化工原理复习资料

一、填空题:

1.  在湿度一定时，不饱和空气的温度越低，其相对湿度越＿＿_。

***答案***       大

2.  等速干燥阶段物料表面的温度等于__________________。

***答案***      干燥介质一热空气的湿球温度

3.  在实际的干燥操作中， 常用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿来测量空气的湿度。

***答案***      干、湿球温度计

4. 现准备干燥要求磨损不大，而产量较大的粒状物料时，可选用_________________干燥器干燥较适合。

***答案***      转筒

5.  1kg绝干空气及_____________________所具有的焓，称为湿空气的焓。

***答案***     其所带的Hkg水汽

8.  根据水分与物料的结合方式不同，其物料中的水分可分______________________。

***答案***    吸附水分、毛细管水分、溶胀水分

9.  某物料含水量为0.5 kg水.kg绝干料，当与一定状态的空气接触时，测出平衡水分为0.1kg水.kg绝干料，则此物料的自由水分为_____________。

***答案***      0.4 kg水.kg 绝干料

10. 已知在ｔ＝50℃、P＝1atm时空气中水蒸汽分压Pw =55.3mmHg，则该空气的湿含量H＝＿＿＿＿＿＿＿＿；相对湿度φ＝＿＿＿＿＿＿＿；（50℃时,水的饱和蒸汽压为92.51mmHg）

***答案***    0.0488，   0.598

11.  恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为______________；其对应的物料含水量称为_____________________。

***答案***       临界点 、 临界含水量

12. 由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是__________，降速干燥阶段除去的水分是_______________。

***答案***       非结合水分、  非结合水和结合水

13. 干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力__________________。

***答案***    大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。

14.等焓干燥过程的条件是________________________________________________。

***答案***

干燥器内无补充热，无热损失，且被干燥的物料带进，带出干燥器的热量之差可以忽略不计。

15. 作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_______________________________________。

***答案***    降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓）

16.   当湿空气的总压一定时， 相对湿度φ仅与＿＿＿＿＿＿＿＿及＿＿＿＿＿＿＿＿有关。

***答案***     H，  ｔ

17.  已知在常压及25℃下水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为：相对湿度φ=100％时, 平衡含水量X=0.02kg水.kg 绝干料；相对湿度φ=40％时, 平衡含水量 X=0.007。现该物料含水量为0.23kg水. kg绝干料,令其与25℃,φ=40％的空气接触, 则该物料的自由含水量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg绝干料,   结合水含量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg绝干料,非结合水的含量为＿＿＿＿＿＿kg水.kg 绝干料。

***答案***

自由含水量  X-X=0.23-0.007=0.223

结合水量为  X=0.02

非结合水量  X-X=0.23-0.02=0.21

18.    气流干燥管中最有效的部分是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***      在加料口以上1m左右的部分

19. 转筒干燥器中的抄板的作用__________________________________________________。

***答案***   将物料抄起后再洒下，以增大干燥表面积，使干燥速度加快；促使物料向前运行

20.   影响恒速干燥速率的因素主要是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿； 影响降速干燥速率的因素主要是＿＿＿_＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***      干燥介质的状态，流速以及它与物料接触方式；

物料结构 ，含水类型，物料与空气接触方式，物料本身的温度。

22.  湿球温度是＿＿＿＿＿＿量空气与＿＿＿＿＿＿量水长期接触后＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的温度， 对空气--水系统，当＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿， ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿时，α/k 为一常数, 其值约为＿＿＿＿＿kJ.kgK ,故可写出t 的计算式  t= ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***

大 ， 少，达到稳定状态 水面  被测气流温度不太高, 流速>5m.s  1.09

t =t-(r/1.09)(H-H)

二、问答题:

1.    物料中的非结合水分是指哪些水分？在干燥过程中能否除去？

***答案***      物料中的非结合水分指附着水分和粗毛细管内的水分。此水分在干燥过程能除去。

2.   在对流干燥过程中。为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体？

***答案***     因物料中水分汽化需要热量，此热量由空气供给，而汽化的水汽又要靠空气带走（破坏其平衡状态），使干燥能稳定连续地进行。故湿空气在干燥过程中起到供热、去湿的作用，故称湿空气是载热体又是载湿体。

3.    要提高恒速干燥阶段的干燥速率，你认为可采取哪些措施？

***答案***

措施：1）提高热空气进干燥器的温度和降低其湿度；

2）提高热空气通过物料的流速

3）改变热汽空气与物料的接触方式（如将物料充分分散在气流中，增大气、固两相接触表面，或气流垂直通过比平行通过物料层效果好）。

4.    如何强化干燥过程？

***答案***

强化干燥过程要依据干燥的不同阶段而采取不同的措施。在等速干燥阶段：要使干燥速率提高，其措施：

增大热空气的温度、降低其湿度；增大热空气的流速；改变其接触方式（如垂直流过物料层效果比平行好，若将物料充分分散于气流中更好）

在降速干燥阶段：主要改变物料的尺寸（变小）、厚度（减薄）或将物料充分分散于气流中增大其气、固两相的接触面积或加强搅拌等措施来提燥速率。

5.    回答下列问题

（1） 湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等，什么情况下不等?

（2） 湿空气在进入干燥器前，往往进行预热，这样做有什么好处?

***答案***

（1）对于饱和空气ｔ＝ｔw ＝ｔd

对于不饱和空气ｔ＞ｔw ＞ｔd

（2）先预热，其ｔ升高，H不变，而φ降低

使湿空气提高吸收水份能力。 另外ｔ升高，H不变则tw↑,加快水份蒸发速率，提燥速率。

6.    干燥器出口空气的湿度增大（或温度降低）对干燥操作和产品质量有何影响？并说明理由。

***答案***    若H↑，湿度增大会使露点温度升高，对干燥的是吸湿性物料（即易反潮的物料），在气流出干燥室进净化装置时，由于温度↓，有可能达到露点温度，会使净化装置收集的物料反潮。另外从 U=-GdX/Adτ=K (Hs' -H)式中可知，若H（即H）↑，则干燥的推动力△H=(Hs'-H)会减小，使U=-GdX/Adτ↓（不利干燥），这样又延长了干燥时间，造成产量↓或设备尺寸↑。

7. 测定湿球温度时，当水的初温不同时，对测量结果有无影响？为什么？

***答案***

无影响。若水温等于空气温度时，则由于湿纱布表面的水分汽化而使其水温下降、若水温高也会降温（一方面供给水分汽化需要的热量，一方面散热至空气中）、若水温低、则水分汽化需要的热量就会从空气中吸热。最终都会达到湿、热平衡（即所测的温球温度）。

8. 为什么临界含水量X的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义?下列两种情况下X值将会变大还是变小?

（1）提燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时；

（2）物料的厚度减小时。试从干燥机理加以分析。

***答案***

干燥中，与临界点对应的物料含水量ｘ称为临界含水量。临界点是恒速与降速阶段之分界点。在恒速阶段与降速阶段内，物料干燥的机理和影响干燥速率的因素是各不相同的。

物料在干燥过程中，一般均经历预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段，而其中恒速阶段和降速阶段是以物料的临界含水量来区分的。若临界含水量ｘ值愈大，便会较早地转入降速干燥阶段，使在相同的干燥任务下所需的干燥时间愈长。由于两个干燥阶段物料干燥的机理和影响干燥速率的因素不同，因此确定ｘ 值对于如何强化具体的干燥过程有重要的意义。

因为临界含水量随物料的厚度和干燥条件而不同，所以对两种情况下ｘ值的变化可作如下的分析：

（1）ｘ↑

提燥时气流速度可导致等速阶段U 的增加（为等速阶段的干燥速率） ，但随着↑，内部水分扩散不及的现象就可能提前来临，即ｘ↑。也就是：临界含水量ｘ随恒速阶段的干燥速率的增加而增大。

（2）ｘ↓

ｘ随物料厚度的增加而增大，随物料厚度的减小而减小。因为物料厚度大，内部扩散路径长，阻力大，容易出现供不应求（来不及供应水分的表面汽化），故当ｘ还较高时便已到达降速阶段。 同理，物料的厚度减小时，ｘ↓。

9.    要提燥器的热效率，应从哪些方面着手？

***答案***

可充分利用干燥器排出的废气的热量。如采用废气作加热冷空气和冷物料，也可对湿物料进行预干燥等；另外减小干燥系统的散热损失等。

三、计算题:

1.    某厂利用气流干燥器将含水20％的物料干燥到5％ （均为湿基），已知每小时处理的原料量为1000kg，于40℃进入干燥器，假设物料在干燥器中的温度变化不大，空气的干球温度为20℃，湿球温度为16.5℃，空气经预热器预热后进入干燥器，出干燥器的空气干球温度为60℃，湿球温度为40℃，干燥器的热损失很小可略去不计，试求:

（1）需要的空气量为多少m.h ?（以进预热器的状态计）

（2）空气进干燥器的温度?（附空气湿度图）

0℃时水的汽化热2491.27kJ. kg ，空气与水汽比热分别为1.01与1.88kJ.kg.K 。

***答案***

（1）  G =1000(1-0.2)=800kg.h 

ｘ=20/(100-20)=20/80=0.25,

ｘ=0.05/(1-0.05)=0.05263

ｗ＝G (ｘ-ｘ)=800(0.25-0.05263)=157.9kg.h 

由ｔ－H图得：H =0.011,  H =0.040,   H =H

V＝ｗ/（H －H ）＝157.9/(0.04-0.011)=5444.8kg.h 

v =22.41/29×(273+20)/273+0.011×22.41/18×(273+20)/273=0.8441

∴Ｖ’＝V v =5444.8×0.844=4596 m.h 

（2）  LC（ｔ－ｔ）＝ｗ（－）

C =1.01+1.88H =1.031

=2491.27+1.88ｔ2 =2604.31kJ.kg 

=4.187kJ.kg.K

5444.8×1.031(ｔ1 -60)=157.9(2604.31-4.187×40)

ｔ1 -60=68.54

ｔ1 =128.54℃

2.  湿物料经过七小时的干燥，含水量由28.6％降至7.4%。若在同样操作条件下，由28.6％干燥至4.8％需要多少时间?（以上均为湿基）。已知物料的临界含水量X＝0.15（干基），平衡含水量X* ＝0.04（干基） ，设降速阶段中的干燥速度为   ｕ＝K (X-X*) 

（X－X* ）该段干燥速率曲线为直线。

***答案***

X1 =W/(1-W)=0.286/(1-0.286)=0.4

X2  =0.074/(1-0.074)=0.08

X'2 =0.048/(1-0.048)=0.05

∵X =0.15 X2 < X ∴干燥分恒速与降速两阶段

恒速段所需时间ｔ1 ，二种情况降速阶段所需时间各为ｔ2

，ｔ2 '

ｔ2 ' /ｔ2 =（(Gc /Kx )ln(X -X* )/(X2 ' -X* )）/

（(Gc /Kx )ln(X -X*  )/(X2 -X* )）

=ln[(0.15-0.04)/(0.05-0.04)]/ln[(0.15-0.04)/(0.08-0.04)

=2.37

ｔ2 /ｔ1 =（(1/Kx )ln(X -X* )/(X2 -X* )）/

（(1/U0 )(X1 -X )）

=(0.15-0.04)ln[(0.15-0.04)/(0.08-0.04)]/(0.4-0.15) =0.445

又ｔ1 ＋ｔ2 ＝7

∴ｔ2 ＝2.16小时    ｔ1 ＝4.84小时

∴ｔ2 ' ＝2.16×2.37＝5.12小时

ｔ总＝ｔ2 ' ＋ｔ1 ＝5.12＋4.84＝9.96小时

∴需要9.96小时才能由28.6％干燥至4.8％

3.在一常压气流干燥器中干燥某种湿物料，已知数据如下：空气进入预热器的温度为15℃湿含量为0.0073kg水.kg 绝干气，焓为35kJ.kg 绝干空气；空气进干燥器温度为90℃，焓为109kJ.kg 绝干气；空气出干燥器温度为50℃；湿含量为0.023kg水.kg 绝干气；进干燥器物料含水量为0.15kg水.kg 绝干料；出干燥器物料含水量为0.01kg水.kg 绝干料；干燥器生产能力为237kg.h （按干燥产品计）。试求

1．绝干空气的消耗量（kg绝干气.h ）；

2．进预热器前风机的流量（m.s ）；

3． 预热器加入热量（kw）（预热器热损失可忽略）。

附湿空气比容计算公式：vH=(0.773+1.244H(t+273)/273×(1.0133×10 )/P。

***答案***

1．求绝干空气量V

GC ＝G2(1-ｗ2 )=G2X2/(1+X2 )=237×0.01/(1+0.01)=234.7kg绝干料.h 

Ｗ＝GC（X1 -X2 ）＝234.7(0.15-0.01)=32.9kg.h 

V=W/(H2-H1)=32.9/(0.023-0.0073)=2096kg绝干气.h 

2．求风机流量Ｖ

ｖH ＝(0.773+1.244H0 )(t0 +273)/273 =(0.773+1.244×0.0073)×288/273

=0.825m 湿空气.kg绝干气

V’＝V×ｖH =0.825×2096=1729m.h 

3．求预热器加入热量Q

Q =V（Ｉ1 －Ｉ0 ）＝2096(109-35) =155104kJh =43.08kw

4. 某一连续常压干燥器每小时处理的湿物料1850kg，从含水量2%干燥至0.2%（均为湿基），空气在温度为22℃，湿球温度为17℃的状态下，预热到84℃后进入干燥器，而废气的出口温度为67℃，若此干燥为等焓过程。试求：

(1)除去的水分量kg.h；   (2)绝干空气消耗量kg.h；

(3)预热器需要的热量为多少kw？  (4)风机设置在干燥器后，其输风量为多少m.h（附T-H图一张）

***答案***

1）除去水分量W：

W=G1(W1 -W2)/（1-W2）=1850（0.02-0.002)/(1-0.002) =33.37kg水.h 

2）绝干空气消耗量V：  V=W/（H2-H1）

依已知条件查出：H1=H0=0.01kg水汽.kg干空气

I1 =48 kJ.kg干空气

H2=0.0165kg水汽.kg干空气

vH2=0.99m .kg干空气

I2=111 kJ水汽.kg 干空气

∴V=33.37/(0.0165-0.01)=5134 kg干空气.h 

3)预热器需要的热量Q ：

Q =V（I1 -I0）=5134（111-48）=3.234×10 kJ.h  =.8kw

4）风机输风量V’  ：

V’ =VvH2=5134×0.99=5083m .h 

5.在常压干燥器中，将某物料从含水量3.7％干燥到0.2％（均为湿基），干燥产品产量为1000kg.h。温度25℃、相对湿度55%的原空气经过预热器加热到85℃后再进入干燥器，离开干燥器时的温度为30℃，物料进、出干燥器时的温度分别为24℃和60℃，绝干物料比热为0.36kJ.kg绝干料.℃，假设干燥器的热损失为9.05kw，试求：（1）绝干空气流量（kg绝干气.h）；（2）预热器中的传热量（kJ.h）。  （25℃时水的饱和蒸汽压＝3.168kPａ）。

***答案***

物料衡算：W=V(H2 －H1 )=Gc(ｘ1 －ｘ2 )

Gc =G2(1－ｗ2)=1000(1－0.002)=998kg绝干料.h 

ｘ1 =0.037/(1－0.037)=0.0384

ｘ2 =0.002/(1－0.002)=0.002

W=Gc(ｘ1 －ｘ2 )=998(0.0384－0.002)=36.33  kg水.h 

已知25℃时水的饱和蒸气压ｐs=3.168kPａ

ｐ=ψｐs =0.55×3.168=1.7424kPａ

H1 =H0 =0.622ｐ/(P－ｐ)=0.0109  kg水.kg绝干气

∴  V(H2－0.0109)=36.33      (ａ)

热量衡算：

               (b)

其中：

Ｉ0=(1.01+1.88×0.0109)×25+2490×0.0109   =52.9 kJ.kg 绝干气

Ｉ1=(1.01+1.88×0.0109)×85+2490×0.0109   =114.7kJ.kg 绝干气

Ｉ2=(1.01+1.88H2)×30+2490×H2 =30.3＋2546H2 

     =(0.36+4.187×0.0384)×24=12.5 kJ.kg 绝干料

     =(0.36+4.187×0.002)×60=22.1 kJ.kg 绝干料

；；； 

代入（b）式： V(84.4－2546.4H2)=38510           (C)

联立式(ａ)和(c)解得：

H2=0.02661 kg水.kg绝干气

V=23112.5  kg绝干气.h

Q =V(Ｉ1 －Ｉ0 )=61.8V=61.8×2312.5   =142913 kJ.h=39.7  kw

精馏复习题(附答案)

一、填空题:

1. 精馏塔设备主要有_______、______、_______、________、_______。

***答案***     筛板塔    泡罩塔    浮阀塔     填料塔     舌形板板式塔

2.  在1个大气压.84℃时, 苯的饱和蒸气压P=113.6(kpa),甲苯的饱和蒸气压p=44.38(kpa),苯--甲苯混合溶液达于平衡时, 液相组成x=__________.气相组成y=______.相对挥发α=____.

***答案***      0.823    0.923    2.56

3.  在精馏操作中，回流比增大，精馏段操作线与平衡线之间的距离________，需理论板_________。

***答案***      越远，   越少

4. 精馏的基本原理是________而且同时应用___________，使混合液得到较彻底的分离的过程。

***答案***       多次       部分冷凝和部分汽化

5. 精馏塔不正常的操作有：_________________________________________________。

***答案***

     液泛、严重漏液、严重液沫夹带

6. 试述五种不同进料状态下的q值：（1）冷液进料＿＿＿＿；（2） 泡点液体进料＿＿＿＿＿；（3）汽液混合物进料＿＿＿； （4）饱和蒸汽进料＿＿＿＿；（5）过热蒸汽进料＿＿＿____。

***答案***    （1）  ｑ＞1   （2）  ｑ＝1   （3）  0＜ｑ＜1 （4）  ｑ＝0   （5）ｑ＜0

7.  已知精馏段操作线为y=0.75x+0.24,则该塔的操作回流比R=_______，塔顶产品组成x=_____。

***答案***       3，   0.96

8.  试比较某精馏塔中第ｎ，ｎ＋1层理论板上参数的大小（理论板的序数由塔顶向下数起），即： ＿＿＿ ，＿＿＿， ＿＿＿ （＞，＝，＜）

***答案***     ＜，   ＜，   ＞

9. 精馏操作的依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 。 实现精馏操作的必要条件包括＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***    混合液中各组分的挥发度差异。      塔顶液相回流        塔底上升气流

10.    某二元物系的相对挥发度α＝3，在具有理论板的精馏塔内于全回流条件下作精馏塔操作，已知＝0.3，则 ＝＿＿＿（由塔顶往下数）

***答案***     ＝3×0.3/(1+2×0.3) ＝0.563

               ＝＝0.563

               ＝3×0.563/（1＋2×0.563）＝0.794

11. 精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为， 液相泡点温度为。 塔底某理论板上汽相露点温度为，液相泡点温度为 。 试按温度大小顺序用＞、＝、＜符号排列如下：＿＿＿＿。

***答案***       ＝<＝ 

12. 常压下沸点为185℃与水不互溶的A组分，若采用水蒸汽蒸馏方法，在常压下，此不互溶的混合物的沸点会降至________℃以下。

***答案***       100

13. 设计某二元理想溶液精馏塔时，如保持不变，则随进料热状况参数的增加，其最小回流比________。

***答案***     下降（减小）

14.  在连续精馏塔中，进行全回流操作，已测得相邻两板上液相组成分别为＝0.7,＝0.5 （均为易挥发组份摩尔分率）。已知操作条件下相对挥发度，则＝＿＿＿＿，＝＿＿＿＿＿＿， 以液相组成表示的第ｎ板的单板效率E ＝＿＿＿＿＿。

***答案***     0.7        0.4375        76.2％

15. 某连续精馏塔, 已知其精馏段操作线方程为y=0.80x+0.172,且塔顶产品量为100kmol/h ,则馏出液组成_________,塔顶上升蒸气量_________.

***答案***     0.86        500kmol/h 

16.简单蒸馏的主要特点是：_______________________________________。

***答案***       间歇操作不稳定，无回流，不能得到较纯的组分

17. 精馏操作有五种进料状况，其中________进料时，进料位置最高；而在________进料时，进料位最低。

***答案***     冷液；   过热蒸汽

18. 精馏塔中的恒摩尔流假设， 其主要依据是各组分的＿＿＿＿＿＿， 但精馏段与提馏段的摩尔流量由于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿影响而不一定相等。

***答案***      摩尔潜热相等        进料状态的不同

19. 已分析测得这四股物料的组成为0.62，0.70，0.75，0.82，试找出Y6 X6 ，Y7 ，X7 的对应值，Y6 ＝ ____，X6 ＝____，  Y7 ＝____ ，X7＝_____,

***答案***   y6 ＝0.82    x6 ＝0.70     y7 ＝0.75     x7 ＝0.62

20. “蒸馏操作依据是组分间沸点差异”此话错在何处?＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***

      对于具有共沸组成物系， 组分间沸点差异仍存在，但相对挥发度α＝1处不能分离。

21. 分离要求一定。 当回流比为一定时，在五种进料状况中，＿＿＿＿进料的ｑ值最大， 其温度＿＿＿＿＿＿，此时，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＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***

   冷液    ｔF ＜ｔ泡     最远     最少。

22.如图所示

  ａ点表示＿＿＿＿＿＿＿＿；

  ｂ点表示＿＿＿＿＿＿＿＿；

  ｃ点表示＿＿＿＿＿＿＿＿；

  ａｂ段表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

  ｂｃ段表示＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***

    ａ）yn ，xn-1；ｂ）yn ，xn； ｃ）yn+1，xn；ｄ）xn-1-xn； ｅ）yn-yn+1 

23. 精馏塔中第ｎ－1，n，ｎ＋1块实际板板效率小于1。与yn相平衡的液相浓度xn*， 则xn  ＿＿xn* ,与xn相平衡的汽相浓度yn*，则yn*＿＿yn,yn ＿＿xn.（＞，＝，＜）

***答案***      ＞，   ＞，   ＞。

24.某精馏塔操作时，F，xF，q，V保持不变，增加回流比R，则此时xD＿＿＿，xW ＿＿＿＿D＿＿＿＿，  L/V＿＿＿＿。（增加，不变，减少）

***答案***      增加，  增加，  减少，  增加。

25. 等板高度（HETP） 的含义是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

    某填料精馏塔的填料层高度为8米，完成分离任务需要16块理论板（包括塔釜），则等板高度（HETP）＝＿＿＿＿＿.

***答案***     与一块理论塔板传质作用相当的填料层高度。

               HETP＝8/（16－1）＝0.533

26. 连续精馏过程的进料热状态有＿＿＿＿种。已知q＝1.1，则加料中液体量与总加料量之比是＿＿＿＿＿。

***答案***      五      1∶1     

27. 某精馏塔的设计任务为：原料为F，xF ，要求塔顶为xD ，塔底为xW 。 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 ＿＿＿， 提馏段上升蒸汽量V'＿＿＿＿，提馏段下降液体量L'＿＿， 精馏段上升蒸汽量V＿＿＿＿，精馏段下降液体量L＿＿＿＿。（增加，不变，减少）

***答案***

      减少，  增加，  增加，  不变，  不变。

28.某连续精馏塔,进料状态q＝1，D/F＝0.5（摩尔比），xF＝0.4（摩尔分率），回流比R＝2，且知提馏段操作线方程的截距为零。 则：提馏段操作线方程的斜率（L/V）＝＿＿＿＿，馏出液xD＝＿＿＿＿。

***答案***

     y＝（L/V）x－W.xW/ｖ，

∵D/F＝0.5  xW ＝0，又ｑ＝1

∴L/V＝（R×（D/F）＋1）/（（R＋1）×D/F）＝（2×0.5＋1）/（3×0.5）＝4/3

  xD ＝xF/（D/F）＝0.4/0.5＝0.8

29. 精馏塔操作时， 保持V＇，q，F，xF不变，而增加D/F，则：xD＿＿＿＿，L/V＿＿＿,xW ＿＿＿＿。（变大,变小,不变，不确定）

***答案***     变小，  变小，  变小。

30. 操作中精馏塔，今保持F、xF 、q，V不变，使残液量W增加。则：xD ＿＿＿＿，xW＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿。（变大、变小，不变，不确定）

***答案***     变大，  变大，  变大。

31. 某精馏的设计任务：原料为F，xF ，要求分离为xD和xW ，设计时加料热状态q已选定， 若选择较大的回流比R，则N ＿＿＿＿，L＿＿＿＿，V＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿＿＿＿。（增加，不变，减少）

***答案***      减少，  增加，  增加，  增加。

32. 若维持操作中精馏塔的F、xF 、q，D不变，而减少塔釜蒸发量V。 则：xD＿＿＿＿，xW ＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿。（变大，变小，不变，不确定）

***答案***      变小，  变大，  变小。

33. 某精馏塔在操作时， 加料热状态由原来的饱和液体进料改为冷液进料，且保持F，xF，V，D不变，则此时xD＿＿＿＿,xW＿＿＿＿R＿＿＿＿，L/V＿＿＿＿。（增加，不变，减少）

***答案***

      增加，  减少，  不变，  不变。

二、问答题:

1.  精馏塔在一定条件下操作时，试问将加料口向上移动两层塔板，此时塔顶和塔底产品组成将有何变化？为什么？

***答案***

    当加料板从适宜位置向上移两层板时，精馏段理论板层数减少， 在其它条件不变时，分离能力下降，xD↓，易挥发组分收率降低，xW ↑。

2.  精馏塔顶的全凝器的冷凝剂是水，试列出全凝器的热量衡算式。

***答案***

   对全凝器作热量衡算：

    输入的热量有：

1）塔顶蒸汽带入全凝器的热量Q（入）

2）水带入的热量Q水（入）

    输出的热量有：

1）冷凝液带走的热量Q（出）

2）水带出的热量Q水（出）

3）冷凝器的散热损失Q（损）

   故其热量衡算式为：

3. 精馏塔进料量对塔板层数有无影响？为什么？

***答案***       无影响。

因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是。而进量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响。

4.  试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。

***答案***

    回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论板层数最小（设备费最低），但无产品取出，对工业生产无意义；最小回流比时，需要无限多理论板层数，设备费为无限大，

随回流比加大， ＮT 降为有限数，设备费降低，但随R加大，塔径、 换热设备等加大，且操作费加大。操作回流比R应尽可能使设备费与操作费总和为最小，通常取R＝（1.1～2）Rm i n 。

5. 用图解法求理论板数时，为什么一个直角梯级代表一块理论板？

***答案***

    如图所示，由a点开始，引水平线与平衡线相交于1点，点1表示气相组成y1与液相组成x1互成平衡，相当于逐板法中使用一次平衡线关系由y1求x1 ，因此代表一层理论板。

再次点1引垂线与操作线交于1′点，点1′表示离开第一板的液相组成x1与来自第2板的气相组成y2之间的关系（即操作关系），相当于逐板法中利用操作线方程由x1求y2 ，继续由1′点引水平线与平衡线交于2点，又相当逐板法中用一次平衡关系由y2求x2，故又代表一层理论板，依此类推（图中已省略）。

6. 试说明δ线（或q线）方程的物理意义，它有什么作用？

***答案***

    δ线方程又称为进料 板方程，是表示精馏塔中精馏段操作线和提馏段操作线交点轨迹方程，反映了进料热状况对进料板上汽液两相摩尔量的影响。因在图解理论板时，要作出提馏线，由于提馏段操作线不易作出或不易准确作出，故借助δ线和精馏段操作线的交点作出。

7.  试说明精馏操作中“回流”的作用。

***答案***

    其作用：稳定每层塔板两相浓度，同时由于回流液的温度低于下一层塔板上升蒸汽的温度，故作为下一层塔板上升蒸汽的冷凝剂使上升蒸汽中难挥发组分冷凝下来，而提高上升蒸汽中易挥发组分的浓度，与此同时，回流液中的易挥发组分也汽化出来（得到上升蒸冷凝时放的热量），这样就保证了每层塔板上发生一次部分汽化和部分冷凝作用，经过多次（多层）的部分汽化和冷凝就能达到分离混合液的作用，故回流是保证精馏能连续稳定进行下去的必要条件之一。

三、计算题:

1. 某连续精馏塔的操作线方程为：

      y=0.723x+0.263      精馏段；

      y=1.25x-0.0188      提馏段；

   若为过冷液体进料，且进料热状况参数为1.2，进料量为F＝75 kmol.h ,试求：回流比：馏出液、料液、釜液的组成；塔顶产品流率。

***答案***

       (1) R/(R+1)=0.723   R=2.61

          XD/(R+1)=0.263  XD=0.95

       (2)联立 y=0.723X+0.263 ，y=1.25X-0.0188 解得Xd=0.535; yd=0.650

          yd=(q/(q-1))×Xd-XF/(q-1)

          XF=0.512

      (3) XW=1.25XW-0.0188 ；  XW=0.0752

      (4) F=D+W

          FXF=DXD+WXW 

          D=37.45 kmol.h 

2.(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xD＝95％,产量 D＝60kmol.h，回流比R=2Rmin，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：

   1.Rmin(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。

***答案***

     1. 泡点进料q=1；xe=xF=0.5；ye=αxe/[1+(α-1)xe]=3xe/(1+2xe)=0.75;

   Rm/(Rm+1)=(0.95-0.75)/(0.95-0.5)=0.20/0.45=4/9

     Rm=4/5=0.8

   2.V=V′=(R+1)D=(2×0.8+1)×60=156kmol.h

   3.y=[R/(R+1)]x+xD/(R+1)=0.615x+0.365

3. 苯和甲苯混合液含苯0.4(摩尔分率，下同)，流量为100kmol.h，于常压下进行连续精馏，要求塔顶xD=0.9， 塔底xW=0.0677, D=40kmol.h ，原料于泡点下进入，R为1.4Rmin，已知操作条件下相对挥发度α＝2.47是常数。求： (1) 精馏段操作线方程； (2) 提馏段操作线方程。

***答案***

      ⑴  q=1, xe=xF=0.4； ye=2.47×0.4/(1+1.47×0.4)=0.622,

          Rmin=(0.9-0.622)/(0.622-0.4)=1.25,

          R=1.4×1.25=1.75,

          y=1.75x/(1.75+1)+0.9/(1.75+1)=0.636x+0.327

      ⑵  V'=V=(R+1)D,   L'=L+qF=RD+F,

          y'=L'x'/V'-Wxw/V' =(RD+F)x'/(R+1)D-(F-D)xw/(R+1)D

                  =1.545x'-0.0369

4.  某二元系统精馏塔在泡点下进料，全塔共有三块理论板及一个再沸器，塔顶采用全凝器，进料位置在第二块理论板上，塔顶产品组成xD=0.9（摩尔分率），二元系统相对挥发度α＝3，进料组成为xF＝0.5（摩尔分率），回流比R＝1时，求：(1)离开第一块板的液相组成X1为多少？ (2) 进入第一块板的气相组成y2为多少？(3) 两操作线交点d的气液组成？

***答案***

        ⑴  y1=xD=0.9,  x1=0.9/(3-2×0.9)=0.75,

        ⑵  y=1×0.75/(1+1)+0.9/2=0.825,

        ⑶  xd=xf=0.5,

            yd=0.5/2+0.9/2=0.7

5. 实验测得常压精馏塔在部分回流情况下，在精馏段相邻两塔板的上升气相组成为yn=0.885， yn+1 =0.842，已知操作条件下平均相对挥发度α=5，回流比 R=3.5,塔顶产品组成 xD=0.95（以上均为易挥发组分的摩尔分率） 。求以汽相组成表示的第n板的单板效率。

***答案***

    精操线:y=(3.5/4.5)x+0.95/4.5=0.7778x+0.2111

EMV =(yn -yn+1 )/(yn*-yn+1)

Yn+1=0.842=0.7778xn+0.2111

xn=(0.842-0.2111)/0.7778=0.8111

yn*=3×0.8111/(1+2×0.8111)=0.928

EMV =(0.885-0.842)/(0.928-0.842)=0.5

吸收复习题(附答案)

一、填空题:

1.   化工生产中吸收可应用在1、 ＿＿＿＿＿＿，2、＿＿＿＿＿＿＿，3、＿＿＿＿＿。

***答案***      制取液体产品， 回收和分离有用组分， 净化气体。

2.  对于难溶气体，吸收时属于＿＿＿＿＿＿控制的吸收，强化吸收的手段是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***      液膜、  增大液相侧的传质分系数或液流湍动程度。

3.   填料塔的喷淋密度是指_____________________________。

***答案***      单位塔 截面上单位时间内下流的液体量（体积）。

4.    吸收质是指＿＿＿＿＿＿＿＿；而吸收剂则是指＿＿＿＿＿＿＿；惰性组分是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

***答案***     被液体吸收的组分，用于吸收的液体，不被吸收剂吸收的组分。

5.    由于吸收过程气相中的溶质分压总＿＿＿＿液相中溶质的平衡分压， 所以吸收操作线总是在平衡线的＿＿＿＿。增加吸收剂用量， 操作线的斜率＿＿＿＿，则操作线向＿＿＿＿平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－ye）＿＿＿＿＿。***答案***        大于    上方      增大    远离      增大

6.  计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。***答案***      平衡线、操作线、传质系数。    或者  平衡关系、物料衡算、传质速率。

7.   吸收过程物料衡算时的基本假定是： (1)＿＿＿＿＿＿＿＿。 (2)＿＿＿＿。

***答案***      ⑴气相中惰性气体不溶于液相   ⑵吸收剂不挥发

8.    在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将＿＿＿＿，操作线将＿＿＿平衡线。***答案***      减少；   靠近；

9.    吸收中， 温度不变，压力增大，可使相平衡常数＿＿＿＿（增大， 减小，不变），传质推动力＿＿ (增大，减小，不变)***答案***     减小      增大

10.   当平衡线为直线时，总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为 其中 表示＿＿＿＿＿，当＿＿＿＿＿＿＿项可忽略时，表示该吸收过程为气膜控制。

***答案***         气膜阻力 ； 

11. 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E＿＿＿＿，相平衡常数m＿＿＿＿，溶解度系数H＿＿＿。***答案***      不变；  减少；  不变

12. 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的HoG将＿＿＿＿＿，NoG 将＿＿＿＿＿(增加，减少，不变)。***答案***       不变；   增加

二、计算题:

1.  已知：如下图所示。试求：    (1)塔底气相推动力为多少？   (2)塔顶液相推动力为多少？

***答案***

      1）△Y ：

由图可查得当X1=0.08时：Y1*=0.083

∴△Y1 =Y1-Y1*=0.09-0.083=0.007

2)△X2 ：

由附图可查得当Y2=0.01时，X2*=0.009

∴ △X2=X2*－X2=0.009－0=0.009

2. 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，平衡线为 Y=X , 气相总传质单元高度为1m,试求填料层所需高度。

***答案***

  Y1=0.01；  Y2 =Y1(1-η)=0.01(1-0.8)=0.002； m=1；

  L/G =1.5(L/G)min=1.5(Y1 -Y2 )/(Y1/m)=1.5mη         =1.5×1×0.8=1.2

  ；； 

3.  设计一填料塔，在常温常压下用清水吸收空气一丙酮混合气中的丙酮，混合气入塔流量为80kmol.h,含丙酮5%（体积%）,要求吸收率达到95%。已知塔径0.8m，操作条件下的平衡关系可以用y=2x表示，气相体积总传质系数150kmol.m.h .而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的70%。试求：

    (1)耗水量为多少m.h ；(2)所需填料层高度；(3)用水量是最小用水量的多少倍？

***答案***

    ①耗水量： ； ； 

②所需填料层高度：  ；；

； 

 ③用水量是最小用水量的倍数 ； 

4. 某厂吸收塔填料层高4m，用水吸收尾气中的公害组分A。在此情况下，测得的浓度如图所示。已知平衡关系为y=1.5x，求：（1）  气相总传质单元高度；（2）  操作液气比为最小液气比的多少倍；

    （3） 由于法定排放浓度y2必须≤0.002所以拟将填料层加高；若液气比不变，问填料层应加高多少；

***答案***     

低浓度气体吸收 

①  ；

             ；

2；； 

3；