天津大学化工传质案列教学
天津大学化工原理(第二版)上册课后习题答案
则
（5）表面张力 基本物理量的换算关系为
1 n=1×10–5N 1 m=100 cm
则
（6）导热系数 基本物理量的换算关系为
1 kcal=×103J，1 h=3600 s
则
2． 乱堆25cm拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即
式中HE—等板高度，ft；
经验公式单位换算的基本要点是：找出式中每个物理量新旧单位之间的换算关系，导出物理量“数字”的表达式，然后代入经验公式并整理，以便使式中各符号都变为所希望的单位。具体换算过程如下：
（1）从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为
（见1）
α量纲为一，不必换算
1 =1 = kg/m2
(2) 将原符号加上“′”以代表新单位的符号，导出原符号的“数字”表达式。下面以HE为例：
解：在反应器液面1-1，与管路出口内侧截面2-2，间列机械能衡算方程，以截面1-1，为基准水平面，得
（1）
式中z1=0，z2=17m，ub1≈0
p1=×103Pa (表)，p2=0 (表)
将以上数据代入式（1），并整理得
=×17+ + + =+
其中 =（ + + ）
= =×105
根据Re与e/d值，查得λ=，并由教材可查得各管件、阀门的当量长度分别为
解：
9．在实验室中，用内径为 cm的玻璃管路输送20 ℃的70%醋酸。已知质量流量为10 kg/min。试分别用用SI和厘米克秒单位计算该流动的雷诺数，并指出流动型态。
解：（1）用SI单位计算
查附录70%醋酸在20 ℃时，
故为湍流。
二氧化碳吸收实验
式中： —液相中A组分的实际浓度所要求的气相平衡分压，Pa；
—气相中A组分的实际分压所要求的液相平衡浓度， ；
—以气相分压表示推动力的总传质系数或简称为气相传质总系数， ；
-以气相分压表示推动力的总传质系数，或简称为液相传质总系数， 。
若气液相平衡关系遵循享利定律： ，则：
（5）
（6）
P2=PA2CA2，FL
传质性能：吸收系数是决定吸收过程速率高低的重要参数，实验测定可获取吸收系数。对于相同的物系及一定的设备（填料类型与尺寸），吸收系数随着操作条件及气液接触状况的不同而变化。
二氧化碳吸收实验
根据双膜模型的基本假设，气侧和液侧的吸收质A的传质速率方程可分别表达为
气膜 （1）
液膜 （2）
式中： —A组分的传质速率， ；
液相平均推动力为: 的计算：
= =0.0008（kmol/m3）
因本实验采用的物系不仅遵循亨利定律，而且气膜阻力可以不计，在此情况下，整个传质过程阻力都集中于液膜，属液膜控制过程，则液侧体积传质膜系数等于液相体积传质总系数，即
= =0.0669m/s
实验结果列表如下：二氧化碳在水中的亨利系数(见表1)
（3）吸收进行15分钟并操作达到稳定状态之后，测量塔底吸收液的温度，同时在塔顶和塔底取样，测定吸收塔顶、塔底溶液中二氧化碳的含量。
（4）二氧化碳含量测定
用移液管吸取0.1M左右的Ba（OH）2标准溶液10mL，放入三角瓶中，并从取样口处接收塔底溶液10mL，用胶塞塞好振荡。溶液中加入2～3滴酚酞指示剂摇匀，用0.1M左右的盐酸标准溶液滴定到粉红色消失即为终点。
2.测量吸收塔在喷淋量下填料层( )～u关系曲线：
将水流量固定在100L／h左右（水流量大小可因设备调整），采用上面相同步骤调节空气流量，稳定后分别读取并记录填料层压降△P、转子流量计读数和流量计处所显示的空气温度，操作中随时注意观察塔内现象，一旦出现液泛，立即记下对应空气转子流量计读数。根据实验数据在对数坐标纸上标出液体喷淋量为100L／h时的（ ）～u关系曲线（见图2），并在图上确定液泛气速，与观察到的液泛气速相比较是否吻合。
天津大学化工学院参考教材
207化工学院参考教材化工原理：柴诚敬，张国亮等. 《化工流体流动与传热》（第二版），北京：化学工业出版社，2007.8贾绍义，柴诚敬等. 《化工传质与分离过程》（第二版），北京：化学工业出版社，2007.8张金利，张建伟，郭翠梨等.《化工原理实验》，天津：天津大学出版社柴诚敬，夏清等. 《化工原理学习指南》，北京：高等教育出版社，2007.5制药工艺学：制药工艺学（普通高等教育“十一五”国家级规划教材），元英进主编，化学工业出版社，2007年高分子化学：潘祖仁，《高分子化学》（第四版），北京：化学工业出版社生物化学基础：《生物化学》（第三版）王镜岩沈同高等教育出版社生物化学：《生物化学》(普通高等教育"十一五"规划教材)，高教出版社出版。
主编：董晓燕, 2009年《生物化学》（第三版，上下册），高教出版社出版。
主编：王镜岩，朱圣庚等，2003年微生物学:1、《微生物教程》（第二版），周德庆，高教出版社，2002年。
2、《微生物学》（第二版），沈萍，陈向东，高教出版社，2006年。
分子生物学:《基因VIII》，Benjamin Lewin，中文版，科学出版社《现代分子生物学》，第三版，朱玉贤等，高等教育出版社208材料科学与工程学院参考教材金属材料科学基础石德珂主编，材料科学基础（第2版），北京：机械工业出版社胡赓祥，蔡珣主编，材料科学基础，上海：上海交通大学出版社材料加工基础1、崔忠圻等主编，《金属学与热处理》，北京机械工业出版社，2005。
2、张文钺主编，《焊接冶金学》（基本原理），北京机械工业出版社，1999。
高分子物理（含高分子物理实验）1.何曼君等编，《高分子物理》，复旦大学出版社2.金日光、华幼卿编，《高分子物理》，化学工业出版社3.张开等编，《高分子物理学》，化学工业出版社4.天津大学材料学院高分子材料系编，《高分子物理实验》无机材料科学基础《无机材料科学基础》，陆佩文主编，武汉理工大学出版社，1996年。
天津大学化工学院应用型研究生培养设计方案策划
化学工程领域全日制工程硕士研究生培养方案
领域代码：430117 校内编号：Q20701
领域名称：化学工程（化学工程）培养单位：化工学院
领域代码：430117 校内编号：Q20702领域名称：化学工程（化学工艺）培养单位：化工学院
领域代码：430117 校内编号：Q20703 领域名称：化学工程（工业催化）培养单位：化工学院
领域代码：430117 校内编号：Q20705 领域名称：化学工程（化工过程机械）培养单位：化工学院
领域方向：430117校内编号：Q20704 领域名称：高分子材料培养单位：化工学院
领域代码：430117校内编号：Q20706 领域方向：精细化工培养单位：化工学院
领域代码：430117校内编号：Q20707 领域方向应用电化学培养单位：化工学院。
化工原理(天大版)---(下册)第四章 萃取
选择性系数与kA、kB有关。 kA越大， kB越小，就越大， 说明：
A、B的分离也就越容易 凡是影响kA、kB的因素都影响（温度、组成） 若 =1，则萃取相和萃余相在脱除溶剂S后将具有相同的 组成，并且等于原料液的组成，故没有分离能力 萃取剂的选择性越高，对A的溶解能力就大，则一定的分离 任务，可越少萃取剂用量，降低回收溶剂操作的能耗，并且 可获得高纯度的产品A 当组分B、S完全不互溶时，则选择性系数趋于无穷大，这 是最理想的情况。
MF FN F ( xF xM ) (4 7) SF F xM y S MS NB
R'
B
（b）
S
EM
M ( xM x R ) 其中yE、xM、xR 由相图读出 y E xR R) 把4-6、4-7代入4-9得： E F ( xF x 其中xF、x' 'R、y''E由相图读出 y E x R R F E
表达了溶质在两个平衡液相中的分配关系。 A值愈大，萃取分离的效果 愈好 A值与联结线的斜率有关 不同的物系具有不同的分配系数 A值 同一物系， A值随温度和组成而变。 一定温度下，仅当溶质组成范围变化不大时， A值才可视为常数 Y KX 式中：Y——萃取相E中溶质A的质量比组成；
X ——萃余相R中溶质A的质量比组成； K——以质量比表示相组成时的分配系数
4.2.2 液-液相平衡关系
3、分配系数和分配曲线
分配曲线：若以xA为横坐标，以yA为纵坐标，则可在x-y直角坐标图上得到
表示互成平衡的一对共轭相组成的点N。将这些点联结起来即可得到曲线 ONP，称为分配曲线
曲线上的P点即为临界混溶点。 分配曲线表达了溶质A在互成平衡的E相与R相中的分配关系。若已知某液相组成， 则可由分配曲线求出其共轭相的组成。 若在分层区内y均大于x，即分配系数 A ＞1，则分配曲线位于y=x直线的上方，反 之则位于y=x直线的下方。 若随着溶质A组成的变化，联结线倾斜的方向发生改变，则分配曲线将与对角线出 现交点，这种物系称为等溶度体系
《化工原理》教学大纲
化工原理》教学大纲一、课程目标1．课程性质《化工原理》是化学工程与工艺类及相近专业的一门主干课，是学生在具备了必要的《高等数学》、《线性代数》、《物理》、《机械制图》、《算法语言》、《物理化学》等基础知识之后必修的技术基础课，也是学生学习《化工原理实验》、《化工原理课程设计》、《化工传递过程》、《化工分离工程》、《化工系统工程》等课程的先修课程。
《化工原理》是研究和探讨化工生产中大规模改变物质物理性质的工程技术学科，它以化工生产中的物理加工过程为背景，研究物理加工过程的基本规律，应用这些规律解决化工生产中的实际问题，并将这些规律按其操作原理的共性归纳成若干单元操作。
《化工原理》是化学工程这一学科中最早形成、基础性最强、应用面最广的学科分支。
2．教学方法以课堂讲授为主，讨论、自学、设备实物或模型现场教学、计算机辅助教学为辅。
3．课程学习目标与基本要求（1）单元操作的理论基础是流体力学（动量传递）、热量传递和质量传递理论。
通过课程教学，应使学生掌握流体力学、热量传递和质量传递的基本理论知识；掌握主要单元操作的基本原理、工艺计算和典型设备结构与设计；掌握本课程的主要研究方法，如数学模型方法和实验研究方法。
（2）通过课程教学，培养学生具备根据各单元操作在技术上和经济上的特点，进行“单元过程和设备”选择的能力、过程的计算和设备设计的能力；具备进行单元过程的操作和调节以适应不同生产要求的能力；具备单元过程在操作中发生故障时如何寻找故障的原因并加以解决的能力；具备应用计算机进行单元操作辅助计算的能力；具备通过自学获取新知识的能力等。
（3）通过课程教学，应着重培养学生具备以下两方面的良好素质。
一是针对现有生产过程单元操作中存在的问题，能够善于运用所学的基本理论和知识动脑分析、动手解决；二是针对现有单元操作中技术上不合理的地方，能够发现并提出改进措施，达到节能、降耗、提高效率的目的。
4．课程总学时：化学工程与工艺及制药类专业110学时，其中化工原理（一）A55学时，化工原理（一）B55学时。
规整波纹填料内气体流动和传质的CFD模拟
化 学 反 应 工 程 与 工 艺
２ ０ １ ３年 ２月
动 ，导致 降低 填料表 面 的传质 面积 ，初 步 的想法 是 可 以在 隔板 中 间开特 定形状 的开孔 ，需 要进 一步研
究得 出最佳 的开孔 形式 和开孔 率 。 在化 工生 产过 程 中 ，人 们 比较 重视化 工 设备 的整 体分布 均 匀性 ，以提 高总 的传质 效率 ，但 往往 忽 略 了局部 均匀 性 的重要 性 。
一
般 的精馏过程传质主要受气膜控制 ，通过对传统交叉波纹填料研究发现，气体在填料 内的流场
分布 很 不均匀 ，传 质 系数在 填 料表 面差 异很 大 ，导致 了填 料整 体平 均传 质 系数 不高 ，而 且 由于填 料通 道 之 间会 发生气 体之 间 的交叉 流动 ，在 交叉 区域 形成 了大量 的涡 流 ，虽然 涡流 在 一定程 度 上能够 强化
质 系 数 的方法 是 比较可 行 的 ，局部 均匀 性 的改善 提 高 了填 料 的平 均传 质系 数 。 对 于 加入 隔板 的研 究 ，本 工 作做 的研 究 只限于 气相 条件 ，考虑 到液相 的流 动会 倾 向于沿 着 隔板流
收稿Ｅ ｔ 期 ：２ ０ １ １ － ０ ９ — ２ ６ ； 修 订 日期 ： ２ ０ １ ２ ． ０ ７ ． ２ ０ 。 作 者简 介 ：张西 雷（ １ ９ ８ ７ 一） ，男 ，硕士 研 究生 ：梁 宝臣（ １ ９ ５ ４ 一） ，男 ，副教授 ，通讯 联系 人 。Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｂ ｃ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ｔ ｊ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｍ。
摘要 ：为了研 究规 整填料 局部特征单元 内流体的流动状况和传质效果 ，采用计算流体力学 的方法对 Ｊ ＫＢ一 ２ ５ ０ Ｙ 交叉波纹填料以及增加隔板后的 Ｊ Ｋ Ｂ一 ２ ５ ０ Ｙ 交叉波纹填料进行 了模拟 计算比较。结果表明，加入 隔板后有效 改善了传 质的局部均匀性 ，并且 消除 了两股气体交叉流动 带来的阻力 ，降低 了通道 的单位压 降。增加隔板后 的交叉波 纹填料 压降比传统交叉波纹填料压降 降低 ２ ０ ％～ ５ ０ ％， 增加 隔板 后的交叉波 纹填料传 质系数比传 统交 叉波 纹填料传质 系数提 高约 ２ ０ ％，可见提高传质分布 的局部均匀性是提 高传质 效率 并且 降低 阻力 的较为有 效
化工原理下册答案
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/m3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 55.4318c ==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 ∆=-=-=kPa3. 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 =、31.06koml/m c =。
气膜吸收系数k G =×10-6kmol/(m 2skPa)，液膜吸收系数k L =×10-4m/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 2.0740.725c 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。
天津大学化工学院硕士研究生培养方案
化工过程机械学科硕士研究生培养方案学科代码：080706 校内编号：S20706一级学科：动力工程与工程热物理培养单位：化工学院主要研究方向：1．过程装备可靠性2．固液分离技术与设备3．过程控制与测试技术4．节能技术与装备学科代码：081701 校内编号：S20701一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．界面传质理论与精馏技术2. 工业结晶及粒子科学与技术学科代码：081702 校内编号：S20702一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．一碳化学与化工2．功能化学品及新材料的绿色合成3．生物质能源与生物质的化学加工学科代码：081703 校内编号：S20703一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．生物信息学2．生物分离工程3．生物反应与代谢工程4．生物制药工程应用化学（精细化工方向）学科硕士研究生培养方案学科代码：081704 校内编号：S20704一级学科：化学工程培养单位：化工学院精细化工系主要研究方向：精细化工产品制备、分离与精制、产品复配商品化及精细化学品、专用化学品、特种功能材料、化学及物理电池材料及器件研制过程中的合成化学、物理化学、化学单应用化学（电化学）学科硕士研究生培养方案学科代码：081704 校内编号：S20718一级学科：化学工程与科学培养单位：化工学院主要研究方向：1．纳米材料、功能材料科学与技术2．新型高比能化学电源、物理电源、电化学电容器3．微、纳器件的制备技术及应用4．半导体光电化学5．金属电沉积与化学沉积、腐蚀与防护技术学科代码：081705 校内编号：S20705一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院研究方向：1．固体催化剂与催化反应工程2．能源与环境催化过程工程3．稀土与过渡元素催化作用4．催化过程产品工程学科代码：081720 校内编号：S20711一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．生物制药与药代动力学2．制药分离与装备3．中药现代化与药物制剂4．化学制药与新药设计学科代码：081721 校内编号：S20712一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．“三废”治理及资源化技术2．土壤污染修复生物分子工程学科硕士研究生培养方案学科代码：081722 校内编号：S20714一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院/农业与生物工程学院研究方向代谢工程与系统生物学、分子生物学与细胞工程、蛋白质和酶分子工程、基因工程与膜科学与技术学科硕士研究生培养方案学科代码：081723 校内编号：S20715 一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院主要研究方向：1．膜与膜材料2．膜器与膜装置3．膜过程与膜应用技术材料化学工程学科硕士研究生培养方案学科代码：081724 校内编号：S20716 一级学科：化学工程与技术培养单位：化工学院研究方向：1. 先进聚合技术及聚合反应与工程2. 功能高分子材料制备及表征方法3. 生物医学材料与再生医学4. 高分子材料的设计及计算机模拟技术发酵工程学科硕士研究生培养方案学科代码：082203 校内编号：S20713一级学科：轻工技术与工程培养单位：化工学院研究方向：1．工业微生物学与酶工程2．生物反应与代谢工程3．发酵产物分离工程4．生物制药工程和分子生物学。
清水吸收二氧化硫化工原理课程设计
摘要在化工生产中，气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触是发生传质，实现气液混合物的分离。
在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是：① 回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；② 除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理；或除去工业放空尾气中的有害物，以免污染大气。
根据不同性质上的差异，可以开发出不同的分离方法。
吸收操作仅为其中之一，它利用混合物中各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触时发生传质，实现气液混合物的分离。
一般说来，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。
在化工生产过程中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体，保护环境等方面都要用到气体吸收过程。
填料塔作为主要设备之一，越来越受到青睐。
二氧化硫填料吸收塔，以水为溶剂，经济合理，净化度高，污染小。
此外，由于水和二氧化硫反应生成硫酸，具有很大的利用。
本次化工原理课程设计，我设计的题目是：炉气处理量为h m 34200炉气吸过程填料吸收塔设计。
本次任务为用水吸收二氧化硫常压填料塔。
具体设计条件如下：1、混合物成分：空气和二氧化硫；2、二氧化硫的含量：0.05（摩尔分率）3、操作压强；常压操作4、进塔炉气流量：m 342005、二氧化硫气体回收率：95%吸收过程视为等温吸收过程。
目录摘要 (I)第一章 设计方案的确定 (1)1.1流程方案 (1)1.2设备方案 (1)1.3流程布置 (1)1.4吸收剂的选择 (1)第二章 填料的选择 (2)2.1对填料的要求 (2)2.2填料的种类和特性 (2)2.3填料尺寸 (3)2.4填料材质的选择 (3)第三章 工艺计算 (4)3.1气液平衡的关系 (4)3.2吸收剂用量及操作线的确定 (4)3.2.1吸收剂用量的确定 (4)3.2.2操作线的确定 (5)3.3塔径计算 (5)3.3.1采用Eckert 通用关联图法计算泛点速率f u ： (5)3.3.2操作气速 (7)3.3.3塔径计算 (7)3.3.4喷淋密度U 校核 (7)3.3.5单位高度填料层压降（Z P）的校核 (8)3.4填料层高度计算 (9)3.4.1传质系数的计算 (9)3.4.2填料高度的计算 (12)第四章 填料塔内件的类型与设计 (13)4.1 塔内件的类型 (13)第五章 辅助设备的选型 (16)5.1管径的选择 (16)5.2泵的选取： (17)5.3风机的选型： (17)第六章 填料塔附属高度计算 (17)第七章 分布器简要计算 (18)第八章 关于填料塔设计的选材 (18)参考文献 (19)附录 (20)附图 (21)致谢 (22)第一章设计方案的确定1.1流程方案指完成设计任务书所达的任务采用怎样的工艺路线，包括需要哪些装置设备，物料在个设备间的走向，哪些地方需要有观测仪表、调节装置，有哪些取样点以及是否需要有备用支线等。