第九章吸收习题
一、填空题
1.（3分）20℃时,CO2气体溶解于水的溶解度为0.878(标m3)/m3(H2O),此时液相浓度C=________kmol/m3.液相摩尔分率x=_________.比摩尔分率X=__________.
***答案*** 0.0392 0.000705 0.000706
2.（2分）在常压下,20℃时氨在空气中的分压为69.6mmHg,此时氨在混合气中的摩尔分率y=________,比摩尔分率Y=_______. ***答案*** 0.0916 ; 0.101
3.（2分）用相平衡常数m表达的亨利定律表达式为_______.在常压下,20℃时, 氨在空气中的分压为50mmHg,与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O).此时m=______.
***答案*** y=mx ;0.894
4.（3分）用亨利系数E表达的亨利定律表达式为_______.在常压下,20℃时, 氨在空气中的分压为50mmHg, 与之平衡的氨水浓度为7.5(kgNH3/100kgH2O).此时亨利系数E=________,相平衡常数m=______. ***答案*** p=Ex ;680mmHg ;0.894
5.（2分）用气相浓度△p为推动力的传质速率方程有两种,以传质分系数表达的传质速率方程为________________,以总传质系数表达的传质速率方程为___________________.
***答案*** N A=k G (p-p i) N A =K G(p-p L*)
6.（2分）用液相浓度△C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.
***答案*** N A =k L(C i-C L) N A=K L(C G*-C L)
7.（2分）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.
***答案*** N A =k y(y-y i); N A =K y(y-y*)
8.（2分）用液相浓度△x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.
***答案*** N A= k x (x I-x) N A=K x(x*-x)
9.（2分）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.
***答案*** N A=k Y(Y-Y i); N A=K Y(Y-Y*)
10.（2分）用△y, △x为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时传质总系数K y与分系数k y、k x的关系式为_________________,K x与k y、k x的关系式为__________________. ***答案*** 1/K y=1/k y+m/k x; 1/K x=1/(m.k y)+1/k x
11.（2分）用△Y, △X为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数K Y与分系数k Y、,k X的关系式为_________________,K X与k Y, k X的关系式为__________________. ***答案*** 1/K Y=1/k Y + m/k X; 1/K X=1/(m.k Y)+1/k X
12.（2分）用△p, △C为推动力的传质速率方程中,当平衡线为直线时,传质总系数K G与分系数k G、、、k L的关系式为_________________,K L与k G、、、k L的关系式为________________. ***答案*** 1/K G=1/k G+1/H.k L; 1/K L=H/k G+1/k L
13.（2分）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y1=0.06,要求出塔气体浓度y2=0.008,则最小液气比为________.***答案*** 1.733
14.（4分）某吸收塔中,物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001,当y1=0.06,y2=0.0015时,x1=_____,x2=____, L/G=____,气相传质单元数N OG=_______.
***答案*** 0.01685 ; 0.0001429; 3.5; 7.12
15.（3分）吸收过程主要用于三个方面:__________,___________, _________.
***答案*** 制备产品; 分离气体混合物; 除去气体中的有害组分
16.（3分）填料的种类很多，主要有________,_________,_________,_________,_________，____________. ***答案*** 拉西环; 鲍尔环; 矩鞍环; 阶梯环;波纹填料;丝网填料.
17.（2分）质量传递包括有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿______＿＿＿等过程。
***答案*** 吸收、蒸馏、萃取、吸附、干燥。
18.（3分）吸收是指＿＿＿__＿＿的过程，解吸是指＿＿＿＿＿的过程。
***答案*** 用液体吸收剂吸收气体，液相中的吸收质向气相扩散。
19.（3分）指出下列组分，哪个是吸收质，哪个是吸收剂.
(1) 用水吸收HCl生产盐酸,H2O是＿_＿＿，HCｌ是＿___＿.
(2)用98.3％H2SO4吸收SO3生产H2SO4,SO3,是＿＿＿；H2SO4是＿＿＿。
(3)用水吸收甲醛生产福尔马林,H2O是＿＿＿＿；甲醛是＿＿＿。
***答案***（1）吸收剂，吸收质。（2）吸收质，吸收剂。（3）吸收剂，吸收质。
20.（2分）吸收一般按有无化学反应分为＿＿＿＿＿，其吸收方法分为＿＿＿＿＿＿＿。***答案*** 物理吸收和化学吸收；喷淋吸收、鼓泡吸收、膜式吸收。
21.（2分）气液两相平衡关系将取决于以下两种情况：
(1) 若p G〉p L*或C G*〉C L则属于＿＿过程
(2) 若p L*〉p G或C L〉C G*则属于＿＿过程
***答案*** （1）解吸；（2）吸收。
22.（2分）扩散速率的费克定律公式是＿＿＿＿＿＿，式中每项的物理意义___________。***答案*** J A= - Ddc A/dz, J A组分A的扩散通量kmol/(m2s )；D扩散系数m2/s, dc A/dz组分的浓度梯度kmol/m4
23.（2分）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。
**答案*** 双膜的扩散速率，减少气膜、液膜厚度。
24.（2分）影响扩散系数D值的大小的因素有。
***答案*** 扩散组分的性质及介质、温度、压力、浓度。
25.（2分）总吸收速率方程式中K Y是以＿＿＿为气相摩尔比差为传质推动力的气相总传质系数；而K X是以＿＿＿＿为液相摩尔比差为传质推动力的液相总传质系数。
***答案*** Y－Y*X*－X
26.（2分）填料选择的原则是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿___.
***答案*** 表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。
27.（5分）气相中：温度升高则物质的扩散系数＿＿＿＿压强升高则物质的扩散系数＿＿＿. 在液相中：液相粘度增加则物质的扩散系数＿＿＿＿。易溶气体溶液上方的分压＿＿＿，难溶气体溶液上方的分压＿__＿＿，只要组分在气相中的分压＿＿＿液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，直至达到一个新的＿＿＿＿为止。
***答案*** ↑; ↓; ↓; 小; 大; 大于; 平衡
28.（4分）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*）＿＿＿＿。
***答案*** 大于上方增大远离增大
29.（2分）图所示为同一温度下A.B.C三种气体在水中的溶解度曲线。由图可知，它们溶解度大小的次序是＿＿＿＿＿＿；同一平衡分压下，它们的液相平衡浓度大小顺序是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案***
C＞B＞A；在同一平衡分压下C C＞C B＞C A
30.（3分）对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E＿＿＿＿，相平衡常数m＿＿＿＿，溶解度系数H＿＿_＿。
***答案*** 不变；减少；不变
31.（4分）在常压下，测定水中溶质A 的摩尔浓度为0.56kmol/m3，此时气相中A 的平衡摩尔分率为0.02 ，则此物系的相平衡常数m=＿＿＿＿＿。当其他条件不变，而总压增加一倍时，相平衡常数m=＿＿＿＿＿，若测得总压值为2 atm ，则此时的亨利系数E=＿＿＿＿＿atm,而溶解度系数H≈＿＿＿＿＿kmol/(m3.atm)。
***答案*** 2.0 ； 1.0； 4.0 atm；14 kmol/(m3.atm)
32.（2分）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。***答案*** 减少；靠近；
33.（2分）当温度增高时，溶质在气相中的分子扩散系数将＿＿＿，在液相中的分子扩散系数将＿＿＿＿。***答案*** 增加；增加
34.（2分）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)。***答案*** 不变；增加
35.（2分）某逆流吸收塔，用纯溶剂吸收混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔Y1=8％（体积），平衡关系Y=2X。试问:
⑴.若液气比（摩尔比，下同）为2.5时，吸收率= ______％
⑵.若液气比为1.5 时，吸收率=________％***答案*** 100％；75％
36.（5分）吸收塔底部的排液管成U形，目的是起＿＿＿＿作用，以防止＿＿＿＿＿____＿＿。操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是吸收效果＿＿＿＿＿＿＿；若吸收剂入塔浓度x2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率＿＿＿＿＿＿出口气体浓度＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 液封作用;空气倒灌和塔内气体跑出;吸收效果达不到要求;吸收率增大，出口气体浓度降低
37.（3分）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：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 平衡线、操作线、传质系数。或者平衡关系、物料衡算、传质速率。38.（2分）溶解度很大的气体，吸收时属于＿＿＿＿控制，强化吸收的手段是＿＿＿＿＿。***答案*** 气膜，增大气相侧的传质分系数或气流湍动程度。
39.（2分）吸收操作中，对吸收剂的要求有＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿__＿__________
＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿。
***答案*** 溶解度大、选择性好、腐蚀性小、挥发度小。
40.（2分）当平衡线在所涉及的气液范围内斜率为m的直线时，则1/K G＝1/k G＋＿＿＿
＿。若为气膜控制，则K G＝＿＿。***答案*** m/k L；k G
41.（2分）某低浓度气体吸收过程，已知m＝1，气膜体积传质分系数k y a＝2×10-4kmol.m3.s，液膜体积传质分系k x a＝0.4 kmol/(m3.s)。则该吸收过程为＿_＿膜阻力控制。气膜阻力占总阻力的百分数为＿＿＿。***答案*** 气；99.95％≈100％
42.（2分）填料吸收塔正常操作时,气相为＿＿＿＿相；液相为＿＿＿＿相；而当出现液泛现象时，则气相为＿＿＿＿相，液相为＿＿＿＿相。**答案** 连续；分散；分散；连续。
43.（2分）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。
***答案*** 相平衡；液气比
44.（2分）双膜理论认为，吸收阻力主要集中在界面两侧的________和________之中。
***答案*** 气膜、液膜
45（2分）对于气膜控制的吸收过程，如要提高其过程速率，应特别注意减少_______阻力。 ***答案*** 气膜
46.（2分）一般吸收塔中常采用逆流操作，其目的是____________________________
___________。***答案*** 使两相传质平均推动力大，从而可减小设备尺寸；提高吸收效率和吸收剂使用率。
47.（2分）传质的基本方式有：__________和_________。
***答案*** 分子扩散，涡流扩散
48.（2分）填料塔的喷淋密度是指_____________________________。
***答案*** 单位塔截面上单位时间内下流的液体量（体积）。
49.（2分）吸收设备的主要类型有__________________等。
***答案*** 填料吸收塔，板式吸收塔
二、选择题
1.（2分）吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要（）***答案*** B
A. 增加气膜厚度和减少液膜厚度；
B. 减少气膜和液膜厚度
C. 增加气膜和液膜厚度
2.（2分）选择吸收设备时，综合考虑吸收率大，阻力小，稳定性好结构简单造价小，一般应选（）***答案*** A
A. 填料吸收塔
B. 板式吸收塔
C. 喷淋吸收塔
3.（2分）对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解度系数H 将（），亨利系数E将（）。***答案*** C. C. ;
A. 增加
B. 减少
C. 不变
4.（2分）在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加则出口气体中的CO2量将（）气相总传质系数K y将（），出塔液体中CO2浓度将（）。
A. 增加；
B. 减少；
C. 不变。***答案*** B；A；B.
5.（2分）题号7113 第7章知识点300 难度中等
通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率( )。
A. 回收率趋向最高；
B. 吸收推动力趋向最大；
C. 操作最为经济；
D. 填料层高度趋向无穷大。***答案*** D
6（2分）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) 气相总传质系数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
***答案*** B. y* =0.5×0.01=0.005；N A=K y（y-y*）=k y（y-y i）
1.5（0.025-0.005）=2（0.025-y i）∴y i =0.01
7.（2分）正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生?( )
A. 出塔液体浓度x增加，回收率增加；
B. 出塔气体浓度增加，但x不定；
C. 出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加;
D. 在塔下部将发生解吸现象。**答案* B
8.（2分）气体的亨利系数E值越大，表明气体（）。***答案*** B
A. 越易溶解；
B. 越难溶解；
C. 溶解度适中
9.（2分）填料吸收塔空塔的速度应（）于液泛速度。
A. 大；
B. 小；
C. 等。***答案*** B
10.（2分）对吸收操作有利的是（）。***答案*** A
A.温度低，气体分压大时；
B.温度低，气体分压小时；
C.温度高，气体分压大时； C.温度高，气体分压小时；
11.（2分）在Y—X图上，吸收操作线总是位于平衡线的（）。***答案*** A
A. 上方；
B. 下方；
C. 重合线上；
12.（2分）亨利定律是一个稀溶液定律，其亨利系数E值愈小，表明该气体的溶解度（）；温度升高，E值（）。***答案*** A、 A
A. 愈大；
B. 不变；
C. 愈小；
三、判断题
1.（1分）喷淋吸收是吸收剂成液滴分散在气体中，因此，液体为连续相，气体为分散相。***答案*** ×
2.（1分）吸收操作线的方程式，斜率是L/G（）。***答案*** √
3.（1分）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，说明该气体为易溶气体。( ) ***答案*** ×
4.（1分）工业上一般吸收是在吸收塔中进行的。象传热一样气液间逆流操作有利于吸收完全并可获得较大的吸收推动力。（）***答案*** √
5.（1分）填料吸收塔逆流操作，当吸收剂的比用量（即液气比）增大时，则出塔吸收液浓度下降，吸收推动力减小（）. ***答案*** ×
6.（1分）对于大多数气体的稀溶液，气液平衡关系服从亨利定律。亨利系数(E＝p/x)随温度的升高而增大，而溶解度系数(H＝C/p)随温度的升高而减小。***答案*** √
7.（1分）液泛点是填料吸收塔的最佳操作点。吸收操作在此条件下进行时，则吸收速率最大。（）***答案*** ×
8.（1分）在一般情况下，混合气体的有关计算可按理想气体方程和道尔顿分压定律进行。其气体组分的体积分率等于其摩尔分率，亦等于其分压分率。（）*答案**√
9.（1分）填料塔中填充大量填料以提供气液接触面积。吸收速率取决于填料的比表面积（ａ）。填料的比表面积越大，吸收速率越大。（）**答案** ×
10.（1分）吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，吸收推动力最大。（）***答案*** ×
11.（1分）在吸收塔中，溶质气体在混合气中的分压，大于与吸收剂中溶质浓度成平衡的分压时，则发生吸收。（）***答案*** √
12.（1分）吸收过程中，当操作线与平衡线相切或相交时所用的吸收剂最少，此时推动力也最小。（）***答案*** √
13.（1分）由于温度对溶解度系数有影响，温度升高，溶解度系数越小，所以升温有利于解
吸。（）***答案*** √
14.（1分）惰性气体和吸收剂在吸收过程的前后的摩尔量是不变的（）**答案** √
15.（1分）对于溶解度甚大的气体吸收，为强化吸收过程，则应从减小液膜阻力入手，其效果才显著。（）***答案*** ×
四、问答题
1.（5分）求取最小液气比有何意义?适宜液气比如何选择?增大液气比对操作线有何影响? ***答案*** 溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量、最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度（或理论塔板数）无穷大，所以在最小液气比时，吸收操作只在理论上才能进行。当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。与解吸的分界线。适宜液气比常在最小液气比的1.1-1.5倍范围内。
增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收
2.（5分）什么叫液泛现象？
***答案*** 当气速增大，使气、液间的摩擦阻力增大至足以阻止液体下流，至使液体充满填料层空隙，先是塔顶部积液，继而蔓延全塔，液体被气流带出塔顶，吸收操作完全被破坏。此现象叫液泛现象。
3.（5分）双膜论的主要论点有哪些？并指出它的优点和不足之处。
***答案*** 论点：1）相互接触的气液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两侧分别各有一稳定的气膜和液膜，吸收质以分子扩散的方式通过此两膜；
2）在两膜层以外的气液两相主体中，由于流体的充分湍动，吸收质的浓度基本上是均匀的、全部浓度变化集中在两膜层中，即阻力集中在两膜层内：
3）在相界面处，气液两相达平衡，即界面上没有阻力。实验证明，在气速较低时，用双膜理论解释吸收过程是符合实际情况的，即提高速度，可增大吸收速率已为实践所证实。根据这一理论的基本概念所确定的吸收速率关系，至今仍是填料吸收塔设计计算的主要依据。
但当速度较高时，气液两相界面就处于不断更新的状态，并不存在稳定的气膜和液膜，界面更新对吸收过程是一重要影响因素，双膜论对于这种情况并无考虑进去，这是它的局限性。
4.（5分）欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？
***答案*** 1、降低操作温度或增大压力，可使吸收速率提高，使回收率提高；
2、在保证不发生“液泛”在前提下，适当增大气速；
3、适当增大吸收剂的用量（增大喷淋密度），可使回收率提高（但会导致操作费增大，溶液浓度X下降）；
4、喷淋液体应均匀，并保证填料被充分润湿；
5、可适当增加填料层高度。
五、计算题
1.（10分）一逆流操作的常压填料吸收塔，用清水吸收混合气中的溶质A ，入塔气体中含A 1%（摩尔比），经吸收后溶质A 被回收了80% ，此时水的用量为最小用量的1.5倍，平衡线为y=x ,气相总传质单元高度为1m,试求填料层所需高度。
***答案*** y1=0.01；y2=y1(1-η)=0.01(1-0.8)=0.002 m=1
L S/G B=1.5(L S/G B)min=1.5(y1-y2)/(y1/m)=1.5mη =1.5×1×0.8=1.2
S=m/ L S/G B =1/1.2=0.833；N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=3.06
h= N OG×H OG =3.06 m。
2.（10分）有一逆流填料吸收塔, 塔径为0.5m，用纯溶剂吸收混合气中的溶质。入塔气体量为100kmol/h,溶质浓度为0.01（摩尔分率），回收率要求达到90% ，液气比为1.5 ，平衡
关系y=x。试求：(1)液体出塔浓度；(2)测得气相总体积传质系数K ya=0.10kmol/(m3s)，问该塔填料层高度为多少?提示：N OG=1/(1-S)ln[(1-S)(y1-mx2)/(y2-mx2)+S]
***答案***
①y1=0.01; y2=y1(1-η)=0.01(1-0.9)=0.001
L/G=(y1-y2)/x1,x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.01-0.001)/1.5=0.006
②H OG=G/K ya=100/(0.785×0.52×3600)/0.1=1.415 m
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]; S=m/(L/G)=1/1.5=0.667
N OG=4.16; h=H OG×N OG=1.415×4.16=5.88 m。
3.（12分）用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为850[mmHg] ，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收分系数k G=1.25[kmol/(m2.h.atm)]，液膜吸收分系数k L＝0.85[m/h/]，试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜控制过程?
***答案*** m=E/P ∴E=mP=0.25×850/760=0.28(大气压)
∵是稀溶液∴H = ρs/Ms.E =1000/(0.28×18)=198.4(kmol/(m3.atm))
根据1/K G =1/k G +1/(Hk L ); 即1/ＫG =1/1.25 + 1/(198.4×0.85)
∴ＫG≈k G =1.25 [kmol/(m2.h.atm)]; 因此，是气膜控制过程。
4.（8分）在总压P＝500 kN/m2、温度ｔ＝27℃下使含CO23.0％（体积％）的气体与含CO2370ｇ/m3的水相接触，试判断是发生吸收还是解吸? 并计算以CO2的分压差表示的传质总推动力。已知：在操作条件下，亨利系数E＝1.73×105kN/m2,水溶液的密度可取1000kg/m3，CO2的分子量44。
***答案***
气相主体中CO2的分压为p=500×0.03=15 kN/m2；
与溶液成平衡的CO2分压为: p*=Ex
对于稀溶液: C=1000/18=55.6kmol/m3
CO2的摩尔数n＝370/(1000×44)=0.00841
x≈n/C=0.00841/55.6=1.513×10-4
∴p*=1.73×105×1.513×10-4=26.16 KN/m2；∵p*＞p；于是发生脱吸作用。
以分压差表示的传质推动力为Δp= p*-p =11.16 kN/m2
5.（15分）在直径为0.8m的填料塔中,用1200kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2，混合气量为1000m3（标准）/h，混合气含SO21.3％（体积），要求回收率99.5％，操作条件为20℃、1atm,平衡关系为y=0.75x,总体积传质系数K y a＝0.055kmol/(m3.s.atm)，求液体出口浓度和填料高度。
***答案*** 已知：D=0.8m , 3/h
y1=0.013 φ=0.995 x2=0 y e =0.75x
K ya=0.055 kmol/(m3.s.atm) Ls =1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s
G B=PV/RT=G/22.4=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s
∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49
x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868; y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065
∵Z＝H OG×N OG而N OG =(y1-y2)/ΔYm
Δy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490; Δy2= y2-y2*=0.000065-0=0.000065
Δy m=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2) =(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065) =0.001396
∴N OG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266
H OG＝G/（ＫyａΩ）＝G/(PＫGａΩ）0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.055）=0.449(m)
∴Z＝9.266×0.449=4.2m
6.（15分）在常压填料吸收塔中，用清水吸收废气中的氨气。废气流量为2500m3/h（标准状态），废气中氨的浓度为15g/m3，要求回收率不低于98％。若吸收剂用量为3.6 m3/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. 塔底、塔顶及全塔的吸收推动力（气相）；2.气相总传质单元数；3. 总填料层高。
***答案***
y1=15/17/（1000/22.4）=0.01977[kmolNH3/kmol B+NH3]
Y1=y1/(1-y1)=0.01977/(1-0.01977) =0.02017[kmol NH3/kmol B]
Y2=0.02017(1-0.98)=4.034×10-4 V=2500/22.4×(1-0.01977)=109.4[kmol B/h]
L=3.6×1000/18=200[kmol B/h]
全塔物料衡算
L S(X1-X2)=V B(Y1-Y2)
200(X1-0)=109.4(0.02017-4.034×10-4) 得X1=0.01081
ΔY1=Y1-Y1*=0.02017-1.2×0.01081=0.0072; ΔY2=Y2-Y2*=0.0004034
ΔY m=(0.0072-0.0004034)/ln(0.0072/0.0004034)=0.00235
N OG=(Y1-Y2)/ΔYm =(0.0201-0.0004304)/0.00235=8.34
H＝H OG ×N OG=8.34×0.7 =5.84m
7.（15分）用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。混合气体中含苯5％（体积％），其余为空气, 要求苯的回收率为90％（以摩尔比表示），吸收塔为常压操作，温度为25℃，入塔混合气体为每小时940[标准m]，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的平衡关系=0.14X（其中Y、X为摩尔比），已知气相体积传质系数K ya＝0.035[kmol/(m3.s)]，纯煤油的平均分子量Ms ＝170，塔径D＝0.6[m]。试求：（1）吸收剂的耗用量为多少[kg/h]?（2）溶液出塔浓度X1为多少?（3）填料层高度Z为多少[m]?
***答案***
η=90%, y1=0.05,
Y1=y1/(1-y1)=0.05/(1-0.05)=0.05263; Y2=Y1(1-η)=0.005263
G B =G(1-y1)=41.96(1-
(L s /GB )min =(Y1-Y2)/(Y1/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14) =0.126
L s =1.5L s min
X1=(Y1-Y2)/（1.5(L s /G B )min）=(0.05263-0.005263)/(1.5×0.126)=0.251
x1=X1/(1+X1)=0.2006
H OG =G B /(K yaΩ)=(39.87/3600)/(0.035×0.785×0.62) =1.12 m
N OG=(Y1-Y2)/ΔYm
ΔY1=Y1-Y1*=0.05263-0.14×0.251=0.01749
ΔY2=Y2-Y2* =0.005263
ΔY m =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526) =0.01018
N OG =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65
Z＝H OG×N OG =1.12×4.65=5.2 m
8.（15分）某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为0.5atm，操作压力0.95atm，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m3/h，混合气中空气量为100m3/h（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。
***答案***
方法1．
Y1=0.026, Y2=0.0026, m=E/P=0.5/0.95=0.526
Ls /G B=0.1×1000/18/(100/22.4)=1.244
G B=(100/22.4)/(π/4×0.2)=142.1 kmol/(m2.h)
X1=(Y1-Y2)/(Ls /G B)=(0.026-0.0026)/1.244 =0.0188
ΔY1=Y1-Y1*=0.026-0.526×0.0188=0.0161
ΔY2= Y2-Y2*=0.0026
ΔY m=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.00741
N OG =(Y1-Y2)/ΔY m =3.16
∴Ｋya＝G B/ｈ×N OG =142.1/1.2×3.16 =37.42kmol/(m3h)
方法2．A=Ls /G B/m=1.244/0.526=2.365
N OG=A/(A-1)×ln[(1-1/A)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+1/A]
=2.365/1.365×ln[(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365]=3.16
∴ＫYａ＝37.42kmol/(m3.h)
9.（15分）某填料吸收塔，用清水除去气体混合物中的有害物质，若进塔气中含有害物质5%（体积%）,要求吸收率为90%，气体流率为32kmol/(m2.h)，液体流率为24kmol/(m2.h)，此液体流率为最小流率的 1.5倍。如果物系服从亨利定律，并已知液相传质单元高度H L为
0.44m，气相体积分传质系数K ya=0.06kmol/(m3.s.Δy)，该塔在常压下逆流等温操作。试求：
(1)塔底排出液的组成；(2)所需填料层高度。注：可用摩尔分率代替摩尔比进行计算。
***答案***
①y1=0.05; y2=(1-η)y1=(1-0.90)×0.05=0.005
x1=G(y1-y2)/L=32(0.05-0.005)/24=0.06
②L min=L/1.5=24/1.5=16 kmol/(m2
x1*=G(y1-y2)/L min=32(0.05-0.005)/16=0.09; m=y1/ x1*=0.05/0.09=0.556
Δy m=((y1-y1*)-( y2-y2*))/ln((y1-y1*)/( y2-y2*))
= ((0.05-0.556×0.06) -0.005) /ln((0.05-0.556×0.06) /0.005)=0.01164/1.202=0.00968
N OG=(y1-y2)/Δy m=4.65
H G=G/k ya=32/3600/0.06=0.148 m
H OG=H G+SH L=H G+(mG/L)×H L =0.148+0.556×32/24×0.44=0.474 m
h=H OG×N OG=0.474×4.65=2.20 m。
10.（15分）一常压逆流吸收塔，塔截面积为0.5m2,填料层高为3m。用清水吸收混合气中的丙酮（分子量为58），丙酮含量为5%（体积），混合气流量为1120Nm3/h。已知在液气比为3 的条件下，出塔气体中丙酮含量为0.005（摩尔分率）。操作条件下的平衡关系为y=2x。试求：(1)出口液体中的丙酮含量（质量分率）；(2)气体体积总传质系数K y a（kmol/(m3.s)）；
(3)若填料增高3米，其他操作条件不变，气体出口的丙酮含量为多少?
***答案***
①L/G=(y1-y2)/x1, x1=(y1-y2)/(L/G)=(0.05-0.005)/3=0.015
a=(0.015×58)/18=0.0483
②S=m/(L/G)=2/3=0.667
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=4.16
H OG=h/N OG=3/4.16=0.721 m
H OG=G/K ya
G=1120/(22.4×3600×0.5)=0.0278 kmol/(m2
K ya =G/H OG=0.0385 kmol/(m3s)
③h’=3+3=6 m, H OG不变,S不变
N OG’=h OG/H OG=6/0.721=8.32
N OG’=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2’+S]; y2'=0.0011。
11.（15分）在逆流填料吸收塔中，用清水吸收含氨5%（体积）的空气--氨混合气中的氨，已知混合气量为2826Nm3/h，气体空塔速度为1m/s（标准状），平衡关系为Y=1.2X（摩尔比）气相体积总传质系数Kya为180kmol/(m3.h.ΔY),吸收剂用量为最小用量的1.4 倍，要求吸收率为98%,试求：(1)溶液的出口浓度X1（摩尔比）；(2)气相总传质单元高度H OG和气相总传质单元数N OG；(3)若吸收剂改为含NH3为0.0015（摩尔比）的水溶液，问能否达到吸收率98%的要求?为什么?
***答案***
①Y1=y1/(1-y1)=0.05/0.95=0.05263; Y2=Y1 (1-η)=0.05263(1-0.98)=0.001053
X2=0; X1*=Y1/1.2=0.05263/1.2=0.04386
X1= X1*/1.4=0.03133
②ΔY1=Y1-Y1*=0.05236-1.2×0.03133=0.01503
ΔY2=Y2=0.001053
ΔY m=(ΔY1-ΔY2)/ln(ΔY1/ΔY2)=0.005258
N OG=(Y1-Y2)/ΔY m=9.81
G B=2826(1-0.05)/(22.4×(2826/3600/1)) =152.7 kmol/(m2h)
H OG=G B/K ya=152.7/180=0.848 m
③L S/G B=(Y1-Y2)/X1=1.646,所以S=1.2/1.646<1
操作线将在塔顶位置与平衡线相交（当塔高为无穷高时）,
今:X2=0.0015,Y2*=1.2×0.0015=0.0018
故最大可能回收率η=(Y1-Y2)/Y1=(0.05263-0.001 8)/0.05263
=96.5%<98%,即达不到吸收率98%的要求。
12.（15分）在常压填料逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体中的氨，混合气量为2000m3/h,其中氨的流量为160m3/h，出口气体中的氨流量为4m3/h(均系操作温度20℃下的体积），平衡关系为Y=1.5X,传质系数K y=0.45kmol/(m2.h.Δy),（均按摩尔比表示),试求：(1)吸收率η为多少? 若吸收剂用量为最小用量的1.2倍时，求溶液的出口浓度。(2)已知塔径为1.2m，内充25×25×3的乱堆填料拉西环，填料有效比表面积约200m2/m3，求填料层高度。(3)若使V、Y、η、X 不变，而使吸收剂改为含氨0.1%（mol%）的水溶液时，填料层高度有何变化（K
可视为不变）。
***答案***
①Y1=160/(2000-160)=0.08696; Y2=4/(2000-160)=0.00217
η=(Y1-Y2)/Y1=(0.08696-0.00217)/0.08696=0.975=97.5%
(L S/G B)min=(Y1-Y2)/X1=(Y1-Y2)/(Y1/m) =1.5×0.975=1.4625
L S/G B =1.2(L S/G B)min=(Y1-Y2)/X1
X1=X1*/1.2=Y1/m/1.2=0.08696/1.5/1.2=0.0483
②S=m/(L/G)=1.5/(1.2×1.4625)=0.8547
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)Y1/Y2+S]=13.07
G B=(1840×273/293)/(22.4×0.785×1.22)=67.7kmol/(m2h)
H OG=G B/K ya=67.7/(0.45×200)=0.752 m
h=N OG×H OG=13.07×0.752=9.83 m
③x2=0.001, X2≈0.001
N OG’=1/(1-S’) ln[(1-S’)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+S’] =18.84
∵S=1.5/(L/G),(L/G)’ =(Y1-Y2)/(X1-X2’)=1.793
S’=1.5/1.793=0.8368
H OG不变; ∴h’=N OG’×H OG=18.84×0.752=14.17 m
Δh=h’-h=14.17-9.83=4.34 m。
13.（15分）有一座用油吸收煤气中苯蒸汽的吸收塔，已知煤气流量为2240（标准m3/h），入塔气体中含苯4％，出塔气体含苯0.8％（均为体积分率），进塔油中不含苯，取液体用量L＝1.4L/min，已知气液平衡关系为Y＝0.126X。求：1．吸收率η；2．求L min及L（kmol/h）；3．求液体出塔组成X1（kmol苯/kmol油）；4．求吸收的对数平均推动力ΔY m; 5．为增大液体喷淋量，采用部分循环流程，在保证原吸收率情况下，最大循环量L' 为多少（kmol/h）?并示意画出带部分循环和不带循环的两种情况下的操作线。
本题目有题图：titu097.bmp
***答案***
1．η＝(Y1-Y2)/Y1Y2≈y2Y1=y1/(1-y1)=0.04/(1-0.04)=0.0417
η=(0.0417-0.008)/0.0417=80.8%
2．B=100(1-
(L/G)min =(Y1-Y2)/(X1-0) =(0.0417-0.008)/(0.0417/0.126-0)≈0.102
L min
L s =1.4L min
3．Ls /G B=(Y1-Y2)/(X1-0)=13.7/96=0.143
X1=(0.0417-0.008)/(L/G)=0.24
ΔY1=Y1-Y1*=0.0417 -0.126×0.24=0.01146，△Y2=0.008
4．ΔYm =(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)=0.00346 /ln(0.01146/0.008)=0.00963
5．部分循环，入口液量为(L+L' )，入塔浓度为Xa '，在最大L' 下，X2' 处在最大。
(L/G)max =(0.0417-0.008)/(X1-X2' )
X2'* =Y2/0.126 =0.008/0.126=0.0635
∴（(L +Ls ' )/G）max =(0.0417-0.008)/(0.24-0.0635)=0.191
∴L's max ' =0.191×96-
L'max ' =L's max /(1-X1)=4.64/(1-
14.（15分）欲用填料塔以清水逆流吸收混合气中有害组分A 。已知入塔中A 组分y1=0.05（摩尔分率, 下同），要求回收率为90%，平衡关系：y=2x，H OG=0.8米。采用液气比为最小液气比的1.5倍。试求：(1)出塔液体浓度；(2) 填料层高度；(3)若入塔A 组分浓度y1=0.1，其它设计条件不变。现改用板式塔，问理论板数为多少?
***答案***
①∵x1=0 ,∴(L/G)min=mη
L/G=β(L/G) =βmη=1.5×2×0.9=2.7
x1=G/L(y1-y2)=G/Lηy1=1/2.7×0.9×0.05=0.0167
②1/A=mG/L=2/2.7=0.741, x2=0时
N OG=1/(1-1/A)L[(1-1/A)(1/(1-η))+1/A] =1/(1-0.741)L[(1-0.741)(1/(1-0.9))+0.741]=4.65
∴H=H OG×N OG=0.8×4.65=3.71 m
③∵x2=0 ,η=0.9 , ∴y2’=y1’(1-η)=0.1×0.1=0.01
x1’=G/Lηy1’=1/2.7×0.9×0.1=0.0333
平衡线方程: y=2x
操作线方程: x=G/L(y-y2)=1/2.7(y-0.01)
∴x1’=0.0333 , y1’=0.0666;
x2’=0.02096 , y2’=0.04193;
x3’=0.01182 , y3’=0.0236;
x4’=0.00505 , y4’=0.0101;
∴y4≈y2, 则为4 块理论板。
15.（15分）在直径为0.8m的填料塔中，用1200kg/h的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2,混合气量为1000m3 (标准)/h,混合气含SO21.3％（体积）,要求回收率99.5％,操作条件为20℃、1atm,平衡关系为y=0.75x,总体积传质系数K y a=0.060kmol/(m3.s)，求液体出口浓度和填料层高度。
***答案***
已知：D=0.8m L s Nm3
y1=0.013 φ=0.995 x2=0 ye =0.75x
Ｋya
Ls =1200/(3600×18)=0.0185 kmol/s
G B=1000/(22.4×3600)=0.0124kmol/s
∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49
y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065
x1=(G/L)(y1-y2)+x2=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868
∵Z＝H OG×N OG而N OG =(y1-y2)/ΔYm
Δy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490
Δy2=y2-y2*=0.000065-0=0.000065
Δy m=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2) =(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065) =0.001396
∴N OG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266
H OG＝G /（KyaΩ）＝0.0124/(0.785×0.8×0.8×0.06）＝0.411(m)
∴Z＝9.266×0.411=3.81m
16.（15分）在塔径为1.33m的逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收温度为20℃，压力为1 atm的某混合气体中的CO2，混合气体处理量为1000m3/h,CO2含量为13％（体积），其余为惰性气体，要求CO2的吸收率为90％,塔底的出口溶液浓度为0.2g CO21000g H2O,操作条件下的气液平衡关系为Y=1420X（式中Y、X(均为摩尔比），液相体积吸收总系数K xa＝11000kmol/(m3.h)，CO2分子量为44，水分子量为18。试求：1．吸收剂用量（kg/h）；2．所需填料层高度m,
***答案***
1．求吸收剂用量
Y1=y1/(1-y1)=0.13/(1-0.13)=0.149
Y2=Y1(1-φ)=0.149(1-0.90)=0.0149
X1=0.2/44/(1000/18)=8.18×10-5X2=0
V=TV’/(T’×22.4) =1000(1-
L=V(Y1-Y2)/(X1-X2)=36.2(0.149-0.0149)/(8.18×10-5)
=59345kmol/h= 1.07×106kgH2O/h
2．求填料高度
H OL =L/ (ＫxaΩ) =59345/ (11000×π/4×1.332)=3.88m
N OL=(X1-X2)/ΔX m
X1*=Y1/m =0.149/1420=1.05×10-4; X2*=Y2/m =0.0149/1420=1.05×10-5
ΔX m =（(X1*-X1)-( X2*-X2)）/ln((X1*-X1)/( X2*-X2))
=（(1.05×10-4-8.18×10-5)-1.05×1 0-5）/ ln(1.05×10-4-8.18×10-5)/(1.05×1 0-5)
=1.60×10
N OL=8.18×10-5/(1.60×10-5)=5.113
Z＝3.88×5.113=19.83m
17.（15分）今拟在某一直径为0.5m的填料塔中，在20℃、760mmHg下用清水对空气—氨混合气进行逆流吸收操作，每小时向塔送入含NH31.5%的混合气480m(操作态) ,要求NH3的回收率为95%。已知20℃的平衡关系为y=0.75x（x、y均为摩尔分率），出塔溶液中NH3的浓度为平衡浓度的80%。试求：(1)出塔溶液中氨的浓度（分别用摩尔分率与kmol.m3表示）；(2)水用量（kg/h); (3)已知气相体积总传质系数K ya为0.09kmol/(m3.s.Δy)，计算所需填料层高度（m）。
***答案***
(1)x1=0.8x1*=0.8y1/m=0.8×0.015/0.75=0.016
C=C总x=ρX/[MX+（1-X）M]≈ρX/M;∴ C≈0.016/(18/1000)=0.889kmol/m3
(2) L/G=(y1-y2)/x1=(y1-y2)/(0.8y1/m)=mη/0.8 =0.75×0.95/0.8=0.891
G=(480×273/29
(3)H OG=G/K ya=20/(0.785×0.52)3600/0.09=0.3145 m
S=m/(L/G)=0.75/0.891=0.842
y1/y2=1/(1-η)=1/0.05=20
N OG=1/(1-S)ln[(1-S)y1/y2+S]=8.78
h=H OG×N OG=0.3145×8.78=2.76 m
18.（15分）在填料吸收塔中用清水吸收氨与空气的混合气中的氨。已知混合气体中,氨的最初浓度为5%（体积%），该塔在1atm和30℃下进行，吸收率达95%，吸收剂用量为L min的1.5倍，氨气的亨利系数E=321kN/m2。试求：1）离开吸收塔的混合气中氨的浓度(以体积%表示）；2）溶液的出塔浓度；3）该吸收操作的△Y m为多少？
***答案***
1）y1：y1=Y1/（1＋Y1）
Y1=5/95=0.0526；Y2=Y1(－η）=0.0526(1－0.95) =0.00263
∴y1=0.00263/(1＋0.00263)=0.00262或0.262%
(摩尔百分率=体积百分率）
2）X1：根据推导：X1=Y1/1.5m
而：m=E/P=321/101.3=3.17
∴X1=0.0526/1.5×3.17=0.0111 kmolNH3/kmol水
3）△Y m:
△Y m=[(Y1－Y1*)－(Y2－Y2*)]/ln(Y1－Y1*)/( Y2－Y2*)
而：Y1*=mX1=3.17×0.0111=0.0352;Y2=0.0526;
Y2*=mX2=3.17×0=0,Y2=0.00263 ∴代入得：△Y m=0.0078
19.（15分）某填料吸收塔在101.3kN/m2和300K下用清水逆流吸收气体中之甲醇蒸汽。已知进塔气体中甲醇含量0.0749kmol甲醇/kmol惰气。吸收率98%，所得的溶液中甲醇浓度为最大浓度的67%，平衡方程为Y=1.15X。气体的空塔速度选用0.5 m/s，惰气流量为42kmol/h，试求：(1)吸收用的水量m3/h;(2)吸收塔的直径为多少m？[气体常数R=8.314kJ/(kmol.K)],(3)吸收塔每小时实际吸收了多少kmol的甲醇？
***答案***
1）L：L=V（Y1－Y2）/（X1－X2）
Y1=0.0749;Y2=Y1(1-φ)=0.0749(1-0.98)=0.0015;
X1*=0.67×(Y1/1.15)=0.67×0.0749/1.15=0.0436;X2
∴L=42(0.0749－或=1.27m3
2)D: D=(4V混/πu)
混合气体量n=V(1＋Y1)=42(1＋
V混=nRT/p=45.1×8.314×300/101.3=1110.5m3
∴代入：D=（4×1110.5/3600π×0.5) =0.89m，园整为0.9m
3)G: G=VY1φ=42×0.0749×0.98=3.083 kmol甲醇/h
20.（20分）某厂准备采用一个填料吸收塔用清水逆流吸收含有10%（体积%）的SO2的混合气体。已知塔内的操作压力102.63kN/m2和温度25℃。要求处理的混合气体量为1000(标准)m3/h,实际吸收剂单位耗用量比最小吸收剂单位耗用量大50%，吸收率要达到98%，塔内气体的实际空塔速度为0.5m/s。试求：(1)吸收用水量为多少m3/h? (2)吸收塔直径为多少m？
(3)若想再提高吸收率，你认为可采用什么措施？（附：气液平衡方程：Y=40X，M=64）
***答案***
1）L：L=V（Y1－Y2）/（X1－X2）
Y1=10/90=0.111；Y2=0.111(1－0.98)=0.0222
又∵L=1.5L min 而：X1=Y1/1.5m=0.111/1.5×40=0.00185
V=1000(1－0.1)/2
代入上式得：或=34.71m3
2)D: D=(4V混/πu)
而V混=1000×（101.3/102.63）×（298/273）=1077.4m3; u=0.5m/s 代入上式得：
D=0.873m园整为0.9m
3)φ↑:对于一个操作塔言，欲提高φ，增大液气比，这样可使吸收推动力增大。则φ↑。此外，液气比增大，喷淋密度增大，有利于填料充分润湿！注意：液气比增大，液放速度下降，这点要注意！
21.（15分）用清水吸收氨一空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度Y1=0.01,吸收率90%，气~液平衡关系Y=0.8X 试求：(1)溶液最大出口浓度；(2)最小液气比；(3)取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，传质单元数为多少？(4)传质单元高度为0.5m时，填料层高几米？***答案***
1）X1*：
Y1=0.01；Y2=Y1(1－φ)=0.01(1－0.9)=0.001;X1*=Y1/0.8=0.01/0.8=0.0125
2)(L/G)min:
(L/V)min=(Y1－Y2)/(X1*－X2) =(0.01－0.001)/0.0125－0=0.72
3) N
N OG=(Y1－Y2)/△Y m
∵V(Y1－Y2)=L(X1－X2) , X2=0
∴X1=V(Y1-Y2)/L，而L/V=2(L/V)min=2×0.72 =1.44 ∴X1=（0.01－0.001）/1.44=0.00625 Y1*=0.8×0.00625=0.005，Y2*=0
∴△Ym=[(Y1－Y1*)－（Y2－Y2*）]/ln(Y1－Y1*）/（Y2－Y2*）
代入得：△Y m=.0.0025
∴N OG=(0.01－0.001)/0.0025=3.6
4)Z: Z=H OG . N OG =0.5×3.6=1.8m
22.（15分）在填料高度为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。操作条件下平衡关系Y=1.2X.溶质的回收率为90%，若保持气液两相流量不变，欲将回收率提高到98%，问填料层高度增加多少米？,设其K ya值不变
***答案***
Z=H OG ×N OG Z′= H OG×N OG’（依题意H OG为定值）
N OG =(Y1－Y2)/△Y m
△Y m=[(Y1-Y1*）-（Y2-Y2*）]/ln(Y1-Y1*）/（Y2-Y2*）而：Y1－Y2=Y1－Y1（1－φ)=Y1φ
∵L/V=(Y1－Y2)/X1, ∴X1=Y1φ/1.5
Y1－Y1*=Y1－mX1=Y1－m(Y1φ/1.5)=Y1 (1－mφ/1.5)
Y2－Y2*=Y2－0=Y1(1－φ)
代入化简：
N OG=[φln(1－mφ/1.5)/(1－φ)]/(φ－mφ/1.5）
=[0.9×ln(1－1.2×0.9/1.5)]/(1－0.9)/(0.9－1.2×0.9/1.5)=0.9267/0.18=5.148
同理可得：
N OG'=[φ′ln(1－mφ′/1.5)/(1－φ′)]/(φ′－mφ′/1.5)
=[0.98 ln(1—1.2×0.98/1.5)/(1－0.98)]/(0.98－1.2×0.98/1.5)=2.332/0.196=11.9
Z′= ZN′OG /N OG =5×11.9/5.148=11.56m
∴△Z=11.56－5=6.56m
23.（15分）今有逆流操作的填料吸收塔，用清水吸收原料气中的甲醇。已知处理量为1000m3/h
（标准状态），原料气中含甲醇100g/m3，吸收后水溶液中含甲醇量等于进料气体相平衡时的浓度的67%。设在标准状态下操作，要求甲醇的回收率为98%，吸收平衡线可取为Y=1.15X , K y=0.5kmol/(m2.h),塔内单位体积填料的有效气体传质面积为190m2/m3，取塔内的气体空塔速度为0.5m/s。试求：1）水用量；2）塔经；3）填料层高度,（附：甲醇分子量32）
***答案***
1）L ：L=V（Y1-Y2）/（X1-X2）
∵ y1=(100×103/32)/(1/22.4)=0.07 ;
∴ Y1=y1 /(1-y1)=0.07/(1-0.07)=0.0753 ; Y2=Y1 (1-Φ)=0.0753(1-0.98)=0.001506 ;
∵X1*=Y1/m=0.0753/1.15=0.0655
∴X2=0.67X2*=0.67×0.0655=0.0439；X2=0；，V=44.64（1-0.07）；
代入得：L=V（Y1-Y2）/X1=41.52（0.0753-0.001506）/0.0439
或3。
2）D：D=（4V/πu）0.5= (4×1000/π×0.5×3600)0.5=0.841m
3)Z: Z=H OG.N OG
H OG=V/K ya2) =0.787m;
N OG=(Y1－Y2)/△Ym
△Y m=(△Y1－△Y2）/ln(△Y1/△Y2）
△Y1=Y1－Y1*=0.0753－1.15×0.0439=0.02482
△Y2=Y2－Y2*=Y2－0=0.001506
代入得：△Y m=0.00832
∴N OG=(0.0753－0.001505)/0.00832=8.87
∴Z=0.787×8.87=6.98m
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G A 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.s 2 D.N/m 2 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.)%(20p p p 121式中压强采用表压表示<- B. )%(01p p p 1 21式中压强采用表压表示<- C.)%(20p p p 121式中压强采用绝压表示<- D. )%(01p p p 1 21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。
化工原理实验试题3 1、干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分是什么水分？实验过程中除去的又是什么水分？二者与哪些因素有关。 答：当干燥实验进行到试样重量不再变化时，此时试样中所含的水分为该干燥条件下的平衡水分，实验过程中除去的是自由水分。二者与干燥介质的温度，湿度及物料的种类有关。 2、在一实际精馏塔内，已知理论板数为5块，F=1kmol/h,xf=0.5,泡点进料，在某一回流比下得到D ＝0.2kmol/h,xD=0.9,xW=0.4，现下达生产指标，要求在料液不变及xD 不小于0.9的条件下，增加馏出液产量，有人认为，由于本塔的冷凝器和塔釜能力均较富裕，因此，完全可以采取操作措施，提高馏出物的产量，并有可能达到D ＝0.56kmol/h ，你认为： （1） 此种说法有无根据？可采取的操作措施是什么？ （2） 提高馏出液量在实际上受到的限制因素有哪些？ 答：在一定的范围内，提高回流比，相当于提高了提馏段蒸汽回流量，可以降低xW ，从而提高了馏出液的产量；由于xD 不变，故进料位置上移，也可提高馏出液的产量，这两种措施均能增加提馏段的分离能力。 D 的极限值由 DxD 化工原理实验模拟试 题4 流体流动阻力实验 一、在本实验中必须保证高位水槽中始终有溢流，其原因是： A、只有这样才能保证有充足的供水量。 B、只有这样才能保证位压头的恒定。 C、只要如此，就可以保证流体流动的连续性。 二、本实验中首先排除管路系统中的空气，是因为： A、空气的存在，使管路中的水成为不连续的水。 B、测压管中存有空气，使空气数据不准确。 C、管路中存有空气，则其中水的流动不在是单相的流动。 三、在不同条件下测定的直管摩擦阻力系数…雷诺数的数据能否关联在同一条曲线上？ A、一定能。 B、一定不能。 C、只要温度相同就能。 D、只有管壁的相对粗糙度相等就能。 E、必须温度与管壁的相对粗糙度都相等才能。 四、以水作工作流体所测得的直管阻力系数与雷诺数的关系能否适用于其它流体？ A、无论什么流体都能直接应用。 B、除水外什么流体都不能适用。 C、适用于牛顿型流体。 五、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时，其能量的损失是否相同。 A、相同。 B、只有放置角度相同，才相同。 C、放置角度虽然相同，流动方向不同，能量损失也不同。 D、放置角度不同，能量损失就不同。 六、本实验中测直管摩擦阻力系数时，倒U型压差计所测出的是： A、两测压点之间静压头的差。 B、两测压点之间位压头的差。 C、两测压点之间静压头与位压头之和的差。 D、两测压点之间总压头的差。 E、两测压点之间速度头的差。 七、什么是光滑管？ A、光滑管是绝对粗糙度为零的管子。 B、光滑管是摩擦阻力系数为零的管子。 C、光滑管是水力学光滑的管子（即如果进一步减小粗糙度，则摩擦阻力 不再减小的管子）。 八、本实验中当水流过测突然扩大管时，其各项能量的变化情况是： A、水流过突然扩大处后静压头增大了。 B、水流过突然扩大处后静压头与位压头的和增大了。 C、水流过突然扩大处后总压头增大了。 D、水流过突然扩大处后速度头增大了。 E、水流过突然扩大处后位压头增大了 BCECAAAA 中南大学考试试卷(A) 2013 ~ 2014 学年2 学期时间110分钟化工原理课程48 学时 3 学分考试形式: 闭卷 专业年级:化工?制药?应化11级总分100分，占总评成绩70 % 一、选择填空(35分) 1?(2分) 某离心泵入口处真空表的读数为 200mmHg ，当地大气压为101kPa，则泵入口处的绝对压强为( )? A. 74.3kPa; B. 101kPa; C. 127.6kPa? 2?(2分) 水在圆形直管中作滞流流动，流速不变，若管子直径增大一倍，则阻力损失为原来的( )? A. 1/4; B. 1/2; C. 2倍? 3?(4分) 当地大气压为750mmHg时，测得某体系的表压为100mmHg，则该体系的绝对压强为Pa，真空度为Pa? 4?(2分) 一球形石英颗粒，分别在空气和水中按斯托克斯定律沉降，若系统温度升高，则其在水中的沉降速度将，在空气中的沉降速度将? 5?(5分) 套管由Φ57×2.5mm和Φ25×2.5mm的钢管组成，则环隙的流通截面积等于，润湿周边等于，当量直径等于? 6?(2分) 板框压滤机中，最终的过滤速率是洗涤速率的( )? A.一倍 B.一半 C.四倍 D.四分之一 7?(4分) 冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为90o C，出口温度为50o C，冷水进口温度为15o C，出口温度为53o C，冷热水的流量相同，且假定冷热水的物性为相同，则热损失占传热量的( )? A?5%; B?6%; C?7%; D?8%; 8?(2分) 为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( ) A?表面光滑，颜色较浅; B?表面粗糙，颜色较深; C?表面粗糙，颜色较浅; D?表面光滑，颜色较深; 9?(4分) 黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的倍?10?(1分) 采用多效蒸发的目的是为了提高( )? A. 完成液的浓度; B. 加热蒸汽经济程度; C. 生产能力 11、(1分) 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是通过增加( )而换取的? A. 传热面积; B. 加热蒸汽压力; C. 传热系数 12?(1分) ( )加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低? A. 并流; B. 逆流; C. 平流 13?(1分) 离心泵的调节阀( ) ， A.只能安在进口管路; 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 14?(1分) 泵的工作点( )? A 由泵铭牌上的流量和扬程所决定; B 即泵的最大效率所对应的点; C 由泵的特性曲线所决定; D 是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点?15?(3分) 在旋风分离器中，某球形颗粒的旋转半径为0.4 m，切向速度为15 m/s ?当颗粒与流体的相对运动属层流时，其分离因数K c为? 徐州工程学院试卷 — 学年第 学期 课程名称 化工原理 试卷类型 考试形式 闭卷 考试时间 100 分钟 命 题 人 年 月 日 教研室主任(签字) 年 月 日 使用班级 教学院长(签字) 年 月 日 班 级 学 号 姓 名 一、单选题（共15题，每题2分，共计30分） 1. 滞流内层越薄，则下列结论正确的是 D A 近壁面处速度梯度越小 B 流体湍动程度越低 C 流动阻力越小 D 流动阻力越大 2. 判断流体流动类型的准数为___ A ____。 A . Re 数 B. Nu 数 C . Pr 数 D . Gr 数 3. 在一水平变径管路中，在小管截面A 和大管截面B 连接一U 形压差计，当流体流过该管 段时，压差计读数R 值反映的是 A A A 、 B 两截面间的压强差 B A 、B 两截面间的流动阻力 C A 、B 两截面间动压头变化 D 突然扩大或缩小的局部阻力 4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是 A 。 A. 最大流量下对应值 B. 操作点对应值 C. 计算值 D. 最高效率点对应值 5. 离心泵在一定管路系统下工作时，压头与被输送液体的密度无关的条件是 D A Z 2-Z 1=0 B Σh f = 0 C 22 21022 u u -= D p 2-p 1 = 0 6. 含尘气体，初始温度为30℃，须在进入反应器前除去尘粒并升温到120℃，在流程布置 上宜 A A. 先除尘后升温 B. 先升温后除尘 C. 谁先谁后无所谓 7. 穿过2层平壁的稳态热传导过程，已知各层温差为△t 1=100℃, △t 2=25℃，则第一、二层 的热阻R 1、R 2的关系为_____D______。 A. 无法确定 B. R 1 = 0.25R 2 C. R 1 = R 2 D. R 1 = 4R 2 8. 在蒸汽-空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中那种在工程上最有效 B A 提高蒸汽流速 B 提高空气流速 C 采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D 在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝热。 9. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成表示）为 A A. Y -Y* B. Y*- Y C. Y -Yi D. Yi - Y 10. 含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若进塔气体流量增大，其他操作条 件不变，则对于气膜控制系统，其出塔气相组成将 A A. 增大 B. 变小 C. 不变 D. 不确定 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 总分 30 15 15 40 100 得分 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, 离心泵特性曲线的测定 1.泵壳的作用是：汇集液体 2.轴封的作用是：减少高压液体漏出泵外 3.密封环的作用是：减免高压液体漏回吸入口 4.叶轮的作用是：传递机械能 5.离心泵是由：_叶轮、泵壳、密封环、轴封装置_、和_平衡盘装置五个主要部件所组 成的。 6.离心泵的流量又称为：送液能力 7.泵能给予（1牛顿）_液体的能量称为泵的扬程。 8.每秒钟泵对（输送液体）所作的功，称为有效功率。 9.泵若需自配电机，为防止电机超负荷，常按实际工作的最大流量计算轴功率N，取 （1.1-1.2）N作为选电机的依据。 10.离心泵性能的标定条件是：20℃，101.3kPa的清水 11.为了防止电机烧坏现象发生，启动离心泵时必须先关闭泵的出口阀。 12.由离心泵的特性曲线可知：流量增大则扬程_减少 13.对应于离心泵特性曲线_____的各种工况下数据值，一般都标注在铭牌上。效率最大。 14.根据生产任务选用离心泵时，一般以泵效率不低于最高____的90%为合理，以降低能 量消耗。效率 15.根据生产任务选用离心泵时，应尽可能使泵在____点附近工作。效率最大 孔板流量计校验实验 1.孔板流量计前后压力: 前>后 2.孔板流量计的孔流系数与流动形态的关系:随Re的减小而减小 3.下列关于孔板流量计的说法正确的是: 构造简单、制造安装方便 流体阻力实验 1.流体流过管件的局部阻力系数主要与下列哪些条件有关：管件的几何形状、流体的Re 数 2.同一直管分别按下列位置摆放 (1)垂直 (2)水平 (3)倾斜同样的流体流动状 态下摩擦阻力关系是：倾斜=水平=垂直 3.在本实验中必须保证高位水槽始终有溢流，其原因是：只有这样才能保证位压头的恒 定 4.本实验中首先需排除管路系统中的空气，是因为：空气的存在，使管路中的水成为不 连续的流体、测压管中存有空气，使测量数据不准确、管路中有空气则其中水的流动不再是单相的流动 ·流体 流动部分 1．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3 的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的孔，其中心距罐底1000 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作压力为39.5×106 Pa ，问至少需要几个螺钉（大气压力为101.3×103 Pa ）？ 解：由流体静力学方程，距罐底1000 mm 处的流体压力为 作用在孔盖上的总力为 每个螺钉所受力为 因此 2．如本题附图所示，流化床反应器上装有两个U 管压差计。读数分别为R 1=500 mm ，R 2=80 mm ，指示液为水银。为防止水银蒸气向空间扩散，于右 侧的U 管与大气连通的玻璃管内灌入一段水，其高度R 3=100 mm 。试求A 、B 两点的表压力。 习题2附图 习题1附图 解：（1）A点的压力 （2）B点的压力 3、如本题附图所示，水在管道内流动。为测量流体压力，在管道某截面处连接U管压差计，指示液为水银，读数R=100毫米，h=800mm。为防止水银扩散至空气中，在水银液面上方充入少量水，其高度可忽略不计。已知当地大气压为101.3KPa试求管路中心处流体的压力。 解：设管路中心处流体的压力为p P A =P A P + ρ 水gh + ρ 汞 gR = P P=p 0- ρ 水 gh - ρ 汞 gR =（101.3×103-1000×9.8x0.8 - 13600×9.8×0.1） P=80.132kpa 4、如本题附图所示，高位槽内的水位高于地面7 m，水从φ108 mm×4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1.5 m。已知水流经系统的能量损失可按∑h f=5.5u2计算，其中u为水在管内的平均流速（m/s）。设流动为稳态，试计算（1）A-A'截面处水的平均流速；（2）水的流量（m3/h）。 化工原理实验思考题及 答案 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N] 化工原理实验思考题（填空与简答） 一、填空题： 1．孔板流量计的Re ~C 关系曲线应在 单对数 坐标纸上标绘。 2．孔板流量计的R V S ~关系曲线在双对数坐标上应为 直线 。 3．直管摩擦阻力测定实验是测定 λ 与 Re_的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4．单相流动阻力测定实验是测定 直管阻力 和 局部阻力 。 5．启动离心泵时应 关闭出口阀和功率开关 。 6．流量增大时离心泵入口真空度 增大_出口压强将 减小 。 7．在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是 开循环冷却水 。 8．在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是 塔顶温度稳定 9．在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小 。 10．在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是 减小测量误差 。 11．萃取实验中_水_为连续相， 煤油 为分散相。 12．萃取实验中水的出口浓度的计算公式为 E R R R E V C C V C /)(211-= 。 13．干燥过程可分为 等速干燥 和 降速干燥 。 14．干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15．过滤实验采用悬浮液的浓度为 5% ， 其过滤介质为 帆布 。 16．过滤实验的主要内容 测定某一压强下的过滤常数 。 17．在双对数坐标系上求取斜率的方法为：需用对数值来求算，或者直接用尺子在坐标纸上量取线段长度求取。 18．在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为：先将手动旋钮旋至零位，再关闭电源。 19．实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20．在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是: 要有一组数据处理的计算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U 形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案(1)增加空气流速(2)在空气一侧加装翅片(3)定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q 值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在，如果达到～，可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 《化工原理》（上册）模拟试卷 一、判断题（对的打√，错的打×，每题1分，共15分） 1. 因次分析的目的在于用无因次数群代替变量，使实验与关联工作简化。 2. 边长为0.5m的正方形通风管道，其当量直径为0.5m。 3. 根据流体力学原理设计的流量计中，孔板流量计是恒压差流量计。 4. 当计算流体由粗管进入细管的局部阻力损失时，公式中的流速应该取粗管中 的流速。 5. 离心泵的轴功率随流量的增大而增大。 6. 当离心泵的安装高度超过允许安装高度时，将可能发生气缚现象。 7. 对于低阻输送管路，并联优于串联组合。 8. 为了获得较高的能量利用率，离心泵总是采用后弯叶片。 9. 间歇过滤机一个操作周期的时间就是指过滤时间。 10. 过滤介质应具备的一个特性是多孔性。 11. 过滤常数K与过滤压力无关。 12. 滴状冷凝的给热系数比膜状冷凝的给热系数大，所以工业冷凝器的设计都按 滴状冷凝考虑。 13. 多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差也最小。 14. 对于温度不宜超过某一值的热敏性流体，在与其他流体换热过程中宜采用逆 流操作。 15. 实际物体的辐射能力总是小于黑体的辐射能力。 二、选择题（每题1个正确答案，每题2分，共20分） 1. 当不可压缩流体在水平放置的变径管路中作稳定的连续流动时，在管子直径 缩小的地方，其静压力（）。 A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 不确定 2. 水在内径一定的圆管中稳定流动，若水的质量流量保持恒定，当水温度升高 时，Re值将（）。 A.变小 B.变大 C.不变 D.不确定 3. 如左图安装的压差计，当拷克缓慢打开时，压差计中 的汞面将（）。 A. 左低右高 B. 等高 C. 左高右低 D. 无法确定 4. 离心泵铭牌上标出的流量和压头数值是（）。 A. 最高效率点对应值 B. 操作点对应值 C. 最大流量下对应值 D. 计算值 5. 操作中的离心泵，将水由水池送往敞口高位槽。若管路条件不变，水面下降（泵能正常工作）时，泵的压头、泵出口处压力表读数和泵入口处真空表读数将分别（）。 A. 变大，变小，变大 B. 变小，变大，变小 C. 不变，变大，变小 D. 不变，变小，变大 6. 在重力场中，固粒的自由沉降速度与下列因素无关（） A.粒子几何形状 B.粒子几何尺寸 C.粒子及流体密度 D.流体的流速 7. 当其他条件都保持不变时，提高回转真空过滤机的转速，则过滤机的生产能 力（）。 A.提高 B.降低 C.不变 D.不一定 8. 当间壁两侧流体的对流传热系数存在下列关系α1＜＜α2，则要提高总传热系 数K应采取的有效措施为（）。 A.提高α1 B.提高α2 C.提高α1，降低α2 D.不确定 9. 根据因次分析法，对于强制对流传热，其准数关联式可简化为（） A. Nu＝f（Re，Pr，Gr） B. Nu＝f（Re，Gr） C. Nu＝f（Pr，Re） D. Nu=f（Pr，Gr） 一、名词解释（每题2分） 1. 非均相混合物 物系组成不同，分布不均匀，组分之间有相界面 2. 斯托克斯式 3. 球形度s 非球形粒子体积相同的球形颗粒的面积与球形颗粒总面积的比值 4. 离心分离因数 离心加速度与重力加速度的比值 5?临界直径de 离心分离器分离颗粒最小直径 6. 过滤 利用多孔性介质使悬浮液中液固得到分离的操作 7. 过滤速率 单位时间所产生的滤液量 8. 过滤周期 间歇过滤中过滤、洗涤、拆装、清理完成一次过滤所用时间 9. 过滤机生产能力 过滤机单位时间产生滤液体积 10. 浸没度 转筒过滤机浸没角度与圆周角比值 二、单选择题（每题2分） 1、自由沉降的意思是______ 。 A颗粒在沉降过程中受到的流体阻力可忽略不计E颗粒开始的降落速度为零，没有附加一个初始速度C颗粒在降落的方向上只受重力作用，没有离心力等的作用 D颗粒间不发生碰撞或接触的情况下的沉降过程D 2、颗粒的沉降速度不是指_______ 。 A等速运动段的颗粒降落的速度 E加速运动段任一时刻颗粒的降落速度 C加速运动段结束时颗粒的降落速度 D净重力（重力减去浮力）与流体阻力平衡时颗粒的降落速度B 3、对于恒压过滤______ 。 A 滤液体积增大一倍则过滤时间增大为原来的？2倍 B 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的2倍 C 滤液体积增大一倍则过滤时间增大至原来的4倍 D 当介质阻力不计时，滤液体积增大一倍，则过滤时间增大至原来的4倍D 4、恒压过滤时，如介质阻力不计，滤饼不可压缩，过滤压差增大一倍时同一过滤时刻所得滤液量 __ 。 A增大至原来的2倍E增大至原来的4倍 C增大至原来的2倍D增大至原来的倍 化工原理试卷及答案 1填空题（每空 1 分，共 20 分） 1．某容器内的绝对压强为200 kPa ，当地大气压为101.3 kPa ，则表压为______。 2．在重力沉降操作中，影响沉降速度的因素主要有 、 和 。 3．热量传递的基本方式有 、 和 。 4．吸收因子A 可表示为 ，它是 与 的比值。 5．空气的干球温度为t ，湿球温度为t w ，露点温度为t d ，当空气的相对湿度等于1时，则t 、 t w 和t d 的大小关系为 。 6．吸收操作一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分 差异来达到分离的目的；精馏操作则一般用于分离 混合物，其原理是利用原料中各组分的 差异来达到分离的目的。 7．恒定干燥条件下的干燥速率曲线一般包括 阶段和 阶段。 8．全回流（R = ∞）时，精馏段操作线的斜率为 ，提馏段操作线的斜率为 ，对相同的x D 和x W ，部分回流比全回流所需的理论板数 。 一、 选择题（每小题 2 分，共 20 分） 1．不可压缩流体在圆管内作稳定流动，流动速度与管径的关系是 （ ） A . 21221()u d u d = B ．2112 2 ()u d u d = C ． 11 22 u d u d = D ． 12 21 u d u d = 2．离心泵的特性曲线是在哪种情况下测定 （ ） A ．效率一定 B ．功率一定 C ．转速一定 D ．管路（l +∑l e ）一定 3． 对一台正在工作的列管式换热器，已知α1＝11600 W?m -2?K -1 ，α2＝116 W?m -2?K -1，要提高总传热系数K ，最简单有效的途径是 （ ） A ．设法增大α1 B ．设法增大α2 C ．同时增大α1和α2 D ．不确定 4．在降尘室内，要使微粒从气流中除去的条件是 （ ） 流体流动阻力实验 一、在本实验中必须保证高位水槽中始终有溢流，其原因是： A、只有这样才能保证有充足的供水量。 B、只有这样才能保证位压头的恒定。 C、只要如此，就可以保证流体流动的连续性。 二、本实验中首先排除管路系统中的空气，是因为： A、空气的存在，使管路中的水成为不连续的水。 B、测压管中存有空气，使空气数据不准确。 C、管路中存有空气，则其中水的流动不在是单相的流动。 三、在不同条件下测定的直管摩擦阻力系数…雷诺数的数据能否关联在同一条曲线上 A、一定能。 B、一定不能。 C、只要温度相同就能。 D、只有管壁的相对粗糙度相等就能。 E、必须温度与管壁的相对粗糙度都相等才能。 四、以水作工作流体所测得的直管阻力系数与雷诺数的关系能否适用于其它流体 A、无论什么流体都能直接应用。 B、除水外什么流体都不能适用。 C、适用于牛顿型流体。 五、当管子放置角度或水流方向改变而流速不变时，其能量的损失是否相同。 A、相同。 B、只有放置角度相同，才相同。 C、放置角度虽然相同，流动方向不同，能量损失也不同。 D、放置角度不同，能量损失就不同。 六、本实验中测直管摩擦阻力系数时，倒U型压差计所测出的是： A、两测压点之间静压头的差。 B、两测压点之间位压头的差。 C、两测压点之间静压头与位压头之和的差。 D、两测压点之间总压头的差。 E、两测压点之间速度头的差。 七、什么是光滑管 A、光滑管是绝对粗糙度为零的管子。 B、光滑管是摩擦阻力系数为零的管子。 C、光滑管是水力学光滑的管子（即如果进一步减小粗糙度，则摩擦阻力不再减小的管 子）。 八、本实验中当水流过测突然扩大管时，其各项能量的变化情况是： A、水流过突然扩大处后静压头增大了。 B、水流过突然扩大处后静压头与位压头的和增大了。 C、水流过突然扩大处后总压头增大了。 D、水流过突然扩大处后速度头增大了。 E、水流过突然扩大处后位压头增大了 BCECAAAA 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__________ 和___________构成的。 2．各单元操作的操作原理及设备计算都是以__________、___________、___________、和___________四个概念为依据的。 3．常见的单位制有____________、_____________和_______________。 4．由于在计量各个物理量时采用了不同的__________，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__________来判断。6．单位时间内过程的变化率称为___________。 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_______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_的大小与影响______________。 6．流体在管道中的流动状态可分为_____滞流_ 和____湍流______两种类型，二者在内部质点运动方式上的区别是_____湍流的质点有脉动滞流没有________________________________。 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______________________________。 化工原理实验思考题（填空与简答） 一、填空题： 1．孔板流量计的Re ~C 关系曲线应在 单对数 坐标纸上标绘。 2．孔板流量计的R V S ~关系曲线在双对数坐标上应为 直线 。 3．直管摩擦阻力测定实验是测定 λ 与 Re_的关系，在双对数坐标纸上标绘。 4．单相流动阻力测定实验是测定 直管阻力 和 局部阻力 。 5．启动离心泵时应 关闭出口阀和功率开关 。 6．流量增大时离心泵入口真空度 增大_出口压强将 减小 。 7．在精馏塔实验中，开始升温操作时的第一项工作应该是 开循环冷却水 。 8．在精馏实验中，判断精馏塔的操作是否稳定的方法是 塔顶温度稳定 9．在传热实验中随着空气流量增加其进出口温度差的变化趋势：_进出口温差随空气流量增加而减小 。 10．在传热实验中将热电偶冷端放在冰水中的理由是 减小测量误差 。 11．萃取实验中_水_为连续相， 煤油 为分散相。 12．萃取实验中水的出口浓度的计算公式为 E R R R E V C C V C /)(211-= 。 13．干燥过程可分为 等速干燥 和 降速干燥 。 14．干燥实验的主要目的之一是 掌握干燥曲线和干燥速率曲线的测定方法 。 15．过滤实验采用悬浮液的浓度为 5% ， 其过滤介质为 帆布 。 16．过滤实验的主要内容 测定某一压强下的过滤常数 。 17．在双对数坐标系上求取斜率的方法为： 需用对数值来求算，或者直接用尺子在坐标纸上量取线段长度求取 。 18．在实验结束后，关闭手动电气调节仪表的顺序一般为： 先将手动旋钮旋 至零位，再关闭电源。 19．实验结束后应清扫现场卫生，合格后方可离开。 20．在做实验报告时，对于实验数据处理有一个特别要求就是: 要有一组数据处理的计算示例。 21.在阻力实验中，两截面上静压强的差采用倒U 形压差计测定。 22.实验数据中各变量的关系可表示为表格，图形和公式. 23.影响流体流动型态的因素有流体的流速、粘度、温度、尺寸、形状等. 24.用饱和水蒸汽加热冷空气的传热实验，试提出三个强化传热的方案(1)增加空气流速(2)在空气一侧加装翅片(3)定期排放不凝气体。 25.在精馏实验数据处理中需要确定进料的热状况参数q 值，实验中需要测定进料量、进料温度、进料浓度等。 26.干燥实验操作过程中要先开鼓风机送风后再开电热器，以防烧坏加热丝。 27.在本实验室中的精馏实验中应密切注意釜压，正常操作维持在0.005mPa，如果达到0.008～0.01mPa，可能出现液泛，应减少加热电流（或停止加热），将进料、回流和产品阀关闭，并作放空处理，重新开始实验。 28.流体在流动时具有三种机械能：即①位能，②动能，③压力能。这三种能量可以互相转换。 29.在柏努利方程实验中，当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（从测压孔算起）为静压头，它反映测压点处液体的压强大小；当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。 1、填料吸收实验思考题 （1）本实验中，为什么塔底要有液封液封高度如何计算 答：保证塔内液面，防止气体漏出,保持塔内压力. 设置液封装置时，必须正确地确定液封所需高度，才能达到液封的目的。 U形管液封所需高度是由系统内压力(P1 塔顶气相压力)、冷凝器气相的压力(P2)及管道压力降(h,)等参数计算确定的。可按式(4.0.1-1)计算: H =(P1一P2)Y一h- 式中 H.,- —最小液封高度，m; P1,—系统内压力; P2—受液槽内压力; Y—液体相对密度; h-—管道压力降(液体回流道塔内的管线) 一般情况下，管道压力降(h-)值较小，可忽略不计，因此可简化为 H=(P1一P2)Y 为保证液封效果，液封高度一般选取比计算所需高度加0. 3m-0. 5m余量为宜。 （2）测定填料塔的流体力学性能有什么工程意义 答：是确定最适宜操作气速的依据 （3）测定Kxa 有什么工程意义 答：传质系数Kxa是气液吸收过程重要的研究的内容，是吸收剂和催化剂等性能评定、吸收设备设计、放大的关键参数之一 （4）为什么二氧化碳吸收过程属于液膜控制 答：易溶气体的吸收过程是气膜控制，如HCl，NH3，吸收时的阻力主要在气相，反之就是液膜控制。对于CO2的溶解度和HCl比起来差远了，应该属于液膜控制 （5）当气体温度和液体温度不同时，应用什么温度计算亨利系数 答：液体温度。因为是液膜控制，液体影响比较大。 2对流给热系数测定 1. 答：冷流体和蒸汽是并流时，传热温度差小于逆流时传热温度差，在相同进出口温度下，逆流传热效果大于并流传热效果。 2.答：不凝性气体会减少制冷剂的循环量，使制冷量降低。并且不凝性气体会滞留在冷凝器的上部管路内，致使实际冷凝面积减小，冷凝负荷增大，冷凝压力升高，从而制冷量会降低。而且由于冷凝压力的升高致使排气压力升高，还会减少压缩机的使用寿命。应把握好空气的进入，和空气的质量。 3.答：冷凝水不及时排走，附着在管外壁上，增加了热阻，降低传热速率。 在外管最低处设置排水口，及时排走冷凝水。 4.答：靠近蒸气温度因为蒸气冷凝传热膜系数远大于空气膜系数。 5. 答：基本无影响。因为α∝(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4，当蒸汽压强增加时，r 和△t均增加，其它参数不变，故(ρ2gλ3r/μd0△t)1/4变化不大，所以认为蒸汽压强对α关联式无影响。 3、离心泵特性曲线测定 1、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。 2、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。 3、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。 4、当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。 5、不合理，安装阀门会增大摩擦阻力，影响流量的准确性 6、本题是研究密度对离心泵有关性能参数的影响。由离心泵的基本方程简化式可以看出离心泵的压头，流量、效率均与液体的密度无关，但泵的轴功率随流体密度增大而增大即：密度增大N增大，又因为其它因素不变的情况下Hg↓而安装高度减小。 4、流体流动阻力的测定 1、是的，因为由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。 2、在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中一定要排出气体，让流体在管路中流动，这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。 化工原理题二及答案 一、填空与选择(共40分,每小题5分) 1．操作中的精馏塔，保持F、x F、q、R不变，增加W，则L/V_______，V′______。 A. 增加； B. 不变； C. 不确定； D.减小。 2．在连续精流塔中,进行全回流操作,已测得相邻两板上液相组成分别为x n-1=0.7,x n=0.5(均为易挥发组分摩尔分率).已知操作条件下相对挥发度=3,则y n= ,x n+1= ,以汽相组成表示的第n板的单板效率E n. 3．对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E将_____，相平衡常数m将_____，溶解度系数H将_____。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 4．(1) 低浓度气体吸收中,已知平衡关系y=2x,k G=0.2 kmol/m2 s, k L=2×103 kmol/m2 s,则此体系属(A 气膜; B 液膜; C 气液双膜)控制,总传质系数K G kmol/m2 s. (A) 2 ; (B) 0.1 (c) 0.2; (D) 2×103 (2)通常所讨论的吸收操作中,当吸收剂用量趋于最小用量时, (A) 回收率趋于最高；(B) 吸收推动力趋向最大；(C) 操作最为经济；(D) 填料层高度趋向无穷大。 5．塔板的主要类型有____、____、____、____等,塔板上的异常操作现象包括____、____、____。 6．萃取剂的选择性是指：。 选择性系数越高，通常对一定的分离任务而言所需的萃取剂，且可获得较纯度的溶质Ａ。若 ＝1，则（能/不能）直接用萃取的方法进行分离。 7．（）与物料的性质有关，（）与空气的状态有关。 ①平衡水分②自由水分③结合水④非结合水 8．(1)湿空气在预热过程中不变化的参数是( ) (A)焓(B) 相对湿度; (C)露点温度; (D) 湿球温度. (2)已知湿空气下列哪两个参数,利用HI图可以查得其它未知参数. (A) (t d t); (B) (t d H); (C) (p H); (D) (I t tw) 二、(20分) 在一连续精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料组成为0.4（易挥发组分的摩尔分率，下同），泡点进料；馏出液组成为0.9；塔顶易挥发组分的收率为90％；塔顶化工原理实验模拟试题4教学内容
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