化工原理气体吸收经典习题
1、掌握的内容
相组成的表示法及换算；气体在液体中溶解度，亨利定律及各种表达式和相互间的关系；相平衡的应用；分子扩散、菲克定律及其在等摩尔反向扩散和单向扩散的应用；对流传质概念；双膜理论要点；总传质系数及总传质速率方程；吸收过程物料衡算，操作线方程推导、物理意义；最小液气比概念及吸收剂用量的计算；填料层高度的计算，传质单元高度与传质单元数的定义、物理意义，传质单元数的计算（平均推动力法和吸收因数法）；吸收塔的设计计算。 2、熟悉的内容
吸收剂的选择；各种形式的单相传质速率方程、膜传质系数和传质推动力的对应关系；各种传质系数间的关系；气膜控制与液膜控制；传质单元数的图解积分法；吸收塔的操作型分析；解吸的特点及计算。 3、了解的内容
分子扩散系数及影响因素；塔高计算基本方程的推导。
6．在总压101.3kPa ，温度30℃的条件下, SO 2摩尔分率为0.3的混合气体与SO 2摩尔分率为0.01的水溶液
相接触，试问：
（1） 从液相分析SO 2的传质方向；
（2） 从气相分析，其他条件不变，温度降到0℃时SO 2的传质方向；
（3） 其他条件不变，从气相分析，总压提高到202.6kPa 时SO 2的传质方向，并计算以液相摩尔分率差及气相摩尔率差表示的传质推动力。
查得在总压101.3kPa ，温度0℃的条件下，SO 2在水中的亨利系数E =1670kPa 查得在总压101.3kPa ，温度30℃条件下SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa 在总压202.6kPa ，温度30℃条件下，SO 2在水中的亨利系数E =4850kPa 解：(1) =
=
p E m =3
.1014850
47.88 从液相分析
00627.088
.473.0*===
m y x < x =0.01 故SO 2必然从液相转移到气相，进行解吸过程。 （2） ==p E m 3
.1011670 =16.49 从气相分析
y *=mx=16.49×0.01=0.16 故SO 2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。 （3） ==p E m 6 .2024850 =23.94 从气相分析 y *=mx=23.94×0.01=0.24 故SO 2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。 0125.094 .233.0*=== m y x 以液相摩尔分数表示的吸收推动力为: ?x=x *－x =0.0125－0.01=0.0025 以气相摩尔分数表示的吸收推动力为: ?y= y － y *=0.3－0.24=0.06 8．在总压为100kPa 、温度为30℃时，用清水吸收混合气体中的氨，气相传质系数G k =3.84×10-6 kmol/（m 2·s ·kPa ），液相传质系数L k =1.83×10-4 m/s ，假设此操作条件下的平衡关系服从亨利定律，测得液相溶质摩尔分率为0.05，其气相平衡分压为6.7kPa 。求当塔内某截面上气、液组成分别为y =0.05，x =0.01时 （1） 以（*A A p p -）、（A * A c c -）表示的传质总推动力及相应的传质速率、总传质系数； （2） 分析该过程的控制因素。 解：（1）根据亨利定律kPa 13405 07 6A == =..x p E * 相平衡常数34.1100 134 === p E m 溶解度常数4146.0181341000 s s * =?== EM P C H A A ρ 以气相分压差（* A A p p -）表示总推动力时： * A A p p -=100×0.05-134×0.01=3.66kPa G L G 111k Hk K +==2735972604171318010 86.311083.14146.0164=+=?+??-- 6G 1066.3-?=K kmol/（m 2·s ·kPa ） )(*A A G A p p K N -==3.66×10-6×3.66=1.34×10-5 kmol/（m 2·s ） 以（A * A c c -）表示的传质总推动力时： 56.01000 /1899.001 .0A =?= c kmol/m 3 A *A c c -=0.4146×100×0.05－0.56=1.513 kmol/m 3 m/s 108.84146 .01066.366G L --?=?==H K K )(A * A L A c c K N -==8.8×10-6×1.513=1.3314×10-5 kmol/（m 2·s ） （2）与（* A A p p -）表示的传质总推动力相应的传质阻力为273597（m 2·s ·kPa ）/ kmol ； 其中气相阻力为 131801 G =k m 2·s ·kPa/ kmol ； 液相阻力 2604171 L =Hk m 2·s ·kPa/ kmol ； 气相阻力占总阻力的百分数为 %2.95%100273597 260417 =?。 故该传质过程为气膜控制过程。 【例5-11】在一填料塔中用清水吸收氨－空气中的低浓氨气，若清水量适量加大，其余操作条件不变，则 2Y 、1X 如何变化？（已知体积传质系数随气量变化关系为8.0V a k Y ∝） 解： 用水吸收混合气中的氨为气膜控制过程，故8.0V a k a K Y Y ∝≈ 因气体流量V 不变，所以a k Y 、a K Y 近似不变，H OG 不变。 因塔高不变，故根据Z =OG OG H N ?可知OG N 不变。 当清水量加大时，因V L m S /= ，故S 降低，由图5-25可以看出2 221mX Y mX Y --会增大，故2Y 将下降。 根据物料衡算12121)()(VY Y Y V X X L ≈-=-可近似推出1X 将下降。 17．某填料吸收塔在101.3 kPa ，293K 下用清水逆流吸收丙酮—空气混合气中的丙酮，操作液气比为2.0，丙酮的回收率为95%。已知该吸收为低浓度吸收，操作条件下气液平衡关系为X Y 18.1=，吸收过程为气膜控制，气相总体积吸收系数a K Y 与气体流率的0.8次方成正比。（塔截面积为1m 2） （1）若气体流量增加15%，而液体流量及气、液进口组成不变，试求丙酮的回收率有何变化？ （2）若丙酮回收率由95%提高到98%，而气体流量，气、液进口组成，吸收塔的操作温度和压力皆不变，试求吸收剂用量提高到原来的多少倍。 解： （1） 设操作条件变化前为原工况 L mV S = = 59.00 .218 .1= X 2=0， 2221mX Y mX Y --=2095 .011 1121=-=-=ηY Y ()?? ????+----= S mX Y mX Y S S N 2221OG 1ln 11 ()[]301.559.02059.01ln 59 .011 =+?--= 设气量增加15%时为新工况 因 a Ω K V H Y =OG ，a K Y 8 .0V ∝ 所以 2.08 .0OG V V V H =∝ 故新工况下OG 2.0OG 2 .0'OG ' OG 028.115.1H H V V H H ==? ?? ? ??= 因塔高未变， 故 OG OG H N ?=OG 'OG 'H N ? =?= ' OG OG OG ' OG H H N N 028 .1301 .5028.1OG OG OG =?H H N =5.157 L mV S = ， L m V S '' = 679.059.015.1' ' =?==∴S V V S 新工况下： () ?? ????+----= '22'21''OG '1ln 11S mX Y mX Y S S N ()??????+--=679.0679.01ln 679.011157.52'1Y Y ()?? ????+---= 679.011 679.01ln 679.011157.5' η 解得丙酮吸收率η变为92.95% (2) 当气体流量不变时，对于气膜控制的吸收过程，OG H 不变，故吸收塔塔高不变时，OG N 也不变化，即将丙酮回收率由95%提高到98%，提高吸收剂用量时，新工况下=OG ' 'N OG N =5.301 ''' 'L mV S = ，98.0' '=η () ?? ????+--= ''' '''''OG ''11ln 11S S S N η () ?? ????+---= ''''''98.0111ln 11301.5S S S 用试差法解得' 'S =0.338 746.1338.059.0''''=== L L S S 所以吸收剂用量应提高到原来的1.746倍。 【例5-7】在填料吸收塔内用水吸收混合于空气中的甲醇，已知某截面上的气、液两相组成为p A =5kPa ， c A =2kmol/m 3，设在一定的操作温度、压力下，甲醇在水中的溶解度系数H 为0.5 kmol/(m 3·kPa)，液相传 质分系数为k L ＝2×10－5 m/s ，气相传质分系数为k G ＝1.55×10－5 kmol/(m 2 ·s ·kPa)。 (1) 试求以分压表示吸收总推动力、总阻力、总传质速率、及液相阻力的分配。 (2) 若吸收温度降低，甲醇在水中的溶解度系数H 变为5.8 kmol/(m 3 ·kPa)，设气、液相传质分系数与两 相浓度近似不变，试求液相阻力分配为多少？并分析其结果。 解： (1) 以分压表示吸收总推动力 kPa 45 .02 A *A === H c p kPa 145* A A =-=-=?A p p p 总阻力 kP a)/kmol s (m 10645.11045.61011055.111025.011 11254 55 5 ???=?+?=?+ ??= +=--G L G k Hk K 总传质速率 s)km ol/(m 1008.6110 645.11 )(265 *??=??=-=-A A G A p p K N 液相阻力的分配 %8.60608.010645.11011155 ==??=G L K Hk 由计算结果可以看出此吸收过程为液相传质阻力控制过程。 (2) 吸收温度降低时 总传质阻力 kP a)/kmol s (m 1031.71045.6106.81055.11 1028.511 11244 355???=?+?=?+ ??= +=--G L G k Hk K 液相阻力的分配 %76.111176.010 31.7106.81143 ==??=G L K Hk 由液相阻力占吸收过程总阻力的11.76%，可知此吸收过程为气相传质阻力控制过程。 当低温吸收时，溶解度系数增大，液相阻力 L Hk 1 减少，由液相传质阻力控制转化为气相传质阻力控制，在这里相平衡对传质阻力的分配起着很重要的作用。 【例5-5】某矿石焙烧炉排出含SO2的混合气体，除SO2外其余组分可看作惰性气体。冷却后送入填料吸收塔中，用清水洗涤以除去其中的SO2。吸收塔的操作温度为20℃，压力为101.3kPa 。混合气的流量为1000m3/h ，其中含SO2体积百分数为9%，要求SO2的回收率为90%。若吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍，试计算： （1）吸收剂用量及塔底吸收液的组成X 1； （2）当用含SO2 0.0003（摩尔比）的水溶液作吸收剂时，保持二氧化硫回收率不变，吸收剂用量比原情况增加还是减少？塔底吸收液组成变为多少？ 已知101.3kPa ，20℃条件下SO2在水中的平衡数据与Y 1相平衡的液相组成=0.0032 解： 按题意进行组成换算： 进塔气体中SO 2的组成为 099.009 .0109 .01111=-=-= y y Y 出塔气体中SO 2的组成为 0099.0)9.01(099.0)1(12=-? =-=ηY Y 进吸收塔惰性气体的摩尔流量为V= kmol/h 6.41)09.01(20 2732734.221000=-?+? （1） kmol/h 10530032 .0) 0099.0099.0(6.412* 121min =-=--=X X Y Y V L 实际吸收剂用量L =1.2L min =1.2×1053=1264kmol/h 塔底吸收液的组成X 1由全塔物料衡算求得： X 1 = X 2+V （Y 1-Y 2）/L =0+ 00267 .01264) 0099.0099.0(6.41=- （2）吸收率不变，即出塔气体中SO 2的组成Y 2不变，0099.02=Y ，而X 2=0.0003 所以 kmol/h 12770003.00032.0) 0099.0099.0(6.412 *121min =--=--=X X Y Y V L 实际吸收剂用量L =1.2L min =1.2×1277=1532kmol/h 塔底吸收液的组成X 1由全塔物料衡算求得： X 1 = X 2+V （Y 1-Y 2）/L =0.0003+ 0027.01532 ) 0099.0099.0(6.41=- 由该题计算结果可见，当保持溶质回收率不变，吸收剂所含溶质越低，所需溶剂量越小，塔底吸收液浓度越低。 【例5-9】在一塔径为0.8m 的填料塔内，用清水逆流吸收空气中的氨，要求氨的吸收率为99.5%。已知空气和氨的混合气质量流量为1400kg/h ，气体总压为101.3kPa ，其中氨的分压为1.333 kPa 。若实际吸收剂用量为最小用量的 1.4倍，操作温度（293K ）下的气液相平衡关系为Y *=0.75X ，气相总体积吸收系数为0.088kmol/m 3·s ，试求 （1）每小时用水量； （2）用平均推动力法求出所需填料层高度。 解 (1) 0132.03.101333.11== y 0134.00132 .010132 .01111=-=-=y y Y 0000669.0)995.01(0134.0)1(12=-=-=ηY Y 02=X 因混合气中氨含量很少，故kg/kmol 29≈M kmol/h 7.47)0132.01(29 1400 =-= V 5.08.0785.02=?=Ω㎡ 由式（5-82）得kmol/h 6.35075 .00134.0) 0000669.00134.0(7.472 *121min =--=--=X X Y Y V L 实际吸收剂用量L =1.4L min =1.4×35.6=49.8kmol/h (2) X 1 = X 2+V （Y 1－Y 2）/L =0+ 0128.08 .49) 0000669.00134.0(7.47=- 00958.00128.075.075.01*1=?==X Y 0*2=Y 00382.000958.00134.0*111=-=-=?Y Y Y 0000669 .000000669.0*222=-=-=?Y Y Y 000928.00000669.000382 .0ln 0000669 .000382.0ln 2 121m =-=???-?= ?Y Y Y Y Y OG N = m 21Y Y Y ?-= 36.14000928.00000669 .00134.0=- a ΩK V H Y = OG = m 30.05 .0088.03600/7.47=? O G O G H N Z ?==14.36×0.30=4.32m 【例5-10】用清水逆流吸收混合气体中的CO 2，已知混合气体的流量为300标准m 3 /h ，进塔气体中CO 2含量为0.06（摩尔分率），操作液气比为最小液气比的1.6倍，传质单元高度为0.8m 。操作条件下物系的平衡关系为Y ＊ ＝1200X 。要求CO 2吸收率为95％，试求： （1）吸收液组成及吸收剂流量； （2）写出操作线方程； （3）填料层高度。 解：（1）由已知可知惰性气体流量h 12.59kmol/0.06)14 .22300== －（V X 2=0， 1 2 1Y -Y Y ＝ η 最小液气比 ηm m Y Y Y X X Y Y V L =-=--=??? ??/2212* 121min 操作液气比 1824120095.06.16.16.1min =??==??? ??=ηm V L V L 吸收剂流量L ＝V V L ??? ? ??＝1824×12.59＝22964kmol/h 064.006 .0106 .01111=-=-= y y Y 吸收液组成51221211033.31824/95.0064.0)(-?=?=+=-+=ηY L V X Y Y L V X X (2) 操作线方程 )1033.31824064.0(1824)(511-??-+=-+= X X V L Y X V L Y 整理得 Y =1824X + 3.26×10-3 (3) 脱吸因数 658.01824 1200===L mV S ?? ????+----= S mX Y mX Y S S N OG 2 221)1(ln 11 89.5658.095.011)658.01(ln 658.011=?? ? ???+---= OG N m 71.48.089.5OG OG =?=?=H N Z 操作型计算：【例5-12】用清水在一塔高为12m 的填料塔内吸收空气中的丙酮蒸气，已知混合气体质量流速为0.668kg/(m 2 ·s)，混合气中含丙酮0.02（摩尔分率），水的质量流速为0.065kmol/(m 2 ·s)，在操作条件下，相平衡常数为 1.77，气相总体积吸收系数为s)kmol/(m 0231.03 ?=a K Y 。问丙酮的吸收率为98.8％时，该塔是否合用？ 解：已知 02.002 .0102 .01111=-=-= y y Y 00024 .0)988.01(02.0)1(12=-?=-=ηY Y kg/km ol 58.2929)02.01(5802.0)1(11=?-+?=-+?=B A M y M y M 615.0065 .058 .29/668.077.1=?== L mV S ?? ????+---= S S S N OG η11)1(ln 11 06.9615.0988.011)615.01(ln 615.011=?? ? ???+---= OG N m a K V H Y 9776.00231 .058 .29/668.0OG ==Ω= m 857.89776.006.9OG OG =?=?=H N Z 因为实际吸收塔857.812' =>=Z Z ， 所以该吸收塔合用，能够完成分离任务。 【例5-13】某逆流吸收塔，入塔混合气体中含溶质浓度为0.05（摩尔比，下同），吸收剂进口浓度为0.001， 实际液气比为4，此时出口气体中溶质为0.005，操作条件下气液相平衡关系为X Y 0.2* =。若实际液气 比下降为2.5，其它条件不变，计算时忽略传质单元高度的变化，试求此时出塔气体溶质的浓度及出塔液体溶质的浓度各为多少？ 解：原工况 5.04 2 === L mV S ?? ????+----=S mX Y mX Y S S N OG 2 221)1(ln 11 280.45.0001.02005.0001.0205.0)5.01(ln 5.011=?? ? ???+?-?---= OG N 新工况 8.05 .22 ''' ===L mV S ?? ????+----= ' 2 '221'' ')1(ln 11S mX Y mX Y S S N OG 因传质单元高度不变，即，OG OG 'H H = 又因 Z Z =' 所以传质单元数不变，即 280.48.0001.02001.0205.0)8.01(ln 8.011'2'=?? ????+?-?---= =Y N N OG OG 解得 3 ' 210179.8-?=Y 01773.0)10179.805.0(5 .21 001.0)()(32'1'21'=?-+ =-+=-Y Y L V X X 23．在一塔高为4m 填料塔内，用清水逆流吸收混合气中的氨，入塔气体中含氨0.03（摩尔比），混合气体流率为0.028kmol/(m 2 ·s), 清水流率为0.0573kmol/(m 2 ·s)要求吸收率为98％，气相总体积吸收系数 与混合气体流率的0.7次方成正比。已知操作条件下物系的平衡关系为X Y 8.0* =，试求： （1）当混合气体量增加20％时，吸收率不变，所需塔高？ （2）压力增加1倍时，吸收率不变，所需塔高？（设压力变化气相总体积吸收系数不变） 解： 原工况： 029.003 .0103 .01111=+=+= Y Y y s)kmol/(m 0272.0)029.01(028.02 ?=-?=V 38.00573 .00272 .08.0=?== L mV S ?? ????+---= S S S N OG η11 )1(ln 11 56.538.098.011)38.01(ln 38.011=?? ? ???+---= OG N m 720.056 .54 OG OG ===Ω= N Z a K V H Y （1）气体流量增加20％ 因水吸收氨为气膜控制，所以V 增加，传质单元高度变化 3.07.0OG V V V a K V H Y =∝Ω= ()056.12.1)(3 .03.0'OG OG '===V V H H m 760.0720.0056.1OG '=?=H 456.00573 .02 .10272.08.0'' =??==L mV S 103.6456.098.011)456.01(ln 456.011'=?? ? ???+---= OG N m 64.4760.0103.6OG 'OG ''=?=?=H N Z （2）压力加1倍 4.02 8 .0'' === m p p m 19 .00573 .00272.04.0'' =?==L V m S 58.419.098.011)19.01(ln 19.011'=?? ? ???+---= OG N Ω = a K V H Y OG 不变OG H ∴ m 298.3720.058.4OG OG ''=?=?=H N Z 22．用纯溶剂在一填料吸收塔内，逆流吸收某混合气体中的可溶组分。混合气体处理量为1.25m 3 /s ，要求 溶质的回收率为99.2%。操作液气比为1.71，吸收过程为气膜控制。已知10℃下，相平衡关系X Y 5.0* =， 气相总传质单元高度为0.8m 。试求： （1）吸收温度升为30℃时，溶质的吸收率降低到多少？ （30℃时，相平衡关系X Y 2.1* =） （2）若维持原吸收率，应采取什么措施（定量计算其中的2个措施）。 解： （1）原工况：292.071 .15 .0=== L mV S ??????+----= S mX Y mX Y S S N OG 2221)1(ln 11????? ?+---= S S S η11 )1(ln 11 34.6292.0992.011)292.01(ln 292.011=?? ? ???+---= OG N m 072.58.034.6OG OG =?=?=H N Z 新工况： OG OG 'H H = Z Z =' 7008.0292.05 .02.1'' =?==S m m S 34.67008.011 )7008.01(ln 7008.011' ' =?? ????+---= =ηOG OG N N 解得95.0' =η （2）温度升高，平衡线上移，推动力减小，保持吸收率不变，可采取措施： 1）L/V 增加，即增加溶剂量； ''' L V m L m V S S == L L L m m L 4.25 .02.1'' === 2）增加填料层高度 L/V 不变，温度升高，7008.0292.05 .02 .1'' =?==S m m S ，推动力减小靠增加塔高弥补。 17.127008.0992.011)7008.01(ln 7008.011'=?? ????+---= OG N 温度改变，对气膜控制吸收过程，传质单元高度不变，8.0OG OG '==H H m 736.98.017.12OG OG ''=?=?=H N Z m 664.4072.5736.9=-=?Z 21．在一塔径为880m 的常压填料吸收塔内用清水吸收混合气体中的丙酮，已知填料层高度为6m,在操作温度为25℃时，混合气体处理量为2000m 3 /h ，其中含丙酮5％。若出塔混合物气体中丙酮含量达到0.263％， 每1kg 出塔吸收液中含61.2g 丙酮。操作条件下气液平衡关系为X Y 0.2* =，试求：（1）气相总体积传 质系数及每小时回收丙酮的kg 数； （2）若将填料层加高3m ，可多回收多少kg 丙酮？ 解： 22m 61.088.0785.0=?=Ω kmol/h 71.77)05.01(298 4.22273 2000=-??= V 0526.005.0105.01=-=Y 02=X 0202.018 /8.93858/2.611==X 0122.00202.020526.0*111=?-=-=?Y Y Y 0122.00202.020526.0*111=?-=-=?Y Y Y 00263.0*222=-=?Y Y Y 00624.000263.00122 .0ln 00263 .00122.0ln 2 121=-=???-?= ?Y Y Y Y Y m 008.800624 .000263 .00526.021=-=?-= m OG Y Y Y N OG OG N Z a K V H Y = Ω= h)kmol/(m 170008.861 .067.773?=??=Ω= OG Y N Z V a K kg/h 19.225kmol/h 883.3)00263.00526.0(7.77)(21==-?=-=Y Y V W (2) m 7493.0008 .86 OG OG ===Ω= N Z a K V H Y 01.127493 .03 6' '=+= =OG OG H Z N 474.20 0202.000263.00526.02121=--=--=X X Y Y V L 8084.0474.2/2'===S S 01.128084.00526 .0)8084.01(ln 8084.011'2'=??? ?????+--= Y N OG 解得001096.0' 2=Y kg/h 11.232kmol/h 002.4)001096.00526.0(7.77)(2'1'==-?=-=Y Y V W kg/h 918.611.23219.225'=-=-=?W W W 单项选择题(每题2分,共10题)成绩查询 第七章传质概论 1. 双组分理想气体进行定常单向扩散，如维持气相各部分pA不变，总压增加，气相中的传质通量NA将如何变化？ A：增加 B ：减少C：不变 D：不定 2. 下述_______分离过程中哪一种不属于传质分离。 A ：萃取分离B ：吸收分离C ：结晶分离D：离心分离 3. 气相压力一定，温度提高1倍，组分在气相中的扩散系数_______。 A：增大1 倍B：约原来的2.83倍 C：减少1倍 D：不变 4. 若温度不变，压力增加1倍，则扩散系数_______。 A：增大1 倍B：约原来的2.83倍 C：减少1 倍D：不变 5. 双组分气体(A、B)在进行定常分子扩散，JA及NA分别表示在传质方向上某截面处溶质A 的分子扩散速率与传质速率，当整个系统为单向扩散时：_______。 A：|JA|=|JB|， |NA|>|NB|B：|JA|>|JB|， |NA|=|NB| C：|JA|<|JB|，|NA|>|NB D：|JA|=|JB|，|NA| 8. 单向扩散中飘流因子_______。 A： >1B：<1 C：=1 D：不确定 9. 双膜理论认为吸收过程的阻力集中在_______。 A ：相界面两侧的膜层中B：相界面上 C：液膜之中 D：气膜之中 模拟试题一 1当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg 则真空度为395 mmH?测得另一容器内的表压 强为1360 mmHg 则其绝对压强为 2105mmHg _____ 。 2、 流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为 _0 _______，临近管壁处存在层流底层，若 Re 值越大，则该层厚度 越薄 3、 离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止 气缚 现象发生；而且离心泵的安装高度也不能 够太高，目的是避免 汽蚀 现象发生。 4 、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能 越强 。 5、 在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数 K 接近于 空气 侧的对流传热系数，而壁温接近于 饱和水蒸汽 侧流体的温度值。 6、 热传导的基本定律是 傅立叶定律。间壁换热器中总传热系数K 的数值接近于热阻 大 （大、小）一侧的：?值。 间壁换热器管壁温度t w 接近于：.值 大 （大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的 导热系数愈小，则该壁面的热阻愈 大 （大、小），其两侧的温差愈 大 （大、小）。 7、 Z= （V/K v a. Q ） .（y 1 -丫2 ）/ △ Y m 式中：△ Y m 称 气相传质平均推动力 ，单位是kmol 吸 收质/kmol 惰气;（Y i — Y 2） / △ Y m 称 气相总传质单元数。 8、 吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于 气相主体摩尔浓度 和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之 差。 9、 按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。 10、 蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。 11、工业上精馏装置，由精馏^_塔、冷凝器、再沸器等构成。 12、分配系数k A 是指y A /X A ，其值愈大，萃取效果 量传递相结合的过程。 1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（ 6、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动） 13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中 溶解度的差异 而达到混合液中组分分离的操作。 14、在实际的干燥操作中，常用 干湿球温度计来测量空气的湿度。 15、对流干燥操作的必要条件是 湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压 ;干燥过程是热量传递和质 越好。 A. 速度不等 B.体积流量相等 C. 速度逐渐减小 D.质量流速相等 2、装在某设备进口处的真空表读数为 -50kPa ，出口压力表的读数为 100kPa , 此设备进出口之间的绝对压强差为 A. 50 B . 150 C . 75 D .无法确定 3、离心泵的阀门开大时，则（ B ）。A ?吸入管路的阻力损失减小 .泵出口的压力减小 C .泵入口处真空度减小 .泵工作点的扬程升高 4、下列（A ）不能实现对往复泵流量的调节。 A .调节泵出口阀的开度 ?旁路调节装置 C .改变活塞冲程 ?改变活塞往复频率 5、已知当温度为 T 时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（ ）耐火砖的黑度。 A.大于 .等于 C .不能确定 D .小于 ，使空气温度由20 C 升至80 C, 吸收 基本概念 1、亨利定律 2、气膜控制与液膜控制 三、请回答下列问题（10分） 1．根据双膜理论，两相间的传质阻力主要集中在什么地方？增加气液两相主体的湍动程度，传质速率将会如何变化？ 相界面两侧的液膜和气膜中；增大 2．对于高浓度气体吸收，为什么不能用脱吸因子法或对数平均推动力法，而必须用图解积分或数值积分的方法进行吸收过程计算？ 因为脱吸因子法和对数平均推动力法都是基于稀溶液的相平衡线为直线的假设，而对于高浓度气体吸收，该假设不再成立，所以这两种方法不再适用，必须针对相平衡曲线运用数值积分或图解积分的方法进行吸收过程的相关计算。 4．简要叙述吸收中双膜理论的提出者及其三个基本要点。 双膜模型由惠特曼（Whiteman）于1923年提出，为最早提出的一种传质模型。（1分）惠特曼把两流体间的对流传质过程设想成图片2-10所示的模式，其基本要点如下： ①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳 定的相界面，界面的两侧各有一个很薄的停滞膜， 气相一侧的称为“气膜”，液相一侧的称为“液 膜”，溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。 （2分） ②在气液相界面处，气液两相处于平衡状态。（1 分） ③在气膜、液膜以外的气、液两相主体中，由于流 体的强烈湍动，各处浓度均匀一致。（2 分） 双膜模型把复杂的相际传质过程归结为两种流体停滞膜层的分子扩散过程，依此模型，在相界面处及两相主体中均无传质阻力存在。这样，整个相际传质过程的阻力便全部集中在两个停滞膜层内。因此，双膜模型又称为双阻力模型。 5．对于溶解度系数很低的气体吸收，可采用哪些措施以提高吸收速率？ 7、说明传质单元高度的物理意义 8、简述填料塔的基本结构与主要特点。 9、写出亨利定律的定义及表达公式。 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。 填空题 1.（3分）球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是_粒子所受合力的代数和为零_ 。滞流沉降时，其阻力系数=_24/ Rep_. 2. 在静止的、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。 3.水在内径为φ的只管内流动，已知水的粘度为*s，密度为1000kg*m3，流速为1m/s，则Re=99502，流动类型为湍流。 4. 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 2 倍;如果只将管径增加一倍而流速不变,则阻力损失为原来的 1/4 倍. 5.求取对流传热系数常采用因次分析法，将众多影响因素组合成若干无因次数群，再通过实验确定各特征数数之间的关系，即得到各种条件下的关联式。 6. 化工生产中加热和冷却的换热方法有_直接换热_, 间壁换热和蓄热换热. 7. 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。 8.气液两相平衡关系将取决于以下两种情况: 9.(1) 若 pe〉p 或 C 〉Ce则属于解吸过程 10.(2) 若 p 〉pe 或 Ce〉C 则属于吸收过程 11.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._. 12.在一定空气状态下干燥某物料能用干燥方法除去的水分为_自由水分首先除去的水分为_非结合水分不能用干燥方法除的水分为_平衡水分。 13. ,当20℃的水(ρ=m3,μ=厘泊)在内径为100mm的光滑管内流动时,若流速为s时,其雷诺准数Re为×105；直管摩擦阻力系数λ为. 14.流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性 15.计算管道流体局部阻力的方法有:当量长度法;阻力系数法;,其相应的阻力计 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。 K Kg Kj C C .187.4==冷水热水 试题一答案： 一、 填充题 1、8.7m 02H ,pa 41053.8?. 2、53 10310.11000.3.1.0?== = -μ ρ du R e 湍流。 1、 层流、过渡流和湍流。 2、 增加、降低。 3、 3-8s m 、8-15s m 。 4、 启动前应灌满液体，关出口阀门、用调节阀调节流量；往复泵启动前不需灌液，开旁路阀、用旁 路阀来调节流量的。 5、 分散、连续。 6、 过滤、洗涤、卸渣、清洗滤布、重整。 7、 热传导、对流传热、热辐射。 10、间壁式、混合式、蓄热式、热管。 11、称为对流传热膜糸数。当流体与壁面温度差为1K 时，通过单位面积单位时间内所传递热量的多少。增加流程、加拆流挡板。 12、滴状冷凝和膜状冷凝。滴状冷凝成小液滴沿壁面直接落下。 试题二 化工原理吸收部分模拟试题及答案 1.最小液气比(L/V)min只对（）（设计型，操作型）有意义，实际操作时，若(L/V)﹤(L/V)min ， 产生结果是（）。 答：设计型吸收率下降，达不到分离要求 2.已知分子扩散时，通过某一考察面PQ 有三股物流：N A，J A，N。 等分子相互扩散时： J A（）N A（）N （）0 A组分单向扩散时： N （）N A（）J A（）0 （﹤，﹦，﹥） 答：= > = ，< > > 。 3.气体吸收时，若可溶气体的浓度较高，则总体流动对传质的影响（）。 答：增强 4.当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数（），在液相中的分子扩散系数（）。答；升高升高 5.A，B两组分等摩尔扩散的代表单元操作是（），A在B中单向扩散的代表单元操作是 （）。 答：满足恒摩尔流假定的精馏操作吸收 6.在相际传质过程中，由于两相浓度相等，所以两相间无净物质传递（）。（错，对） 答：错 7.相平衡常数m=1，气膜吸收系数 k y=1×10-4Kmol/(m2.s)，液膜吸收系数 k x 的值为k y 的100倍，这一 吸收过程为（）控制，该气体为（）溶气体，气相总吸收系数 K Y=（） Kmol/(m2.s)。（天大97） 答：气膜易溶 9.9×10-4 8.某一吸收系统，若1/k y 》1/k x,则为气膜控制，若 1/k y《1/k x,则为液膜控制。（正，误）。 答：错误，与平衡常数也有关。 9.对于极易溶的气体，气相一侧的界面浓度y I 接近于（），而液相一侧的界面浓度x I 接近于 （）。 答：y*（平衡浓度） x（液相主体浓度） 10.含SO2为10%（体积）的气体混合物与浓度C= 0.02 Kmol/m3的SO2水溶液在一个大气压下接触，操 作条件下两相的平衡关系为 p*=1.62 C (大气压)，则 SO2将从（）相向（）转移，以气相组成表示的传质总推动力为（）大气压，以液相组成表示的传质总推动力为（）Kmol/m3 。 答：气液 0.0676 0.0417 11.实验室中用水吸收 CO2基本属于（）控制，其气膜中浓度梯度（）（大于，小于，等于） 液膜浓度梯度，气膜阻力（）液膜阻力。（清华97） 答：液膜小于小于 化工原理试题库多套及答案 一：填空题（18分） 1、 某设备上，真空度的读数为80mmHg ，其绝压=___8.7m 02H , _____pa 41053.8?__. 该地区的大气压为720mmHg 。 2、 常温下水的密度为10003m 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 050，热水 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 第四部分气体吸收 一、填空题 1．物理吸收操作属于传质过程。理吸收操作是一组分通过另一停滞组分的单向扩散。 2．操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是达不到要求的吸收分离效果。 3．若吸收剂入塔浓度X 2 降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率增大。 4．若吸收剂入塔浓度X 2 降低，其它操作条件不变，则出口气体浓度降低。 5．含SO 2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为 kmol/m3的SO 2 水溶液在一个大 气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*= （大气压），则SO 2 将从气相向液相转移。 6．含SO 2为10%(体积)的气体混合物与浓度c为 kmol/m3的SO 2 水溶液在一个大 气压下相接触。操作条件下两相的平衡关系为p*= (大气压)，以气相组成表示的传质总推动力为 atm 大气压。 7．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/K L =l/k L +H/k G ，其中l/k L 为液膜 阻力。 8．总传质系数与分传质系数之间的关系为l/K L =l/k L +H/k G ，当气膜阻力H/k G 项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。 9．亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。 10．亨利定律的表达式之一为p*=Ex，若某气体在水中的亨利系数E值很小，说明该气体为易溶气体。 11．低浓度气体吸收中，已知平衡关系y*=2x，k x a= kmol/，k y a =2l0-4kmol/， 则此体系属气膜控制。 12．压力增高，温度降低，将有利于吸收的进行。 13．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。若y 1 下降，L、 V、P、T等不变，则回收率减小。 14．某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。若L增加，其余操作条件不变，则出塔液体浓度降低。 15．吸收因数A在Y-X图上的几何意义是操作线斜率与平衡线斜率之 比。 16．脱吸因数S可表示为mV / L，吸收因数A可表示为 L/ mV 。17．脱吸因数S在Y-X图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。18．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，气体出口组成将增加。19．在逆流解吸塔操作时，若气液入口组成及温度、压力均不变，而气量与液量同比例减少，对液膜控制系统，液体出口组成将减少。20．吸收过程物料衡算时的基本假定是：（1）气相中惰性气体不溶于液相；（2）吸收剂不挥发。 21．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将减小。 22．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则操作线将靠近平衡线。 23．在气体流量、气体进出口压力和组成不变时，若减少吸收剂用量，则设备费用将增加。 24．对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG 将不变。 25．对一定操作条件下的填料塔，如将填料层增高一些，则塔的N OG 将增加。 26．如果一个低浓度气体吸收塔的气相总传质单元数N OG =1，则此塔的进出口浓 度差（Y 1-Y 2 ）将等于塔内按气相组成表示的平均推动力。 27.气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是传质单元高度，而表示传质任务难易程度的一个量是传质单元数。 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。 一、二章复习题 第一章 一、填空题 1．一个生产工艺是由若干个单元操作和化工单元构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以物理衡算；能量衡算；平衡关系；过程速率四个概念为依据的。 3．常见的单位制有程单位制；国际单绝对单位制；工位制 (SI 制)。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的基本物理量、基本单位，因而产生了不同的单位制。5．一个过程在一定条件下能否进行，以及进行到什么程度，只有通过平衡关系来判断。6．单位时间内过程的变化率称为过程速率。 二、问答题 7．什么是单元操作？主要包括哪些基本操作？ 8.提高过程速率的途径是什么？ 第二章流体力学及流体输送机械 流体力学 一、填空题 1．单位体积流体的质量称为密度，它与比容互为倒数。 2．流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的压强。 3．单位时间内流经管道任一截面的流体量称为流量，其表示方法有质量流量和体积流量两种。 4．当管中流体形成稳定流动时，管中必定充满流体，即流体必定是连续流动的。 5．产生流体阻力的根本原因是内摩擦力；而流体的运动状态是产生流体阻力的第二位原因。另外，管壁粗糙度和管子的长度、直径均对流体阻力的大小有影响。 6．流体在管道中的流动状态可分为层流和湍流两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别 是湍流的质点有脉动而层流没有。 7．判断液体内处于同一水平面上的各点压强是否相等的依据是静止的、连通的、连接的是同 一种液体。 8．流体若由低压头处流向高压头处时，所加入外加功的作用是：分别或同时提高流体的位压 头；动压头；静压头以及弥补损失能量。 9．在测量流体的流量时，随流量的增加孔板流量计两侧的压差将增大，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值不变。 二、选择题 化工原理吸收部分模拟试题及答案 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 传质单元高度 ，而表示传质任务难易程度的一个量是 传质单元数 。 2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为 双膜理论 、 溶质渗透理论 、表面更新理论。 3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 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/m 2·h ， 气相传质总K y =1.5kmol/m 2 ·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为??0.01???。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 塔低 达到平衡。 6单向扩散中飘流因子 A>1 。漂流因数可表示为 BM P P ，它反映 由于总体流 动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。 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 增加 。 8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 精流 单元操作中，而A 组份通过B 组份的单相扩散体现在 吸收 操作中。 9 板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 10分子扩散中菲克定律的表达式为?????dz dC D J A AB A -= ，气相中的分子扩散系数D 随温度升高而???增大???（增大、减小），随压力增加而???减小???（增大、减小）。 12易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相中的分压 大于 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 13压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行 ；吸收因素A= L/mV ,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 顶 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/m 3.s, k xa =0.4 kmol/m 3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 气膜控制，约100% ；该气体为 易 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 B 。 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 。 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/m 2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为???B ???。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 、E 2=0.011atm 、E 3=0.00625atm ，则??A ?? 《化工原理》试题库答案 一、选择题 1．当流体在密闭管路中稳定流动时，通过管路任意两截面不变的物理量是（A）。 A.质量流量 B.体积流量 C.流速 D.静压能 2. 孔板流量计是( C )。 A. 变压差流量计，垂直安装。 B. 变截面流量计，垂直安装。 C. 变压差流量计，水平安装。 D. 变截面流量计，水平安装。 3. 下列几种流体输送机械中，宜采用改变出口阀门的开度调节流量的是（C）。 A．齿轮泵 B. 旋涡泵 C. 离心泵 D. 往复泵 4．下列操作中，容易使离心泵产生气蚀现象的是（B）。 A．增加离心泵的排液高度。 B. 增加离心泵的吸液高度。 C. 启动前，泵内没有充满被输送的液体。 D. 启动前，没有关闭出口阀门。 5．水在规格为Ф38×的圆管中以s的流速流动，已知水的粘度为1mPa·s则其流动的型态为（C）。 A.层流 B. 湍流 C. 可能是层流也可能是湍流 D. 既不是层流也不是湍流 6．下列流体所具有的能量中，不属于流体流动的机械能的是（D）。 A. 位能 B. 动能 C. 静压能 D. 热能 7．在相同进、出口温度条件下，换热器采用（A）操作，其对数平均温度差最大。 A. 逆流 B. 并流 C. 错流 D. 折流 8．当离心泵输送液体密度增加时，离心泵的（C）也增大。 A．流量 B.扬程 C.轴功率 D.效率 9．下列换热器中，需要热补偿装置的是（A）。 A．固定板式换热器 B.浮头式换热器型管换热器 D.填料函式换热器 10. 流体将热量传递给固体壁面或者由壁面将热量传递给流体的过程称为（D）。 A. 热传导 B. 对流 C. 热辐射 D.对流传热 11. 流体在管内呈湍流流动时B。 ≥2000 B. Re>4000 C. 2000 化工原理吸收部分模拟试题及答案 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 传质单元高度 ，而表示传质任务难易程度的一个量是 传质单元数 。 2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为 双膜理论 、 溶质渗透理论 、表面更新理论。 3如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生 严重漏液 、 严重泡沫夹带及 液泛 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/m 2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为??0.01???。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 塔低 达到平衡。 6单向扩散中飘流因子 A>1 。漂流因数可表示为 BM P P ，它反映 由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。 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 增加 。 8一般来说，两组份的等分子反相扩散体现在 精流 单元操作中，而A 组份通过B 组份的单相扩散体现在 吸收 操作中。 9 板式塔的类型有 泡罩塔 、 浮阀塔 、 筛板塔 （说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈 逆流 接触，在板上汽液两相呈 错流 接触。 10分子扩散中菲克定律的表达式为?????dz dC D J A AB A -= ，气相中的分子扩散系数D 随温度升高而???增大???（增大、减小），随压力增加而???减小???（增大、减小）。 12易溶气体溶液上方的分压 小 ，难溶气体溶液上方的分压 大 ，只要组份在气相中的分压 大于 液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。 13压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行 ；吸收因素A= L/mV ,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 顶 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/m 3.s, k xa =0.4 kmol/m 3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 气膜控制，约100% ；该气体为 易 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 B 。 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 。 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/m 2·h ，气相传质总K y =1.5kmol/m 2·h ，则该处气液界面上气相浓度y i 应为???B ???。平衡关系y=0.5x 。 13 在填料层高度为5m 的常压填料塔内，用纯水吸收气体混合物中少量的可溶性组分，气液逆流接触，液气比为1.5，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，溶质回收率为90%。今若保持气液两相流量不变，而欲将回收率提高到95%，问填料层高应增加多少m ？ 解：原工况下： 8.05 .12.1==G L m ()??????+-??? ??--=??????+--??? ??--=L m G L m G L m G L m G m x y m x y L m G N L mG OG η111ln 11ln 1ln 112221 ()15.58.09.0118.01ln 8.011=??????+---= m N H H OG OG 97.015 .55=== 新工况下： L,G 不变,m 不变,∴H OG 不变, mG/L 不变,η’=0.95 ()84.78.095.0118.01ln 8.011=?? ????+---= 又L 、G 不变，m 不变OG H ∴不变 m N H H OG OG 6.784.797.0=?='?=' 填料层应增加的高度 m H 6.256.7=-=? 14 拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收废气中的氨气。废气流量为2500m 3/h （标准状 态），废气中氨的浓度为15g/m 3（以标准状态计），要求回收率不低于98%。若吸收剂用量为 3.6 m 3/h ，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x ，气相总传质单元高度为0.7m 。试求： (1)全塔气相平均吸收推动力；(2)所需填料层高度。 解：(1) h kmol V G /61.1114 .2225004.22=== h kmol L /2001810006.3=?= 摩尔分率 0198.04 .22100017151==y ()()000396.0%9810198.0112=-?=-=ηy y 0108.061 .111200000396.00198.02211=-=+-=x G L y y x 00684 .00108.02.10198.0111=?-=-=?mx y y () ??????+-??? ??--='L m G L m G L m G 'OG 111ln 11N η 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、化工原理传质概论与气体吸收考试题目
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