陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)章节题库(气液传质设备)【圣才出品】
化工原理第四版陈敏恒答案
化⼯原理第四版陈敏恒答案第⼀章习题静压强及其应⽤1. ⽤图⽰的U形压差计测量管道A点的压强，U形压差计与管道的连接导管中充满⽔。
指⽰剂为汞，读数R=120mm，当地⼤⽓压p a=760mmHg，试求：(1) A点的绝对压强，Pa；(2) A点的表压，mH2O。
2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量，采⽤图⽰的装置。
测量时通⼊压缩空⽓，控制调节阀使空⽓缓慢地⿎泡通过观察瓶。
今测得U形压差计读数为R=130mm，通⽓管距贮槽底⾯h=20cm，贮槽直径为2m，液体密度为980kg/m3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨？3. ⼀敞⼝贮槽内盛20℃的苯，苯的密度为880kg/m3。
液⾯距槽底9m，槽底侧⾯有⼀直径为500mm的⼈孔，其中⼼距槽底600mm，⼈孔覆以孔盖，试求：(1) ⼈孔盖共受多少液柱静压⼒，以kg(f)表⽰；(2) 槽底⾯所受的压强是多少Pa？4. 附图为⼀油⽔分离器。
油与⽔的混合物连续进⼊该器，利⽤密度不同使油和⽔分层。
油由上部溢出，⽔由底部经⼀倒U形管连续排出。
该管顶部⽤⼀管道与分离器上⽅相通，使两处压强相等。
已知观察镜的中⼼离溢油⼝的垂直距离H s=500mm，油的密度为780kg/m3，⽔的密度为1000kg/m3。
今欲使油⽔分界⾯维持在观察镜中⼼处，问倒U形出⼝管顶部距分界⾯的垂直距离H应为多少？因液体在器内及管内的流动缓慢，本题可作静⼒学处理。
5. ⽤⼀复式U形压差计测定⽔管A、B两点的压差。
指⽰液为汞，其间充满⽔。
今测得h1 =1.20m，h2=0.3m，h3 =1.30m，h4 =0.25m，试以N/m2为单位表⽰A、B两点的压差Δp。
6. 附图为⼀⽓柜，其内径9m，钟罩及其附件共重10吨，忽略其浸在⽔中部分所受之浮⼒，进⼊⽓柜的⽓速很低，动能及阻⼒可忽略。
求钟罩上浮时，⽓柜内⽓体的压强和钟罩内外⽔位差Δh (即“⽔封⾼”)为多少？7. 附图所⽰的汽液直接接触混合式冷凝器，蒸汽被⽔冷凝后，凝液与⽔沿⼤⽓腿流⾄地沟排出，现已知器内真空度为82kPa，当地⼤⽓压为100kPa，问其绝对压为多少Pa？并估计⼤⽓腿内的⽔柱⾼度H为多少⽶？8. 如图所⽰，在A 、B 两容器的上、下各接⼀压差计，两压差计的指⽰液相同，其密度均为ρi 。
(完整版)化工原理下册习题及章节总结(陈敏恒版).doc
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 /kx4、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↓。
化工原理下册(陈敏恒)思考题(整理版)
第八章气体吸收1、吸收的目的和基本依据是什么?吸收的主要操作费用花费在哪?吸收的目的是分离气体混合物。
基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。
操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。
2、选择吸收溶剂的主要依据是什么?什么是溶剂的选择性?溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。
溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。
3、E、m、H三者各自与温度、总压有何关系?m=E/P=HC M/P，m、E、H均随温度上升而增大，E、H基本上与总压无关，m反比于总压。
4、工业吸收过程气液接触的方式有哪两种?级式接触和微分接触。
5、扩散流J A,净物流N,传递速率N A相互之间有什么联系和区别?N A=J A+NC A/C M，N=N M+J A+J B。
(主体流动N M)J A、J B浓度梯度引起；N M微压力差引起；N A溶质传递，考察所需。
6、漂流因子有什么含义?等分子反向扩散时有无漂流因子?为什么？P/PBm（漂流因子）表示了主体流动对传质的贡献。
无漂流因子。
因为没有主体流动。
7、气体分子扩散系数与温度、压力有何关系?液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系?D气∝T1.81/P，D液∝T/μ。
8、修伍德数、施密特数的物理含义是什么?（P14）Sh=kd/D表征对流传质速率与扩散传质速率之比。
Sc=μ/(ρD)表征动量扩散系数与分子扩散系数之比。
9、传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，从k∝D推进到k∝D0.5。
10、传质过程中，什么时侯气相阻力控制?什么时侯液相阻力控制?mK y<<K x时，气相阻力控制；mK y>>K x时，液相阻力控制。
11、低浓度气体吸收有哪些特点?①G、L为常量，②等温过程，③传质系数沿塔高不变。
12、吸收塔高度计算中，将N OG与H OG分开,有什么优点?分离任务难易与设备效能高低相对分开，便于分析。
陈敏恒《化工原理》(第4版)配套模拟试题及详解【圣才出品】
陈敏恒《化工原理》（第4版）配套模拟试题及详解一、选择题（每题3分，共30分）1．在板框过滤机中，如滤饼不可压缩，介质阻力不计，当过滤压差增加一倍时，其过滤速率为原来的（）倍。
A．B．1C．2D．4【答案】C2．湿空气在换热器中与传热介质进行热交换，（1）如空气温度降低，其湿度肯定不变；（2）如空气温度升高，其湿度肯定不变。
则正确的判断是（）。
A．两种提法都对B．两种提法都不对C．（1）对，（2）不对D．（2）对，（1）不对【答案】D【解析】当t减小到以下时，由于空气中水汽凝结的液态水，使空气中水汽质量减小，从而使H减小，当t增加或t减小，且t在以上时，H将保持不变。
3．流率为800 kmol/h、组成为0.4的二元理想溶液精馏分离，要求塔顶产品组成达到0.7，塔底残液组成不超过0.1，泡点进料，回流比为2.5。
要使塔顶采出量达到500 kmol/h，应采取措施（）。
A．增加塔板数B．加大回流比C．改变进料热状况D．增加进料量【答案】D【解析】由的物料衡算式知，400（kmol/h）。
当x D、x W、x F均确定后，只有改变F才可改变D，其他几种措施只能改变分离能力。
4．板框压滤机洗涤速率为恒压过滤最终速率的1/4，这一规律只有在（）时才成立。
A．过滤时的压差与洗涤时的压差相同；B．滤液的粘度与洗涤液的粘度相同；C．过滤压差与洗涤压差相同且滤液的粘度与洗涤液的粘度相同；D．过滤压差与洗涤压差相同，滤液的粘度与洗涤液的粘度相同，且过滤面积与洗涤面积相同【答案】C5．萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于（）。
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．纵坐标轴上【答案】B【解析】和点M位于溶解度曲线下方的两相区才能进行萃取操作。
6．对于恒速干燥阶段，下列哪个描述是错误的（）。
A．干燥速度与气体的性质有关B．干燥速度与气体的流向有关C．干燥速度与气体的流速有关D．干燥速度与物料种类有关【答案】D【解析】恒速干燥阶段，干燥速度与物料种类无关，取决于干燥介质气体的状态及流速、空气与物料的接触方式。
陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)课后习题(液体精馏)【圣才出品】
第9章 液体精馏（一）习题 相平衡9-1 总压为101.3kPa 下，用苯、甲苯的安托因方程，求：（1）温度为108℃及81℃时，苯对甲苯的相对挥发度；（2）用上述计算的相对挥发度的平均值αm ，计算苯-甲苯的汽液平衡数据，并与书末附录中所列的实验值作比较（列表）。
解：已知：苯（A ）-甲苯（B ）溶液，，，。
求：（1）；（2）表。
（1）t 1＝108℃时kPa P P A A 8.222348.28.2201081211031.6lg ==+-=︒︒，kPa P P B B 0.94972.15.2191081345080.6lg ==+-=︒︒，370.20.948.2221===︒︒B A P P αt 2＝81℃时018.28.220811211031.6lg =+-=︒A P ，kPa P A 33.104=︒604.15.219811345080.6lg =+-=︒B P ，kPa P B 19.40=︒596.219.4033.1042===︒︒B A P P α（2）相对挥发度的平均值为由求得苯-甲苯的汽液平衡数据及实验值如表9-2-1所示。
表9-2-1最大误差为。
9-2 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系，纯组分的蒸气压为：乙苯 t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg苯乙烯 tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg式中p °的单位是kPa ，t 的单位为℃。
试求：（1）塔顶总压为8kPa 时，组成为0.595（乙苯的摩尔分数）的蒸汽温度；（2）与上述汽相成平衡的液相组成。
解：已知：乙苯（A ）-苯乙烯（B ）溶液理想物系，P ＝8kPa ，y A ＝0.595，t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg ，tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg 。
求：（1）t ；（2）x A 。
陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)课后习题(液体精馏)【圣才出品】
第9章 液体精馏（一）习题 相平衡9-1 总压为101.3kPa 下，用苯、甲苯的安托因方程，求：（1）温度为108℃及81℃时，苯对甲苯的相对挥发度；（2）用上述计算的相对挥发度的平均值αm ，计算苯-甲苯的汽液平衡数据，并与书末附录中所列的实验值作比较（列表）。
解：已知：苯（A ）-甲苯（B ）溶液，，，。
求：（1）；（2）表。
（1）t 1＝108℃时kPa P P A A 8.222348.28.2201081211031.6lg ==+-=︒︒，kPa P P B B 0.94972.15.2191081345080.6lg ==+-=︒︒，370.20.948.2221===︒︒B A P P αt 2＝81℃时018.28.220811211031.6lg =+-=︒A P ，kPa P A 33.104=︒604.15.219811345080.6lg =+-=︒B P ，kPa P B 19.40=︒596.219.4033.1042===︒︒B A P P α（2）相对挥发度的平均值为由求得苯-甲苯的汽液平衡数据及实验值如表9-2-1所示。
表9-2-1最大误差为。
9-2 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系，纯组分的蒸气压为：乙苯 t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg苯乙烯 tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg式中p °的单位是kPa ，t 的单位为℃。
试求：（1）塔顶总压为8kPa 时，组成为0.595（乙苯的摩尔分数）的蒸汽温度；（2）与上述汽相成平衡的液相组成。
解：已知：乙苯（A ）-苯乙烯（B ）溶液理想物系，P ＝8kPa ，y A ＝0.595，t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg ，tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg 。
求：（1）t ；（2）x A 。
陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)章节题库(液液萃取)【圣才出品】
对
于单级萃取，两相处于平衡状态，敬 与溶解度曲线的交点 E 为萃取相。又因为
通过 E 点作水平线与溶解度曲线交于 R，即为萃余相。 连线 与 的交点为和点 M，从图可读得 M 点在横坐标上的读数为 0.51。 根据杠杆定律可得
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6．一般来说，温度降低，互溶度将______，萃取分离的效果______。 【答案】变小；变好
7．请写出三种液液萃取的工业设备名称：______、______、______。 【答案】混合-澄清槽；填料萃取塔；筛板萃取塔
三、简答题
1．何谓萃取操作的选择性系数 β？什么情况下 β＝∞？
答：选择性系数 β 定义如下：
5．在 A、B 二组分混合溶液中加入纯溶剂 S，混合后分为二个平衡液层 E 相和 R 相, 已知 E 相含 40%A（质量%，下同）、3%B；R 相中含 29%A、70%B。则 A 组分在 E 相和 R 相得分配系数 kA 等于______，溶剂的选择性系数等于______。
【答案】1.379；32.18
C．不变
D．不确定
【答案】B
7．选用溶剂进行萃取操作时，其必要条件为（ ）。 A．分配系数 B．萃取相含量 C．选择性系数 β＞1 D．分配系数 【答案】C
8．单级萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃 取剂代替纯萃取剂，所得萃余相浓度将（ ）。
A．增大 B．减小 C．不变 D．不确定 【答案】A
3．双组分液液萃取分离时，根据相律，其自由度为______，当两相平衡时，组成占有 一个自由度，则______和______可自由选择。
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陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)课后习题(第11~14章)【圣才出品】
陈敏恒《化工原理》（第4版）（下册）课后习题第11章液液萃取（一）习题单级萃取11-1现有含醋酸15％（质量分数）的水溶液30kg，用60kg纯乙醚在25℃下作单级萃取，试求：（1）萃取相、萃余相的量及组成；（2）平衡两相中醋酸的分配系数，溶剂的选择性系数。
物系的平衡数据如表11-2-1所示。
表11-2-1在25℃下，水（B）-醋酸（A）-乙醚（S）系统的平衡数据（均以质量分数表示）解：已知：x F＝15%，F＝30kg，S＝60kg，单级萃取，求：（1）E，R，x，y；（2），β。
图11-2-1（1）由得图中M 点。
用内插法过M 点作一条平衡联结线，得平衡时R、E 相。
由图中读得各组分组成，，且量得，。
根据杠杆定律（2）由于，从图11-2-1中读得，故6.14064.01064.0/5.015.01/1=--=--=︒︒︒︒A A A Ax x y y β11-2如图11-2-2所示为溶质（A），稀释剂（B）、溶剂（S）的液液相平衡关系，今有组成为x F 的混合液100kg，用80kg 纯溶剂作单级萃取，试求：（1）萃取相、萃余相的量及组成；（2）完全脱除溶剂之后的萃取液E°、萃余液R°的量及组成。
图11-2-2解：已知：如图11-2-2所示。
求：（1）E，R，y A ，x A ；（2）︒E ，︒R ，︒A y ，︒Ax 。
（1）由，量得，得M 点。
用内插法过M 点作一条平衡联结线，得平衡时R、E 相，从图11-2-2中读得故（2）从图11-2-2中读得x F ＝0.29，16.0=︒A x ，77.0=︒A y 。
物料衡算式解得11-3醋酸水溶液100kg，在25℃下用纯乙醚为溶剂作单级萃取。
原料液含醋酸x F ＝0.20，欲使萃余相中含醋酸x A ＝0.1（均为质量分数）。
试求：（1）萃余相、萃取相的量及组成；（2）溶剂用量S。
已知25℃下物系的平衡关系为y A ＝1.356201.1Ax ；y S ＝1.618－0.6399exp（1.96y A ）；x S ＝0.067＋1.43273.2A x ，式中y A 为与萃余相醋酸浓度x A 成平衡的萃取相醋酸浓度；y S 为萃取相中溶剂的浓度；x S 为萃余相中溶剂的浓度。
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第10章气液传质设备
一、选择题
1．以下参数中，属于板式塔结构参数的是（）；属于操作参数的是（）。
A．板间距
B．孔数
C．孔速
D．板上清液层高度
【答案】AB；CD
2．设计筛板塔时，若改变某一结构参数，会引起负荷性能图的变化。
下面叙述中正确的一组是（）。
A．板间距降低，使雾沫夹带线上移
B．板间距降低，使液泛线下移
C．塔径增大，使液泛线下移
D．降液管面积增加，使雾沫夹带线下移
【答案】D
3．塔板上设置入口安定区的目的是（），设置出口安定区的目的是（）。
A．防止气体进入降液管
B．避免严重的液沫夹带
C．防止越堰液体的气体夹带量过大
D．避免板上液流不均匀
【答案】A；C
4．填料的静持液量与（）有关，动持液量与（）有关。
A．填料特性
B．液体特性
C．气相负荷
D．液相负荷
【答案】AB；ABCD
5．用填料吸收塔分离某气体混合物，以下说法正确的是（）。
A．气液两相流动参数相同，填料因子增大，液泛气速减小B．气液两相流动参数相同，填料因子减小，液泛气速减小C．填料因子相同，气液两相流动参数增大，液泛气速减小D．填料因子相同，气液两相流动参数减小，液泛气速减小
【答案】AC
6．以下说法正确的是（）。
A．等板高度是指分离效果相当于1m填料的塔板数
B．填料塔操作时出现液泛对传质无影响
C．填料层内气体的流动一般处于层流状态
D．液泛条件下单位高度填料层的压降只取决于填料种类和物系性质
【答案】D
二、填空题
1．在传质设备中，塔板上的气液两相之间可能的接触状态有：______、______和______。
板式塔操作的转相点是指______。
【答案】鼓泡；泡沫；喷射；由泡沫状态转为喷射状态的临界点
2．在设计或研制新型气液传质设备时，要求设备具有______ 、______、______。
【答案】传质效率高；生产能力大；操作弹性宽；塔板压降小；结构简单（以上答案中任选三个）
3．对逆流操作的填料塔，液体自塔______部进入，在填料表面呈______状流下。
【答案】上；膜
4．液体在填料塔中流下时，造成较大尺度上的分布不均匀性的原因有：______ 和______ 。
【答案】初始分布不均匀；填料层内液流的不均匀性
5．填料操作压降线（Δp/Z-u）大致可分为三个区域，即______ 、______和______。
填料塔操作时应控制在______区域。
此时，连续相是______，分散相是______。
【答案】恒持液量区；载液区；液泛区；载液区；气体；液体
三、简答题
1．评价板式塔塔板性能的标准有哪些？
答：通过能力大、塔板效率高、塔板压降低、操作弹性大、结构简单、制造成本低。
2．欲提高填料吸收塔的回收率，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”的前提下，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。
3．什么是填料塔的传质单元高度H OG和等板高度HETP？
答：传质单元高度H OG：填料吸收塔每个传质单元对应的填料层高度。
等板高度（HETP）：填料精馏塔一块理论板所对应的填料层高度。
四、计算题
1．拟在常压下设计一筛板塔分离甲醇-水混合液。
原料中甲醇浓度为40％（摩尔分数，下同），塔顶得到几乎纯的甲醇产品，塔底几乎为纯水。
要求年产甲醇4万吨，一年生产300天，每天生产24 h。
初步设计结果为：回流比3.5，单流型塔板，板间距500 mm，弓形降液管，平直堰，堰高50 mm，堰长与塔径之比为0.75，筛板厚度3 mm，筛孔按正三角形排列，孔径6 mm，孔间距18 mm。
试计算：
（1）泛点率与塔径；
（2）塔板压降；
（3）液沫夹带量；
（4）降液管内泡沫层高度。
解：塔顶产品几乎为纯甲醇，故塔顶温度等于常压下甲醇的沸点，塔顶馏出液的物性按纯甲醇计。
查得甲醇的相对分子质量为32.04 g/mol，常压沸点为64.7℃，则64.7℃、101.325 kPa 下气相甲醇的密度为
查有机液体相对密度共线图知64.7℃下甲醇的密度为753 kg/m3。
查有机液体的表面张力共线图知64.7℃下甲醇的表面张力为18.3 mN/m。
塔顶气液两相的体积流量为
（1）泛点率与塔径。
由筛板塔泛点关联图中横坐标
根据板间距，查图得则液泛气速为
泛点率取80％，以气体流通面积为基准的净速度
气体流通面积
已知查得，则
圆整塔径，取D＝2.2 m，则
气体流通面积
泛点百分率
（2）塔板压降。
①干板压降。
筛孔按正三角形排列，开孔率为
孔速
据ψ和，查得孔流系数，故干板压降为
②堰上液层高度。