化工原理試驗(yàn)思考題整理

1、1. 洞道干燥實(shí)驗(yàn)及干燥特性曲線的測(cè)定（1）什么是恒定干燥條件？本實(shí)驗(yàn)裝置中采用了哪些措施來保持干燥過程在恒 定干燥條件下進(jìn)行？答：恒定干燥條件指干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式，都在 整個(gè)干燥過程中均保持恒定。本實(shí)驗(yàn)中所采取的措施： 干燥室其側(cè)面及底面均外包絕緣材料、 用電加熱器加熱 空氣再通入干燥室且流速保持恒定、濕物的放置要與氣流保持平行。（2）控制恒速干燥速率階段的因素是什么？降速的又是什么？答：恒速干燥階段的干燥速率的大小取決于物料表面水分的汽化速率，亦取決定于物料外部的干燥條件，所以恒定干燥階段又稱為表面汽化控制階段。降速階段的干燥速率取決于物料本身結(jié)構(gòu)、 形狀和尺寸，

2、 而與干燥介質(zhì)的狀態(tài) 參數(shù)關(guān)系不大，故降速階段又稱物料內(nèi)部遷移控制階段。（ 3）為什么要先啟動(dòng)風(fēng)機(jī)， 再啟動(dòng)加熱器？實(shí)驗(yàn)過程中干濕球溫度計(jì)是否變化？ 為什么？如何判斷實(shí)驗(yàn)已經(jīng)結(jié)束？答：讓加熱器通過風(fēng)冷慢慢加熱，避免損壞加熱器，反之如果先啟動(dòng)加熱器，通過風(fēng)機(jī)的吹風(fēng)會(huì)出現(xiàn)急冷，高溫極冷，損壞加熱器； 理論上干、 濕球溫度是不變的， 但實(shí)驗(yàn)過程中干球溫度不變， 但濕球溫度緩慢 上升，估計(jì)是因?yàn)楦稍锏乃俾什粩嘟档停沟脷怏w濕度降低，從而溫度變化。 濕毛氈恒重時(shí)，即為實(shí)驗(yàn)結(jié)束。（ 4）若加大熱空氣流量，干燥速率曲線有何變化？恒速干燥速率，臨界濕含量又如何變化？為什么？ 答：干燥曲線起始點(diǎn)上升，下降幅度增

3、大，達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)間縮短，臨界點(diǎn)含水量 降低。因?yàn)榧涌炝藷峥諝馀艥衲芰?。?）毛氈含水是什么性質(zhì)的水分？毛氈含水有自由水和平衡水，其中干燥為了除去自由水（6）實(shí)驗(yàn)過程中干、濕球溫度計(jì)是否變化？為什么？答：實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明干、濕球溫度計(jì)都有變化，但變化不大。理論上用大量的濕空氣干燥少量物料可認(rèn)為符合定態(tài)空氣條件。定態(tài)空氣條件：空氣狀態(tài)不變（氣流的溫度t、相對(duì)濕度© ）等。干球溫度不變，濕球溫度不變。 絕熱增濕過程，則干球溫度變小，濕球溫度不變。（7）什么是恒定干燥條件？本實(shí)驗(yàn)裝置中采用了哪些措施來保持干燥過程在恒 定干燥條件下進(jìn)行？答：指干燥介質(zhì)的溫度、濕度、流速及與物料的接觸方式，均在整個(gè)

4、干燥過程 中保持恒定；本實(shí)驗(yàn)中本實(shí)驗(yàn)用大量空氣干燥少量物料， 則可以認(rèn)為濕空氣在 干燥過程溫度。濕度均不變，再加上氣流速度以及氣流與物料的接觸方式不變。 所以這個(gè)過程可視為實(shí)驗(yàn)在在恒定干燥條件下進(jìn)行。（8）若加大熱空氣流量，干燥速率曲線有何變化？恒速干燥速率、臨界濕含量 又如何變化？為什么？答：若加大熱空氣流量，干燥曲線的起始點(diǎn)將上升，下降幅度變大，并且到達(dá)臨 界點(diǎn)的時(shí)間縮短，臨界濕含量降低。這是因?yàn)轱L(fēng)速增加后，加快了熱空氣的排濕 能力2. 篩板精餾塔實(shí)驗(yàn)( 1) 測(cè)定全回流和部分回流總板效率或者等板高度， 單板效率各需要幾個(gè)參數(shù)？ 取樣位置在何處？答:測(cè)定全回流總板效率要測(cè)定塔頂濃度和塔底濃

5、度，分別在塔頂回流液處、 塔底處取樣；同時(shí)還應(yīng)已知相平衡關(guān)系，全塔實(shí)際板數(shù)。 測(cè)定全回流單板效率要測(cè)定yn、yn+1、xn ;分別取第n塊塔板上下汽相樣 及第 n 塊板降液管內(nèi)的液樣；同時(shí)還應(yīng)已知相平衡關(guān)系。( 2) 篩板精餾塔實(shí)驗(yàn)中，查取進(jìn)料液的汽化潛熱時(shí)定性溫度取何值？ 答:應(yīng)取進(jìn)料液的泡點(diǎn)溫度作為定性溫度。(3) 其它條件不變，改變回流比大小，對(duì)產(chǎn)品組成和流量有何影響？(4) 測(cè)量全回流和部分回流總板效率與單板效率時(shí)各需測(cè)幾個(gè)參數(shù)？ 答:全回流:塔頂，塔底取樣，用折光儀測(cè)得其組成。 部分回流:各板取樣， 用折光儀測(cè)得其組成。(5) 全回流時(shí)測(cè)得板式塔上第 n、 n-1 層液相組成，如何求

6、得 xn*? 部分回流 時(shí)，又如何求 xn* ？答:如果為全回流則 Xn* 為所測(cè)的液相組成數(shù)據(jù)，若為部分回流的，我們需要獲 得蒸餾塔中的塔頂、塔釜的液相組成，求解其相平衡方程，代入方程即可求得Xn* 。 或: (1)計(jì)算單板效率需測(cè)兩個(gè)參數(shù)，分別是 Xn 和 Xn-1 ，取樣在相鄰 兩塊塔板間。計(jì)算總板效率同樣需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)參數(shù)，分別是XD和XW，取樣在塔釜和塔頂。 (2)部分回流: EM=( Xn-1-Xn)/ ( Xn-1- X*)=( Xn-1-Xn)/ Xn-1- f(Yn) , Yn=L/V Xn-1 + XD -(V-L)/V 全回流： EM=( Xn-1-Xn)/Yn= Xn-1

7、( Xn-1- X*)=( Xn-1-Xn)/ Xn-1- f(Yn)（ 6）在全回流時(shí)，測(cè)得板式塔上第 n 、n-1 層液相組成后，能否求出第 n 層塔 板上的以汽相組成變化表示的單板效率 EmV ？答：能，計(jì)算如下：其中f（Y）為氣液平衡線對(duì)應(yīng)的X值EML=（ Xn-1-Xn）/Xn-1- fL/V Xn-1+ XD - （V-L）/V , EMV= EML/ EML+m V/L（1- EML） （7）查取進(jìn)料液的汽化潛熱時(shí)定性溫度取何值？答：水和乙醇的最低恒沸溫度。（8）若測(cè)得單板效率超過 100% ，做何解釋？ 答：在精餾操作中，液體沿精餾塔板面流動(dòng)時(shí)，易揮發(fā)組分濃度逐漸降低，對(duì) n

8、板而言，其上液相組成由 Xn-1 的高濃度降為 Xn 的低濃度，尤其塔板直徑較大、 液體流徑較長(zhǎng)時(shí)， 液體在板上的濃度差異更加明顯， 這就使得穿過板上液層而上 升的氣相有機(jī)會(huì)與濃度高于 Xn 的液體相接觸，從而得到較大程度的增濃。 Yn 為離開第 n 板上各處液面的氣相平均濃度， 而 yn* 是與離開第 n 板的最終液相濃 度 Xn 成平衡的氣相濃度， yn 有可能大于 yn* ，致使 ynyn+1 ，此時(shí)，單板效 率 EMV 就超過 100% 。（9）塔板效率受哪些因素影響？答：混合物汽液兩相的物理性質(zhì)：主要有粘度、相對(duì)揮發(fā)度、擴(kuò)散系數(shù)、表面張 力、和重度等。精餾塔的結(jié)構(gòu)：主要有出口堰高度、

9、液體在板上的流程長(zhǎng)度、板間距、降液部分 大小及結(jié)構(gòu)，還有閥、篩孔、或泡帽的結(jié)構(gòu)、排列與開孔率。 操作變量：主要 有氣速、回流比、溫度及壓力等。10）精餾塔的常壓操作是怎樣實(shí)現(xiàn)的？如果要改為加壓或減壓操作，又怎樣 實(shí)現(xiàn)?答:精餾塔常壓操作是最簡(jiǎn)單的，在塔頂冷凝器后續(xù)管路中有個(gè)支管直接通大氣， 叫放空口。放空口打開就能進(jìn)行常壓操作。放空口關(guān)閉才能進(jìn)行減壓操作或加壓 操作。3. 液-液轉(zhuǎn)盤萃取實(shí)驗(yàn)（1）液液萃取實(shí)驗(yàn)的原理是什么？實(shí)驗(yàn)中塔高的計(jì)算方法是什么？答：液液萃取實(shí)驗(yàn)的原理是利用混合物中各個(gè)組分在外加溶劑中的溶解度的差異I.&:-結(jié)合水而實(shí)現(xiàn)組分分離的單元操作: 丄萃取塔的有效接觸高度（

10、2）請(qǐng)分析比較萃取實(shí)驗(yàn)裝置與吸收、 精餾實(shí)驗(yàn)裝置的異同點(diǎn)？ 萃取實(shí)驗(yàn)裝置 與吸收、精餾實(shí)驗(yàn)裝置都是基于傳質(zhì)理論建造的設(shè)備。答：三種實(shí)驗(yàn)裝置的共同點(diǎn)是塔設(shè)備為主要設(shè)備， 均有進(jìn)料和出料口，均可以使 物料在塔內(nèi)物理分離。 不同點(diǎn)是精餾設(shè)備的有一個(gè)進(jìn)料位置，通常在塔體上； 萃取和吸收有兩個(gè)進(jìn)料位置，通常一上一下，吸收時(shí)氣相從塔底進(jìn)入，液相從塔頂流下；萃取時(shí)重相從塔頂進(jìn)入，輕相從塔底進(jìn)入。精餾塔需要加熱設(shè)備，為了強(qiáng)化傳質(zhì)效果萃取實(shí)驗(yàn)裝置有轉(zhuǎn)盤或脈沖發(fā)生器，吸收實(shí)驗(yàn)裝置僅僅是利用普通 的塔設(shè)備。（3）說說本萃取實(shí)驗(yàn)裝置的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速（或脈沖幅度）是如何調(diào)節(jié)和測(cè)量的？從 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速變化對(duì)萃取傳質(zhì)系數(shù)

11、與萃取率的影響。答：轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速是通過調(diào)節(jié)脈沖轉(zhuǎn)向器電機(jī)上的旋鈕來調(diào)節(jié)，控制面板上的數(shù)字 顯示即為轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在一定轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速越大，萃取 傳質(zhì)系數(shù)越大，萃取率越大，表明萃取效果越好。（ 4）測(cè)定原料液、萃取相、萃余相組成可用哪些方法？采用中和滴定法時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)堿為什選用 KOH-CH3OH 溶液而不選用 KOH-H2O 溶液？答：酸堿中和滴定法、色譜分析儀分析法。因?yàn)樵弦?、萃取相都是油相，與水不互溶，若選用 KOH-H2O 溶液，會(huì)分層，酸堿難以充分接觸，使得滴定 終點(diǎn)會(huì)有較大誤差，而萃取相是水相，故需要采用既溶于水又溶于油的 KOH-CH3OH 溶液。（ 5）萃取過程是否會(huì)發(fā)

12、生液泛，如何判斷液泛？答：可能。因?yàn)閷?duì)于直徑一定的萃取塔，可供液液兩相自由流動(dòng)的截面是有 限的。兩相之一的流量如果增大到某個(gè)限度， 填料塔內(nèi)的液體不能便不能順暢的 流下，在塔內(nèi)形成積液，導(dǎo)致液泛。液泛時(shí)，塔內(nèi)液體不能順利流通，滯液率增大；當(dāng)填料塔內(nèi)分層界面明顯快速上升時(shí)，則認(rèn)為產(chǎn)生了液泛。（6）本實(shí)驗(yàn)為什么不宜用水做分散相？若用水做分散相，操作步驟怎樣？?jī)上?分層分離段應(yīng)設(shè)在塔頂還是塔底？如何選擇萃取過程中的分散相？ 答：水的黏度比煤油小，應(yīng)將黏度大的一相作為分散相。 若用水為分散相， 則水相自塔底進(jìn)入， 油相自塔頂進(jìn)入， 先開油相，再開水相。 兩相分層分離段在塔底。 萃取分散相選擇的原則：1

13、）為了增加相際接觸面積， 一般將流量大的一相作為分散相， 但如果兩相的流量 相差很大， 并且所選用的萃取設(shè)備。 具有較大的軸向混合現(xiàn)象， 此時(shí)應(yīng)將流量小 的一相作為分散相，以減小軸向混合2）應(yīng)充分考慮界面張力變化對(duì)傳質(zhì)面積的影響，對(duì)于 dx/d （r>o的系統(tǒng)，即系 統(tǒng)的界面張力隨溶質(zhì)濃度增加而增加的系統(tǒng)當(dāng)溶質(zhì)從液滴向連續(xù)相傳遞時(shí)， 液滴 的穩(wěn)定性較差，容易破碎，而液膜的穩(wěn)定性較好，液滴不易合并，所以形成的液 滴平均直徑較小， 相際接觸表面較大； 當(dāng)溶質(zhì)從連續(xù)相向液滴傳遞時(shí)， 情況剛好 相反。在設(shè)計(jì)液液傳質(zhì)設(shè)備時(shí)， 根據(jù)系統(tǒng)性質(zhì)正確選擇作為分散相的液體可在同 樣條件下獲得較大的相際傳質(zhì)表

14、面積，強(qiáng)化傳質(zhì)過程。3）對(duì)于某些萃取設(shè)備， 如填料塔和篩板塔等， 連續(xù)相優(yōu)先潤(rùn)濕填料或篩板是相當(dāng) 重要的。此時(shí)，宜將不易潤(rùn)濕填料或篩板的一相作為分散相。4）分散相液滴在連續(xù)相中的沉降速度與連續(xù)相的黏度有很大關(guān)系。 為了減小塔徑 提高二相分離的效果，應(yīng)將黏度大的一相作為分散相。5）此外，從成本、安全考慮應(yīng)將成本高的，易燃、易爆物料作為分散相。4.膜分離（1）結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明截留率及透過液通量隨壓力的變化趨勢(shì)。 答：由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，透過液量隨著壓強(qiáng)的增大而增大，理論上，截留率也隨著 壓強(qiáng)的增大而增大。（2）膜孔徑的大小對(duì)截留率及透過液量有何影響？ 答：隨著孔徑的增大，截留率減小而通過液量會(huì)增大。（

15、3）請(qǐng)簡(jiǎn)要說明超濾膜、納濾膜和反滲透膜的基本機(jī)理。（4）與傳統(tǒng)的蒸餾、萃取等分離方法相比，膜分離有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足？5.CO 吸收與解吸實(shí)驗(yàn)2（ 1 ）填料吸收塔塔底為什么要有液封裝置？液封高度如何計(jì)算？答：液封的目的是保證塔內(nèi)的操作壓強(qiáng)當(dāng)爐內(nèi)壓強(qiáng)超過規(guī)定值時(shí)，氣體將由液封管排出， 故先按爐內(nèi)允許的最高壓強(qiáng)計(jì)算液封管插入槽內(nèi)水面下的深度。 過 液封管口作等壓面0-0'，在其上取1、2兩點(diǎn)。其中： p1=爐內(nèi)壓強(qiáng) 或 因 p1=p2 故解得 h 。（ 2）液封裝置的作用是什么 ?如何設(shè)計(jì)？ 答：防止實(shí)驗(yàn)過程中吸收劑從吸收塔底流出， 液封的目的是保證塔內(nèi)的操作壓強(qiáng) 影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 U形管作液封時(shí)，為防止管頂部積存氣體，影響液體排放，應(yīng)在最高點(diǎn)處設(shè)置 放空閥或設(shè)置與系統(tǒng)相連接的平衡管道。 為使在停車時(shí)能放凈管內(nèi)液體，一般在 U形管最低點(diǎn)應(yīng)設(shè)置放凈閥。當(dāng)需要 觀察管內(nèi)液體流動(dòng)情況，在出料管一側(cè)可設(shè)置視鏡。 由于液體被夾帶或泄漏等原因造成液封液損失時(shí)， 在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)采取措施保 持液封高度。（ 3）填料塔吸收傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定中 ,KXa 有什么工程意義 ？答：由 Ka 可以確定傳質(zhì)單元高度，從而可以找出填料層的