化工原理下冊課程習(xí)題課(期末08本

1、蒸餾內(nèi)容小結(jié)一個(gè)前提（連續(xù)穩(wěn)定）；三種方法（平衡關(guān)系、物料衡算、熱量衡算（不要求）；三個(gè)方程（平衡方程、操作線方程、線方程）；四個(gè)概念（理想溶液、相對揮發(fā)度、液相分率、回流比）目的求塔高、關(guān)鍵求理論板數(shù)。 平衡關(guān)系相圖 相圖 三、操作線方程（續(xù)） （回流比） ：進(jìn)料中的液相分率，有五種進(jìn)料熱狀況。 二、物料衡算 塔頂易揮發(fā)組分回收率塔底難揮發(fā)組分回收率三、操作線方程 四、最小回流比1作圖法 2. 解析法泡點(diǎn)進(jìn)料 露點(diǎn)進(jìn)料 五、全回流 逐板計(jì)算法全凝器 分凝器六、塔板效率1.總板效率ET全塔效率NT理論板層數(shù)NP實(shí)際板層數(shù)2.單板效率 或者 理論板數(shù)求算圖解法捷算法NL, x0yn+1V, y1

2、xN1W, xWF, xFN1N1+1xmN-1ym+1mm+1xm-1LVymV,yWL, xN-1xm+1xN-1n21LVyN-1精餾塔的逐板計(jì)算干燥內(nèi)容小結(jié)一、濕空氣的性質(zhì)1.濕度H 相對濕度 Ps水的飽和蒸汽壓 P水汽分壓2.比體積3.比熱容和焓二、濕度圖1.濕度圖包括：（等濕線（等H 線）、等焓線（等I 線）、等溫線（等 t 線）、等相對濕度線（等 線）、水汽分壓線（p 線） 2.重點(diǎn)應(yīng)用：由兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)確定其它參數(shù) 如：溫度t濕球溫度tW三、濕物料的性質(zhì)1.濕基含水量（w）和干基含水量(X) 2.濕物料的比熱容cm3.濕物料的焓 濕物料的溫度為四、干燥過程的物料衡算1. 物料衡算

3、 絕干料衡算水分蒸發(fā)量L絕干空氣流量 G絕干物料流量絕干空氣消耗量Kg 絕干氣/s 濕（新鮮）空氣消耗量 單位時(shí)間內(nèi)消耗的絕干空氣量五、干燥過程的熱量衡算預(yù)熱器的熱量衡算整個(gè)系統(tǒng)熱量衡算 整理得干燥設(shè)備的熱效率六 干燥速率、干燥時(shí)間（掌握基本概念和性質(zhì)）例 題P158 2. 試分別計(jì)算含苯0.4（摩爾分?jǐn)?shù)）的苯甲苯混合液在總壓100 kPa和10 kPa的相對揮發(fā)度和平衡的氣相組成。苯（A）和甲苯（B）的飽和蒸氣壓和溫度的關(guān)系為式中p的單位為kPa，t的單位為。苯甲苯混合液可視為理想溶液。（作為試差起點(diǎn)，100 kPa和10 kPa對應(yīng)的泡點(diǎn)分別取94.6 和31.5 ）解：本題需試差計(jì)算（1

4、）總壓p總100 kPa初設(shè)泡點(diǎn)為94.6，則 得 kPa同理 kPa或 則 （2）總壓為p總10 kPa通過試差，泡點(diǎn)為31.5，=17.02kPa，5.313kPa隨壓力降低，增大，氣相組成提高。P159 9在板式精餾塔中分離相對揮發(fā)度為2的兩組分溶液，泡點(diǎn)進(jìn)料。餾出液組成為0.95（易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)，下同），釜?dú)堃航M成為0.05，原料液組成為0.6。已測得從塔釜上升的蒸氣量為93 kmol/h，從塔頂回流的液體量為58.5 kmol/h，泡點(diǎn)回流。試求（1）原料液的處理量；（2）操作回流比為最小回流比的倍數(shù)。解：（1）原料液的處理量 由全塔的物料衡算求解。對于泡點(diǎn)進(jìn)料，q = 1km

5、ol/h=34.5 kmol/h則 解得 kmol/h（2）R為Rmin的倍數(shù)R = 1.70對于泡點(diǎn)進(jìn)料，Rmin的計(jì)算式為 于是 P160 14在常壓連續(xù)精餾塔中分離兩組分理想溶液。該物系的平均相對揮發(fā)度為2.5。原料液組成為0.35（易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)，下同），飽和蒸氣加料。已知精餾段操作線方程為y = 0.75x+0.20，試求（1）操作回流比與最小回流比的比值；（2）若塔頂?shù)谝话逑陆档囊合嘟M成為0.7，該板的氣相默弗里效率EMV1。解：（1）R與Rmin的比值 先由精餾段操作線方程求得R和xD，再計(jì)算Rmin。由題給條件，可知解得 對飽和蒸氣進(jìn)料，q = 0，yq = 0.35則

6、（2）氣相默弗里效率 氣相默弗里效率的定義式為 （1）式中 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（1），得 P277 7.在常壓下用熱空氣干燥某濕物料，濕物料的處理量為l 000kg/h，溫度為20 ，含水量為4(濕基，下同)，要求干燥后產(chǎn)品的含水量不超過0.5，物料離開干燥器時(shí)溫度升至60 ，濕物料的平均比熱容為3.28 kJ(kg絕干料)。空氣的初始溫度為20 ，相對濕度為50，將空氣預(yù)熱至100 進(jìn)干燥器，出干燥器的溫度為50 ，濕度為0.06 kg/kg絕干氣，干燥器的熱損失可按預(yù)熱器供熱量的10計(jì)。試求（1）計(jì)算新鮮空氣的消耗量；（2）預(yù)熱器的加熱量Qp；（3）計(jì)算加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分?jǐn)?shù)

7、；（4）干燥系統(tǒng)的熱效率。 解：（）新鮮空氣消耗量，即 絕干物料 所以 20 時(shí)空氣的飽和蒸汽壓為 （2）預(yù)熱器的加熱量p，用式 11-31計(jì)算p，即 （3）加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分?jǐn)?shù) 加熱物料耗熱總耗熱量加熱物料消耗的熱量占消耗總熱量的百分?jǐn)?shù)： （4）干燥器的熱效率，若忽略濕物料中水分帶入系統(tǒng)中的焓，則用式11-37計(jì)算干燥系統(tǒng)的熱效率。 裝訂線化 工 系 過 程 考 核 卷課程：化工原理班級：學(xué)號：姓名：考核成績：一、填空題（20分）：1.（2分）在二元混合物的分子擴(kuò)散中，某組分的擴(kuò)散通量與其濃度梯度成正比 ，該關(guān)系稱為費(fèi)克定律，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 。2.（3分）對于相際間的對流傳

8、質(zhì)問題的機(jī)理研究，最具代表性的三個(gè)傳質(zhì)模型是： 雙膜模型 、 溶質(zhì)滲透模型 、 表面更新模型 。3.（3分）對同一溶質(zhì)，在相同的氣相分壓下，溶解度隨溫度的升高而 減 小 ； 同樣，在相同的溫度下，溶解度隨氣相分壓的升高而 增 大 ；由此可見， 加壓和降溫 有利于吸收操作。4.（3分）用液相濃度C為推動(dòng)力的傳質(zhì)速率方程有兩種，以液膜系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為 NA=ki(ci-c) ，以液相總吸收系數(shù)表達(dá)的傳質(zhì)速率方程為 NA=KL(c*-c) ，液相總吸收系數(shù)的單位是 m/s 。 5.（2分）吸收因數(shù)的定義式為 A=qn,L/mqn,V ，它的意義是 操作線斜率與平衡線斜率的比值 。 6.（3分

9、）用清水吸收空氣與A 的混合氣中的溶質(zhì)A，物系的相平衡常數(shù)m=3,入塔氣體濃度y1=0.08，要求出塔氣體濃度y2=0.006，則最小液氣比為 2.793 。7.（1分）傳質(zhì)單元數(shù)反映了 吸收過程進(jìn)行的難易程度 。8.（3分）在填料塔設(shè)備中，填料的幾何特性數(shù)據(jù)是評價(jià)填料性能的基本參數(shù)，它主要包括有 比表面積 、 空隙率 、 填料因子 。二、選擇題（16分）：1.（2分）一般說來，氣相中的分子擴(kuò)散系數(shù)D隨溫度升高而( A )，隨壓力增加而( C )A 增加 B 不變 C 減小 D 無法判定 2.（2分）吸收操作的作用是分離（ C ）A 液體均相混合物B部分互溶的液體混合物 C 氣體混合物D氣液混

10、合物3.（2分）已知SO2水溶液在兩種溫度t1、t2下的亨利系數(shù)分別為E1=0.0035atm、E2=0.011atm，則（ B ）A t1t2 B t1t2 C t1=t2 D無法判定4.（2分）若某氣體在水中的溶解度系數(shù)H非常小，則該氣體為（ B ）A易溶氣體 B 難溶氣體 C 中等溶解度氣體 D 無法判定5.（2分）在總壓為101.3kPa，溫度為300C條件下，某含SO2為0.105（摩爾分?jǐn)?shù)）的混合空氣與含SO2為0.003（摩爾分?jǐn)?shù)）的水溶液接觸，已知操作條件下氣液相平衡關(guān)系為Y*=45.8X，發(fā)生的過程為（ C ）A 吸收 B不發(fā)生傳質(zhì)過程 C脫吸 D 不能判斷 6.（2分）在逆

11、流吸收塔中，用純?nèi)軇┪栈旌蠚庵械娜苜|(zhì)。平衡關(guān)系符合亨利定律。當(dāng)進(jìn)塔氣相組成Y1減小，其他條件不變，則出塔氣體組成Y2和吸收率的變化( D )A Y2增大，減小 B Y2減小，增大 C Y2增大，不變 D Y2減小，不變7.（2分）吸收塔的設(shè)計(jì)中，若填料性質(zhì)及處理量（氣體）一定，液氣比增加，則傳質(zhì)單元高度 ( C ) ，所需填料層高度( B )。A 增大 B 減小 C 不變 D 不能判斷 8.（2分）稱為氣相總體積吸收系數(shù)，其單位為( C )A B C D 三、計(jì)算題（64分）：1.（12分）含氨極少的空氣于101.33kPa，20被水吸收。已知?dú)饽髻|(zhì)系數(shù)kG=3.1510-6kmol/(m

12、2.s.kPa)，液膜傳質(zhì)系數(shù)kL=1.8110-4kmol/(m2.s.kmol/m3），溶解度系數(shù)H=1.5kmol/(m3.kPa)。氣液平衡關(guān)系服從亨利定律。求：（1）氣相總傳質(zhì)系數(shù)KG、KY，液相總傳質(zhì)系數(shù)KL、KX；（2）分析該過程的控制因素。解：根據(jù)題意，知：（1）由物系的氣液平衡關(guān)系服從亨利定律，故 KG=3.11410-6kmol/(m2.s.kPa)kmol/(m2.s) 由于溶液濃度極稀，c可按純?nèi)軇┧畞碛?jì)算，則 （2）氣膜阻力占總阻力的百分?jǐn)?shù)比為 氣膜阻力占總阻力的90%以上，屬“氣膜控制”。2.（16分）在101.3 kPa及30的條件下一逆流吸收塔中，用清水吸收混合

13、氣體中的CO2，氣相流量為300m3/h，進(jìn)塔氣體中含 CO2 為6.0%（體積分率），要求CO2的回收率不低于95%，操作液氣比為最小液氣比的1.6倍。設(shè)操作條件下的平衡關(guān)系為Y=1200X。求：（1）吸收劑用量和出塔液體組成；（2）氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG。 解：根據(jù)題意，得： x2 = 0， （2） 3.（16分）在101.3 kPa及25 的條件下，用清水在填料塔中逆流吸收某混合氣中的二氧化硫。已知混合氣進(jìn)塔和出塔的組成分別為y1=0.04、y2=0.002。假設(shè)操作條件下平衡關(guān)系服從亨利定律，亨利系數(shù)為4.13103kPa，吸收劑用量為最小用量的1.45倍。求：（1） 試計(jì)算吸收液的組成； （2） 若操作壓力提高到1013 kPa而其他條件不變，再求吸收液的組成。 解：根據(jù)題意，得：（1） 吸收劑為清水，所以 所以操作時(shí)的液氣比為 吸收液的組成為 （2） 4.（20分）一填料塔用清水