化工原理下册--第六章吸收习题答案
6-1 已知在101.3 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨1 g 的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa 。试求：
(1) 溶解度系数H (kmol ·m -3·Pa -1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m ；
(4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H ，E ，m 值。
（假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为1000
3/m kg ）
解：（1）根据已知条件
Pa p NH 987*3=
3/5824.01000
/10117
/13m kmol c NH ==
定义
333*NH NH NH H c p =
()
Pa m kmol p c H NH NH NH ??==-34/109.5333
（2）根据已知条件可知
0105.018
/10017/117
/13=+=
NH x
根据定义式
333*NH NH NH x E p =
可得
Pa E NH 41042.93?=
（3）根据已知条件可知
00974.0101325/987/*
*33===p p y NH NH
于是得到
928.0333*==NH NH NH x y m
（4）由于H 和E 仅是温度的函数，故3NH H 和3NH E 不变；而
p E px Ex px p x y m ====**
，与T 和p 相关，故309.0928.03
1'
3
=?=NH m 。 分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。
（2）注意E ，H 和m 的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。 6-2 在25℃下，CO 2分压为50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触：
(1) 含CO 2为0.01 mol/L 的水溶液； (2) 含CO 2为0.05 mol/L 的水溶液。 试求这两种情况下CO 2的传质方向与推动力。
解： 由亨利定律得到
*
2
250CO CO Ex kPa p == 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出
()kPa E CO 51066.1252?=℃ 所以可以得到
4
*1001.32
-?=CO x 又因为
()()345
25/10347.318
1066.11000
22
2m kPa kmol EM H O
H O
H CO ??=??=
≈
-ρ℃ 所以得
34*/0167.05010347.3222
m kmol p H c CO CO CO =??==- 于是：（1）为吸收过程，3/0067.0m kmol c =?。 （2）为解吸过程，3/0333.0m kmol c =?。
分析 （1）推动力的表示方法可以有很多种，比如，用压力差表示时：
① kPa H c p CO CO CO 9.2910
347.301
.04
*
2
22
=?=
=- 推动力 kPa p 1.20=?（吸收）
② kPa H c p CO CO CO 4.14910
347.305
.04
*
2
22
=?=
=- 推动力 kPa p 4.99=?（解吸） 或者 , 用摩尔分数差表示时 ① 由4108.118
100001
.02-?==
CO x ，判断出将发生吸收过程，推动力410201.1-?=?x ；
②由 41092-?=CO x ，判断出将发生解吸过程，推动力41099.5-?=?x （2）推动力均用正值表示。
6-3 指出下列过程是吸收过程还是解吸过程，推动力是多少，并在x-y 图上表示。 (1) 含SO 2为0.001(摩尔分数)的水溶液与含SO 2为0.03(摩尔分数)的混合气接触，总压为101.3 kPa ，t=35℃； (2) 气液组成及总压同(1) ，t=15℃；
(3) 气液组成及温度同(1) ，总压为300 kPa(绝对压力)。
解 (1) 根据《化工原理》教材中表 8-1 知T = 35℃时，SO 2 的 kPa E 410567.0?=, 故
563
.10110567.04
=?==P E m
根据相平衡关系 , 得
056.0001.056*=?==A A mx y
由于A A y y >*，所以将发生解吸过程。传质推动力为
026.003.0056.0=-=?y
(2 ) T = 15℃时 , SO 2的 kPa E 410294.0?=，故
293
.10110294.04
=?==P E m
根据相平衡关系 , 得
029.0001.029*=?==A A mx y
由于A A y y <*，所以将发生吸收过程。 传质推动力为
001.0029.003.0=-=?y
(3)同理可知 , 当 T = 35℃，p = 300 kPa 时 ,kPa E 410567.0?=，故9.18==
P
E
m 0189.0001.09.18*=?==A A mx y
由于A A y y <*，所以将发生吸收过程。推动力为
0111.00189.003.0=-=?y
示意图见题6-3 图。
题6-3 图
分析 体会通过改变温度和总压来实现气液之间传质方向的改变 ,即吸收和解吸。
6-4 氨-空气混合气中含氨0.12(摩尔分数)，在常压和25℃下用水吸收，过程中不断移走热量以使吸收在等温下进行。进气量为1000 m 3 ，出口气体中含氨0.01(摩尔分数)。试求被吸收的氨量(kg)和出口气体的体积(m 3) 。
解 惰性气体量 388088.01000m V =?=，进口中 NH 3 之量为3120m ,出口中NH 3 之量为3988
.012.099
.001.0120m =?
,于是总出气量= 880 + 9 =3889m ,被吸收的NH 3量为
mol 4544298
8.314101325
8890.01-298314.8101325100012.0=??????
,为 77.3kg 。
分析 (1) 进行物料衡算时应以摩尔数或者质量为基准,一般不以体积为基准。此
处由于温度和压力均不变,故摩尔数的变化正比于体积的变化,所以以体积作为衡算的基准。
(2) 本题是并流还是逆流? 有区别吗 ?
(3) 如何才能不断移走热量? 该用填料塔还是板式塔 ? (4) 不移走热量对吸收有什么影响 ?
6-5 一浅盘内存有2mm 厚的水层，在20℃的恒定温度下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm 的静止空气膜层，此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为2.6×10-5m 2/s ，大气压强为1.013×105Pa 。求蒸干水层所需时间。
解：本题中水层Z 的变化是时间θ的函数，且与扩散速率有关。
1
2
2121ln B B B B A A A p p p p p p RTZ DP N --=
查教材附录水的物理性质得，20℃时水的蒸汽压为2.3346kPa 。已知条件为：
,3.101,97.983346.23.101,3.101,0,3.101221221kPa p p P kPa p kPa p kPa p kPa p B A B B A A =+==-====
代入上式得：
()
s
m kmol p p p p p p RTZ DP N B B B B A A A ??=--?????=--=26-5-122121/1003.597.983
.101ln
97.983.10103.101005.0293314.83.1011060.2ln 水的摩尔质量kmol kg M /18=，设垂直管截面积为A ，在θd 时间内汽化的水量应等于水扩散出管口的量，即
AdZ M
Ad N A ρ
θ= 则s m M N d dZ A /10054.9100018
1003.586--?=??==ρθ 在0=θ，0=Z 到0=θ，m Z 3102-?=之间积分，得
s 48
-3-1021.210
054.9102?=??=θ 6-6 含组分A 为0.1的混合气，用含A 为0.01（均为摩尔分数）的液体吸收其中的A 。已知A 在气、液两相中的平衡关系为y x =，液气比为0.8，求： (1) 逆流操作时，吸收液出口最高组成是多少？此时的吸收率是多少？若
5.1=G L
，各量又是多少？分别在
y-x 图上表示；
(2) 若改为并流操作，液体出口最高组成是多少？此时的吸收率又是多少？ 解 (1) 逆流操作(题6-6 图(a))时，已知
题6-6 图
01.001.0101.02≈-=
X ，11.01
.011
.01=-=Y
① 当18.0=<=m V L ，以及塔高无穷高时,在塔底达到两相平衡(题8-9图(b)),
11.01*1max 1===m Y X X 。根据物料衡算可知
()
()03.001.011.08.011.02*
112=-?-=--
=X X V
L Y Y 此时 , 吸收率为
%7.7211
.003
.011.0=-=
E
② 当15.1=>=m V L ,以及塔高无穷高时,在塔顶达到吸收平衡(题 8-9图(b))，01.02*2min 2===mX Y Y 。仍可以根据物料衡算 ()()min 2121Y Y V X X L -=-，求出
077.01=X
%9.9011
.001
.011.0=-=
E
(2) 并流操作且8.0=V L 时(题8-9 图(c))，因为∞=H ，所以有
11mX Y =
根据操作线关系,有
V
L
X X Y Y -=--1212
式①，②联立，求得:
0655.011==Y X
于是
%5.4011
.00655
.011.0=-=
E
分析 逆流吸收操作中，操作线斜率比平衡线斜率大时，气液可能在塔顶呈平衡；此时吸收率最大，但吸收液浓度不是最高。
操作线斜率小于平衡线斜率时，气液在塔底呈平衡；吸收液浓度是最高的，但吸收率不是最高。
6-7 用水吸收气体中的SO 2 ，气体中SO 2 的平均组成为0.02(摩尔分数)，水中SO 2 的平均浓度为1g/1000g 。塔中操作压力为10.13kPa(表压)，现已知气相传质分系数G k =0.3×10-2kmol/（m 2·h·kPa），液相传质分系数L k = 0.4 m/h 。操作条件下平衡关系50y x =。求总传质系数K Y （kmol/（m 2·h））。 解 根据
()()()()()()()()*********
11111111y y p p p K y y y y p p K y y y y K y y y y K Y Y K N A
A Y Y Y Y Y A ---=---=---=???
? ??---=-=和
()
*A A G A p p K N -=
得
()()
*11y y pK K G Y --=
现已知kPa p 4.111=，02.0=y ，4*1081.218
100064164
150-?=+?
==A mx y ，因此
要先根据下式求出G K 才能求出Y K :
L
G G Hk k K 111+= 因此还要求出 H ：
()
kPa m kmol pmx c x p c H A A A A ?=?≈==
3*
/01.050
4.111181000 于是便可求出
()
kPa h m kmol K G ??=2/0017.0
和
()
h m kmol K Y ?=2/187.0
分析 此题主要练习各种传质系数之间的转换关系，第二目的是了解各系数的量级。
6-8 在1.013×105Pa 、27℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的浓度很低，平衡关系服从亨利定律。已知H=0.511 kPa ·m 3/kmol ，气膜吸收分系数k G =1.55×105kmol/(m 2·s·kPa)，液膜吸收分系数k L =2.08×105 (m/s)。试求吸收总系数K G 并算出气膜阻力在总阻力中所占的百分数。
解 根据定义式()()A A
L A
A G A c c K p p K N -=-=**和H
c p A A
*
*=，可知
G L K H
K 1
=
所以只要求出G K 即可。又
24371673417637075
.01098.111067.511113-5-=+=??+?=+=L G G Hk k K 所以
()
Pa h m kmol K G ???=25-/101.4
h m K L /02.0=
因为
G k 1为气相阻力，G
K 1为总阻力，故 %4.722437117637==总阻力气相阻力
分析 此题应和题6-9一起综合考虑。
6-9 在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃，压强为1.013×105Pa 。稳定操作状况下塔内某截面上的气相中甲醇分压为37.5mmHg ，液相中甲醇浓度为2.11kmol/m 3。试根据题6-8中有关数据计算出该截面的吸收速率。
解 吸收速率可以用公式 ()*p p K N G A -=求出。其中
kPa p 07.5=
kPa H c p 33
*
10023.1955
.1102--?=?==
()
kPa s m kmol Hk k K L
G G ???=??+
?=
+=
---255
5/1012.11008.2955.11
1055.111
111
于是可得
()()
s m kmol N A ??=?-??=---2535/1068.510023.107.51012.1
分析 (1) 此时，根据()()55-1068.5-07.51055.1-?=?=-=i i G A p p p K N , 还可以计算出气液界面气相侧中的甲醇分压（kPa p i 405.1=）以及液相侧中的甲醇浓度 （3/748.2m kmol Hp c i i ==），此值远高于主体溶液中的甲醇浓度 。
(2) 是不是题目有些问题？含5%甲醇的空气似乎应是入口气 体，因此3/2m mol 应是出塔液体的浓度，而此液体的浓度也太低了 (质量分数仅为0.0064%)，这些水又有何用呢？
(3) 若将题目中 甲醇浓度改为3/2m kmol ，则质量分数为6.4 %，便可以用精馏法回收其中的甲醇。
6-10 附图为几种双塔吸收流程，试在y-x 图上定性画出每种吸收流程中A 、B 两塔的操作线和平衡线，并标出两塔对应的气、液相进出口摩尔分数。
题6-10附图
(c)
11
(a)
(b)
(c)
(d)
1
1
1
1
a
3
（d ）
6-11 在某逆流吸收塔内，于101.3kPa 、24℃下用清水吸收混合气体中的H 2S ，将其浓度由2%降至0.1%（体积分数）。系统符合亨利定律，E =545×101.3kPa。若吸收剂用量为最小用量的1.2倍，试计算操作液气比及出口液相组成。 解：已知 y 1=0.02 y 2=0.001 KPa 1052.5E 4?= P =101.33KPa 则 0204.002.0-102.01Y ==
001.0001
.0-1001
.0Y2==
75.54433
.1011025.5P E m 4=?==
5.51775
.5440204.0001.00204.0m Y1Y2-Y1V L min
=-==?
?? ?? 25.7665.1755.1V L 5.1V L min
=?=???
??=
x
y 3
y 1
231
y 2
x
y 2
y 3
2
13
y 1
又据全塔物料衡算()()2121Y -Y V X -X L =
=1X ()()5
-105.2001.00204.025.77612X Y 2-Y 1L V 1X ?=-??
? ??=+??? ??=
即操作液气比
V
L
为776.25 出口液相组成X 1为5105.2-? 6-12用纯水逆流吸收气体混合物中的SO 2，SO 2的初始浓度为5％（体积分数），操作条件下的相平衡关系为y ＝5.0x ，分别计算液气比为4和6时气体的极限出口浓度。
解：当填料塔为无限高，气体出口浓度达极限值，此时操作线与平衡线相交。对于逆流操作，操作线与平衡线交点位置取决于液气比与相平衡常数m 的相对大小。
当4=L ，0.5= 01.05 05.01max ,1=== m y x 由物料衡算关系可以求得气体的极限出口浓度为： ()()01.0001.0405.0211min ,2=-?-=-- =x x G L y y 当6=L ，0.5=>m G L ，操作线与平衡线交于塔顶，由平衡关系可以计算气体极限出口浓度为： 02min ,2==mx y 由物料衡算关系可求得液体出口浓度为： ()00833.06 05.0min ,2121==-+ =y y L G x x 从以上计算结果可知，当m L <时，气体的极限残余浓度随G L 增大而减 小；当m G L >时，气体的极限浓度只取决于吸收剂初始浓度，而与吸收剂的用量无关。 6-13 在某填料吸收塔中，用清水处理含SO 2的混合气体。逆流操作，进塔气体中含SO 2为0.08(摩尔分数)，其余为惰性气体。混合气的平均相对分子质量取28。水的用量比最小用量大65%，要求每小时从混合气中吸收2000kg 的SO 2。已知操作条件下气、液平衡关系为x y 7.26=。计算每小时用水量为多少立方米。 解：根据题意得 087.008 .0108 .01111=-=-= y y Y 根据吸收的SO 2质量求得混合气中惰性气体的流量 h kmol V /375.35992.008 .0642000 =??= 根据物料衡算 ()()221087.0375.35964 2000 Y Y Y V -?== - 解得521035.4-?=Y 又 67.267.26/087.01035.4087.052 121min =?-=--=??? ??-X X Y Y V L e 则 h kmol L L /1058.1375.3597.2665.165.14min ?=??== 则每小时的用水量为 h m LM V /1085.21000181058.1354?=???==ρ水 6-14 用纯溶剂对低浓度气体作逆流吸收，可溶组分的回收率为η，采用的液气比是最小液气比的β倍。物系平衡关系服从亨利定律。试以η、β两个参数列出计算N OG 的表达式。 解：令进塔气体浓度为y1，则出塔气体浓度为()η-=1y y 12 x 2=0 m 1x 2y -1y G L G L min βηββ==??? ??=）（ ()() 2121G L x x y y --=Θ ()[]β ηβηm y x x y y 111m 1 11= ?--= ∴ 由上题证明的结果： L G m -1y y ln N 2 1OG ??= 又 β 1 1111y y y mx y - =-=? () η-=-=?10122y y y ()()[] ηββ--= ??∴ 1121y y ()()() 111ln NOG -???? ??--=βηηβββη 6-15 在一填料吸收塔内，用含溶质为0.0099的吸收剂逆流吸收混合气体中溶质的85%，进塔气体中溶质浓度为0.091，操作液气比为0.9，已知操作条件下系统的平衡关系为x y 86.0=，假设总体积传质系数与流动方式无关。试求：（1）逆流操作改为并流操作后所得吸收液的浓度；（2）逆流操作与并流操作平均吸收推动力之比。 解：逆流吸收时，已知y 1=0.091，x 2=0.0099 所以 ()()01365.085.01091.0-11y 2y =-==η ()()09584 .09 .001365.0091.00099.0L 212x 1x =-+=-+=y y V 0824.009584.086.0X 86.0Y 1* 1=?=?= 008514.00099.086.02X 86.0Y * 2=?=?= 0086.00824.0091.0Y Y Y * 111=-=-=? 005136.0008514.001365.0Y -Y Y * 222=-==? ()()?? ? ??-=??? ? ???-?= ?005136.00086.0ln 005136.00086.0Y Y ln Y Y Ym 2121 ()()51 .1100672 .001365.0091.0Y Y2Y1N OG =-=?-= m 改为并流吸收后，设出塔气、液相组成为’ 1Y 、’ 1X ，进塔气。 物料衡算： ()( ) ’ ’ 121 Y -Y V L X -X 2= 将物料衡算式代入N OG 中整理得： ()()() '1'122ln /)//(1/1mX Y mX Y V L m N OG --+= 逆流改为并流后，因K Ya 不变，即传质单元高度H OG 不变，故N OG 不变 所以 ( ) ()’ ’1 186.00099.086.091.0ln 9.086 .01151.11x y -?-+= 由物料衡算式得： 0999.0X 9.0Y 11=+’ ’ 将此两式联立得： 0568.0X 1=’ 0488.0Y 1=’ ()84.100366 .000672.0N Y -Y Y OG 1 2 m === ?’ 84.100366.000672 .0Y Y m m ==??’ 由计算结果可以看出，在逆流与并流的气、液两相进口组成相等及操作条件相同 的 情况下，逆流操作可获得较高的吸收液浓度及较大的吸收推动力。 6-16 今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为1000m 3/h （标准状况），原料气中含甲醇100g/m 3，吸收后的水中含甲醇量等于与进料气体相平衡时组成的67%。设在标准状况下操作，吸收平衡关系为 x y 15.1=，甲醇的回收率为98%，K y = 0.5 kmol/（m 2 ·h），塔内填料的有效比 表面积为190 m 2/m 3，塔内气体的空塔流速为0.5 m/s 。试求： (1) 水的用量； (2) 塔径； (3) 填料层高度。 解 下面计算中下标1表示塔底，2表示塔顶。根据已知操作条件，有 h kmol V /52.41125.364.441032100 10004.2210003 =-=??-= 0753.052 .41125 .31== Y ()00151.0%98112=-=Y Y 02=X 0609.015 .11115.1111*1 =?+==Y Y y x %671=x 0408.0* 1 =x ，0425.011 1 1=-=x x X （1）根据全塔的甲醇物料衡算式 ()()2121Y Y V X X L -=-可以得出用水量 ()()h kmol X X Y Y V L /04.7200425.000151.00753.052.412121=--?=--= （2）塔径m u V D s T 814.05 .03600 100044=??== ππ，可圆整到0.84m 。 （3）由于是低浓度吸收，故可以将x y 15.1=近似为X Y 15.1=,并存在Y y K K ≈，则可进行以下计算： 填料层高度 OG OG H N H = 先计算气相总传质单元数： m OG Y Y Y N ?-= 21 2 1 2 1ln Y Y Y Y Y m ???-?=? 0264.00425.015.10753.0*111=?-=-=?Y Y Y 00151.0*222=-=?Y Y Y 49.8=OG N 再计算气相总传质单元高度 m a K V a K V H y Y OG 79.084.04 1905.052 .412=???=Ω≈Ω= π 最终解得m H 7.6= 分析 (1)这是一个典型的设计型问题，即已知工艺要求，希望设计出用水量、塔径和塔高。 (2)若不进行以上近似，则可按下述方法求解: () *'-y y dH a K dy V y -Ω= 式中：'V -气体总流量。 于是 () * 'y y a K dy V dH y -Ω-= 对上式进行积分得 () ? -Ω=1 2 * 'y y y y y a K dy V H （当然此时y K 也会随着流量变化而变化，求解时还需要做另外的近似） （3）或者做以下近似处理 ()()()()** *** * 1111Y Y Y Y K Y Y Y Y K y y K Y Y K N y y y Y A ++-=??? ? ??+-+=-=-= 得 ()() * 111 Y Y K K y Y ++= 其中，Y 可取1Y 和2Y 的平均值；*Y 可取*1Y 和*2Y 的平均值。 取 0384.02 2 1=+= Y Y Y 0213.02 0425.0221=+=+= X X X 0244.00213.015.1*=?==mX Y 则 ()() () h m kmol K Y ?=++= 2/0471.00213.010384.015 .0 m H OG 835.0841 .04 190471.025 .412 =?? ?= π 481.806.7225.4115.100151.00753.006.7225.4115.11ln 06.7225.4115.111 1ln 11 2221=???????+??? ???-?- =??????+--??? ??--= L mV mX Y mX Y L mV L mV N OG m H N H OG OG 1.7481.8835.0=?== 1、在完全湍流时（阻力平方区），粗糙管的摩擦系数 数值。 A.与光滑管一样 B.只取决于Re C.取决于相对粗糙度 D.与粗糙度无关 2、某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应。 A.停泵，向泵内灌液 B.降低泵的安装高度 C.检查进口管路是否有泄漏现象 D.检查出口管路阻力是否过大 3、液体在两截面间的管道内流动时, 其流动方向是。 A.从位能大的截面流向位能小的截面； B.从静压能大的截面流向静压能小的截面； C.从动能大的截面流向动能小的截面； D.从总能量大的截面流向总能量小的截面; 4、冷热两流体的对流给热系数相差较大时，提高总传热系数K值的措施是。 A.提高小的值； B.提高大的值； C.两个都同等程度提高； D.提高大的值，同时降低小的值。 5、在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用方法来提高传热速率最合理。 A.提高蒸汽速度； B.采用过热蒸汽以提高蒸汽温度； C.提高空气流速； D.将蒸汽流速和空气流速都提高。 6、沉降室的生产能力与有关。 A.颗粒沉降速度和沉降室高度； B.沉降面积； C.沉降面积和颗粒沉降速度； D.沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。 7、离心泵的扬程是指泵给予（）液体的有效能量。 A. 1kg B. 1N C. 1m 8、雷诺数的物理意义表示。 A.粘滞力与重力之比； B.重力与惯性力之比； C.惯性力与粘滞力之比； D.压力与粘滞力之比。 9、为了减少室外设备的热损失，保温层外的一层隔热材料的表面应该是。 A.表面光滑，色泽较浅 B.表面粗糙，色泽较深 C.表面粗糙，色泽较浅 10、蒸汽冷凝传热时不凝气体的存在，对冷凝给热系数α的影响是。 A.使α增加 B.使α降低 C.无影响 1、C 2、C 3、D 4、A 5、C 6、B 7、B 8、C 9、A 10、B 1、离心泵效率最高的点称为： A 工作点 B 操作点 C 设计点 D 计算点 2、某离心泵运行一年后发现有气缚现象，应。 A 停泵，向泵内灌液 B 降低泵的安装高度 C 检查进口管路是否有泄漏现象 D 检查出口管路阻力是否过大 3、离心泵停车时要： A 先关出口阀后断电 B 先断电后关出口阀 C 先关出口阀先断电均可 D 单级式的先断电，多级式的先关出口阀 4、冷热两流体的对流给热系数相差较大时，提高总传热系数K值的措施 是。 A 提高小的值； B 提高大的值； C 两个都同等程度提高； D 提高大的值，同时降低小的值。 5、在空气-蒸汽间壁换热过程中可采用方法来提高传热速率最合理。 A 提高蒸汽速度； B 采用过热蒸汽以提高蒸汽温度； C 提高空气流速； D 将蒸汽流速和空气流速都提高。 6、沉降室的生产能力与有关。 A 颗粒沉降速度和沉降室高度； B 沉降面积； C 沉降面积和颗粒沉降速度； D 沉降面积、沉降室高度和颗粒沉降速度。 7、在讨论旋风分离器分离性能时，临界直径这一术语是指： A 旋风分离器效率最高时的旋风分离器的直径 B 旋风分离器允许的最小直径 C 旋风分离器能够全部分离出来的最小颗粒的直径 D 能保持滞流流型时的最大颗粒直径 8、判断下面的说法中哪一种是错误的： A 在一定的温度下，辐射能力越大的物体，其黑度越大 B 在同一温度下,物体的吸收率A与黑度ε在数值上相等,因此A和ε的物理 意义相同 C 黑度越大的物体吸收热辐射的能力越强 D 黑度反映了实际物体接近黑体的程度 9、真空蒸发时，冷凝器操作压强的最低极限取决于： A 冷凝水的温度 B 真空泵的能力 C 当地大气压力 D 蒸发器的蒸发水量 10、下述几条措施，哪一条不能提高加热蒸汽的济程度？ A 采用多效蒸发流程 B 引出额外蒸汽 C 使用热泵蒸发器 D 增大传热面积 1、C 2、C 3、A 4、A 5、C 六吸收 浓度换算 甲醇15%(质量)的水溶液, 其密度为970Kg/m3, 试计算该溶液中甲醇的: (1)摩尔分率; (2)摩尔比; (3)质量比; (4)质量浓度; (5)摩尔浓度。 分子扩散 估算1atm及293K下氯化氢气体(HCl)在(1)空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。 一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20℃空气以一定速度吹过管口,经5 小时后液面下降到离管口2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg] , 丙酮液密度为 7900[kg/m3],计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数。 浅盘内盛水。水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。 一填料塔在常压和295K下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。在塔内某处，氨在气相中的组成y a=5%(摩尔百分率)。液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量N A = 10 - 4[kmol/m2·S],气相扩散系数D G=[cm2/s],求气膜的当量厚度。 相平衡与亨利定律 温度为10℃的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%，求达到平衡时氧在水中的最大浓度, （以[g/m3]、摩尔分率表示）及溶解度系数。以[g/m3·atm]及 [kmol/m3·Pa]表示。 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压) (A)Y增大一倍; (B)P增大一倍;(C)Y减小一倍; (D)P减小一倍。 25℃及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3，与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后, (1)CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少? (2)刚开始接触时的总传质推动力ΔP,Δx各为多少？气液达到平衡时的总传质推动力又为多少？ 6-1 已知在101.3 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨1 g 的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa 。试求： (1) 溶解度系数H (kmol ·m -3·Pa -1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m ； (4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H ，E ，m 值。 （假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为1000 3/m kg ） 解：（1）根据已知条件 Pa p NH 987*3= 3/5824.01000 /10117 /13m kmol c NH == 定义 333*NH NH NH H c p = () Pa m kmol p c H NH NH NH ??==-34/109.5333 （2）根据已知条件可知 0105.018 /10017/117 /13=+= NH x 根据定义式 333*NH NH NH x E p = 可得 Pa E NH 41042.93?= （3）根据已知条件可知 00974.0101325/987/* *33===p p y NH NH 于是得到 928.0333*==NH NH NH x y m （4）由于H 和E 仅是温度的函数，故3NH H 和3NH E 不变；而 p E px Ex px p x y m ====** ，与T 和p 相关，故309.0928.03 1' 3 =?=NH m 。 分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。 （2）注意E ，H 和m 的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。 6-2 在25℃下，CO 2分压为50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触： (1) 含CO 2为0.01 mol/L 的水溶液； (2) 含CO 2为0.05 mol/L 的水溶液。 试求这两种情况下CO 2的传质方向与推动力。 解： 由亨利定律得到 * 2 250CO CO Ex kPa p == 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出 ()kPa E CO 51066.1252?=℃ 所以可以得到 4 *1001.32 -?=CO x 又因为 ()()345 25/10347.318 1066.11000 22 2m kPa kmol EM H O H O H CO ??=??= ≈ -ρ℃ 所以得 1. 某精馏塔的设计任务为：原料为F，x f，要求塔顶为x D，塔底为x w。设计时若选定的回流比R不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽加料改为饱和液体加料，则所需理论板数N T减小，提馏段上升蒸汽量V' 增加，提馏段下降液体量L' 增加，精馏段上升蒸汽量V不变，精馏段下降液体量L不变。（增加，不变，减少） 2. 某二元理想溶液的连续精馏塔,馏出液组成为x A=0.96(摩尔分率) .精馏段操作线方程为y=0.75x+0.24.该物系平均相对挥发度α=2.2,此时从塔顶数起的第二块理论板上升蒸气组成为y2=_______. 3. 某精馏塔操作时，F，x f，q，V保持不变，增加回流比R，则此时x D增加，x w减小，D减小，L/V增加。（增加，不变，减少） 6.静止、连续、_同种_的流体中，处在_同一水平面_上各点的压力均相等。 7.水在内径为φ105mm×2.5mm的直管内流动，已知水的黏度为1.005mPa·s，密度为1000kg·m3流速为1m/s,则R e＝_______________,流动类型为_______湍流_______。 8. 流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来 的__4__倍；如果只将管径增加一倍，流速不变，则阻力损失为原来的__1/4___倍。 9. 两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又称作相似准数。 10. 求取对流传热系数常常用_____量纲________分析法,将众多影响因素组合 成若干____无因次数群______数群，再通过实验确定各___无因次数群________之间的关系，即得到各种条件下的_____关联______式。 11. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_____传导_____、 ___对流______和 ____辐射___。 12. 在列管式换热器中,用饱和蒸气加热空气,此时传热管的壁温接近___饱和蒸 汽一侧_____流体的温度,总传热系数K接近___空气侧___流体的对流给热系数. 第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和2的混合气体中，2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102 y Y y = ==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解3, 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数//117 =0．010*******／18 x = + 浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中3的量为 /3 11017n kmol -=? 溶液的体积 /.3 3101109982 V m -=? 溶液中 3的浓度//.333 11017==0．581／101109982 n c kmol m V --?=? 或 . 39982 00105058218 s s c x kmol m M ρ= = ?=．．／ 3 与水的摩尔比的计算 //117 0010610018 X = =． 或 ..00105001061100105 x X x = ==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。 吸收率的定义为 12 2 11 1Y Y Y Y Y η-= ==-被吸收的溶质量原料气中溶质量 解 原料气中3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11) 101 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中3的摩尔比为 () (2) 1 1109011100111Y Y η=-=-?=（） 摩尔分数 (22) 200111 =0010981100111 Y y Y = =++ 气液相平衡 【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3 NH 的平衡 分压为798。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3 kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。 总压为100kPa 。 解 液相中3 NH 的摩尔分数/.//117 0010511710018 x = =+ 气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.333 11017 0581 101109982 n c kmol m V --?===?／ 溶解度系数 /*./../()3 058107980728H c p kmol m kPa ===? 液相中3NH 的摩尔分数 //117 0010511710018 x = =+．／ 气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (0798) 07610000105 y m x == =? 或 //.76100076m E p === 【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，3 1m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的 吸收一章习题及答案 一、填空题 1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为____________________，以传质总系数表达的速率方程为___________________________。 N A = k y (y-y i) N A = K y (y-y e) 2、吸收速度取决于_______________，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以_______________来增大吸收速率。 双膜的扩散速率减少气膜、液膜厚度 3、由于吸收过程气相中的溶质分压总_________ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的_________。增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，则操作线向_________平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y e）_________。 大于上方增大远离增大 4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_________。 1.80 5、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_________，操作线将_________平衡线。 减少靠近 6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_________常数表示，而操作线的斜率可用_________表示。 相平衡液气比 7、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG将_________，N OG将_________ (增加，减少，不变)。 不变增加 8、吸收剂用量增加，操作线斜率_________，吸收推动力_________。（增大，减小，不变） 增大增大 9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：_________、_________、_________。 平衡关系物料衡算传质速率。 10、填料的种类很多，主要有________、_________、_________、________、___________、______________。 拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环波纹填料丝网填料 11、填料选择的原则是_________________________________________。. 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。 12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有__________________。 良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。 13、填料塔的喷淋密度是指_____________________________。 单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。 14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是__________________。 填料的表面积及空隙 15、填料应具有较_____的__________，以增大塔内传质面积。 大比表面积 16、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是提供足够的气液两相_________。 传质面积 17、菲克定律是对物质分子扩散现象基本规律的描述。 18、以（Y-Y*）表示总推动力的吸收速率方程式为N A=K Y（Y﹣Y﹡）。 19、、吸收操作是依据混合气体中各组分在溶剂中的溶解度不同而得以分离。 20、某气体用ABC三种不同的吸收剂进行吸收操作，液气比相同，吸收因数的大小关系为A1﹥A2﹥A3，则气体溶解度的大小关系为。 化工原理试题库 试题一 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=________02mH =__________Pa. 该地区的大气压为 720mmHg 。 2、 常温下水的密度为1000 3m Kg ，粘度为1cp ，在mm d 100=内的管内以s m 3 速度流动，其流动类 型为 ______________。 3、 流体在管内作湍流流动时，从中心到壁可以__________.___________._ _________________. 4、 气体的粘度随温度的升高而_________，水的粘度随温度的升高_______。 5、 水在管路中流动时，常用流速范围为_______________s m ,低压气体在管路中流动时，常用流速范围 为_______________________s m 。 6、 离心泵与往复泵的启动与调节的不同之处是：离心泵_________________. __________________.往复泵___________________.__________________. 7、在非均相物糸中，处于____________状态的物质，称为分散物质，处于 __________状态的物质，称为分散介质。 8、 间竭过滤操作包括______._______.________._________.__________。 9、 传热的基本方式为___________.______________.__________________。 10、工业上的换热方法有_________.__________.__________.____________。 11、α称为_______________，其物理意义为____________________________. __________________________，提高管内α值的有效方法____________. 提高管外α值的有效方法______________________________________。 12、 蒸汽冷凝有二种方式，即_____________和________________ 。其中， 由于_________________________________________，其传热效果好。 二：问答题（36分） 1、 一定量的流体在圆形直管内作层流流动，若将其管径增加一倍，问能量损 失变为原来的多少倍？ 2、 何谓气缚现象？如何防止？ 3、何谓沉降？沉降可分为哪几类？何谓重力沉降速度？ 4、在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，问： （1） 传热管的壁温接近于哪一种流体的温度？ （2） 传热糸数K 接近于哪一种流体的对流传热膜糸数？ （3） 那一种流体走管程？那一种流体走管外？为什么？ 5、换热器的设计中为何常常采用逆流操作？ 6、单效减压蒸发操作有何优点？ 三：计算题(46分) 1、 如图所示，水在管内作稳定流动，设管路中所有直管管路的阻力糸数为03.0=λ，现发现压力表上 的读数为052mH ，若管径为100mm,求流体的流量及阀的局部阻力糸数？ 2、 在一 列管式换热器中，用冷却将C 0100的热水冷却到C 0 50，热水流量为h m 360，冷却水在管 内 流动，温度从C 020升到C 0 45。已 知传热糸数K 为C m w .20002， 换热管为mm 5.225?φ的钢管，长 为3m.。求冷却水量和换热管数 （逆流）。 第二章 吸收习题解答 1从手册中查得101.33KPa 、25℃时,若100g 水中含氨1g,则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律,试求溶解度系数H(kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解: (1) 求H 由33NH NH C P H * = .求算. 已知:30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出: 以100g 水为基准,因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为 31000/kg m .则: 3333 3 1 170.582/1001 1000 0.5820.590/()0.987 NH NH a NH C kmol m C H kmol m kP P * ==+∴===? (2).求m .由333 333330.987 0.00974 101.33 1 170.0105 11001718 0.009740.928 0.0105 NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x y m x ** **== = ===+=== 2: 101.33kpa 、1O ℃时,氧气在水中的溶解度可用p o2=3.31×106x 表示。式中:P o2为氧在气相中的分压,kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中,每立方米溶有多少克氧. 解:氧在空气中的摩尔分数为0.21.故 222 26 6 101.330.2121.2821.28 6.4310 3.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小,故可以认为X x ≈ 即:2266.4310O O X x -≈=? 所以:溶解度6522322()()6.431032 1.141011.4118()()kg O g O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30℃,总压强为506.6kPa 。从手册中查得30℃时C02在水中的亨利系数E=1.88x105KPa,试求溶解度系数H(kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m,并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解:(1).求H 由2H O H EM ρ = 求算 2435 1000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -= = =???? (2)求m 5 1.8810371506.6 E m ρ?=== (2) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (3) 2255 506.60.0210.1310.13 5.3910 1.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小,故可近似认为X x ≈ 55 2222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=?????? ???? ?? =??? ?? 故100克水中溶有220.01318CO gCO 4．.在101.33kPa 、0℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知 6-1 已知在 kPa(绝对压力下)，100 g 水中含氨1 g 的溶液上方的平衡氨气分压为987 Pa 。试求： (1) 溶解度系数H (kmol ·m -3·Pa -1)； (2) 亨利系数E(Pa)； (3) 相平衡常数m ； (4) 总压提高到200 kPa(表压)时的H ，E ，m 值。 （假设：在上述范围内气液平衡关系服从亨利定律，氨水密度均为 10003/m kg ） 解：（1）根据已知条件 Pa p NH 987*3= 3/5824.01000 /10117 /13m kmol c NH == 定义 333*NH NH NH H c p = () Pa m kmol p c H NH NH NH ??==-34/109.5333 （2）根据已知条件可知 0105.018 /10017/117 /13=+= NH x 根据定义式 333*NH NH NH x E p = 可得 Pa E NH 41042.93?= （3）根据已知条件可知 00974.0101325/987/* *33===p p y NH NH 于是得到 928.0333*==NH NH NH x y m （4）由于H 和E 仅是温度的函数，故3NH H 和3NH E 不变；而 p E px Ex px p x y m ====** ，与T 和p 相关，故309.0928.03 1' 3 =?=NH m 。 分析（1）注意一些近似处理并分析其误差。 （2）注意E ，H 和m 的影响因素，这是本题练习的主要内容之一。 6-2 在25℃下，CO 2分压为50 kPa 的混合气分别与下述溶液接触： (1) 含CO 2为 mol/L 的水溶液； (2) 含CO 2为 mol/L 的水溶液。 试求这两种情况下CO 2的传质方向与推动力。 解： 由亨利定律得到 * 2 250CO CO Ex kPa p == 根据《 化工原理》 教材中表 8-1 查出 ()kPa E CO 51066.1252?=℃ 所以可以得到 4 *1001.32 -?=CO x 又因为 ()()3 45 25/10347.318 1066.1100022 2m kPa kmol EM H O H O H CO ??=??= ≈ -ρ℃ 所以得 3 4*/0167.05010347.32 22m kmol p H c CO CO CO =??==- 于是：（1）为吸收过程，3/0067.0m kmol c =?。 （2）为解吸过程，3/0333.0m kmol c =?。 分析 （1）推动力的表示方法可以有很多种，比如，用压力差表示时： ① kPa H c p CO CO CO 9.2910347.301 .04 * 2 22 =?= = - 推动力 kPa p 1.20=?（吸收） 1下列哪些因素可能是造成筛板塔严重漏液的原因（ADE） A气量过小B气量过大 C 板上液层厚度过小 D 液量过大E严重漏液 2 造成板式塔液泛，可能是因为（CDF） A 板上也留分布不均匀 B 板上气液分布不均匀C气量过大 D 液量过大E严重漏液F板间距过小 3下列命题正确的是（AC） A板间距过小，雾沫夹带线下移B板间距过大，雾沫夹带线上移C降液管面积上升，液相上线右移D降液管面积下降，液相上线左移4以下湿空气中，_______参数是相互独立的。（B） A:H P W B:t t w C:H, t d D:l, t w 5某一定状态下的湿空气，以一定速度流过水盘液面，则平衡时水温等于_______。（A） A 湿球温度t w B干球温度t C露点温度t d D 绝热饱和温度t as 6某液体在一等径直管中稳态流动，若体积流量不变，管内径减小为原来的一半时，假定管内的相对粗糙度不变，则_______。(C) A 4倍 B 8倍 C 16倍 D 32倍 完全湍流（阻力平方区）时，流动阻力变为原来的_______。(D) A 4倍 B 8倍 C 16倍 D 32倍 7流体在管内作完全湍流流动，其他不变，当速度提高到原来的2倍时，阻力损失是原来的___C___倍；若为层流流动，其他不变，当速度提高到原来的2倍时，阻力损失是原来的___B___倍。 A 1倍 B 2倍 C 4倍 D 8倍 8 流体流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的_______。（C） A动能 B 位能C静压能D总机械能 9层流与湍流的区别，下列说法不正确的是：_______。（AB） A 湍流流速大于层流流速。 B 流道截面积大的为湍流，截面积小的为层流。 C 层流的雷诺数小于湍流的雷诺数。 D 层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。 10 离心泵停车时要（A）。 A 先关出口阀后断电 B 先断电后关出口阀 C 先关出口阀先断电均可 D 单级式的先断电，多级式的先关出口阀 11 离心泵最常用的调节方法是（B）。 A 改变吸入管路中阀门开度 B 改变压出管路中阀门的开度 C 安置回流支路，改变循环量的大小 D 车削离心泵的叶轮 12 流体通过离心泵所获得的能量主要表现为（B）。 A 动能增加 B 静压能增加C位能增加D流量增大 13离心泵工作时，通过改变出口阀的开度调节流量，其实质是（B） A 改变泵的工作特性曲线B改变管路的特性曲线 C 改变泵的扬程D调节泵的功率 14 离心沉降速度是_______。（B） A 颗粒运动的绝对速度B径向速度C切向速度D气流速度 第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..02 0251102 y Y y = ==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数//117 =0．010*******／18 x = + 浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中NH 3的量为 /3 11017n k m o l -=? 溶液的体积 /.33101109982 V m -=? 溶液中NH 3的浓度//.333 11017==0．581／101109982 n c kmol m V --?=? 或 . 39982 00105058218 s s c x kmol m M ρ= = ?=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105 x X x = ==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。 吸收率的定义为 解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101) 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111) =0010981100111 Y y Y = =++ 气液相平衡 【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。总压为100kPa 。 解 液相中3NH 的摩尔分数/.//117 0010511710018 x = =+ 气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P k P a ＝ 题1. 已知在0.1MPa（绝压）、温度为30℃时用清水吸收空气中的SO2，其平衡关系为y A*= 26.7x A。如果在吸收塔内某截面测得气相中SO2的分压4133Pa，液相中SO2浓度为C A = 0.05kmol·m-3，气相传质分系数为k g = 4.11×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1，液相传质分系数 k L=1.08×10-4m·s-1，且溶液的密度等于水的密度。试求在塔内该截面上：（1）气－液相界面上的浓度C A,i和p A,i; （2）K G和K L及相应的推动力；（3）本题计算方法的基础是什么？ 解：（1）求p A,i和C A,i 查30℃, ρ水= 995.7kg·m-3 E = mP = 26.7 ? 101325 = 2.71 ? 106Pa 对定常吸收过程， k g(p A - p A,i) = k L(C A,i- C A) 以C A,i = p A,i H 代入解得：p A,i = 3546.38Pa C A,i = p A,i H = 3546.38 2.04 × 10-5 = 0.0724kmol·m-3 （2）求K G、K L及相应的推动力。 = + = + K G = 1.43×10-9kmol·(m2·s·Pa)-1 C A* - C A = 0.084 -0.05 = 0.034kmol·m-3 （3）本题计算方法的基础是双膜理论。 题2. 在填料层高为6m的塔内用洗油吸收煤气中的苯蒸汽。混合气流速为200kmol·(m2·h)-1,其初始苯体积含量为2％，入口洗油中不含苯，流量为40kmol·(m2·h)-1。操作条件下相平衡关系为Y A*=0.13X A，气相体积传质系数K Y a近似与液量无关，为0.05kmol·(m3·s)-1。若希望苯的吸收率不低于95％，问能否满足要求？ 解: 要核算一个填料塔能否完成吸收任务，只要求出完成该任务所需的填料层高H需，与现有的填料层高度h比较，若H需< H，则该塔能满足要求。 化工原理试题库（上册） 第一章流体流动 一、选择题 1. 连续操作时，物料衡算通式中的过程积累量GA为（ A ）。 A.零 B.正数 C.负数 D.任意值 2. 热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定（ A ）的焓为零。 A.0℃液体 B.0℃气体 C.100℃液体 D.100℃气体 3. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ D ）。 A.阻力越大，静压强下降就越大 B.流体的粘度越大，阻力越大 C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa，用基本单位表示是（ C ）。 A.atm B.mmHg C.Kg/m.s2 D.N/m2 5. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ B ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 6. 对可压缩流体，满足( C )条件时，才能应用柏努力方程求解。 A. )%(20ppp121式中压强采用表压表示 B. )%(01ppp12 1式中压强采用表压表示 C. )%(20ppp121式中压强采用绝压表示 D. )%(01ppp1 2 1式中压强采用绝压表示 7. 判断流体的流动类型用（ C ）准数。 A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 8. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为( B )。 A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线 9. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ A ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 10. 流体在管内流动时的摩擦系数与（ B ）有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B. 雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 D. 欧拉准数和相对粗糙度 11. 测速管测量得到的速度是流体（ C ）速度。 A.在管壁处 B.在管中心 C.瞬时 D.平均 12. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 13. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ C ）。 A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m 2 14. 流体在长为2m、高为1m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ A ）。 A. 1.33m； B. 2.66m； C. 0.33m； D. 0.66m。 15. 流体在内管外径为25mm，外管内径为70mm的环隙流道内流动，则该环隙流道的当量直径为（ D ）。 A. 25mm； B. 70mm； C. 95mm； D. 45mm。 16. 当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( C ) A. u ＝3/2.umax B. u ＝0.8 umax C. u ＝1/2. umax D u =0.75 umax 17. 判断流体流动类型的准数为（ A ） A . Re数 B. Nu 数 C . Pr数 D . Fr数 18. 流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数α与雷诺准数Re 的n 次方成正比，其中的n 值为（ B ） A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 19. 牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈（ A ） A．层流流动 B 湍流流动 C 过渡型流动 D 静止状态 20. 计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为（ C ） A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速 21. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将（ A ）。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 22. 流体的压强有多种表示方式，1标准大气压为 ( C ) A.780mm汞柱 B.1Kgf/cm2 D.10130Pa 23. 流体在圆管中层流流动，若只将管内流体流速提高一倍，管内流体流动型态仍为层流，则阻力损失为原来的（ B ）倍。 A.4 B.2 C.2 D.不能确定 24. 阻力系数法将局部阻力hf表示成局部阻力系数与动压头的乘积，管出口入容器的阻力系数为 ( A ) A.1.0 B.0.5 25. 在柏努利方程式中，P/ρg被称为 ( A ) A.静压头 B.动压头 C.位压头 D.无法确定 26. 流体的流动形式可用雷诺准数来判定，若为湍流则Re ( D ) A.<4000 B.<2000 C.>2000 D.>4000 27. 不可压缩性流在管道内稳定流动的连续性方程式为（ A ）可压缩性流体在管道内稳定流动的连续性方程式为（ D ） 3 A.u1Ａ1=u2Ａ2 B.u1Ａ2=u2Ａ1 化工原理吸收部分模拟试题 一、填空 1气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是，而表示传质任务难易程度的一个量是。 2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为、、。3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生、 及等不正常现象，使塔无法工作。 4在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系 数k y =2kmol/m2·h，气相传质总K y =1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓度 y i 应为?????。平衡关系y=0.5x。 5逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在达到平衡。 6单向扩散中飘流因子。漂流因数可表示为，它反映。 7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl，当水量减少时气相总传质单元数 N OG 。 8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在操作中。 9 板式塔的类型有、、（说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈接触，在板上汽液两相呈接触。 10分子扩散中菲克定律的表达式为?????，气相中的分子扩散系数D随温度升高而??????（增大、减小），随压力增加而?????（增大、减小）。 12易溶气体溶液上方的分压，难溶气体溶液上方的分压，只要组份在气相中的分压液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 13压力 ,温度 ,将有利于解吸的进行；吸收因素A= ,当 A>1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔达到平衡。 14某低浓度气体吸收过程，已知相平衡常数m=1 ，气膜和液膜体积吸收系数 分别为k ya =2×10-4kmol/m3.s, k xa =0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总 阻力的百分数分别为；该气体为溶气体。 二、选择 1 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数。 A大于液相传质分系数 B 近似等于液相传质分系数 C小于气相传质分系数 D 近似等于气相传质分系数 2 单向扩散中飘流因子。 A >1 B <1 C =1 D 不一定 3 在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分 系数k y =2kmol/m2·h，气相传质总K y =1.5kmol/m2·h，则该处气液界面上气相浓 度y i 应为??????。平衡关系y=0.5x。 A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.005 4 已知SO 2水溶液在三种温度t 1 、t 2 、t 3 下的亨利系数分别为E 1 =0.0035atm、 流体流动 【当前章节】流体流动内部结构【当前难度】1 1、如下各物理量中，与压强有关的有几个（B ）①压强不太高时气体的黏度； ②压强不太高时气体的运动黏度③压强不太高时气体的流速；④压强不太 高时气体的质量流速 A.1 B.2 C.3 D.4 2、流体在管内流动时，如下有几项会使层流内层增厚？（B ）* ①流体黏度变小；②流体流速减小；③如为液体，升高其温度；④如为气体，升高其温度 A.1 B.2 C.3 D.4 3、如下关于定态流动和非定态流动的说法，正确的是（B ） A.定态流动时，流体内各处的流动参数（）均相同 B.定态流动时，流体内各处的流动参数（）均不随时间而变化 C.非定态流动时，流体内各处的流动参数都不相同 D.非定态流动时，流体流量随时间的推移而减小 4、管内流体流动时，如下哪一项不利于形成湍流（B ） A.增大管径 B.减小流体密度 C.增加流体流量 D.减小流体粘度 5、 针对圆管内的流体流动，关于层流与湍流的区别，如下表述中正确的是 （C ）* A.剪应力沿径向分布的数学规律不同 B.湍流时不存在由于分子热运动而造成的动量传递，而层流时存在 C.同种流体在同样的速度梯度下，湍流剪应力大于层流 D.湍流时流体所有的质点都在脉动，而层流时流体所有质点都不脉动 6、某黏度为50mPa.s的流体在内径为60mm的圆管内做定态流动，管截面上的速度分布服从u=20y-200y*y。式中y为管截面上某一点至管壁的距离，m；u为 该点处流速，m/s。则管内最大剪应力为（A）* A.1.0Pa B.0.4Pa C.0.021 D.条件不足，无法计算 7、某流体在内径为60mm的圆管内做定态流动，管截面上的速度分布服从u=20y-200y*y。式中y为管截面上某一点至管壁的距离，m；u为该点处流速，m/s。则管内最大速度为（C） A.0.5m/s B.0.48m/s C.0.42m/s D.1.0m/s 8、当圆管内流动充分发展时，其边界层的厚度（B ） A.等于管子的内直径 B.等于管子的内半径 C.大于管子的内半径 D.大于管子的内直径 9、 在研究流体流动问题时，最小的考察对象通常是（ A） A.流体的质点 B.流体的分子 C.液滴或气泡 D.流体层 10、流体的连续介质假定是指（D ） A.流体分子之间没有间隙 B.液流之中没有气泡，气流之中没有液滴 C.流体层之间没有间隙 D.流体质点之间没有间隙 11、理想气体状态方程中的压强是指气体的（B ） A.表压强 B.绝对压强 C.真空度 D.以上压强都可用于气体状态方程 12、以下哪项为基准的压强称为真空度（A ） A.当地大气压 B.标准大气压 C.绝对0压强 D.其他三个都不是化工原理期末考试选择题及答案.
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