化工原理期末考试复习题.pdf

一、填空 1. 分配系数 kA 的物理含义是什么 ？答：从 v:shapes=_x0000_i1064 的表达式可以看出 ， v:shapes=_x0000_i1065 的物理含义是与塔内平均传质推动力的比 值。分离要求愈高 （塔内浓度变化的范围愈大 ）， 塔内平均传质推动力愈小 ，所 需要的传质单元数愈多 。 22、吸收剂的进塔条件有哪三个要素 ？操作中调节这三个要素 ，分别对于吸收结 果有何影响 ？答：三个要素为流量 、含溶质组分的浓度 、温度 。（ 1）适当增加流 量，可以增加吸收传质的推动力 ，可以使得吸收率提高 。（ 2）减小其所含溶质组 分的浓度 ，可以增加吸收传质的推动力 ，使得吸收率提高 。（ 3）适当降低其温度 ， 可以使得平衡溶解度增加 ，平衡线下移 ，增加吸收传质的推动力 ，使得吸收率提 高。 液液萃取液液萃取液液萃取液液萃取 1、萃取的原理是什么 ？答：一般被萃取的溶质组分在萃取剂中的溶解度大于在 原溶剂 （稀释剂 ）中的溶解度 ，从而溶质组分自原溶剂 （稀释剂 ）中传递到萃取 剂中 。当然 ，若使用纯萃取剂 ，即使溶质组分在萃取剂中的溶解度不大于在原溶 剂（稀释剂 ）中的溶解度 ，也可以使得溶质组分自原溶剂 （稀释剂 ）中部分传递 到萃取剂中 。 2、萃取溶剂的必要条件是什么 ？答：萃取溶剂不能与原溶剂 （稀释剂 ）发生完 全互溶 。 3、萃取过程与吸收过程的主要差别有哪些 ？答：（ 1）一般萃取溶剂与原溶剂 （稀 释剂 ）发生部分互溶 ，得到的萃取相和萃余相均是三元组分的混合物 ，则必须采 用三角形相图表示组成 。吸收过程中的气相 、液相中均可视为二元组分 。（ 2） 萃取过程是在从一个液相到另一个液相之间的传质过程 ，吸收过程是在从气相到 液相之间的传质过程 。（ 3）吸收过程后的气相 、液相很容易分离 ，萃取过程中 ， 既要使得两个液相达到一定程度的混合 ，又要考虑萃取传质过程之后 ，两个液相 的分离 。（ 4）萃取过程中 ，要考虑表面张力对于液滴稳定性的影响 ，在设备构 造上考虑促使液滴发生凝聚和再分散 ，合理地选择分散相 、连续相 。吸收过程中 无需考虑该问题 ，气相是连续相 ，液相是分散相 。 4、什么情况下选择萃取分离而不选择精馏 分离 ？答：当混合物中要被分离的组 分挥发度无差异或差异很小时 ，无法采用精馏分离或者采用精馏分离很不经济 时，则考虑选择萃取分离 。 5、什么是临界混溶点 ？答：其是否一定是在溶解度曲线的最高点 ？答：萃取相 与相共轭的萃余相在组成上无限接近于一点 ，该点为临界混溶点 。其不一定是在 溶解度曲线的最高点 ，根据实验确定 。 6、何谓选择性系数 ？ 意味着什么 ？ 意味着什么 ？答：溶质的分配 系数与稀释剂的分配系数之比称为选择性系数 。 意味着溶质与稀释剂在 萃取相中的浓度比与在萃余相中的浓度比相等 ，故萃取分离无意义 。 意味 着萃取剂 S 与稀释剂 B 完全不互溶 ，此时萃取分离操作最有效 。 7、分配系数等于 1 能否进行萃取分离操作 ？答：若溶质 、稀释剂的分配系数同 时均等于 1，则萃取剂的选择性系数等于 1，无法进行萃取分 离操作 。对于溶质 、 稀释剂 ，只要其中某一个组分的分配系数不等于 1，则萃取剂的选择性系数不等 于 1，就能够进行萃取分离操作 。 8、萃取液 、萃余液各指什么 ？答：萃取相脱除萃取剂后即称为萃取液 。萃余相 脱除萃取剂后即称为萃余液 。 9、萃取操作温度选得高些好 ？还是低些好 ？答：萃取操作温度选得低些好 ，因 为在较低的温度时 ，物系的互溶度减小 ，萃取相脱除萃取剂后即的萃取液与萃余 相脱除萃取剂后的萃余液组成差异大 ，萃取分离程度大 。 10、什么是萃取塔设备的特性速度 、临界滞液量 、液泛 、两相极限速度 ？答：萃 取塔设备的特性速度 uk ， ，当物性一定时 ，u k完全 由设备特性所决定 ，故称为萃取塔设备的特性速度 。萃取塔设备内 ，分散相的滞 液量增大所存在的一个临界值称为临界滞液量 。此时 ，分散相的液滴发生合并 ， 或者部分液滴被带出 ，称为液泛 。液泛时两相的空塔速度称为两相极限速度 。 固体干燥固体干燥固体干燥固体干燥 1、通常物料除湿的方法有哪些 ？答：（ 1）对流干燥 ，（ 2）热传导干燥 ，（ 3） 热辐射干燥 ，（ 4）介电干燥 。 2、对流干燥过程的特点是什么 ？答：热、质同时反方向传递 ，热量传递的速度 决定着质量传递 （干燥 ）的速度 。 3、对流干燥操作的费用主要在哪里 ？答：费用主要在热量消耗大 。 4、湿空气的干球温度 、湿球温度 、露点温度的大小关系如何 ？何时三者相等 ？ 答：对于不饱和空气 ， ，对于饱和空气 ， 。 5、结合水与非结合水的区别是什么 ？答：结合水的蒸汽压小于同温度下普通水 的蒸汽压 。非结合水的蒸汽压等于同温度下普通水的蒸汽压 。 6、何谓平衡含水量 ？何谓自由含水量 ？答：物料与一定条件的空气相接触传质 ， 传质过程达到平衡时 ，物料 中所残余的水分称为平衡含水量 。物料的含水量减平 衡含水量为自由含水量 。 7、干燥速率对产品物料的性质会有什么影响 ？答：干燥速率太大 ，物料颗粒所 受到的内 、外热应力大 ，容易发生颗粒碎裂 。 8、何谓临界含水量 ？它受哪些因素的影响 ？答：当恒速干燥恰好转为降速干燥 时，物料中的含水量为临界含水量 。影响临界含水量的主要因素 ：（ 1）物料颗 粒的大小 ，颗粒愈小 ，临界含水量愈小 ，（ 2）恒速干燥阶段的速率大小 ，恒速 干燥阶段的速率愈小 ，临界含水量愈小 。影响恒速干燥阶段速率大小的主要因素 有空气的温度 、湿度和流速 。 9、连续干燥过程的热效 率是如何定义的 ？答：在干燥过程中 ，预热器加入的热 量 和干燥室加入的热量 被应用在如下几方面 ：（ 1）汽化水分耗热 ，（ 2） 物料升温耗热 ，（ 3）废气带出热量 ，（ 4）热损失 。热效率的定义是汽 化水分耗热 和物料升温耗热 之和占 预热器加入的热量 和干燥室加入的 热量 之和的百分比 。 10、理想干燥过程有哪些假定条件 ？答：干燥室的热量平衡式为 ： 即 当 时，则 ，或者是在 ， ， 物料无温升时 ，空气经过干燥室的过程恰好为等焓过程 。 11、为提高 干燥过程热效率可采取哪些措施 ？答：（ 1）采用部分废气循环 ，（ 2） 适当降低出口废气的温度 ，（ 3）适当提高空气的预热温度 ，（ 4）设备保温 ，减 少热损失 。 12、评价干燥器技术性能的主要指标有哪些 ？答：（ 1）对被干燥物料的适应性 强，（ 2）生产能力要高 ，（ 3）热效率高 。 三、计算 1.见教材见教材见教材见教材 ， ，蒸馏习题 蒸馏习题蒸馏习题蒸馏习题 6 和和和 和 7， ，吸收习题 吸收习题吸收习题吸收习题 9 和和和 和 14， ，干燥习题 干燥习题干燥习题干燥习题 1 和和和 和 5 2.某一常压连续精馏塔内对苯 -甲苯的混合液进行分离 。原料液组成为 0.65（ mol%, 下同 ）， 原料液流量为 250kmol/h，该物系的平均相对挥发度为 1.6,饱和蒸汽进料 。 塔顶 采出率为 %50=FD ，精馏段操作线方程为 52.081.01 +=+ nn xy ，试求馏出液 组成 、釜残液组成及提馏段操作线方程 。 3. 在连续精馏塔中分离某理想二元混合物 。已知原料液流量为 88kmol/h，组成 为 0.4（易挥发组分的摩尔分率 ，下同 ）， 饱和蒸汽进料 ，馏出液组成为 0.92， 回流比为 1.5。若要求易挥发组分回收率为 98%，试计算 ： (1) 釜残液的摩尔流量 ； (2) 提馏段操作线方程 。 4. 用清水吸收氨 空气混合气中的氨 。混合气进塔时氨的浓度为 0.025（摩尔 比）， 吸收率 97， 气液平衡关系为 Y 1.7X。试求 ： （ 1）溶液最大出口浓度 *maxX ； （ 2）最小液气比 ； （ 3） 若吸收剂用量为最小吸收剂用量的 1.9 倍，传质单元数为多少 (取整数 )？ 5. 常压下 ，用煤油从苯蒸汽与空气混合物中吸收苯 ，吸收率为 92。 混合气量 为 100kmol.h-1。入塔气中含苯 5（ 体积 ）， 入塔煤油中含苯 0.01（ 摩尔分率 ）。 溶剂用量为最小用量的 2.3 倍。在操作温度 30下，相平衡关系为 y = 0.47x，总 传质系数 Kya 0.023kmol.m-3.s-1。塔径为 2.1 米。试求所需填料层高度 。 6. 将温度为 25，湿度为 0.04（ kg 水 /kg 绝干气 ）的湿空气预热后送入常压干 燥器 。试求 ：将空气预热到 95所需热量 ：将该空气预热到 140（饱和蒸 汽压为 361.47kPa）时相应的相对湿度值 。 7. 今有一干燥器 ，湿物料处理量为 1000kg/h。要求物料干燥后含水量由 55%减 至 6%（均为湿基 ）。 干燥介质为空气 ，初温 20，湿度为 0.009（ kg 水 /kg 绝干 空气 ）， 经预热器加热至 120进入干燥器 ，出干燥器时降温至 40，湿度 为 0.027 （ kg 水 /kg 绝干空气 ）。 试求 ：（ 1）水分蒸发量 W（ kg 水 /h）？； （ 2）新鲜空气消耗量为多少 kg 新鲜空气 /h； 8. 湿度为 0.035（ kg 水 /kg 绝干气 ）的湿空气在预热器中加热到 135后进入常 压等焓干燥器中 ，离开干燥器时空气的温度为 42，求离开干燥器时露点温度 。 什么 ？