衡线的方向偏移。 6、液气比低于（L/G ） min 时，吸收操作能否进行？能 此时将会出现吸收效果达不到要求现象。 7、在逆流操作的吸收塔中，若其他操作条件不变而系统温度增加，则塔的气相总传质单元 高度 HOG 将↑，总传质单元数NOG将↓，操作线斜率（L/G ）将不变。 8、若吸收剂入塔浓度 x2 降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率↑，出口气体浓度↓。 x2 增大，其它条件不变，则 9、在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组 成气相总传质单元高度将（ A ）。 A. 不变 B.不确定 C.减小 D. 增大 吸收小结： 1、亨利定律、费克定律表达式 及温度而异，单位与压强的 2、亨利系数与温度、压力的关系； E 值随物系的特性单 位一致； m 与物系特性、温度、压力有关（无因次） 3、 E 、 H 、 m 之间的换算关系 4、吸收塔在最小液气比以下能否正常工作。 5、操作线方程（并、逆流时）及在y~x 图上的画法 6、出塔气体有一最小值，出塔液体有一最大值，及各自的计算式 7、气膜控制、液膜控制的特点 8、最小液气比(L/G)min 、适宜液气比的计算 9、加压和降温溶解度高，有利于吸收 减压和升温溶解度低，有利于解吸 下册第一章蒸馏 1. 苯酚(C 6H 5OH)(A )和对甲酚(C 6H 4(CH 3)OH)(B )的饱和蒸气压数据为 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 1 1 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出 t, ℃ i α 算术平均值α= 9 ∑i α=。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ x 1 0 y 1 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y max )(%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59＝℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63=℃ 65℃时，算得0 A p ＝；0 B p = mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝， x B =; y A =0A p x A /60=; y B ==。 4 无 1下列哪些因素可能是造成筛板塔严重漏液的原因（ADE） A气量过小B气量过大 C 板上液层厚度过小 D 液量过大E严重漏液 2 造成板式塔液泛，可能是因为（CDF） A 板上也留分布不均匀 B 板上气液分布不均匀C气量过大 D 液量过大E严重漏液F板间距过小 3下列命题正确的是（AC） A板间距过小，雾沫夹带线下移B板间距过大，雾沫夹带线上移C降液管面积上升，液相上线右移D降液管面积下降，液相上线左移4以下湿空气中，_______参数是相互独立的。（B） A:H P W B:t t w C:H, t d D:l, t w 5某一定状态下的湿空气，以一定速度流过水盘液面，则平衡时水温等于_______。（A） A 湿球温度t w B干球温度t C露点温度t d D 绝热饱和温度t as 6某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半时，假定管内的相对粗糙度不变，则_______。(C) A 4倍 B 8倍 C 16倍 D 32倍 完全湍流（阻力平方区）时，流动阻力变为原来的_______。(D) A 4倍 B 8倍 C 16倍 D 32倍 7流体在管内作完全湍流流动，其他不变，当速度提高到原来的2倍时，阻力损失是原来的___C___倍；若为层流流动，其他不变，当速度提高到原来的2倍时，阻力损失是原来的___B___倍。 A 1倍 B 2倍 C 4倍 D 8倍 8 流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的_______。（C） A动能 B 位能C静压能D总机械能 9层流与湍流的区别，下列说法不正确的是：_______。（AB） A 湍流流速大于层流流速。 B 流道截面积大的为湍流，截面积小的为层流。 C 层流的雷诺数小于湍流的雷诺数。 D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 10 离心泵停车时要（A）。 A 先关出口阀后断电 B 先断电后关出口阀 C 先关出口阀先断电均可 D 单级式的先断电，多级式的先关出口阀 11 离心泵最常用的调节方法是（B）。 A 改变吸入管路中阀门开度 B 改变压出管路中阀门的开度 C 安置回流支路，改变循环量的大小 D 车削离心泵的叶轮 12 流体通过离心泵所获得的能量主要表现为（B）。 A 动能增加 B 静压能增加C位能增加D流量增大 13离心泵工作时，通过改变出口阀的开度调节流量，其实质是（B） A 改变泵的工作特性曲线B改变管路的特性曲线 C 改变泵的扬程D调节泵的功率 14 离心沉降速度是_______。（B） A 颗粒运动的绝对速度B径向速度C切向速度D气流速度 1. 某双组分理想物系当温度t=80℃时，P A°=，P B°=40kPa，液相摩尔组成x A=，试求：⑴与此液相组成相平衡的汽相组成y；⑵相对挥发度α。 解：（1）x A=(P总－P B°)／(P A°－P B°) ； =(P总－40)／（－40） ∴P总=； y A=x A·P A°／P总=×／= （２）α=P A°／P B°=／40= 5. 某精馏塔在常压下分离苯－甲苯混合液，此时该塔的精馏段和提馏段操作线方程分别为y=+和y'='，每小时送入塔内75kmol的混合液，进料为泡点下的饱和液体，试求精馏段和提馏段上升的蒸汽量为多少（kmol/h）。 解:已知两操作线方程: y=+(精馏段) y′=′(提馏段) ∴R/(R+1)= R= x D / (R+1)= x D=×= ！ 两操作线交点时, y=y′x=x′ ∴+= x F = 饱和液体进料q=1, x F = x = 提馏段操作线经过点(x W，x W) ∴y′=x w =－x W= 由全塔物料衡算F=D+W F x F = D x D + W x W D =(x F—x W)/(x D－x W)F = ∵饱和液体进料 V′=V=L+D=(R+1)D=×=h - 6. 已知某精馏塔进料组成x F=，塔顶馏出液组成x D=，平衡关系ｙ＝ｘ＋，试求下列二种情况下的最小回流比R min。⑴饱和蒸汽加料；⑵饱和液体加料。解：R min = (x D－y q)/(y q －x q ) (1) ； y q= x q + (2) ； y q= qx q/ (q－1)－x f / (q－1) (3) ⑴q=0, 由(3) y q=x f=，由(2) x q = ， R min = 由(3) x q =x f =，由(2) y q =×+=， R min= 用常压精馏塔分离双组分理想混合物，泡点进料，进料量100kmol/h，加料组成为50% ,塔顶产品组成x D=95％，产量D=50kmol/h，回流比R=2R min，设全塔均为理论板，以上组成均为摩尔分率。相对挥发度α=3。求：(最小回流比) 2.精馏段和提馏段上升蒸汽量。3.列出该情况下的精馏段操作线方程。解：1. y=αx/[1+(α－1)x]=3x/(1+2x) 泡点进料q=1, x q = x F = , y q =3×(1+2×=2= R min / (R min+1)= ： R min=4/5= 2. V=V′=(R+1)D=(2×+1)×50=130kmol/h 3. y=[R/(R+1)]x + x D / (R+1)=+ 12. 某精馏塔用于分离苯－甲苯混合液，泡点进料，进料量30kmol/h，进料中苯的摩尔分率为，塔顶、底产品中苯的摩尔分率分别为和，采用回流比为最小回流比的倍，操作条件下可取系统的平均相对挥发度α=。(1)求塔顶、底的产品量；(2)若塔顶设全凝器，各塔板可视为理论板，求离开第二块板的蒸汽和液体组成。 解：（1）F=D+W ，Fx F=Dx D＋Wx W 30=D+W ，30×= D×+W× ∴D= / h W= / h （2）x q=x F= ， y q =αx q／[1+ (α—1)x q ] =×[1+ —1)×] = R min =(x D－y q)／(y q－x q)=—/ —=， ？ R = ×R min =×= 精馏段的操作线方程为： y = [R / (R+1)]x +x D／（R+1) j06a10013 用不含溶质的吸收剂吸收某气体混合物中的可溶组分A，在操作条件下，相平衡关系为Y=mX。试证明：(L/V)min ＝mη，式中η为溶质A的吸收率。 j06a10103 一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A，入塔气体中含A 1%(摩尔比)，经吸收后溶质A 被回收了80%，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线的斜率为1，气相总传质单元高度为1m，试求填料层所需高度。 j06a10104 在常压逆流操作的填料吸收塔中用清水吸收空气中某溶质A，进塔气体中溶质A的含量为8%（体积%），吸收率为98%，操作条件下的平衡关系为y=2.5x，取吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试求： ①水溶液的出塔浓度； ②若气相总传质单元高度为0.6 m，现有一填料层高为6m的塔，问该塔是否合用？ 注：计算中可用摩尔分率代替摩尔比，用混合气体量代替惰性气体量，用溶液量代替溶剂量。 j06a10105 在20℃和760 mmHg，用清水逆流吸收空气混合气中的氨。混合气中氨的分压为10mmHg，经吸收后氨的分压下降到0.051 mmHg。混合气体的处理量为1020kg/h，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y=0.755x。 若吸收剂用量是最小用量的5 倍，求吸收剂的用量和气相总传质单元数。 j06a10106 在常压逆流操作的填料塔内，用纯溶剂S 吸收混合气体中的可溶组分A。入塔气体中A的摩尔分率为0.03，要求吸收率为95%。已知操作条件下的解吸因数为0.8，物系服从亨利定律，与入塔气体成平衡的液相浓度为0.03(摩尔分率)。试计算： ①操作液气比为最小液气比的倍数； ②出塔液体的浓度； ③完成上述分离任务所需的气相总传质单元数N OG。 j06a10107 某厂有一填料层高为3m 的吸收塔，用水洗去尾气中的公害组分A。测 得浓度数据如图，相平衡关系为y=1.15x。 试求：该操作条件下，气相总传质单元高度H OG为多少m ？ 参见附图：j06a107.t j06a10108 总压100kN/m2，30℃时用水吸收氨，已知k G=3.84?10-6kmol/[m2·s(kN/m2)]， k L=1.83?10-4kmol/[m2·s(kmol/m3)]，且知x=0.05时与之平衡的p*=6.7kN/m2。 求：k y、K x、K y。（液相总浓度C 按纯水计为55.6 kmol/m3） j06a10109 有一逆流填料吸收塔，塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔(惰性/混合？？)气体量为100kmol/h，，溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5，平衡关系y=x。试求： ①液体出塔浓度； ②测得气相总体积传质系数K y a=0.10kmol/（m3·s），问该塔填料层高度为多少？ (提示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-m x1)/(y2-m x2)+S]) j06b10011 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）(A) y 增大一倍；(B) p增大一倍；(C) y减小一倍；(D) p减小一倍。 j06b10019 按图示流程画出平衡线与操作线示意图： 1. ⑴低浓度气体吸收 2. ⑴低浓度气体吸收 ⑵部分吸收剂循环⑵气相串联 化工原理试题库（上册） 第一章流体流动 一、选择题 1. 连续操作时，物料衡算通式中的过程积累量GA为（ A ）。 A.零 B.正数 C.负数 D.任意值 2. 热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定（ A ）的焓为零。 A.0℃液体 B.0℃气体 C.100℃液体 D.100℃气体 3. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ D ）。 A.阻力越大，静压强下降就越大 B.流体的粘度越大，阻力越大 C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa，用基本单位表示是（ C ）。 A.atm B.mmHg C.Kg/m.s2 D.N/m2 5. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ B ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 6. 对可压缩流体，满足( C )条件时，才能应用柏努力方程求解。 A. )%(20ppp121式中压强采用表压表示 B. )%(01ppp12 1式中压强采用表压表示 C. )%(20ppp121式中压强采用绝压表示 D. )%(01ppp1 2 1式中压强采用绝压表示 7. 判断流体的流动类型用（ C ）准数。 A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 8. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为( B )。 A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线 9. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ A ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 10. 流体在管内流动时的摩擦系数与（ B ）有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B. 雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 D. 欧拉准数和相对粗糙度 11. 测速管测量得到的速度是流体（ C ）速度。 A.在管壁处 B.在管中心 C.瞬时 D.平均 12. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 13. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ C ）。 A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m 2 14. 流体在长为2m、高为1m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ A ）。 A. 1.33m； B. 2.66m； C. 0.33m； D. 0.66m。 15. 流体在内管外径为25mm，外管内径为70mm的环隙流道内流动，则该环隙流道的当量直径为（ D ）。 A. 25mm； B. 70mm； C. 95mm； D. 45mm。 16. 当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( C ) A. u ＝3/2.umax B. u ＝0.8 umax C. u ＝1/2. umax D u =0.75 umax 17. 判断流体流动类型的准数为（ A ） A . Re数 B. Nu 数 C . Pr数 D . Fr数 18. 流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数α与雷诺准数Re 的n 次方成正比，其中的n 值为（ B ） A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 19. 牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈（ A ） A．层流流动 B 湍流流动 C 过渡型流动 D 静止状态 20. 计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为（ C ） A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速 21. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将（ A ）。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 22. 流体的压强有多种表示方式，1标准大气压为 ( C ) A.780mm汞柱 B.1Kgf/cm2 D.10130Pa 23. 流体在圆管中层流流动，若只将管内流体流速提高一倍，管内流体流动型态仍为层流，则阻力损失为原来的（ B ）倍。 A.4 B.2 C.2 D.不能确定 24. 阻力系数法将局部阻力hf表示成局部阻力系数与动压头的乘积，管出口入容器的阻力系数为 ( A ) A.1.0 B.0.5 25. 在柏努利方程式中，P/ρg被称为 ( A ) A.静压头 B.动压头 C.位压头 D.无法确定 26. 流体的流动形式可用雷诺准数来判定，若为湍流则Re ( D ) A.<4000 B.<2000 C.>2000 D.>4000 27. 不可压缩性流在管道内稳定流动的连续性方程式为（ A ）可压缩性流体在管道内稳定流动的连续性方程式为（ D ） 3 A.u1Ａ1=u2Ａ2 B.u1Ａ2=u2Ａ1化工原理下册复习题
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