化工原理(下冊)復(fù)習(xí)全解

化工原理〔下冊〕總復(fù)習(xí)§1雙組分氣--液平衡１、相律、拉烏爾定律２、泡點(diǎn)、露點(diǎn)方程３、揮發(fā)度、相對(duì)揮發(fā)度、平衡線方程４、理想體系t-x、t-y、t-x-y、x-y圖５、非理想體系t-x-y、t-x、t-y、x-y圖蒸餾聯(lián)系圖三個(gè)平衡1、相平衡汽液相平衡相圖：t-p圖〔圖1.1〕；t-x-y圖(圖1.2)y-x圖(圖1.3)

圖1.1x(y)圖1.2一、根本原理與概念tPtxy圖1.3②汽液相平衡數(shù)據(jù)查有關(guān)手冊③二元理想體系汽液相平衡計(jì)算④非理想體系:有修正公式

飽和蒸氣壓法

定義與定律:

①相對(duì)揮發(fā)度α=

②平衡常數(shù)Ki=

yA=

③拉烏爾定律PA=P0AXA

④分壓定律PA=PyA

相對(duì)揮發(fā)度法:平衡常數(shù)法:y1=K1x1

二、精餾塔物料衡算方程三、最小回流比與板效率雙組分連續(xù)精餾計(jì)算１、理論板概念、意義２、恒摩爾流假定及前提３、全塔物料衡算及操作線方程①全塔物料衡算方程②操作線方程：精餾段方程及提餾段方程③進(jìn)料熱狀況：原料入塔狀況進(jìn)料板物、熱衡算ｑ值參數(shù)意義及討論④理論板數(shù)的求解：逐板計(jì)算法梯級(jí)圖解法進(jìn)料板位置確實(shí)定及依據(jù)⑤再沸器和分凝器的理論板問題吸收吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算１、吸收塔的物料衡算與操作線方程①物料衡算：全塔衡算，任意塔段衡算與操作線方程②吸收劑用量的決定：最小液--氣比實(shí)際液--氣比確定的原那么：經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性綜合考慮③關(guān)于并流吸收：操作線方程過程特點(diǎn)２、填料吸收塔高度計(jì)算方法之一①填料塔高度計(jì)算公式②傳質(zhì)單元數(shù)與傳質(zhì)單元高度③傳質(zhì)單元數(shù)的求?、瘛硤D解積分法Ⅱ〕解析法：解吸因子法、對(duì)數(shù)平均濃度法Ⅲ〕直接圖解梯級(jí)法〔Baker法〕萃取三元體系液--液平衡相圖及萃取操作原理１、三元體系相圖表示法：圖形，濃度方向２、相平衡關(guān)系在相圖中的表示：①幾種互溶狀態(tài)：完全互溶、局部互溶②平衡線〔溶解曲線〕和輔助〔連結(jié)〕線的求法--實(shí)驗(yàn)法③分配系數(shù)及分配曲線④溫度對(duì)溶解曲線的影響⑤杠桿規(guī)那么３、萃取過程的相圖表示：Ⅰ〕混合組成及量Ⅱ〕萃取、萃余相量Ⅲ)適宜的萃取〔溶劑〕用量Ⅳ〕以脫溶劑基表示的萃取、萃余相量Ⅴ〕萃取操作的極限濃度４、萃取劑的選擇原那么：選擇性，互溶度，萃取劑的回收難易性、物系影響。萃取過程計(jì)算１、單級(jí)萃取①物料衡算②杠桿規(guī)那么２、多級(jí)錯(cuò)流萃取①流程②計(jì)算--座標(biāo)圖解法：三角等邊〔等腰〕座標(biāo)圖解及討論直角座標(biāo)圖解及討論解析法計(jì)算及討論干燥

１、濕空氣性質(zhì)①濕度：定義及計(jì)算公式②相對(duì)濕度③濕空氣的比容④濕空氣的比熱⑤濕空氣的焓⑥干、濕球濕度⑦絕熱飽和(冷卻〕濕度⑧露點(diǎn)⑨干球、濕球、絕熱飽和濕度、露點(diǎn)之間的關(guān)系枯燥過程的物、熱衡算--枯燥靜力學(xué)１、物料水份量表示法：濕、干基含水量２、物料衡算①新鮮干空氣用量②枯燥產(chǎn)品流量３、熱量衡算①連續(xù)枯燥系統(tǒng)的預(yù)熱器及枯燥器熱量計(jì)算②枯燥系統(tǒng)熱效率枯燥過程的平衡關(guān)系枯燥速率計(jì)算--枯燥動(dòng)力學(xué)１、濕物料中水份存在形式Ⅰ〕分類原那么Ⅱ〕平衡水份與自由水份Ⅲ〕結(jié)合水份與非結(jié)合水份Ⅳ〕四者之間互相關(guān)系２、枯燥時(shí)間計(jì)算①恒定枯燥Ⅰ〕枯燥實(shí)驗(yàn)及曲線：X～τ,X～tⅡ〕枯燥速率曲線等速枯燥、降速枯燥，臨界含水量Ⅲ〕枯燥時(shí)間②變動(dòng)枯燥Ⅰ〕與恒定枯燥過程的比較一、選擇題

1.液相回流是保證〔〕過程連續(xù)穩(wěn)定操作的必不可少的條件之一。A吸收B精餾C傳熱D過濾2.蒸餾是利用各組分的〔〕不同的特性實(shí)現(xiàn)別離的目的。A溶解度B等規(guī)度C揮發(fā)度D調(diào)和度3.理論板是指〔〕這種板的氣液兩相相互成平衡，而且塔板上的液相組成也可視為均勻的。A離開B進(jìn)入C混合D接觸BCA4.吸收速率主要決定于通過雙膜的擴(kuò)散速度，要提高氣液兩流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，提高吸收效果，那么要〔〕A增加氣膜厚度和減少液膜厚度B減少氣膜和液膜厚度C增加氣膜和液膜厚度D減少氣膜和增加液膜厚度5.對(duì)于逆流操作的吸收塔，其它條件不變，當(dāng)吸收劑用量趨于最小用量時(shí)，那么〔〕。A吸收推動(dòng)力最大B吸收率最高C出塔氣濃度最低D吸收液濃度趨于最高6.某吸收過程，ky=410-1kmol/m2.s，kx=810-4kmol/m2.s，由此可知該過程為〔〕。A液膜控制B氣膜控制C判斷依據(jù)缺乏D液膜阻力和氣膜阻力相差不大7.物料含結(jié)合水與非結(jié)合水的分界是〔〕。A等速枯燥階段終點(diǎn)B降速枯燥階段終點(diǎn)C水分與純水的蒸汽壓相等D等速階段與降速階段的交點(diǎn)BDAC8.當(dāng)空氣的溫度一定時(shí)，不飽和濕空氣的濕球溫度總是低于干球溫度，那么空氣的干球溫度和濕球溫差越小，說明空氣〔〕A越枯燥B越潮濕C焓值越高D焓值越低9.在枯燥過程中，新鮮空氣在預(yù)熱器中所經(jīng)歷的狀態(tài)變化屬于()。A等焓過程B等相對(duì)濕度過程C絕熱過程D等濕過程10.萃取是利用各組分間的〔〕差異來別離液體混合物的。A揮發(fā)度B離散度C溶解度D密度BDC11．精餾塔設(shè)計(jì)時(shí)，假設(shè)F，xF，xD，xW，V均為定值，將進(jìn)料熱狀態(tài)從氣液混合物變?yōu)閝＞1，設(shè)計(jì)所需理論板數(shù)〔〕A多B少C不變D判斷依據(jù)缺乏12.操作中連續(xù)精餾塔，如采用的回流比小于原回流比，那么〔〕。AxD，xW均增加ＢxD減小，xW增加ＣxD，xW均不變Ｄ不能正常操作13.根據(jù)雙膜理論，吸收質(zhì)從氣相主體轉(zhuǎn)移到液相主體整個(gè)過程的阻力可歸結(jié)為〔〕。A兩相界面存在的阻力B氣液兩相主體中的擴(kuò)散的阻力C氣液兩相滯流層中分子擴(kuò)散的阻力BBC14.影響恒速枯燥速率的主要因素是〔〕。A物料的性質(zhì)B物料的含水量C空氣的狀態(tài)15.在一定的枯燥條件下，物料厚度增加，物料的臨界含水量XC〔A〕，而枯燥所需的時(shí)間〔〕。A.增加；B.減少；C.不變16.對(duì)吸收操作影響較大的填料特性是〔〕。A比外表積和自由體積B機(jī)械強(qiáng)度C對(duì)氣體阻力要小17.在原料液組成xF及溶劑化〔S/F〕相同條件下，將單級(jí)萃取改為多級(jí)萃取，如下參數(shù)的變化趨勢是萃取率〔〕。A.提高B.減小C.不變D.不確定CAAA18.某二元混合物，其中A為易揮發(fā)組分，液相組成x＝0.5相應(yīng)的泡點(diǎn)為ｔ1，與之相平衡的汽相組成y＝0.7，相應(yīng)的露點(diǎn)為ｔ2，那么：〔〕A.ｔ1＞ｔ2B.ｔ1＜ｔ2C.ｔ1＝ｔ2D.不能判斷19.在化工生產(chǎn)中，要提高吸收的效果，可以設(shè)法提高吸收總傳質(zhì)系數(shù)，必須采取〔〕A.降低氣膜和液膜厚度B.提高氣膜和液膜厚度C.減少流體流動(dòng)速度20.以下各項(xiàng)中屬于物性參數(shù)的是()Ａ.氣膜吸收系數(shù)Ｂ.分子擴(kuò)散系數(shù)ＤＣ.渦流擴(kuò)散系數(shù)Ｄ.脫吸因數(shù)ScAB21.在分子傳質(zhì)過程中，假設(shè)漂流因子P總/PBM＞1,那么組分A的傳質(zhì)通量NA與組分A的擴(kuò)散通量JA的關(guān)系為〔〕ANA=JABNA＜JACNA＞JAD不好判斷22.到達(dá)指定別離程度所需理論板層數(shù)為10〔包括再沸器〕，假設(shè)全塔效率ET=50%,那么塔內(nèi)實(shí)際層數(shù)應(yīng)為〔〕A20B18C16D不確定23.液液萃取中分配系數(shù)與以下因素?zé)o關(guān)的是〔〕A溫度B物系種類C壓力D組成CBC24.對(duì)于逆流操作的吸收塔，吸收過程為氣膜控制，假設(shè)進(jìn)塔液體組成X2增大，其它條件不變，那么氣相總傳質(zhì)單元高度將〔〕A不變B不確定C減少D增大25.填料塔的正常操作區(qū)域?yàn)椤病矨載液區(qū)B液泛共C恒持液量區(qū)D任何區(qū)域26.在恒定枯燥條件下用熱空氣枯燥某物料，當(dāng)枯燥速率降為零時(shí)，物料中剩余的水分是〔〕。A自由水分B結(jié)合水C非結(jié)合水D平衡水分ACD27.用純?nèi)軇㏒對(duì)A、B混合液進(jìn)行單級(jí)萃取，F(xiàn)、xF不變，加大萃取劑量用量，通常所得萃取液組成將〔〕A提高B降低C不變D不確定28.低濃度逆流吸收操作中，假設(shè)其他入塔條件不變，僅增參加塔氣體濃度Y1，那么：出塔氣體濃度Y2將().A增大；B減??；C不變；D不確定29.下述說法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕。A理想溶液滿足拉烏爾定律，也滿足亨得定律；B理想溶液滿足拉烏爾定律，但不滿足亨利定律；C非理想稀溶液滿足亨利定律，但不滿足拉烏爾定律；D服從亨利定律并不說明溶液的理想性，服從拉烏爾定律才說明溶液的理想性30.精餾的操作線為直線，主要是因?yàn)椤病场理論板假定；B塔頂泡點(diǎn)回流；C.理想物系；D.恒摩爾流假定DABD二、判斷題

1.根據(jù)恒摩爾流假設(shè)，精餾塔內(nèi)氣、液兩相的摩爾流量一定相等?！病?.當(dāng)別離要求和回流比一定時(shí)，進(jìn)料的值越大，所需總理論板數(shù)越多。〔〕3．在吸收塔中，溶質(zhì)氣體在混合氣中的分壓，大于與吸收劑中溶質(zhì)濃度成平衡分壓時(shí)，那么發(fā)生解吸?！病?．增加吸收劑用量，操作線的斜率增大，那么操作線向遠(yuǎn)離平衡線的方向偏移，吸收過程推動(dòng)力變大?！病?.濕空氣通過預(yù)熱器預(yù)熱后，其濕度不變，熱焓增加，相對(duì)濕度減少?！?×××√√6.在精餾塔內(nèi)任意1塊理論板，其氣相露點(diǎn)溫度大于液相的泡點(diǎn)溫度。〔〕7.組分A和B的相對(duì)揮發(fā)度相等的混合溶液不能用普通精餾的方法別離?！病?.對(duì)一定操作條件下的填料塔，如將填料層增高一些，那么塔的NOG將減少?！病?.假設(shè)以過熱蒸氣狀態(tài)進(jìn)料時(shí)，q線方程的斜率大于零?！病?0.二元溶液連續(xù)精餾計(jì)算中，進(jìn)料熱狀況的變化將引起平衡線與精餾段操作線的變化〔〕××√√×11.當(dāng)枯燥液狀和漿狀物料時(shí)，可選用轉(zhuǎn)簡枯燥器。〔〕12.通常，物系的溫度越高，稀釋劑與萃取劑的互溶度大，越不利于萃取操作〔〕13.在一定溫度下，物料中的結(jié)合水分與非結(jié)合水分的劃分只與物料本身性質(zhì)有關(guān)，而與空氣狀態(tài)無關(guān)。〔〕14.空氣的濕度愈低，氣速愈大，那么降速枯燥階段的枯燥速率愈快。〔〕15．在吸收塔中，溶質(zhì)氣體在混合氣中的分壓，大于與吸收劑中溶質(zhì)濃度成平衡的分壓時(shí)，那么發(fā)生吸收?！病场痢獭獭獭?6.理論板是指離開這種板的氣液兩相相互成平衡，而且塔板上的液相組成也可視為均勻的?！病?7.隨著溫度的增加，氣體的溶解度減少，亨利系數(shù)將會(huì)升高?！病?8.判斷濕空氣能否作為枯燥介質(zhì)的依據(jù)是它的濕度。()19.在精餾塔內(nèi)任意1塊理論板，其氣相露點(diǎn)溫度大于液相的泡點(diǎn)溫度?！病?0.壓力增大，溫度下降，將有利于吸收的進(jìn)行?！病场獭獭獭痢晾?在一常壓連續(xù)精餾塔中別離二元理想混合物。塔頂上升的蒸氣通過分凝器后，3/5的蒸氣冷凝成液體作為回流液，其濃度為0.86。其余未凝的蒸氣經(jīng)全凝器后全部冷凝為塔頂產(chǎn)品，其濃度為0.9〔以上均為輕組分A的摩爾分?jǐn)?shù)〕。假設(shè)回流比為最小回流比的1.2倍，當(dāng)泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，試求：〔1〕第1塊板下降的液體組成；〔2〕料液的組成。分析：抓住分凝器中氣液相組成為平衡關(guān)系，而回流液組成與第1塊板上升蒸氣為物料平衡〔即精餾段操作線〕關(guān)系，此題可順利求解。解：〔1〕第1塊板下降的液體組成由出分凝器的氣液流量比求回流比再由相平衡關(guān)系

解得由精餾段操作線方程得

再由相平衡方程

解得〔2〕料液的組成由

解得

當(dāng)泡點(diǎn)進(jìn)料時(shí)即

依

及平衡關(guān)系〔b〕〔a〕聯(lián)立解〔a〕及〔b〕得方程

取

故料液組成例2一連續(xù)精餾塔別離二元理想混合溶液，某塔板的氣、液相組成分別為0.83和0.70，相鄰上層塔板的液相組成為0.77，而相鄰下層塔板的氣相組成為0.78〔以上均為輕組分A的摩爾分?jǐn)?shù)，下同〕。塔頂為泡點(diǎn)回流。進(jìn)料為飽和液體，其組成為0.46。假設(shè)塔頂與塔底產(chǎn)量比為2/3，試求：〔1〕精餾段操作線方程；〔2〕提餾段操作線方程。分析：將精餾段操作線方程中的回流比R和塔頂產(chǎn)品組成xD確定后，方程的形成就一定。而這兩個(gè)參數(shù)可由題中所給出的相鄰3層板的氣液相組成建立的兩個(gè)操作線方程聯(lián)立解出。同理，將提餾段操作線方程中的參數(shù)由題中已給的條件變換代入，方程即可建立。解：精餾段操作線方程依精餾段操作線方程將該板和上層板的氣液相組成代入有再將該板和下層板的氣液相組成代入有

(b)(a)聯(lián)立〔a〕、〔b〕解得

那么精餾段操作線方程為〔2〕提餾段操作線方程提餾段操作線方程的通式為

將(泡點(diǎn)進(jìn)料)代入上式那么有

轉(zhuǎn)化上式為根據(jù)

即

解得

將有關(guān)數(shù)據(jù)代入〔c〕，那么提餾段操作線方程為

即〔C〕例3在直徑為1m的填料吸收塔內(nèi)，用清水作溶劑，入塔混合氣流量為100kmol/h,其中溶質(zhì)含量為6%〔體〕，要求溶質(zhì)回收率為95%，取實(shí)際液氣比為最小液氣比的1.5倍，在操作條件下的平衡關(guān)系為，總體積傳質(zhì)系數(shù)，試求：〔1〕出塔液體組成；〔2〕所需填料層高；〔3〕假設(shè)其他條件不變〔如G、L、、等不變〕將填料層在原有根底上，加高，吸收率可增加到多少？注：此題可視為低濃度氣體的吸收，逆流操作。解：〔1〕利用液氣比與組成的關(guān)系可求出塔液體組成

填料層高可由傳質(zhì)單元數(shù)法計(jì)算

(3)其他條件不變僅增加填料層高度實(shí)際就是不改變傳質(zhì)單元高度而增加傳質(zhì)單元數(shù)。故可通過傳質(zhì)單元數(shù)與組成的關(guān)系計(jì)算出塔高增加后的出塔氣相組成，進(jìn)而求出吸收率。N==

例4在填料塔內(nèi)用清水吸收