化工原理下冊復(fù)習(xí)

1、吸吸 收收 復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí)1 1、吸收定義：、吸收定義： 回收或捕獲有用物質(zhì)；回收或捕獲有用物質(zhì)； 除去氣體中有害成分，凈化氣體。除去氣體中有害成分，凈化氣體。2 2、吸收目的：、吸收目的：依據(jù)：依據(jù)： 混合物各組分在某種溶劑中混合物各組分在某種溶劑中溶解度的不同溶解度的不同分離氣體混合物的一種單元操作。分離氣體混合物的一種單元操作。 溶劑的選擇溶劑的選擇 （1 1） 溶質(zhì)溶質(zhì)有較大的溶解度有較大的溶解度。（）（）較高的選擇性較高的選擇性。（）溶質(zhì)溶解度（）溶質(zhì)溶解度應(yīng)對溫度的變化比較敏感應(yīng)對溫度的變化比較敏感。 （）溶劑的（）溶劑的蒸氣壓要低蒸氣壓要低。（）應(yīng)有較好的（）應(yīng)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)

2、穩(wěn)定性。（）（）較低的粘度較低的粘度。（7 7）價廉、易得、無毒、不易燃燒等。）價廉、易得、無毒、不易燃燒等。 亨利定律亨利定律xe ex pe pExpeHcpemxyeE E H H m m數(shù)值越小數(shù)值越小，溶解度溶解度越大越大，溶解能力越大溶解能力越大。PEm MHcE ssMMcssMHE升壓利于吸收升壓利于吸收降溫利于吸收降溫利于吸收溶解度溶解度E、H、m判別過程的方向判別過程的方向 eexxyy或eexxyy或解吸過程：吸收過程平衡： exxyye或指明過程的極限指明過程的極限 x1max=x1e=y1/m22in2mxyyem計(jì)算過程的推動力計(jì)算過程的推動力 物質(zhì)傳遞的機(jī)理：物質(zhì)

3、傳遞的機(jī)理：分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散對流傳質(zhì)對流傳質(zhì)單相擴(kuò)散單相擴(kuò)散 主體流動主體流動等分子反相擴(kuò)散等分子反相擴(kuò)散組分在氣體中的擴(kuò)散系數(shù)組分在氣體中的擴(kuò)散系數(shù) ppTTDD081. 100組分在液體中的擴(kuò)散系數(shù)組分在液體中的擴(kuò)散系數(shù)000 TTDD對流傳質(zhì)速率對流傳質(zhì)速率 一、氣相傳質(zhì)速率式)(iGAppkN)(iyAyykNGyPkk 二、液相傳質(zhì)速率式)(cckNiLA)(xxkNixALxkkMc相際傳質(zhì)速率方程相際傳質(zhì)速率方程xykmkKy11 令)(eyAyyKN)(xxKNexAxyxkmkK111xyKmKKyxK以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差（以氣相摩爾分?jǐn)?shù)差（y y- -y ye e）為推動力的總

4、傳質(zhì)系數(shù)，）為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)， kmol/(sm2)。以液相摩爾分?jǐn)?shù)差（以液相摩爾分?jǐn)?shù)差（x xe e- -x x）為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)，）為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)，kmol/(smkmol/(sm2 2) )。xyykmkK11氣相傳質(zhì)阻力控制與液相傳質(zhì)阻力控制氣相傳質(zhì)阻力控制與液相傳質(zhì)阻力控制當(dāng)當(dāng)1kym/kx時時，Kyky此時傳質(zhì)阻力主要集中于氣相，過程稱為此時傳質(zhì)阻力主要集中于氣相，過程稱為氣相傳質(zhì)阻氣相傳質(zhì)阻力控制過程力控制過程。當(dāng)當(dāng)1/mky1，冷液加料，冷液加料2、q=1，泡點(diǎn)加料，泡點(diǎn)加料(飽和液體進(jìn)料）飽和液體進(jìn)料）3、0q1，氣液混合物加料，氣液混合物加料4、q0，飽和蒸汽

5、加料，飽和蒸汽加料5、 q tas= tw td HcpH88. 101. 1 I=（1.01+1.88H）t + 2500HkJ/kg絕干氣絕干氣）kJ/(kg絕干氣絕干氣 .) m3/ kg絕干氣絕干氣 PtHvH510013. 1273273244. 1772. 0 cpH=f（H）I=f（t，H）vH=f（t，H，P） 1 HvHvH 1 2、焓濕圖（、焓濕圖（H-I）圖）圖 （總壓一定）（總壓一定）不是所有參數(shù)都能確定狀態(tài)點(diǎn)：不是所有參數(shù)都能確定狀態(tài)點(diǎn)：(td，H)， (td，p)， (tw，I)， (tas，I) ，(p，H)兩參數(shù)可確定兩條獨(dú)立的直線即可確定狀態(tài)點(diǎn)兩參數(shù)可確定兩條

6、獨(dú)立的直線即可確定狀態(tài)點(diǎn)二、二、物料中的水分物料中的水分注意：注意：（1）平衡水分與物料及空氣的）平衡水分與物料及空氣的 有關(guān)有關(guān)（2）結(jié)合水與物料有關(guān)）結(jié)合水與物料有關(guān)（3）非結(jié)合水一定是自由水分）非結(jié)合水一定是自由水分（4）平衡水分一定是結(jié)合水分）平衡水分一定是結(jié)合水分臨界自由含水量臨界自由含水量XC與前四種水分無關(guān)與前四種水分無關(guān)三、干燥速率和干燥時間三、干燥速率和干燥時間 kg/(m2.s) 恒定干燥條件：恒定干燥條件：干燥介質(zhì)（空氣）的溫度及濕度一定干燥介質(zhì)（空氣）的溫度及濕度一定 干燥介質(zhì)（空氣）的流速一定干燥介質(zhì)（空氣）的流速一定 干燥介質(zhì)（空氣）與物料的接觸方式一定干燥介質(zhì)（空

7、氣）與物料的接觸方式一定 AddXGNcA （1）恒速段物料表面溫度等于濕球溫度）恒速段物料表面溫度等于濕球溫度tw （2）干燥達(dá)到的極限）干燥達(dá)到的極限（3）兩段分界點(diǎn)）兩段分界點(diǎn)*XcXX*含水量含水量XtAccNXXAG)(11 )()(wwWHAttrHHkN 22lnXXAKGcXc 21 恒速段恒速段降速降速段段四、物料衡算和熱量衡算四、物料衡算和熱量衡算 w1wX kg水水/kg絕干料絕干料W=Gc（ X1 - X2 ）=V（ H2 - H1 ） kg/s0212HHWHHWV kg絕干氣絕干氣/s121HHWVl kg絕干氣絕干氣/kg水分水分1、物料衡算、物料衡算2、熱量衡算

8、、熱量衡算預(yù)熱器：預(yù)熱器：Q=V(I1-I0)損損補(bǔ)補(bǔ)干燥器：干燥器：QIIGcIIVQ )()(1212補(bǔ)補(bǔ)QQQQ 21 012100ttttQQ 時時，損損補(bǔ)補(bǔ)1、雙組分氣體混合物中，組分A的擴(kuò)散系數(shù)是_。 (1)系統(tǒng)的物質(zhì)屬性； (2)組分A的物質(zhì)屬性；(3)只取決于系統(tǒng)的狀態(tài)； (4)以上三者皆不是。課 堂 練 習(xí)(1) 2、吸收塔設(shè)計(jì)中，最大吸收率max與_無關(guān)。 (A) 液氣比； (B) 液體入塔濃度x2； (C) 相平衡常數(shù)m； (D) 吸收塔型式D3、對解吸因數(shù)1/A0.6的系統(tǒng)進(jìn)行逆流吸收，相平衡關(guān)系ymx，當(dāng)塔高為無窮大時，若系統(tǒng)壓力減小一倍，而氣液摩爾流量與進(jìn)口組成均不

9、變，則此時氣體入口組成y1將_ ye 。 (A) 大于 (B) 小于 (C) 等于 (D) 不確定C課 堂 練 習(xí)4、精餾塔設(shè)計(jì)時采用的參數(shù)F、x f、q、D、xD、R均為定值，若降低塔頂回流液的溫度，則所需理論板數(shù)。（1）增大 （2）減小 （3）不變 （4）不確定25、用連續(xù)精餾方法分離雙組分理想混合液，原料中含易揮發(fā)組分0.40，餾出液中含易揮發(fā)組分0.90（以上均為摩爾分率），溶液的平均相對揮發(fā)度為2.5，最小回流比為2，則料液的熱狀況參數(shù)q=_。 (1)0.48 (2)0.38 (3)0.3 (4)0.526、操作中的精餾塔，保持F、xF、q、V不變，減少D，則塔頂易揮發(fā)組分回收率。

10、（1）變大 （2）變小 （3）不變 （4）不確定2課 堂 練 習(xí)7、物料中的平衡水分隨溫度升高而_。 （A）增大 （B）減小 （C）不變 （D）不一定，還與其它因素有關(guān)。D8、在某常壓連續(xù)干燥器中采用廢氣循環(huán)操作, 即由干燥器出來的一部分廢氣(tB, HB)和新鮮空氣(t0, H0)相混合, 混合氣(tM, HM)經(jīng)預(yù)熱器加熱到tN、HN狀態(tài)后送入干燥器進(jìn)行等焓干燥過程。已知水分蒸發(fā)量為W, 則根據(jù)對整個干燥系統(tǒng)的物料衡算可得絕干空氣量L為_。 (A) L=W/(HB-HN) ； (B) L=W/(HB- HM) ； (C) L=W/(HB- H0) ； (D) L=W/( HM H0)。C課

11、 堂 練 習(xí)1、在某填料塔中，用清水逆流吸收某溶液，如果被吸收下來的溶質(zhì)量為NA時，可使出塔溶液達(dá)到平衡，其組成為x1e，則此時溶劑用量最小，其值Lmin_。 eAxN12、對氣膜控制的系統(tǒng)，氣體流量越大，則氣相總傳質(zhì)系數(shù)Ky_，氣相總傳質(zhì)單元高度HOG_。越大越大3、低濃度液膜控制系統(tǒng)的逆流吸收，在塔操作中，若其他操作條件不變，而入塔氣量有所增加，則液相總傳質(zhì)單元數(shù)NOL將_ ，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG將_，操作線斜率將_ ?；静蛔儨p小變小4、平衡蒸餾和簡單蒸餾的主要區(qū)別在于 _。前者為穩(wěn)態(tài)過程，后者為非穩(wěn)態(tài)過程5、最小回流比是指_為達(dá)到指定的分離要求，所需理論板數(shù)為無窮多時的回流比。6、在

12、精餾塔設(shè)計(jì)中，若xF、xD、R、q、xW相同，則直接蒸汽加熱與間接蒸汽加熱相比，NT,間NT,直； 7、當(dāng)原料組成、料液量、壓力和最終溫度都相同時，二元理想溶液的簡單蒸餾和平衡蒸餾（閃蒸）的結(jié)果比較是：餾出物濃度xD簡xD平；殘液濃度xw簡xw平；餾出物總量D簡D平。 =課 堂 練 習(xí) y xV0 t L V F 0 xW xF xD平xD簡 18、濕空氣在293K和總壓力101.3 kN/m2下，濕度為0.0438 kg水/ kg絕干氣，則100m3該空氣中含有的絕干空氣量L為 kg絕干氣。 112.7 課 堂 練 習(xí)1、今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料氣中的甲醇。已知處理氣量為 1

13、000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），原料氣中含甲醇 100g/m3），吸收后的水溶液中含甲醇量等于與進(jìn)料氣體相平衡時的濃度的67%。設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下操作，要求甲醇的回收率為98%，吸收平衡線可取為 Y=1.15X, KY=0.5kmol/m2h（以上均為摩爾比關(guān)系），塔內(nèi)單位體積填料的有效氣體傳質(zhì)面積為190m2/m3，取塔內(nèi)的氣體空塔流速為0.5m/s。試求： 水用量； 塔徑； 填料層高度。 （甲醇分子量為32）課 堂 練 習(xí)y1=(10010-3/32)/(1/22.4)=0.07Y1=y1/(1-y1)=0.07/(1-0.07)=0.0753Y2=Y1 (1-)=0.0753(1-0.98)=0

14、.001505X1e=Y1/m=0.0753/1.15=0.0655X1=0.67X1e=0.0439G1=1000/22.4=44.64kmol/hG=44.64(1-0.07)=41.52 kmol/hL=G(Y1-Y2)/X1=41.52(0.0753-0.001505)/0.0439=69.8 kmol/h課 堂 練 習(xí)qv=1000/3600=0.278 m3/s D= (4qv/(u) 0.5= (40.278/(0.5) 0.5=0.841 mL/G=(Y1-Y2)/X1=(0.0753-0.001505)/0.0439=1.681 1/A=m/(L/G)=1.15/1.681=

15、0.684 NOG=1/(1-1/A)Ln(1-1/A)Y1/Y2+1/A=8.87 HOG=G/Kya=41.52/(0.5190(/4)0.8412)=0.787 m H=HOGNOG=6.98 m。課 堂 練 習(xí)注：1、物料衡算、平衡關(guān)系、理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用； 2、體積流量、摩爾流量，流體流動； 3、吸收因數(shù)、解吸因數(shù)，NOG、HOG、H的計(jì)算；2、由一層理論板及塔釜組成的常壓連續(xù)回收塔，每小時加入甲醇水溶液100kmol，其中甲醇含量為0.3（摩爾分率，下同），要求塔頂?shù)玫郊状己繛?.6的餾出液。塔頂采用全凝器，泡點(diǎn)進(jìn)料，塔內(nèi)只有一層理論板，料液就在這一板上加入，且不用回流。在操

16、作范圍內(nèi)，相對揮發(fā)度=5.8。試求：（1）釜液組成；（2）餾出液量（kmol/h）。 y1 D,xD F,xF L x1 yW W, xW 課 堂 練 習(xí)6 . 01DxyDDDDDxFxxDFVWxxVLyDVVFLyyxDFWW6 . 03 . 0100205. 0100205. 06 . 08 . 48 . 56 . 0111111，D5 . 96 . 0又 WWWWWxxxxy8 . 418 . 511（1） （2） 課 堂 練 習(xí)且 WWWWWDWFxxxxxxxxFD6 . 0100306 . 03 . 0100（3） 將式2、3代入式1得：WWWWxxxx100306 . 05

17、. 96 . 08 . 418 . 5解之得： 0914. 0Wx396. 0Wx（舍去） （2） 將xw=0.0914代入式3得： D=41.01kmol/h課 堂 練 習(xí)3、用精餾塔分離某二元理想溶液，相對揮發(fā)度為2.5，泡點(diǎn)進(jìn)料，xF=0.3（摩爾分率），若D/F=20%，R=3時，理論板數(shù)為無窮多，則塔底殘液濃度最低可達(dá)多少？并寫出二段操作線方程。解：當(dāng)理論板數(shù)為無窮多時，則夾緊點(diǎn)出現(xiàn)的可能性有三： 可能一：夾緊點(diǎn)出現(xiàn)在塔底處，即xw=0，此時15 . 12 . 03 . 0FDxDWxFxxFWFD這是不可能的。課 堂 練 習(xí)可能二：夾緊點(diǎn)出現(xiàn)在進(jìn)料處，即兩段操作線與q線、相平衡曲線

18、四線相交處，此時 517. 03 . 05 . 113 . 05 . 2113 . 01eeeFexxyxxq代入精餾段操作線方程得：11RxxRRyDee課 堂 練 習(xí)即 43 . 043517. 0Dx xD=1.1681故也不可能。可能三：夾緊點(diǎn)出現(xiàn)在塔頂處，即xD ,max=1，此時125. 02 . 0112 . 03 . 01FDxFDxDFDxFxxDFDFW于是精餾段操作線方程為：課 堂 練 習(xí)41434431nDnnxxxy提餾段操作線方程為：FqDRxDFxFqDRqFRDyWmm11111125. 0202 . 04125. 02 . 0102 . 0412 . 03)

19、1(11) 1(1mmWmxxqFDRxFDxqFDRqFDR課 堂 練 習(xí)4、在常壓干燥器中將某濕物料從濕基含水量為4%干燥到25，干燥產(chǎn)品流量1200kg/h，物料進(jìn)出干燥器的溫度為25、60。溫度為20、相對濕度為60%的濕空氣經(jīng)預(yù)熱器加熱到90后再進(jìn)入干燥器，離開干燥器時的溫度為30。若絕干物料比熱為0.36kJ/（kg絕干料）。干燥器的熱損失為10kW，干燥系統(tǒng)無熱量補(bǔ)充。試求絕干空氣的流量?！窘狻扛稍镞^程所需的絕干空氣用量本可通過物料衡算式LW/(H2H1)來解決。只因本題為非等焓過程，空氣出口狀態(tài)僅給出一個溫度參數(shù)而不能確定，即物料衡算式中L及H2 均為未知數(shù)，因此就需要列出一個

20、熱量衡算式，兩式聯(lián)立求解可得絕干空氣流量。物料衡算： 絕干料kgkgwwX/417. 0004.104. 01111課 堂 練 習(xí)絕干料kgkgwwX/002.0002.01002.01222hkgwGG/1198)002. 01 (1200)1 (22絕干料hkgXXGW/6 .47)002. 00417. 0(1198)(21查飽和水蒸汽表得 t020 ， ps2.334kPa 絕干氣kgkgpPpHHss/0087. 0334. 26 . 03 .101334. 26 . 0622. 0622. 00010將以上數(shù)據(jù)代入物料衡算式，L(H20.0087)47.6 熱量衡算 0)()(12

21、12LDQIIGIILQ絕干氣kgkJI/1140870 . 0249090)8700 . 088. 101. 1 (1222225443 .30249030)88. 101. 1 (HHHI絕干料kgkJI/4 .1325)0417. 0187. 436. 0(1將以上數(shù)據(jù)代入熱量衡算式得：絕干料kgkJI/1 .2260)002. 0187. 436. 0(2QL10kW36000kJ/h 036000)4 .131 .22()1143 .302544(2GHLQD化簡得 L(83.72544H2)46420 聯(lián)立求解、兩式得 H20.0262kg/kg絕干氣， L2731kg/h 討論：

22、討論：由以上計(jì)算可知，空氣既是載熱體又是載濕體?？諝獾南牧考纫獫M足挾帶物料含水量的要求，又要滿足整個干燥系統(tǒng)熱量消耗的要求，空氣消耗量是由物料與熱量衡算來確定的。 課 堂 練 習(xí)5、在常壓干燥器中,將某物料從含水量3.7%干燥到0.2%(均為濕基)，干燥產(chǎn)品流量為1000kg/h。溫度25、相對濕度55%的原空氣經(jīng)過預(yù)熱器加熱到85后再進(jìn)入干燥器，離開干燥器時的溫度為30，物料進(jìn)、出干燥器時的溫度分別為24和60，絕干物料比熱為0.36kJ/kg絕干料，假設(shè)干燥器的熱損失為9.05kw，試求: (1)絕干空氣流量(kg絕干氣/h)； (2)預(yù)熱器中的傳熱量(kJ/h)。 (25時水的飽和蒸汽壓=3.168kPa)。課 堂 練 習(xí)物料衡算:L(H2-H1)=Gc(x1-x2)=W Gc=G2(1-w2)=1000(1-0.002)=998kg絕干料/h x1=0.037/(1-