传质分离过程 1.分离过程可以定义为借助于物理、化学、电学推动力实现从混合物中选择性的分离某 些成分的过程。 2.分离过程可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离的对象是两相以上的混合物。 传质分离过程用于各种均相混合物的分离。特点是有能量传递现象发生。 3.传质分离过程分为平衡分离过程和速率分离过程。 4.相平衡的准则为各相的温度、压力相同，各组分的逸度也相等。 5.相平衡的表示方法有相图、相平衡常数、分离因子。 6.维里方程用来计算气相逸度系数。 7.闪蒸是连续单级蒸馏过程。 8.指定浓度的组分成为关键组分，其中易挥发的成为轻关键组分，难挥发的成为重关键 组分。 9.若溜出液中除了重关键组分外没有其他重组分，而釜液重除了轻关键组分外没有其他 轻组分，这种情况称为清晰分割。 10.多组分精馏与二组分精馏在浓度分布上的区别可以归纳为：在多组分精馏中，关键组 分的浓度分布有极大值；非关键组分通常是非分配的，即重组分通常仅出现在釜液中，轻组分仅出现在溜出液中；重、轻非关键组分分别在进料板下、上形成接近恒浓的区域；全部组分均存在于进料板上，但进料板浓度不等于进料浓度。塔内各组分的浓度分布曲线在进料板处是不连续的。 11.最小回流比是在无穷多塔板数的条件下达到关键组分预期分离所需要的回流比。 12.特殊精馏分为萃取精馏（加入的组分称为溶剂）、共沸精馏、加盐精馏。 13.气体吸收是气体混合物一种或多种溶质组分从气相转移到液相的过程。解吸为吸收的 逆过程，即溶质从液相中分离出来转移到气相的过程。 14.吸收过程按溶质数可以分为单组分吸收和多组分吸收；按溶质与液体之间的作用性质 可以分为物理吸收和化学吸收；按吸收温度状况可以分为等温吸收和非等温吸收。 15.吸收的推动力是气相中溶质的实际分压与溶液中溶质的平衡蒸气压力之差。 16.难溶组分即轻组分一般只在靠近塔顶的几级被吸收，而在其余级上变化很小。易溶组 分即重组分主要在塔底附近的若干级上被吸收，而关键组分才在全塔范围内被吸收。 17.吸收塔的操作压力、操作温度和液气比是影响吸收过程的主要参数。操作压力越大吸 收率越大，操作温度越低吸收率越大。液气比越大吸收率越大。 18.超临界流体萃取是一种以超临界流体作为萃取剂，从固体或液体中提取出待分离的高 沸点或热敏性物质的新型萃取技术。超临界流体是状态处于高于临界温度、压力条件下的流体，它具有低粘度、高密度、扩散系数大、超强的溶解能力等特性。与传统的溶液萃取的优势：超临界流体具有极强的溶解能力，能实现从固体中提取有效成分； 可通过温度、压力的调节改变超临界流体的溶解能力的大小，因而超临界流体萃取具有较好的选择性；超临界流体传质系数大，可大大缩短分离时间；萃取剂的分离回收容易。 19.二氧化碳是最理想的超临界流体。 20.超临界流体的典型萃取流程：等温法、等压法、吸附法。 21.反胶团萃取有效的解决了溶剂萃取过程中蛋白质不溶于有机溶剂和易变性、失活的问 题。 22.吸附是指流体与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递并附着在固体 内、外表面形成单分子层或多分子层的过程。
贾绍义《化工传质与分离过程》（第2版）配套模拟试题及详解（一） 一、选择题（每题3分，共15分） 1．利用气体混合物各组分在液体中溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操作称为（ ）。 A ．蒸馏 B ．萃取 C ．吸收 D ．解吸 【答案】C 2．操作中的精馏塔，若维持 及进料位置不变，而减小，则有（ ）。 A ．D 增大，R 减小 B ．D 不变，R 增加 C ． D 减小，R 增加 D ．D 减小，R 不变 【答案】C 【解析】精馏段板数不变，所以当x F 减小时，为维持x D 不变，必须加大回流比，以提高精馏段塔板的分离能力。 又因不变，q 、F 不变，故随着R 增加，D 必减小。
3．若萃取相和萃余相在脱除溶剂后均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数（）。 A．小于1 B．大于1 C．不确定 D．等于1 【答案】D 4．在恒定干燥条件下，将含水20％的湿物料进行干燥，开始时干燥速率恒定，当干燥至含水量为5％时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为0.05％，则物料的临界含水量为（）。 A．5％ B．20％ C．0.05％ D．4.55％ 【答案】A 5．间歇干燥过程将某湿物料由含水量0.25kg水/kg绝干物料降至0.05kg 水/kg绝 于物料，测出物料的平衡含水量为0.007kg水 /kg绝于物料，物料的平衡分压保持 的最小含水量X＝0.2kg水/kg绝干物料，干燥过程的临界含水量为 kg水/kg绝干物料，则降速阶段除去的结合水量为（）。A．0.2kg水/kg绝干物料
B．0.15kg水/kg绝干物料 C．0.16kg水/kg绝干物料 D．0.01kg水/kg绝干物料 【答案】B 二、填空题（每题4分，共20分） 1．在吸收操作过程中，保持气、液相流量、气相进口组成不变，若液相进口浓度降低，则塔内平均传质推动力将______，气相出口浓度将______。 【答案】增大；减小 2．在低浓度难溶气体的逆流吸收塔中，若其他条件不变而入塔液体量增加，则此塔的液相传质单元数N OL将______，而气相总传质单元数N OG将______，气体出口浓度将______。 【答案】减少；不变；降低 3．对填料塔气膜控制的逆流吸收过程，如其他操作条件不变，将气液流量同比例减小，则气体出塔组成y2将______，液体出塔组成x1将______。 【答案】不变；不变 4．设计连续精馏塔时，欲保持馏出液组成x D和易挥发组分的回收率不变，试定性判断改变如下操作参数（其他参数不变）时所需理论板将如何变化：
第一章 绪论 1. 列出5种使用ESA 和5种使用MSA 的分离操作。 答：属于ESA 分离操作的有精馏、萃取精馏、吸收蒸出、再沸蒸出、共沸精馏。 属于MSA 分离操作的有萃取精馏、液-液萃取、液-液萃取（双溶剂）、吸收、吸附。 2. 比较使用ESA 与MSA 分离方法的优缺点。 答：当被分离组分间相对挥发度很小，必须采用具有大量塔板数的精馏塔才能分离时，就要考虑采用萃取精馏（MSA ），但萃取精馏需要加入大量萃取剂，萃取剂的分离比较困难，需要消耗较多能量，因此，分离混合物优先选择能量媒介(ESA)方法。 3. 气体分离与渗透蒸发这两种膜分离过程有何区别？ 答：气体分离与渗透蒸发式两种正在开发应用中的膜技术。气体分离更成熟些，渗透蒸发是有相变的膜分离过程，利用混合液体中不同组分在膜中溶解与扩散性能的差别而实现分离。 4. 海水的渗透压由下式近似计算：π=RTC/M ，式中C 为溶解盐的浓度，g/cm 3；M 为离子状态的各种溶剂的平均分子量。若从含盐0.035 g/cm 3的海水中制取纯水，M=31.5，操作温度为298K 。问反渗透膜两侧的最小压差应为多少kPa? 答：渗透压π=RTC/M ＝8.314×298×0.035/31.5=2.753kPa 。 所以反渗透膜两侧的最小压差应为2.753kPa 。 5. 假定有一绝热平衡闪蒸过程，所有变量表示在所附简图中。求： （1） 总变更量数Nv; （2） 有关变更量的独立方程数Nc ； （3） 设计变量数Ni; （4） 固定和可调设计变量数Nx , Na ； （5） 对典型的绝热闪蒸过程，你 将推荐规定哪些变量？ 思路1： 3股物流均视为单相物流， 总变量数Nv=3(C+2)=3c+6 独立方程数Nc 物料衡算式 C 个 热量衡算式1个 ；相平衡组成关 系式C 个；1个平衡温度等式；1个平衡压力等式 共2C+3个；故设计变量 F zi T F P F V , yi ,Tv , Pv L , x i , T L , P L 习题5附图
诚信应考,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 《mass transfer and separation process 》试卷 A 注意事项：1. 考前请将密封线内填写清楚； 2. 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； 3．考试形式：开（闭）卷； 1. (40 points) Fill in the blanks or choose the correct answer (1) The diffusivities of gases are proportional to ( 1.5 ) power of absolute temperature and are ( inversely proportional to ) pressure of the system. (2) The relation between the flux and the driving force of mass transfer for the equimolar diffusion is ( )(21c c D N --=δ ) (3) Rising the pressure in an absorption process of gas, the Henry ’s constant m will ( decrease ), and the rate of absorption will ( increase ) (4)For a separation process in which relative volatility α =1, the compositions of component A would be ( the same ) in both phases, separation is ( not possible ) when this occurs. (5) At the azeotropic point,both the vapor and the liquid in equilibrium have ( the same ) composition. It is ( not possible ) to separate the azeotropic mixtures by using ordinary distillation. (6) The definition of ideal stage is: (the vapor stream and liquid stream leaving the stage are in equilibrium ) (7) The separations of binary mixtures by a distillation operation are based on differences in vapor- and liquid-phase compositions arising from the ( partial vaporization ) of a liquid mixture or the ( partial condensation ) of a vapor mixture. (8)The difference between the actual plate and the ideal plate is corrected by ( plate efficiency ) (9) In general, the liquid rate for the absorber should be ( D ) times the minimum
,考试作弊将带来严重后果！ 华南理工大学期末考试 2007《传质与分离工程英文》试卷A （含答案） 1. 考前请将密封线内填写清楚； 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)； ．考试形式：开（闭）卷； S in the air is absorbed by NaOH solution is ( A ). 2 B. liquid film “controls”; C. two film “controls”. AB=1. When C ). >x A; B. y A
第一章绪论1.分离技术的三种分类方法各有什么特点？ 答：（1）按被分离物质的性质分类分为物理分离法、化学分离法、物理化学分离法。 （2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。 （3）场流分类法 2.分离富集的目的？ 答：①定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，干扰严重时甚至使分析工作无法进行。这时必须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，把干扰组分分离除去，然后才能进行定量测定。②如果要进行试样的全分析，往往需要把各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定或测定。③而对于试样中的某些痕量组分，进行分离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富集，于是就便于测定。因此物质的化学分离和测定具有同样重要意义。 3.什么是直接分离和间接分离？ 答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。 4.阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？ 答：富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度 提高的过程。纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程。 根据目标组分在原始溶液中的相对含量（摩尔分数）的不同进行区分：
（方法 被分离组分的摩尔分数）富集 <0.1；浓缩 0.1－0.9；纯化 >0.9。 5.回收因子、分离因子和富集倍数有什么区别和联系？ 答：（1）被分离物质在分离过程中损失量的多少，某组分的回收程度，用回收率来表示。 待测组分A 的回收率，用RA 表示，QA °---为富集前待测物的量；QA---富集后待测物的量。%100?=οA A A Q Q R （2）分离因子：两组分的分离程度。用SA ， B 表示。B A B A B A B ,//R R Q Q Q Q S A =??= A —待测组分； B —干扰组分。如果待测组分A 符合定量要求，即可认为QA ≈ Q oA ，SA,B ≈ Q oB/QB = 1/RB ，常量组分测定：SA,B ≈103；分离因子越大，分离效果越好。 （3）富集倍数：目标组分和基体组分的回收率之比，用F 表示，οο M M T T M T Q Q Q Q R R F //== RT 为组分的回收率；RM 为基体的回收率； QT °为富集前待测物的量； QT 为富集后待测物的量；QM °为富集前基体的量；QM 为富集后基体的量。 第二章 分离过程中的热力学 2.气体分子吸附在固体吸附剂表面时，某吸附等温线可以由朗格缪尔吸附方程得到。试分析吸附物质的吸附平衡常数K 与该气体物质在气相的分压p 需满足什么条件才能使朗格缪尔吸附等温线近似为直线。 答：溶质吸附量q 与溶质气体分压p 的关系可以用朗格缪尔吸附方程表示：p K p K q q A A +=1max ，式中qmax 为溶质在固相表面以单分子层覆盖的最大容量；KA 为溶质的吸附平衡常数。在低压时，p K q q p K A A max 1=，《。
传质分离过程ASPEN模拟全过程 姓名：王超班级：化工1301 学号：201309010114 【题目2-8】组成为60％苯，25％甲苯和15％对二甲苯（均为摩尔分数）的液体混合物100kmol，在101.3kPa和100℃下闪蒸。试计算液体和气体产物的数量和组成。假设该物系为理想溶液。用安托尼方程计算蒸汽压。 启动Aspen Plus选择模块General with Metric Units,文件保存为Example2.8。 建立如图所示的流程图，其中FLASH选用模块库中的Separators丨Flash丨V-DRUM1模块。
点击N→，出现FlowsheetComp;ete对话框，点击确定，进入Setup 丨Specifications丨Global页面，在名称（Title）框中输入2-8。
在左窗口选择Units-Sets,点击New，出现Create new ID对话框，选择默认的US-1，点击OK。 然后进行如图的单位设置。
在左窗口选择Report Options,进入Steam页面，勾选Fraction basis 栏目下的Mole。 点击N→，进入Components丨Specifications丨Selection页面，输入组分甲苯（C6H6）、甲苯（C7H8）、对二甲苯（C8H10-3）。
点击N→，进入Properties丨Specifications丨Global页面，选择物性方法PENG-ROB。然后点击N→，在点击OK，如图所示 进入Streams丨FEED丨Input丨Specifications页面，输入进料（FEED）温度25℃，压力101.3kPa，流量100kmol，以及苯、甲苯、对二甲苯的摩尔分数分别为0.6、0.25、0.15。
第二章化学热力学初步 1. 热力学第一定律W U- = Q ?,由于U为状态函数，所以Q和W也是状态函数，对吗？为什么？ 答：不对。Q和W只有在能量交换的时候才会有具体的数值，并且随途径不同，共和热的数值都会有变化，所以不是状态函数。 2. 解释下列名词 (1) 体系与环境 (2) 热（Q） (3) 功（W） (4) 焓（H）和焓变（H ?） (5) 热力学能U (6) 恒容反应热（Q V）和恒压反应热（Q p） 答：(1) 热力学中称研究的对象为体系，称体系以外的部分为环境。 (2) 体系在变化过程中吸收的热量为Q。 (3) 体系对环境所做的功。 (4) H＝U+PV 当泛指一个过程的时候，其热力学函数的改变量为焓变。 (5) 体系内一切能量的总和叫热力学能。 (6) 在恒容过程中完成的化学反应，其热效应称为恒容反应热。 在恒压过程中完成的化学反应，其热效应称为恒压反应热。 3. 什么叫状态函数？它具有何特性？ 答：藉以确定体系状态的物理量称为体系的状态函数。它具有加和性。 4. 何谓热效应？测量方法有哪两种？ 答：化学反应的热效应为当生成物和反应物的温度相同时，化学反应过程中的吸收或放出的热量。可以选择恒压和恒容两种条件下测量。 5. 什么叫热化学方程式？书写热化学方程式要注意哪几点？ 答：表示出反应热效应的化学方程式叫做热化学方程式。书写化学方程式时要注意一下几点：(1)写热化学方式式，要注意反应的温度和压强条件，如果反应是在298K和1.013×105Pa下进行时，习惯上不予注明。（2）要注明物质的聚集状态和晶形。（3）方程式中的配平系数只是表示计量数，不表示分子数。但计量数不同时，同一反应的反应热数值也不同。 6. ①无机化学中常用的反应热有哪几种？反应热的实质是什么？什么类型的化学反应Q V＝Q p？等摩尔的NaOH和NH3·H2O溶液分别与过量的HCl溶液中和所放热量是否相等？为什么？ ②反应2N2（g）＋O2（g）＝2N2O（g）在298K时，ΔrH m?=164K J·mol-1, 求反应的ΔU? 答：①无机化学中常用的反应热有恒压反应热和恒容反应热。 反应热的实质是：当生产物与反应物的温度相同时，化学反应过程中的吸
第三部分模拟试题 贾绍义《化工传质与分离过程》（第2版）配套模拟试题及详解（一） 一、选择题（每题3分，共15分） 1．利用气体混合物各组分在液体中溶解度的差异而使气体中不同组分分离的操作称为（）。 A．蒸馏 B．萃取 C．吸收 D．解吸 【答案】C 2．操作中的精馏塔，若维持及进料位置不变，而减小，则有（）。 A．D增大，R减小 B．D不变，R增加 C．D减小，R增加 D．D减小，R不变 【答案】C 【解析】精馏段板数不变，所以当x F减小时，为维持x D不变，必须加大回流比，以提高精馏段塔板的分离能力。 又因不变，q、F不变，故随着R增加，D必减小。
3．若萃取相和萃余相在脱除溶剂后均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数（）。 A．小于1 B．大于1 C．不确定 D．等于1 【答案】D 4．在恒定干燥条件下，将含水20％的湿物料进行干燥，开始时干燥速率恒定，当干燥至含水量为5％时，干燥速率开始下降，再继续干燥至物料恒重，并测得此时物料含水量为0.05％，则物料的临界含水量为（）。 A．5％ B．20％ C．0.05％ D．4.55％ 【答案】A 5．间歇干燥过程将某湿物料由含水量0.25kg水/kg绝干物料降至0.05kg水/kg绝于物料，测出物料的平衡含水量为0.007kg水/kg绝于物料，物料的平衡分压保持 的最小含水量X＝0.2kg水/kg绝干物料，干燥过程的临界含水量为kg水/kg 绝干物料，则降速阶段除去的结合水量为（）。
A．0.2kg水/kg绝干物料 B．0.15kg水/kg绝干物料 C．0.16kg水/kg绝干物料 D．0.01kg水/kg绝干物料 【答案】B 二、填空题（每题4分，共20分） 1．在吸收操作过程中，保持气、液相流量、气相进口组成不变，若液相进口浓度降低，则塔内平均传质推动力将______，气相出口浓度将______。 【答案】增大；减小 2．在低浓度难溶气体的逆流吸收塔中，若其他条件不变而入塔液体量增加，则此塔的 液相传质单元数N OL将______，而气相总传质单元数N OG将______，气体出口浓度将______。 【答案】减少；不变；降低 3．对填料塔气膜控制的逆流吸收过程，如其他操作条件不变，将气液流量同比例减小，则气体出塔组成y2将______，液体出塔组成x1将______。 【答案】不变；不变 4．设计连续精馏塔时，欲保持馏出液组成x D和易挥发组分的回收率不变，试定性判断
第一章 绪论 1.分离技术的三种分类方法各有什么特点？ 答：（1）按被分离物质的性质分类分为物理分离法、化学分离法、物理化学分离法。 （2）按分离过程的本质分类分为平衡分离过程、速度差分离过程、反应分离过程。 （3）场流分类法 2.分离富集的目的？ 答：①定量分析的试样通常是复杂物质，试样中其他组分的存在常常影响某些组分的定量测定，干扰严重时甚至使分析工作无法进行。这时必须根据试样的具体情况，采用适当的分离方法，把干扰组分分离除去，然后才能进行定量测定。②如果要进行试样的全分析，往往需要把各种组分适当的分离，而后分别加以鉴定或测定。③而对于试样中的某些痕量组分，进行分离的同时往往也就进行了必要的浓缩和富集，于是就便于测定。因此物质的化学分离和测定具有同样重要意义。 3.什么是直接分离和间接分离？ 答：直接分离是将待测组分从复杂的干扰组分分离出来；间接分离是将干扰组分转入新相，而将待测组分留在原水相中。 4.阐述浓缩、富集和纯化三个概念的差异与联系？ 答：富集：通过分离，使目标组分在某空间区域的浓度增大。浓缩：将溶剂部分分离，使溶质浓度提高的过程。纯化：通过分离使某种物质的纯度提高的过程。 根据目标组分在原始溶液中的相对含量（摩尔分数）的不同进行区分： （方法 被分离组分的摩尔分数）富集 <0.1；浓缩 0.1－0.9；纯化 >0.9。 5.回收因子、分离因子和富集倍数有什么区别和联系？ 答：（1）被分离物质在分离过程中损失量的多少，某组分的回收程度，用回收率来表示。 待测组分A 的回收率，用RA 表示，QA °---为富集前待测物的量；QA---富集后待测物的量。%100?= A A A Q Q R （2）分离因子：两组分的分离程度。用SA ， B 表示。B A B A B A B ,//R R Q Q Q Q S A =??= A —待测组分；B —干扰组分。如果待测组分A 符合定量要求，即可认为QA ≈ Q oA ，SA,B ≈ Q oB/QB = 1/RB ，常量组分测定：SA,B ≈103；分离因子越大，分离效果越好。 （3）富集倍数：目标组分和基体组分的回收率之比，用F 表示， M M T T M T Q Q Q Q R R F //== RT 为组分的回收率；RM 为基体的回收率； QT °为富集前待测物的量； QT 为富集后待测物的量；QM °为富集前基体的量；QM 为富集后基体的量。 第二章 分离过程中的热力学 2.气体分子吸附在固体吸附剂表面时，某吸附等温线可以由朗格缪尔吸附方程得到。试分析吸附物质的吸附平衡常数K 与该气体物质在气相的分压p 需满足什么条件才能使朗格缪尔吸附等温线近似为直线。 答：溶质吸附量q 与溶质气体分压p 的关系可以用朗格缪尔吸附方程表示：p K p K q q A A +=1max ，式中qmax 为溶质在固相表面以单分子层覆盖的最大容量；KA 为溶质的吸附平衡常数。在低压时，p K q q p K A A max 1=，《。
§2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分 热力学函数中的物态方程、内能和熵是基本热力学函数，不仅因为它们对应热力学状态描述第零定律、第一定律和第二定律，而且其它热力学函数也可以由这三个基本热力学函数导出。焓：自由能： 吉布斯函数： 下面我们由热力学的基本方程(1) 即内能的全微分表达式推导焓、自由能和吉布斯函数的全微分 ?焓、自由能和吉布斯函数的全微分 o焓的全微分 由焓的定义式，求微分，得， 将（1）式代入上式得(2) o自由能的全微分 由得 (3) o吉布斯函数的全微分
(4) 从方程（1）（2）（3）（4）我们容易写出内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分dU，dH，dF，和dG独立变量分别是S，V；S，P；T，V和T，P 所以函数U（S，V），H（S，P），F（T，V），G（T，P）就是我们在§2.5将要讲到的特性函数。下面从这几个函数和它们的全微分方程来推出麦氏关系。 二、热力学（Maxwell）关系(麦克斯韦或麦氏) (1)U（S，V） 利用全微分性质（5） 用（1）式相比得（6） 再利用求偏导数的次序可以交换的性质，即 （6）式得（7） （2）H（S，P）
同（2）式相比有 由得（8） （3）F（T，V） 同（3）式相比 （9） （4）G（T，P） 同（4）式相比有 （10） （7），（8），（9），（10）式给出了热力学量的偏导数之间的关系，称为麦克斯韦（J.C.Maxwell）关系，简称麦氏关系。它是热力学参量偏导数之间的关系，利用麦氏关系，可以从以知的热力学量推导出系统的全部热力学量，可以将不能直接测量的物理量表示出来。例如，只要知道物态方程，就可以利用（9），（10）式求出熵的变化，即可求出熵函数。
第二章习题 1. 计算在和下苯（1）-甲苯（2）-对二甲苯（3）三元系，当x 1 = 、x 2 =、x 3 =时的K 值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的 K 值比较。已知三个二元系的wilson 方程参数（单位： J/mol ）： λ12－λ11=－； λ12－λ22= λ23－λ22=； λ23－λ33=－ λ13－λ11=； λ13－λ33=－ 在T = K 时液相摩尔体积（m 3 /kmol ）为： =×10 -3 ； =×10 -3 ； =×10 -3 安托尼公式为（p s ：Pa ； T ：K ）： 苯：1n =（）； 甲苯：1n =（）； 对 -二甲苯：1n = （）； 解： 由Wilson 方程得： Λ12=l l V V 12exp[-(λ12-λ11)/RT] =3 3 1091.1001055.177??×exp[-/×]= Λ21= Λ13= Λ31= Λ23= Λ32= ln γ1=1-ln (Λ12X 2+Λ13X 3)-[ 3 32231131323322112 2131321211X X X X X X X X X X X X +Λ+ΛΛ+Λ++ΛA +Λ+Λ+] = γ1= 同理,γ2=; γ3= lnP 1S = P 1S = lnP 2S = P 2S =
lnP 3S = P 3S = 作为理想气体实际溶液, K 1= P P S 11γ=, K 2=, K 3= 若完全为理想系, K 1=P P S 1= K 2= K 3= 2. 在361K 和下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷%（ mol ）,与其平衡的液相含甲烷%。用 R -K 方程计算 和Ki 值。 解：a 11= 1 1 5 .2 242748.0c c p T R ?= ? dm 6 ? ? mol -2 a 22= 2 2 5 .2 242748.0c c p T R ?= MPa ?dm 6 ??mol -2 b 1= 1 1 208664.0c c p T R ?= dm 3mol -1 b 2= 2 2 5 .2 242748.0c c p T R ?= dm 3mol -1 其中T c1=, P c1= T c2=, P c2= 均为查表所得。 a 12=√a 11?a 22=?dm 6 ??mol -2 液相： a ＝a 11x 12+2a 12x 1x 2+a 22x 22 =×+2×××+× = b= b 1x 1+b 2x 2=×+×= 由R －K 方程： P=RT/(V-b)-a/[(V+b)] ＝0740.03610083145.0-?l m V － )0740.0(3611711 .245.0+l m l m V V
传质分离过程课后习题答 案 Modified by JEEP on December 26th, 2020.
第一章 绪论 略 第二章习题 1. 计算在和下苯（1）-甲苯（2）-对二甲苯（3）三元系，当x 1 = 、x 2 =、x 3 =时的K 值。汽相为理想气体，液相为非理想溶液。并与完全理想系的 K 值比较。已知三个二元系的wilson 方程参数（单位： J/mol ）： λ12－λ11=－； λ12－λ22= λ23－λ22=； λ23－λ33=－ λ13－λ11=； λ13－λ33=－ 在T = K 时液相摩尔体积（m 3/kmol ）为： =×10 -3 ； =×10 -3 ； =×10 -3 安托尼公式为（p s ：Pa ； T ：K ）： 苯：1n =（）； 甲苯：1n =（）； 对 -二甲苯：1n = （）； 解： 由Wilson 方程得： Λ12=l l V V 12exp[-(λ12-λ11)/RT] =3 3 1091.1001055.177??×exp[-/×]= Λ21= Λ13= Λ31= Λ23= Λ32=
ln γ1=1-ln(Λ12X 2+Λ13X 3)-[ 3 32231131323322112 2131321211X X X X X X X X X X X X +Λ+ΛΛ+Λ++ΛA +Λ+Λ+] = γ1= 同理,γ2=; γ3= lnP 1S = lnP 2S = lnP 3S = 作为理想气体实际溶液, K 1=P P S 11γ=, K 2=, K 3= 若完全为理想系, K 1=P P S 1= K 2= K 3= 2. 在361K 和下，甲烷和正丁烷二元系呈汽液平衡，汽相含甲烷%（ mol ）,与其平衡的液相含甲烷%。用R -K 方程计算 和Ki 值。 解：a 11=1 1 5 .2 242748.0c c p T R ?= dm 6 mol -2 a 22=2 2 5 .2 242748.0c c p T R ?=MPadm 6mol -2 b 1=1 1 208664.0c c p T R ?=dm 3mol -1 b 2= 2 2 5 .2 242748.0c c p T R ?=dm 3mol -1 其中T c1=, P c1=
潍坊职业学院教案案首
3）孤立体系（isolated system ） 体系与环境之间既无物质交换，又无能量交换，故又称为隔离体系。有时把封闭体系和体系影响所及的环境一起作为孤立体系来考虑 注意： 可见，体系与环境的划分并不是绝对的，实际上带有一定的人为性。原则上说，对于同一问题，不论选哪个部分作为体系都可将问题解决，只是在处理上有简便与复杂之分。因此，要尽量选便于处理的部分作为体系。一般情况下，选择哪一部分作为体系是明显的，但是在某些特殊场合下，选择方便问题处理的体系并非一目了然。 2 、状态函数
体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态函数（state function）。 状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。 状态函数在数学上具有全微分的性质。 体系的性质-状态函数性质 用宏观可测性质来描述体系的热力学状态，故这些性质又称为热力学变量。可分为两类： 广延性质（extensive properties） 又称为容量性质，它的数值与体系的物质的量成正比，如体积、质量、熵等。这种性质有加和性，在数学上是一次齐函数。 强度性质（intensive properties） 它的数值取决于体系自身的特点，与体系的数量无关，不具有加和性，如温度、压力等。它在数学上是零次齐函数。指定了物质的量的容量性质即成为强度性质，如摩尔热容。 3.过程与途径 （1）体系状态的任何变化称过程(process)。 始态————————————————→终态 过程（具体可通过不同的途径来实现） (2) 实现状态变化的具体步骤称为途径(path)。 根据过程有无相变及化学反应分： 简单状态变化过程：T，p，V变化 化学变化过程 相变过程 常见的变化过程 ◆恒温过程：T始=T终=T外=常数 ◆恒压过程: p始=p终=p外=常数
第1章 传质过程基础 一、选择题 1．在对流传热系数关联式中，反映流体物理性质对对流传热影响的准数是（）。A．努塞尔特准数N u B．普朗特准数P r C．雷诺准数R e D．格拉斯霍夫准数G r 【答案】B 2．在定态二元体系的传质过程中，引起某组分发生分子扩散的原因是（）。A．温度梯度 B．压力梯度 C．速度梯度 D．浓度梯度 【答案】D 3．描述分子扩散的实验定律是（）。 A．亨利定律 B．菲克定律 C．拉乌尔定律 D．傅里叶定律
【答案】B 4．下述说法中正确的是（）。 A．气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量大于在液相中的扩散通量 B．气相中的扩散系数小于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量小于在液相中的扩散通量 C．气相中的扩散系数与液相中的扩散系数在数量级上接近，故气液两相中可达到相同的扩散通量 D．气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，但在一定条件下，气液两相中仍可达到相同的扩散通量 【答案】D 【解析】物质在气相中的扩散系数较在液相中的扩散系数大约105倍。但是，液体的密度往往比气体大得多，因而液相中的物质浓度以及浓度梯度便可远远高于气相中的物质浓度及浓度梯度，所以在一定条件下，气液两相中仍可达到相同的扩散通量，选D。 5．双组分气体（A、B）进行稳定分子扩散，J A及N A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，当系统的漂流因数大于1时，|J A|（）|J B|；|N A|（）|N B|。 A．大于 B．小于 C．等于
D．不确定 【答案】C；A 【解析】因为是双组分气体，所以系统中A和B的浓度梯度大小相等方向相反。由菲克定律可知A和B的分子扩散速率也将大小相等方向相反。然而因漂流因数大于1，说明产生了主体流动，结果增大了A的传递速率。这里按习惯B为惰性组分。 6．下列各项中属于物性参数的是（）。 A．气膜吸收系数k y B．分子扩散系数D C．结晶分离涡流扩散系数D E D．脱吸因数S 【答案】B 二、填空题 1．漂流因子的数值等于1，表示______，已知分子扩散时，通过某一考察面PQ有四股物流：N A、J A、N B和N m。 等分子反向扩散时J A______N A______N______N m______0； A组分单向扩散时N m______N______N A______J A______0。（试用＜、＝、＞表示）【答案】等摩尔相互扩散；＝；≥；＝；＝；＝；＝；＞；＞ 2．对流传质理论中，三个有代表性的是______。
热力学练习题2 一 选择题 1. 蒸汽压缩制冷循环过程中，制冷剂蒸发吸收的热量一定 C 制冷剂冷却和冷凝放出的热量 A 大于 B 等于 C 小于 2.卡诺制冷循环的制冷系数与 B 有关。 A 制冷剂的性质 B 制冷剂的工作温度 C 制冷剂的循环速率 D 压缩机的功率 3．汽液平衡关系l i v i f f ??=的适用的条件 （A ） A 无限制条件 B 低压条件下的非理想液相 C 理想气体和理想溶液 D 理想溶液和非理想气体 4．汽液平衡关系i l i i v i x y ?? ??=的适用的条件 （A ） A 无限制条件 B 低压条件下的非理想液相 C 理想气体和理想溶液 D 理想溶液和非理想气体 5．汽液平衡关系i i s i i x P Py γ=的适用的条件 （B ） A 无限制条件 B 低压条件下的非理想液相 C 理想气体和理想溶液 D 理想溶液和非理想气体 6．汽液平衡关系s i i i Py P x =的适用的条件 （C ） A 无限制条件 B 低压条件下的非理想液相 C 理想气体和理想溶液 D 理想溶液和非理想气体。 7. 关于化工热力学应用的下列说法中不正确的是 B A. 可以判断新工艺、新方法的可行性 B. 预测反应的速率 C. 通过热力学模型，用易测得数据推算难测数据；用少量实验数据推算大量有用数据 D. 相平衡数据是分离技术及分离设备开发、设计的理论基础 8. 超临界流体存在的条件是 A A. 高于T c 和高于p c B. 高于T c 和低于p c C. 低于T c 和高于p c D. 低于T c 和低于p c 9. 对应态原理认为，在相同的对比态下，所有物质表现出相同的性质。即 D A. 若V r ，p r 相同，则ω相同 B. 若T r ，Z r 相同，则V r 相同 C. 若p r ，ω相同，则V r 相同 D. 若T r ，p r 相同，则V r 相同 10. 汽液平衡计算方程式S i i i i py x p γ=适用于 B A. 汽液相均为理想体系
长沙学院教案（课时备课） 授课日期2007年10月10日第15次课 2 学时
第四章传质过程 §1传质分离过程概述 传质过程 在含有两个或两个以上组分的混合体系中，由于存在浓度差，某一或某些组分由高浓度区向低浓度区的传递过程，称为传质过程。 传质过程可以在一相中进行，也可以在两相间进行，两相间的传质是分离过程的基础。 1-1分离操作在化工生产中的作用 1．作用：分离设备费用和分离操作费用占总生产费的比例很大。 2．分类： ①机械分离：过滤、沉降 ②传质分离： 两相间：利用混合物中各组分在两相中的溶解度或挥发性等物理性质的差异，使某一或某些组分在相间转移（如吸收、精馏、萃取）。 一相中：热扩散、膜分离。 1-2化工生产中常见的传质操作 1．蒸馏：分离液体混合物，利用各组分挥发性的差异 2．吸收与解吸：分离气体混合物，利用气体溶解度的差异 3．液-液萃取：分离液体混合物，利用各组分溶解度的差异 4．吸附：分离气体或液体混合物，利用各组分在固体上吸附程度的差异5．干燥：固、气分离 6．膜分离：分离气体或液体混合物 7．热扩散：由于温度梯度而引起的物质扩散。
§2 传 质 过 程 机 理 传质过程： ①扩散物质从一相主体向界面传递 ②扩散物质在界面上从一相进入另一相 ③扩散物质从界面向另一相传递 2-1单相中的传质 一．分子扩散与菲克定律 1.分子扩散 在一相内有浓度差异存在时，由于分子的热运动，而造成的物质传递现象。 分子扩散速率（通量）A,0N ：单位时间内通过单位截面积而扩散的物质量。 2.费克（Fick ）定律（只适用于双组分混合物） =-A A,0AB dc N D dl （因A dc dl 为负值，加“-”使A,0N 为正） A,0N ——组分A 的分子扩散速率，)/(2 s m kmol ?； A dc dl ——组分A 在扩散方向的浓度梯度，4/m kmol ； AB D ——组分A 在组分B 中的分子扩散系数，s m /2。 AB D 的值由试验测定，可通过手册查取，见教材P183表5-2，5-3。 对理想气体混合物，由于RT p c A A = ，故有=- AB A A,0D dp N RT dl 。
第三章 传质分离过程
3.1 传质过程概述 3.2 液体的精馏 3.3 吸收
3.1 传质过程概述
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5
传质过程定义 浓度表示法及其换算 分子扩散与费克定律 对流扩散 两相间传质的双膜模型
3.1.1 传质过程定义
物质以扩散的方式，从一处转移 到另一处的过程，称为物质的传递过 程，简称传质过程。
例：? ? ? ?
冰糖溶解于水 樟脑丸挥发到空气中 用水吸收焦炉气中的氨 酒精的增浓与提纯 （精馏）
传质过程还有
萃取：利用混合物各组分对某溶剂具有不 同的溶解度，从而使混合物各组分得到分 离和提纯的操作过程。 干燥：利用热能使湿物料的湿份汽化，从 而获得固体产品的操作。
结晶、吸附等。
传质过程，主要从三个方面进行研究：
(1)相平衡关系,(2)物料衡算,(3)传质速率方程
3.1.2 浓度表示法及其换算
以A、B双组分体系为例
(1) 摩尔浓度 c : kmol ? m ?3 质量浓度 ρ : kg ? m ?3 ρ =c?M
M : 千摩尔质量，kg ? kmol ?1
(2)
摩尔分率 xA =
A的摩尔数 B的摩尔数 + A的摩尔数
质量分率
?
?
m kg ?
?
A? ?
? ?
w = m +m kg A
?
?
?
?
A
B? ?
? ?
xA= wA
wA MA M A + (1? wA)
MB
wA
=
xAM
xAM A A + (1? x A)M
B
1