第十一章液液萃取
1 ．在 B-S 部分互溶物系中加入溶质 A 组分，将使 B-S 互溶度
__________ 。恰当降低操作
温度， B-S 互溶度 __________ 。
(A) 增大， (B) 减小， (C) 不变， (D) 不确定
2 ．进行萃取操作时应使 ________
(A) 分配系数大于 1 ； (B) 分配系数小于 1 ；
(C) 选择性系数大于 1 ； (D) 选择性系数小于 1 。
3 ．单级（理论）萃取中，在维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量
溶质的萃取剂代替纯溶剂，所得萃余相浓度将 ________ 。
(A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不确定
4 ．多级逆流萃取与单级萃取比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流
萃取可使萃余相浓度 ________ 。
（A）增大；（B）减少；（C）基本不变；（D）增大、减少都有可能5 ．萃取是利用各组分间的＿＿＿＿差异来分离液体混合液的。（A）挥发度（B）离散度（C）溶解度（D）密度。
本章练习题答案：1.A,B； 2.C； 3.C； 4.B； 5.C
化工原理试题库3 试题1 一：填充题（20分） 1、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于_________________,与间接蒸汽相比， 相同要求下，所需理论塔板数将____________。 2、平衡线表示塔的任一截面上气、液两相的___________________，操作线表示了_______________________________ 3、溶液中各组分之挥发度可用它在___________________和与之平衡的液相___________之比来表示，若是理想溶液，则__________________。 4、对拉乌尔定律产生正偏差是由于_______________________________。 5、对拉乌尔定律产生负偏差是由于_______________________________。 6、在板式塔的设计中，为了减少雾沫夹带，我们可以适当地_________塔径 以_______空塔气速，也可以适当地___________板间距。， 7、实验室用水吸收空气中的20C ，基本属于_________控制，其气膜中的浓度梯度________液膜中的浓度梯度，气膜阻力______液膜阻力。 8、在吸收操作时，若解吸因素L mV 增加，而气、液进料组成不变，则 溶质 的回收率将_________。 9、组分A 、B 的分配糸数之比值1 β，能否________萃取分离。 10、理论干燥过程是指 ____________________________________________. 11、 总压为0.1Mpa 的空气温度小于C 0100时，空气中水蒸汽分压的最大值应为_________________________________________. 12、 单级萃取操作中，料液为F ，若溶剂用量愈大，则混合物的点愈_______ S 点，当达到__________,溶液变为均一相。 二：问答题（30分） 1、何谓理论板？为什么说一个三角形梯级代表一块理论块？ 2、何谓塔的漏液现象？如何防止？ 3、填料可分为哪几类？对填料有何要求？ 4、写出任意一种求温度的方法？ 5、叙述多级逆流萃取操作是如何求理论级数的？ 三：计算题（50分） 1、用一精馏塔分离二元理想混合物，已知3=α，进料浓度为3.0=F x ，进 料量为h Kmol 2000 ，泡点进料。要求塔 顶浓度为0.9，塔釜浓度为
1.、在逆流连续操作的塔内，以水为萃取剂从丙酮--苯混合液内提取丙酮。苯与水可视作完全不互溶。在操作条件下，丙酮在水和苯中以质量比为基准的分配系数为0.65，即:Y= 0.65X，原料的流率为1200kg/h，其中含丙酮0.35(质量分率，下同)，要求萃余相中丙酮含量不大于0.06。若用水量为最小量的1.6倍，试求水的实际用量kg/h。 解：Z F=0.35/(1-0.35)=0.54 Z N=0.06/(1-0.06)=0.064 Ymax=0.65×0.54=0.351 (B/S)min=(Ymax-Z)/(Z F-Z N)=(0.351-0)/(0.54-0.064)=0.74 (S/B)min=1/0.74=1.35 Smin=1.35×1200=1620 实际用水量S=1.6×1620=2592 kg/h 2、在B-S部分互溶物系的单级萃取中，料液中溶质A与稀释剂B的质量比为40：60。采用纯溶剂S=200kg，溶剂比为1，脱除溶剂后萃余液浓度X A°=0.3(质量分率)，选择性系数β=8。试求萃取液量E°为多少kg? 解：萃取液浓度y A°=(βX A°)/[1＋(β-1)X A°]=8×0.3/(1＋7×0.3)=0.774 X F=40/(40＋60)=0.4 又S=F=200 kg 据物料衡算(杠杆法则)： E°=F×(X F-X A°)/(Y A°-X A°)=200×(0.4-0.3)/(0.774-0.3)=42.2 3、使用纯溶剂S对A、B混合液作萃取分离。在操作范围内，S-B不互溶，平衡关系Y A= 1.2X A(Y、X均为比质量分率)，要求最终萃余相中萃余分率φR=0.05。试求用单级萃取时，每kg稀释剂B中，溶剂S消耗量kg。 解：φR=(BX)/(BX F)=X/X F∴X=X FφR Y=KX=KφR X F 物料衡算：SY=B(X F-X) ∴ S/B=(X F-X)/Y=X F(1-φR)/(KφR X F)=(1-0.05)/(1.2×0.05)=15.83 kgS/kgB 4、用纯溶剂S进行单级萃取，X F=0.15(质量分率，下同)。 萃取相中A的浓度与萃余相中A 的浓度相同。采用溶剂比为1。 试求: ⑴选择性系数β； ⑵当溶剂用量为最少时, 求萃取液浓度y A°。(设所涉及范 围内分配系数K A均相同) 解：(1) ∵y A=x A∴k A= y A/x A= 1 又S/F = 1 5、连FS取中点即M点， 过M点作ER平行于BS，脱溶 剂S后得x A°=0.1 y A°=0.5 ∴选择性系数 β=[y A°/(1-y A°)]/[x A°/(1-x A°)]=[0.5/(1-0.5)]/[0.1/(1-0.1)]=9 (2)联点S、F,与平衡线交于M'点,过M'点作平行于BS(虚线所示)的线,与平衡线交于点E'连S、E'两点延伸到AB上得y A°=0.7
第二章 吸收 1. 从手册中查得101.33 KPa 、25 ℃时，若100 g 水中含氨1 g ，则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987 KPa 。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 31/170.582/1001 1000 0.582/0.590/()0.987NH NH NH a C kmol m H C P kmol m kP *= =+∴===? (2). 求m .由333 333330.9870.00974101.331/170.01051/17100/18 0.00974/0.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x m y x ** **=== ===+=== 2. 101.33 kpa 、10 ℃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 266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 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6522232()6.431032 1.1410()/()11.4118()g O kg 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506.6 kPa 。从手册中查得30 ℃时CO 2在水中的亨利系数E =1.88x105 KPa ，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. 24351000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -===???? (2). 求m 5 1.8810371506.6E m ρ?=== (1) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (2) (3) 2255506.60.0210.1310.13 5.39101.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小，故可近似认为X x ≈ 552222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=????????????=?????
第二章 流体输送机械 1．用离心油泵将甲地油罐的油品送到乙地油罐。管路情况如本题附图所示。启动泵之前A 、C 两压力表的读数相等。启动离心泵并将出口阀调至某开度时，输油量为39 m 3 /h ，此时泵的压头为38 m 。已知输油管内径为100 mm ，摩擦系数为；油品密度为810 kg/m 3。试求（1）管路特性方程；（2）输油管线的总长度（包括所有局部阻力当量长度）。 解：（1）管路特性方程 甲、乙两地油罐液面分别取作1-1’ 与2-2’ 截面，以水平管轴线为基准面，在两截面之间列柏努利方程，得到 2e e H K Bq =+ 由于启动离心泵之前p A =p C ,于是 g p Z K ρ? + ?==0 则 2e e H Bq = 又 e 38H H ==m ])39/(38[2=B h 2/m 5=×10–2 h 2/m 5 则 22e e 2.510H q -=?（q e 的单位为m 3 /h ） （2）输油管线总长度 2 e 2l l u H d g λ += 39π0.0136004 u ??????=? ? ?????????m/s=1.38 m/s 习题1 附图
于是 e 22 229.810.138 0.02 1.38 gdH l l u λ???+= =?m=1960 m 2．用离心泵（转速为2900 r/min ）进行性能参数测定实验。在某流量下泵入口真空表和出口压力表的读数分别为60 kPa 和220 kPa ，两测压口之间垂直距离为0.5 m ，泵的轴功率为 kW 。泵吸入管和排出管内径均为80 mm ，吸入管中流动阻力可表达为2f,0113.0h u -=∑（u 1为吸入管内水的流速，m/s ）。离心泵的安装高度为2.5 m ，实验是在20 ℃， kPa 的条件下进行。试计算泵的流量、压头和效率。 解：（1）泵的流量 由水池液面和泵入口真空表所在截面之间列柏努利方程式（池中水面为基准面），得到 ∑-+++=10,2 11 12 0f h u p gZ ρ 将有关数据代入上式并整理，得 48.3581.95.21000 10605.33 21 =?-?=u 184.31=u m/s 则 2π(0.08 3.1843600)4 q =???m 3/h=57.61 m 3 /h (2) 泵的扬程 29.04m m 5.081.9100010)22060(3021=?? ? ???+??+=++=h H H H (3) 泵的效率 s 29.0457.6110009.81100%100036001000 6.7 Hq g P ρη???= =???=68% 在指定转速下，泵的性能参数为：q =57.61 m 3 /h H =29.04 m P = kW η=68% 3．对于习题2的实验装置，若分别改变如下参数，试求新操作条件下泵的流量、压头和轴功率（假如泵的效率保持不变）。 （1）改送密度为1220 kg/m 3 的果汁（其他性质与水相近）； （2）泵的转速降至2610 r/min 。 解：由习题2求得：q =57.61 m 3 /h H =29.04 m P = kW （1）改送果汁
第二章流体输送机械 一、名词解释（每题2分） 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 4、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 10、安装高度 泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题（每题2分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少
Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大 Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变 Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降 A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压 B 3、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 Ｃ流量较小，扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合 C 4、离心通风机的全风压等于 ( ) Ａ静风压加通风机出口的动压 Ｂ离心通风机出口与进口间的压差 Ｃ离心通风机出口的压力 Ｄ动风压加静风压 D 5、以下型号的泵不是水泵 ( ) ＡＢ型ＢＤ型 ＣＦ型Ｄｓｈ型 C 6、离心泵的调节阀 ( ) Ａ只能安在进口管路上 Ｂ只能安在出口管路上 Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可 Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 ( ) Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能 Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度） B 8、流体经过泵后，压力增大?p N/m2，则单位重量流体压能的增加为 ( ) A ?p B ?p/ρ C ?p/ρg D ?p/2g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 ( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮 C 10、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 A 11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是 ( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O D 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D 12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 ( ) Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度
化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
化工原理《液-液萃取》概念题 一、单项选择题 1、单级萃取中，若增加纯溶剂S得加入量，则萃取液得浓度y A 将。 A、不变 B、减小 C、增大 D、不确定 2、单级萃取操作时，若降低操作温度，其她条件不变，则溶剂得选择性将。 A、变差 B、变好 C、不变 D、不确定 3、选用溶剂进行萃取操作时，其必要条件为。 A、分配系数k A ＜1 B、萃取相含量y A ≤萃余相含量x A C、选择性系数β＞1 D、分配系数k B =1 4、单级萃取中，若升高操作温度，则萃取液中溶质得浓度y A 将。 A、不变 B、减小 C、增大 D、不确定 5、对于萃取过程，若溶剂得选择性好，则溶剂得溶解度也将。 A、变大 B、变小 C、不变 D、不确定 6、当萃取过程溶剂比S/F减小时，萃取液中溶质A得浓度，所需理论级数。 A、不变，减小 B、减小，减小 C、增大，减小 D、减小，增大 7、萃取过程得能耗主要集中在。 A、萃取操作时溶剂得输送 B、萃取操作时原溶液得输送 C、萃取操作时溶剂得回收 D、萃取操作时温度得升高 8、以下说法错误得就是。 A、临界混溶点位于溶解度曲线最高点 B、临界混溶点左方曲线表达式为： C、临界混溶点右方曲线表达式为： D、溶解度曲线内得平衡联结线两端得表达式为： 9、一般情况下，稀释剂B组分得分配系数k B 值。 A、大于1 B、小于1 C、等于1 D、难以判断，都有可能 10、单级(理论)萃取中，在维持进料组成与萃取相浓度不变得条件下，若用含有少量溶质得萃取剂代替纯溶剂所得萃余相浓度将。 A、增加 B、减少 C、不变 D、不一定 11、单级(理论)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质得萃取剂代替纯溶剂，则萃取相量与萃余相量之比将。 A、增加 B、不变 C、降低 D、不定 12、单级(理论)萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质得萃取剂代替纯溶剂，萃取液得浓度(指溶质)将。 A、增加 B、不变 C、降低 D、不定 13、萃取剂加入量应使原料与萃取剂得与点M位于。 A、溶解度曲线之上方区 B、溶解度曲线上 C、溶解度曲线之下方区 D、座标线上 14、萃取就是利用各组分间得差异来分离液体混合物得。 A、挥发度 B、离散度 C、溶解度 D、密度 15、采用多级逆流萃取与单级萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃余相分率。 A、增大 B、减少 C、基本不变 D、增大、减少都有可能
第二章流体输送机械 1、泵流量泵单位时间输送液体体积量 2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率有效功率与轴功率的比值 4、轴功率电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的 能量 6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系 的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力， 体 液体汽化，产生对泵损害或吸不上液 10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 、单选择题（每题2 分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工 作，开大出口阀门将导致（） A送水量增加，整个管路阻力损失减少
B 送水量增加，整个管路阻力损失增大 C 送水量增加，泵的轴功率不变 D 送水量增加，泵的轴功率下降 2、 以下不是离心式通风机的性能参数 ( ) A 风量 B 扬程 C 效率 D 静风压 3、 往复泵适用于 ( ) A 大流量且流量要求特别均匀的场合 介质腐蚀性特别强的场合 流量较小，扬程较 高的场合 投资较小的场合 4、离心通风机的全风压等于 ( ) 静风压加通风机出口的动压 离心通风机出口与进 口间的压差 离心通风机出口的压力 动风压加静风压 ( ) B D 型 D sh 型 5、 以下型号的泵不是水泵 A B 型 C F 型 6、 离心泵的调节阀 ( ) 只能安在进口管路上 只能安在出口管路上 安装在进口管路和出口管路上均可 只能安在旁路上 D 7、 离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 A 包括内能在内的总能量 C 压能 8、 流体经过泵后，压力增大 A ? p B ? C ? p / ?g D ? D 2 ?p N/m 2 ， p /? p /2 g 机械能 位能(即实际的升扬高度) 则单位重量流体压能的增加为 9、 离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 A C 10、 11、 A B 泵壳和叶轮 B 泵壳 D 离心泵停车时要 ( ) A 叶轮 叶轮和导轮 先关出口阀后断电 先断电后关出口阀 先关出口阀先断电均可 单级式的先断电，多级式的先关出口阀 lOOmm b O 意思是() 100mmH 2O 100mm 2bO D 离心通风机的铭牌上标明的全风压为 输任何条件的气体介质全风压都达 输送空气时不论流量多少，全风压都可达 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为 输送20C, 101325Pa 空气，在效率最高时, C D 1 2 、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 A 当 地大气压力 B 输送液体的温度 100mm 2bO 全风压为 100mm 2bO D ( )
1.洞道干燥实验及干燥特性曲线的测定 （1）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：恒定干燥条件指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，都在整个干燥过程中均保持恒定。 本实验中所采取的措施：干燥室其侧面及底面均外包绝缘材料、用电加热器加热空气再通入干燥室且流速保持恒定、湿物的放置要与气流保持平行。 （2）控制恒速干燥速率阶段的因素是什么？降速的又是什么？ 答：①恒速干燥阶段的干燥速率的大小取决于物料表面水分的汽化速率，亦取决定于物料外部的干燥条件，所以恒定干燥阶段又称为表面汽化控制阶段。 ②降速阶段的干燥速率取决于物料本身结构、形状和尺寸，而与干燥介质的状态参数关系不大，故降速阶段又称物料内部迁移控制阶段。 （3）为什么要先启动风机，再启动加热器？实验过程中干湿球温度计是否变化？为什么？如何判断实验已经结束？ 答：①让加热器通过风冷慢慢加热，避免损坏加热器，反之如果先启动加热器，通过风机的吹风会出现急冷，高温极冷，损坏加热器； ②理论上干、湿球温度是不变的，但实验过程中干球温度不变，但湿球温度缓慢上升，估计是因为干燥的速率不断降低，使得气体湿度降低，从而温度变化。 ③湿毛毡恒重时，即为实验结束。 （4）若加大热空气流量，干燥速率曲线有何变化？恒速干燥速率，临界湿含量又如何变化？为什么？
答：干燥曲线起始点上升，下降幅度增大，达到临界点时间缩短，临界点含水量降低。因为加快了热空气排湿能力。 （5）毛毡含水是什么性质的水分？ 毛毡含水有自由水和平衡水，其中干燥为了除去自由水。 （6）实验过程中干、湿球温度计是否变化？为什么？ 答：实验结果表明干、湿球温度计都有变化，但变化不大。 理论上用大量的湿空气干燥少量物料可认为符合定态空气条件。定态空气条件：空气状态不变（气流的温度t、相对湿度φ）等。干球温度不变，湿球温度不变。 绝热增湿过程，则干球温度变小，湿球温度不变。 （7）什么是恒定干燥条件？本实验装置中采用了哪些措施来保持干燥过程在恒定干燥条件下进行？ 答：①指干燥介质的温度、湿度、流速及与物料的接触方式，均在整个干燥过程中保持恒定；②本实验中本实验用大量空气干燥少量物料，则可以认为湿空气在干燥过程温度。湿度均不变，再加上气流速度以及气流与物料的接触方式不变。所以这个过程可视为实验在在恒定干燥条件下进行。
1. 如图2-1用离心泵将20℃的水由敞口水池送到一压力为 2.5atm的塔内，管径为φ108×4mm管路全长100m(包括局部阻力的当量长度，管的进、出口当量长度也包括在内)。已知：水的流量为56.5m3·h-1，水的粘度为10-3 Pa·S，密度为1000kg·m-3，管路摩擦系数可取为0.024，计算并回答： (1)水在管内流动时的流动形态；(2) 管路所需要的压头和功率；
解：已知：d = 108-2×4 = 100mm = 0.1m A=(π/4)d 2 = 3.14×(1/4)×0.12 = 0.785×10-2 m l+Σl e =100m q v = 56.5m 3/h ∴u = q/A = 56.5/(3600×0.785×10-2) = 2m/s μ = 1cp = 10-3 Pa ·S ρ=1000 kg.m -3, λ = 0.024 ⑴ ∵ Re = du ρ/μ=0.1×2×1000/10-3 = 2×105 > 4000 ∴水在管内流动呈湍流 ⑵ 以1-1面为水平基准面,在1-1与2-2面间列柏努利方程： Z 1 +(u 12/2g)+(p 1/ρg)+H =Z 2+(u 22/2g)+(p 2/ρg)+ΣHf ∵Z 1=0, u 1=0, p = 0 (表压), Z 2=18m, u 2=0 p 2/ρg=2.5×9.81×104/(1000×9.81)=25m ΣHf =λ[(l+Σle )/d](u 2/2g) =0.024×(100/0.1)×[22/(2×9.81)] = 4.9m ∴H = 18+25+4.9 = 47.9m Ne = Hq v ρg = 47.9×1000×9.81×56.5/3600 = 7.4kw 2. 采用IS80-65-125水泵从一敞口水槽输送60℃热水。最后槽内液面将降到泵人口以下2.4m 。已知该泵在额定流量60m 3/h 下的(NPSH)r 为 3.98m ，60℃水的饱和蒸汽压Pv 为19.92kp a 、ρ为983.2kg/m 3，泵吸入管路的阻力损失为3.0m ，问该泵能否正常工作。 解： ∴该泵不能正常工作。 []m m H NPSH g p g p H f r v g 4246.10.398.381 .92.9831092.1981.92.98310013.135100.?=--??-??=---∑-ρρ＝ ，允许
目录 第一章流体流动与输送机械 (2) 第二章非均相物系分离 (32) 第三章传热 (42) 第四章蒸发 (69) 第五章气体吸收 (73) 第六章蒸馏 (95) 第七章固体干燥 (119)
第一章 流体流动与输送机械 1. 某烟道气的组成为CO 2 13％，N 2 76％，H 2O 11％（体积％），试求此混合气体在温度500℃、压力101.3kPa 时的密度。 解：混合气体平均摩尔质量 kg/mol 1098.2810)1811.02876.04413.0(33--?=??+?+?=∑=i i m M y M ∴ 混合密度 33 3kg/m 457.0) 500273(31.81098.28103.101=+????== -RT pM ρm m 2．已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m 3 和867 kg/m 3 ,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的混合液密度。 解： 867 6 .08794.01 2 2 1 1 += + = ρρρa a m 混合液密度 3 kg/m 8.871=m ρ 3．某地区大气压力为101.3kPa ，一操作中的吸收塔塔内表压为130kPa 。若在大气压力为75 kPa 的高原地区操作该吸收塔，且保持塔内绝压相同，则此时表压应为多少？ 解： ' '表表绝＋p p p p p a a =+= ∴kPa 3.15675)1303.101)(' '=-==＋（ －＋真表a a p p p p 4．如附图所示，密闭容器中存有密度为900 kg/m 3 的液体。容器上方的压力表读数为42kPa ，又在液面下装一压力表，表中心线在测压口以上0.55m ，其读数为58 kPa 。试计算液面到下方测压口的距离。 解：液面下测压口处压力 gh p z g p p ρρ+=?+=10 m 36.255.081 .990010)4258(3 0101=+??-=+ρ-=ρ-ρ+=?∴h g p p g p gh p z 题4 附图
第二章 流体输送机械 离心泵特性 【2-1】某离心泵用15℃的水进行性能实验，水的体积流量为540m 3/h ，泵出口压力表读数为350kPa ，泵入口真空表读数为30kPa 。若压力表与真空表测压截面间的垂直距离为350mm ，吸入管与压出管内径分别为350mm 及310 mm ，试求泵的扬程。 解 水在15℃时./39957kg m ρ=，流量/V q m h =3540 压力表350M p kPa =，真空表30V p kPa =-（表压） 压力表与真空表测压点垂直距离00.35h m = 管径..12035031d m d m ==， 流速 / ./(.) 122 1 540360015603544V q u m s d ππ == =? . ../.2 2 1212035156199031d u u m s d ???? ==?= ? ????? 扬程 22 21 02M V p p u u Ηh ρg g --=++ ()(.)(.)....?--?-=++ ??3322 35010301019915603599579812981 ....m =++=0353890078393 水柱 【2-2】原来用于输送水的离心泵现改为输送密度为1400kg/m 3的水溶液，其他性质可视为与水相同。若管路状况不变，泵前后两个开口容器的液面间的高度不变，试说明：(1)泵的压头（扬程）有无变化；(2)若在泵出口装一压力表，其读数有无变化；(3)泵的轴功率有无变化。 解 (1)液体密度增大，离心泵的压头（扬程）不变。（见教材） (2)液体密度增大，则出口压力表读数将增大。 (3)液体密度ρ增大，则轴功率V q gH P ρη = 将增大。 【2-3】某台离心泵在转速为1450r/min 时，水的流量为18m 3/h ，扬程为20m(H 2O)。试求：(1)泵的有效功率，水的密度为1000kg/m 3; (2)若将泵的转速调节到1250r/min 时，泵的流量与扬程将变为多少？ 解 (1)已知/,/V q m h H m kg m ρ===331820 1000水柱， 有效功率 .e V P q gH W ρ== ???=18 1000981209813600
下册第一章蒸馏 1. 苯酚(C 6H 5OH)(A )和对甲酚(C 6H 4(CH 3)OH)(B )的饱和蒸气压数据为 解： 总压 P=75mmHg=10kp 。 由拉乌尔定律得出 0 A p x A ＋0 B p x B =P 所以 x A = 000B A B p p p p --；y A =p p A 00B A B p p p p --。 因此所求得的t-x-y 数据如下： t, ℃ x y 1 1 0 0. 2. 承接第一题，利用各组数据计算 （1）在x=0至x=1范围内各点的相对挥发度i α,取各i α的算术平均值为α，算出α对i α的最大相对误差。 （2）以平均α作为常数代入平衡方程式算出各点的“y-x ”关系,算出由此法得出的各组y i 值的最大相对误差。 解： （1）对理想物系，有 α＝00B A p p 。所以可得出
t, ℃ i α 算术平均值α= 9 ∑i α=。α对i α的最大相对误差＝ %6.0%100)(max =?-α ααi 。 （2）由x x x x y 318.01318.1)1(1+=-+= αα得出如下数据： t, ℃ x 1 0 y 1 0 各组y i 值的最大相对误差= =?i y y max )(%。 3.已知乙苯(A )与苯乙烯(B )的饱和蒸气压与温度的关系可按下式计算: 95.5947 .32790195.16ln 0 -- =T p A 72 .6357.33280195.16ln 0 --=T p B 式中 0 p 的单位是mmHg,T 的单位是K 。 问:总压为60mmHg(绝压)时，A 与B 的沸点各为多少在上述总压和65℃时,该物系可视为理想物系。此物系的平衡气、液相浓度各为多少摩尔分率 解： 由题意知 T A ==-- 0195.1660ln 47 .327995.59＝℃ T B ==--0195 .1660ln 57 .332872.63=℃ 65℃时，算得0 A p ＝；0 B p = mmHg 。由0 A p x A ＋0 B p （1－x A ）=60得 x A ＝， x B =; y A =0A p x A /60=; y B ==。 4 无
1. 、在逆流连续操作的塔内，以水为萃取剂从丙酮--苯混合液内提取丙酮。苯与水可视 作完全不互溶。在操作条件下，丙酮在水和苯中以质量比为基准的分配系数为0.65，即:Y= 0.65X，原料的流率为1200kg/h，其中含丙酮0.35(质量分率，下同)，要求萃余相中丙酮含量不大于0.06。若用水量为最小量的 1.6倍，试求水的实际用量kg/h。 解：Z F=0.35/(1-0.35)=0.54 Z N=0.06/(1-0.06)=0.064 Ymax=0.65 >0.54=0.351 (B/S)min=(Ymax-Z)/(Z F-Z N)=(0.351-0)/(0.54-0.064)=0.74 (S/B)mi n=1/0.74=1.35 Smin=1.35 >200=1620 实际用水量S=1.6 X1620=2592 kg/h 2、在B-S部分互溶物系的单级萃取中，料液中溶质A与稀释剂B的质量比为40: 60。采用 纯溶剂S=200kg,溶剂比为1,脱除溶剂后萃余液浓度X A°=0.3(质量分率)，选择性系数3=8。试求萃取液量E°为多少kg? 解：萃取液浓度y A°( 3X A°)/[1 + ( 31)X A°=8 X).3/(1 + 7>0.3)=0.774 X F=40/(40 + 60)=0.4 又S=F=200 kg 据物料衡算(杠杆法则)： E °F>X F-X A°/(Y A°-X A°)=200 >0.4-0.3)/(0.774-0.3)=42.2 3、使用纯溶剂S对A、B混合液作萃取分离。在操作范围内，S-B不互溶，平衡关系Y A= 1.2X A(Y、X均为比质量分率)，要求最终萃余相中萃余分率样0.05。试求用单级萃取时， 每kg稀释剂B中，溶剂S消耗量kg。 解：()R=(BX)/(BX F)=X/X F ??? X=X F Y=KX=K 如斤 物料衡算：SY=B(X-X) S/B=(X F-X)/Y=X F(1-$R)/(K Q R X F) =(1-0.05)/(1.2 >0.05)=15.83 kgS/kgB 4、用纯溶剂S进行单级萃取，X F=0.15(质量分率，下 同)。萃取相中A的浓度与萃余相中A的浓度相同。采用溶剂 比为1。试求： ⑴选择性系数3 ⑵当溶剂用量为最少时，求萃取液浓度y A° (设所涉 及范围内分配系数K A均相同) 解：(1) T y A=X A? k A= y A/X A= 1 又S/F = 1 5、连FS取中点即M点，过M点作ER平行于BS脱 溶剂S 后得X A° =0.1 y A°=0.5 ?选择性系数 3=[y A°/(1-y A°/[X A°/(1-X A°)]=[0.5/(1-0.5)]/[0.1/(1 -0.1)]=9 ⑵联点S、F,与平衡线交于M'点，过M'点作平行于BS(虚线所示)的线，与平衡线交于点E'
第二章吸收 1.从手册中查得KPa 、25 C 时，若100 g 水中含氨1 g ，则此溶液上方的 氨气 平衡分压为KPa 。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 已知：P NH 3 0.987kF a .相应的溶液浓度C NH 3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 1000kg/m 3.则: 1/17 0.582kmol/m 3 100 1 1000 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: F O 2 Py° 101.33 0.21 21.28kF > f 悬6 於 6.43 106 因X o 2值甚小，故可以认为X X 由 F N H 3 C NH a H .求算. C NH C NH 3 / F N H 3 027隔阮如3 ? y NH m NH 3X NH 3 ⑵. y NH 求m .由 X NH P NH 3 0.987 」 0.00974 P 101.33 117 0.0105 1/17 100/18 …. 0.00974 cccc y NH 3 / X NH 3 0.928 0.0105 2. kpa 、 10 °C 时，氧气在水中的溶解度可用 p o =X 106x 表示。式中：P O2
所以：溶解度 6.43 10 32 1.14 105kg(O 2)/kg(H 2O) 11.4 1 18 3.某混合气体中含有2%(体积)CO,其余为空气。混合气体的温度为30 C, 总压强为kPa 。从手册中查得30 C 时CO 在水中的亨利系数E=KFa 试求溶解 度系数 H(kmol/ (m ? kPa 衡的水 中溶有多少克CO 。 F CO 2 巴°2 10.13 5 x ―2 5 5.39 10 E 1.88 105 因x 很小，故可近似认为X x 故100克水中溶有CO 20.01318gCO 2 4?在kPa 、0 C 下的Q 与CO 昆合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知相 距cm 的两截面上Q 的分压分别为kPa 和kPa ,又知扩散系数为cm 2/s ,试计算 下列两种情况下 Q 的传递速率，kmol/(m 2 ? s): (1) O 2与CO 两种气体作等分子反向扩散。 (2) CO 气体为停滞组分。 3即：X 。 X O 2 6.43 10 g(O 2) 3 m (H 2O) ))及相平衡常数m 并计算每100克与该气体相平 (2). (1) 解：(1).求H 由H EM H 2O 求算. EM H 2O 1000 105 18 2.955 10 4kmol/(m 3 kF a ) 1.88 506.6 105 371 0.02时.100g 水溶解的CO 2 506.6 0.02 10.13kF a X 5.39 10 5匹空d 5.39 10 5岸)坦理 kmol(H 2O) 18 kg(H 2。) 1.318 104 kgd) kg(H 2O)
1、温度升高，溶解度系数H值，亨利系数E ，平衡常数m 。 2、与SO2相比，HCl的溶解度系数H值，亨利系数E ，平衡常数m 。 3、相平衡在吸收中的作用：a 、 b 、 c 。 1、根据双膜理论，水吸收空气中氨的过程属( )控制过程；水吸收空气中CO2的过程属( )控制过程；上述两种气体中，( )采用化学吸收，可显著提高吸收速率。 2、下图为甲、乙两气体在某溶剂中溶解的相平衡线，溶剂吸收甲、乙的过程分别属( )和( )控制过程；强化甲的吸收应( ) ；强化乙的吸收应( )。 1、温度和压力对吸收操作有较大的影响，和不利于吸收操作 的进行。 2、均相物系的分离是依据物系中不同组分间物性的差异进行的，吸收是利用 的特性分离气体混合物的。 3、只要组分在气相中心的分压液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行， 直至达到一个新的平衡为止。 (A) 大于(B) 小于(C) 等于(D) 不确定 4、对于水吸收CO2的低浓系统，如在水中加碱，则此系统的k G， K G。（填“减小、增大或不变”） 5、对含低浓度溶质的气体与溶液的平衡系统，溶质在气相中的物质的量浓度与 其在液相中物质的量浓度的差值是。 (A)正值(B)负值(C)零(D)不确定 1、简述双膜理论的要点？按照双膜理论，若吸收过程为液膜控制，应采取何种有效方式提高传质速率？ Answer： 双膜理论的要点是：①气液稳定吸收传质时，两相间有一稳定的相界面，两相流体主体呈湍流，在相界面两侧各有一层流体膜；②在相界面上气液两相成平衡状态；③气液传质的阻力主要集中在两层膜内。 液膜控制时提高液体的湍动或加入化学吸收剂可以有效提高传质效率。 2、何谓气膜控制吸收？此时如何提高吸收总系数？ Answer： （简述双膜理论的概念。）气膜控制吸收是指在吸收过程中吸收传质的阻力主 要集中在气膜一侧，如易溶气体的吸收过程，提高气体流速有利于加快传质速率。 3、低浓度液膜控制系统的逆流吸收，在塔操作中，若其它操作条件不变，入口气量有所增 加，则N OG、H OG和操作斜率将如何变化？为什么？ Answer： 由于吸收属液膜控制，增加气量对传质影响较小，但增加气量会增加H OG，而 吸收塔高不变，因此N OG减小，同时操作斜率（L/V）减小。。