华工化工原理 下册 传质 实验 思考题 问答题

精馏实验补充思考题:

1.塔釜(再沸器)预热过程中,如何判断塔中已有蒸汽上升?

观察塔顶温度，如果塔顶温度开始急剧上升，则说明此时已有蒸汽到达塔顶。

2.塔顶第一块筛板至冷凝器之间的蒸汽管为何要那么高?

使上升蒸汽逐渐降温，保证冷凝器能完全将蒸汽冷凝液化。

3.为了满足物料平衡条件,连续操作的塔釜中的残液是否一定要连续排出?为什么?

否。达到稳定操作条件后，由于塔釜截面足够大，残液量对于塔釜液面高度的影响可以忽略不计，同时残液的余热可使再沸器的能耗降低，因此，实验操作中塔釜残液无须连续排出，只有当液面过高时需排出部分残液以保证实验条件稳定。

4本实验室的酒精精馏实验是如何保证精馏过程处于常压操作的?

在塔顶冷凝器的蒸汽侧开一小孔，用阀门与大气相通，使塔顶处于大气压状态。注意小孔的位置应远离冷凝器的蒸汽入口，以免蒸汽还未冷凝就从小孔跑出。

5.全回流的特点是什么?实验开始阶段为何要先在全回流下操作?

全回流特点：全塔无精馏段、提馏段之分，操作线为对角线，此时操作线距平衡曲线最远，气液两相间传质推动力最大，所需理论板数最少。

实验开始阶段在全回流下操作，让气液充分接触，使精馏塔尽快稳定、平衡，有利于减少达到稳定实验条件的时间，同时降低不合格产品导出。

6.冷液进料时,进料热状况参数q如何确定?冷回流时,塔内实际回流量如何确定(计算)?

通过测量塔釜温度t b和进料温度t F再由相应的计算公式求得q。

通过测定塔顶温度t1和回流温度t c再由相应的计算公式求得部分蒸汽液化回流量ΔL，实际测得的表观回流量L c加上ΔL即是塔内实际回流量。

7.实验时,如何判断塔已处于稳定操作?改变塔顶浓度xD的最方便有效的方法是什么?

观察回流量，当回流量达到一稳定值时，说明塔已处于稳定操作条件。

改变塔顶浓度的最有效方法为改变进料量。

8.精馏实验完毕后，有同学首先关闭原料泵，接着将塔顶冷凝器的冷却水进口阀关闭，随后停止加热并关闭系统电源。指出该操作步骤的不妥之处，说明你的理由。

关闭原料阀后应先停止加热，待运转一段时间后再关闭冷却水。若过早停水，酒精蒸汽未经冷却而直接排至大气，一方面浪费酒精，另一方面有失火的危险。

9.本实验室的精馏实验中，用什么方法测量物料的浓度?

本实验物料为乙醇—水溶液，样品含量用酒度计测出。读数经换算表可查得相应的体积分数，再经计算可获得物料浓度。

⑴塔顶冷却水流量为何要开的足够大？

一是保证冷量足够以达到全凝目的；二是全凝器出口水温＜45°以防结垢。

（2）塔顶为何需要放空？

排放出不凝气，以保证为常压精馏；另外也为了设备安全。

（3）塔身为何需要保温？

∵塔内温度＞环境温度，塔体热损失造成塔内气相的冷凝，这种现象称为内回流。内回流轻则导致塔效率↓，重则塔顶将无产品。∴需保温以减轻内回流的影响。

（4）查取进料液的汽化潜热时定性温度取何值？

应取进料液的泡点温度作为定性温度。

（5）全回流时上升蒸汽气速对塔板效率的影响规律？试分析原因。

影响规律是先随气速增大，板效率先增大后减少。当气速较小时，上升气量不够，部分液体会从塔板开孔处直接漏下，塔板上建立不了液层，使塔板上气液两相不能充分接触，板效率下降；但如果上升气速太大，又会产生严重液沫夹带甚至于液泛，这样减少了气、液两相接触时间而使塔板效率下降。

（6）影响塔板效率的因素有哪些？

塔结构：塔径、塔板间距、液体流动路径

操作条件：气体和液体流量、液气比

物性参数：密度、粘度、相对挥发度、表面张力、混合物的组成

（7）如何确定精馏操作的回流比？

根据分离要求、进料状态和组成、分离组分的相平衡确定最小回流比，然后根据经验估算设备费用和操作费用，找到投资最小的回流比。

（8）在蒸馏实验过程中，塔顶出现馏出液后，为什么要继续进行一段时间的全回流操作？因为刚开始精馏时，塔顶的产品还不合格，全回流操作让气液充分接触，使精馏塔尽快稳定、平衡。

（9）在本实验室的精馏实验过程，发生了液泛现象，试分析原因并提出解决的方法。

发生液泛的原因是由于回流过大、加热电流过大，液泛后应减少加热电流，调节无效，应停止加热，将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。

（10）采用本实验室的流程分离乙醇和水的混合物，能否得到无水乙醇？为什么？

不能，因为乙醇－水在常压下形成恒沸点，恒沸点处相对挥发度为零，无法再分离。

吸收实验补充思考题:

1.吸收实验装置包括水,空气,氨气,尾气分析等四个子系统.操作时,启动和停机的顺序是什么?

（1）开机顺序

①准备好尾气分析器；

②开动供水系统：首先打开出水端阀门，再慢慢打开进水阀；

③开动空气系统：先全开旁通阀，再启动风机；

④开动氨气系统：首先放松减压阀弹簧使自动减压阀处于关闭状态，然后打开顶阀，此时自动减压阀压力表会有示值。然后关闭氨气流量计前调节阀，再缓缓压紧减压阀弹簧使阀门打开，低压氨气压力表，至50-80kPa时即可停止，然后用流量计前调节阀调节氨气流量；

⑤打开尾气分析器阀门；

（2）停机顺序

⑥关闭尾气分析器阀门；

⑦关闭氨气系统：用流量计前调节阀调节氨气流量至0；松开氨瓶减压阀弹簧使得自动减压阀关闭，再关闭顶阀；

⑧关闭空气系统：持续通气待残留的氨气被吸收后，全开旁通阀，然后关闭风机；

⑨关闭供水系统：先关闭进水阀，再关闭出水端阀门；

2.为何调节空气流量用旁路调节?

正位移泵使用旁路调节阀。

3.尾气浓度的分析方法?说明尾气流量计所测的流量与尾气中氨的浓度的关系.

化学吸收法。尾气中氨气的浓度等于标准状态下所通过的空气与氨气的体积比，标准状态下的空气体积可由理想气体状态方程求出；标准状态下通过的氨气浓度可由氨气与吸收剂（硫酸）的反应求得。

4.填料塔底部的液封装置(U形管)有何作用?

利用位压头，防止进入吸收塔的气体漏出。

5.空气和氨气转子流量计前的表压计有何作用?为什么要测定水的流量？

测定实验条件下气流的压强，可将实验条件下的气体流量值换算成标准状态下的气体流量值。

根据吸收时的物料衡算可知，L(x b-x a)=V(y b-y a)。通过测定水流量L，可求出液相浓度x b。6.转子流量计上的流量刻度通常是在哪种状态下标定的？说明空气转子流量计的标定状态与使用状态,标准状态的关系

空气转子流量计的标定状态温度为20℃，压强为101.33kPa；使用状态温度为实验温度，压强为实验时压强；标准状态温度为0℃，压强为101.33kPa。实验计算时通常将空气流量换算成标准状态下的流量值。

（1）气体转子流量计测定何种气体流量？怎样得到混合气流量？

分别测定氨气与空气流量，可根据V氨=V混y1得到。

（2）为什么要保证入口气浓度恒定？怎样保证恒定？通过什么衡量是否恒定？

因为实验要测定△P/Z与u的关系以及K ya，两者均与入口气体浓度有关，所以必须控制这一变量来保证实验结果的准确性、科学性。

通过维持总压恒定、气体流量稳定来保持入口气体浓度恒定。

（3）填料吸收塔塔底为什么必须有液封装置？液封装置是如何设计的？

液封在填料吸收塔中的作用是使塔内起与大气压分离，避免塔内气体外漏以及塔外气体入内。设计的原理是利用一定高度液体产生的压力抵消塔内产生的压力。

（4）可否改变空气流量达到改变传质系数的目的？

不可以，但当气速过大发生液泛现象是，气体吸收大大降低，此时K ya为0

干燥

1.本实验室的干燥装置的恒定干燥条件是怎样实现的?蝶阀和风机进出口的片式阀门的作用分别是什么?

本干燥装置采用大量热空气干燥少量湿物料,并采用自动控温的方法来实现恒定干燥条件。

蝶阀作用：调节空气流量。注意启动后不能全关，以免烧坏电热器。

片式阀门作用：风机入口处用于调节吸入的新鲜空气量；风机出口处用于调节排出的废气量。

2.向湿球温度计加水时应注意什么?

应注意加入水量不能超过排气管口，否则测出的温度实际为水的温度。

3.本实验室的干燥装置的温度自动控制系统由什么组成?控温时,如果发现红灯一直亮着,继电器不动作,意味着什么?怎样处理?