一、概述
本设计是以年产8万吨丁苯橡胶为目标的设计、各种设备参数的计算及选型，此次设计内容复杂，本小组是以汽提塔分离苯乙烯和胶乳为主、工艺流程为辅的设计。
汽提塔简介：
它是利用蒸汽蒸馏去除废水中的挥发物（如酚）的工艺叫汽提。汽提塔主要设备为汽提塔，液体由塔顶连续进入，水平流过一塔板后，由溢流管流入下一塔板。蒸汽由塔底上升，顶开塔板上的浮阀，水平方向吹入液体层后，继续上升进入上一塔板。
汽提塔的工作原理：
汽提是通过惰性气体来降低溶质的气相分压。从而达到溶剂的再生目的。汽提用气体用的是惰性气体，一般有水蒸气、氮气。汽提塔的原理跟分馏塔原理一样，通过塔盘上气液两相的接触实现传质与传热，使不同挥发度的组分分离。
二、塔设计及校核
一.)汽提塔全塔物料衡算
本次设计塔选择的是汽提塔，已知数据：年产8万吨丁苯橡胶
混合进料 胶乳量 kg/h
苯乙烯 kg/h
塔顶温度 40~60℃（50℃） 塔底温度50~70℃（60℃）
X w ≤; 操作压力为13~26 kpa 加热方式为直接蒸汽加热；
计算求得
X 1=——————————————— =%
X 2=% y 2=0
又因为M F =%104+%)×3×105=
则 L=== Kmol/h
苯乙烯Cp= KT/(kg ·k)
Q=ΕCpm △t=×+Cp ’××= KJ
2=Cpm △t=×m ×(100-95)=×5×m=Q 1
L X 1 y 1
%/104 %/104+%/3×105 x 2 y 2
V
所以 m== kg
v== Kmol/h
v(y1-y2)=L(x1-x2)
y1==
y=
M LFm= kg/ kmol
M LFwm=×104+×
3×105= kg/kmol
M Lm=+/2
= kg/kmol
Mv Fm= y1×104+(1- y1) x18=(18+86y1)=
Mv Fwm = y2×104+1×18=18 kg/kmol
Mvm =(18+86y1+18)/2=(18+43 y1) kg/kmol
=
二.)平均密度计算
1)气相平均密度计算
由理想气体状态方程计算，即
ρvm === kg/m3 P F=+18= kpa
P w=+×12= kpa
P m=+/2= kpa
Tm=+60)/2=℃
2)液相平均温度计算
液相平均密度的计算公式，即
=∑αi/pi
塔顶液相平均密度的计算
由t=℃，查手册得
苯乙烯ρ1= g/ cm3
胶乳ρ2= g/cm3
ρLFm== g/cm3
三.)塔顶液相平均表面张力的计算
由t D=50℃查手册得
δA=30 mN/m δB= mN/m
6LDm=×30+×= mN/m
进料板液相平均表面张力的计算
由 t F=60℃查手册得
δA=35 mN/m δB=δB= mN/m
6LFm=×35+×= mN/m
提馏段液相平均表面张力为
δLm=+/2= mN/m
四.)汽提塔塔径设计
板式塔的塔径依据流量公式计算，即塔径：Vs= m3/s Ls= kg/s
()×()1/2=×() 1/2=
C20= C=
U max=√= m/s
u=×= m/s
D=√=
圆整
实际u== m/s
Z提= Z人=
Z= m
五.)溢流装置计算
为维持塔板上有一定高度的流动液层，必须设置溢流装置。溢流装置的设计包括堰长l w、堰高hw、堰上液层高度how、弓形降液管的宽度w d。
(1) 溢流堰长l w
lw=×=
出口堰高：本设计采用平直堰
（2）溢流堰上液层高度how
对于平直堰，堰上液层高度how可用公式
how= 2.4
1000E(h
w
L
L
)2/3计算
得：
how=×()2/3= m （3）堰高hw
（4）弓形降液管的宽度w d
因为w d /D=
所以w d =×= m
六.)塔板设计
（1）孔面积
Aa= 2(x √r 2-x 2 +)= x=-(wd+ws)=-wc=取δ=4mm 碳钢板do=20cm
(Af=×=
（2）孔中心距 t=×do= n=a 21.155A t =2
1.155 3.6330.07 =856个 （3）开孔率 :=()2=%
气体通过筛孔气速为u 0==
= m/s 七.)筛板的流体力学计算
1. 塔板压降
气体通过筛板时，需克服筛板本身的干板阻力、板上充气液层的阻力及液体表面张力造成的阻力，这些阻力即形成了筛板的压降。气体通过筛板的压降△P p 可由下式计算
△P p =h p ρL g
式中的液柱高度h p 可按下式计算，即
h p =h c +h l +h σ
式中
h c---------与气体通过筛板的干板压降相当的液柱高度，m 液柱； h l----------与气体通过板上液层的压降相当的液柱高度，m 液柱； h σ--------与克服液体表面张力的压降相当的液柱高度，m 液柱。
（1）干板阻力
干板阻力h c 可按以下经验公式估算，即
h c =（00u c ）2（v L ρρ）[1-（0a
A A ）2] 式中 u 0-------------气体通过筛孔的速度，m/s;
C 0--------------流量系数。
通常，筛板的开孔率?≤15％，故上式可简化为
h c =（00u c ）2（v L
ρρ）
流量系数的求取方法很多，当d 0<10 mm,其值可由干筛孔的流量系数图直接查出。当d 0≥10 mm 时，由干筛孔的流量系数图查得c 0后再乘以的校正系数。
所以：h c =×(
)2×()= m 液柱 c 0=
故校正后为 c 0= ×=
（2）气体通过液层的阻力
气体通过液层的阻力h l 与板上清液层的高度h L 及气泡的状况等许多因素有关，其计算方法很多，设计中常采用下式估算 h l =?h L = ?（h w +h ow ）
式中 ?---------充气系数，反映板上液层的充气程度，其值从充气系数关联图查取，通常可取?=~。
hc=β(hw+how)= β=
查取F 0为气相动能因子，其定义式为
F 0=u v ρu a =s T f
V A A -(单溢流板) 式中F 0------------气相动能因子，kg 1/2(s ﹒m 1/2 );
u a ---------------通过有效传质区的气速，m/s;
A T ---------------塔截面积，m 2。
计算得 u a =
= m/s
h L = m 液柱
（3）液体表面张力的阻力 液体表面张力的阻力h δ可由下式估算：
h δ=L L 0
4gd σρ 式中 σL ---------液体的表面张力，N/m 。
综上 h δ= 液柱
故 h p =hc+h L + h δ= Pa ﹤
故 塔板压降
C 0=
h L =(16.4560.773)2(0.899879.1
)= m 液柱 h l =?h L =×= m 液柱
h ?=04L l gd δρ=3448.12108799.810.005
-????= m 液柱 h P = H L + H l + H ?=++
=液柱
压降△P= H P ρL g=×879×=
＜
2.液面落差 当液体横向流过塔板时，为克服板上的摩擦阻力和板上构件位差，此即液面落差。筛板上由于没有突起的气体接触构件，故液流量范围内，对于D ≤1600mm 的筛板，液面落差可忽略不计。对于液体流量很大及D ≥2000mm 的筛板，需要考虑液面落差的影响。
3.液沫夹带
类型：错浇式（降液管式）
鼓泡法：形成气泡液层，气相以分散相通过鼓泡层液相为连续相。
鼓泡高度校核：
液合率f 1
ρ=40[()0.5L gh u (g L
ρρ)]+1 =40[
0.5l 1.146(9.81h )?(0.899879
)]+1 = h l =3ψ1/3=
ψ=L V n
w A
l 28.196607.09
h f =L
f h ρ=0.081.266
= m 液柱
e v =635.71048.1210--??( 1.020.80.302
-)=<液/kg 气 4.漏液
u 0,min
= =s
实际筛孔气速 u 0=s>u 0,min
稳定系数K=16.45610.39
=> 故无明显漏液 5.液泛
H d <
?(H T +h w )=+=
h d =×(u 0’)2=×=液柱u 0’=s
H d = h d +h p +h L =++=
H d << ?(H T +h w )
本设计中不会发生明显液泛。
八.)吸收塔结构设计
由于该吸收塔的总高度在10m 以上，因此在设计中按照
GB150-1998《钢制压力容器》进行结构设计计算
设计压力 Pc=
设计温度取最高工作温度即60℃
设备材料为Q 235-B
焊接接头系数φ=（双面对接焊，局部无损探伤）
钢铁厚度负偏差C 1= 腐蚀余量C 2=2mm
厚度附加量 C=+2=
下部液体存储空间容积一般以其所存储空间容积，一般以其所存储的液体相当于该塔5-15min 的处理量考虑，选取下部同体体内直径D i =8m
（1） 下部筒体的计算厚度计算
δ= c i t c
P D 2[]P σφ- ==
考虑厚度附加余量并圆整至钢板厚度系列，取材料名义厚度Sn=16mm
（2） 下部设备封头厚度计算
选用标准椭圆形封头，其厚度为
δ===
考虑厚度附加余量并圆整至钢板厚度系列，取封头名
义厚度与同体厚度相同δn =16mm
（3）
上部筒体厚度计算 δ===
考虑厚度附加余量以及最小厚度要求并圆整至钢板厚
度系列，取上部同名义厚度δn =10mm
（4） 上部设备封头厚度计算
选用标准椭圆形封头，其厚度为
δ=C i t c P D 2[]0.5P σφ-?==
考虑厚度附加余量并圆整至钢板厚度系列，取封头名义厚度与同体厚度相同δn =10mm
R301~309聚合釜 C301~303置换塔 V-330 缓冲罐V-408回液罐 V-401压力闪蒸槽E-404真空冷凝器 V-409增压吸入罐 B-403增压喷射泵 E-406增压冷凝器 V-410增压排放罐 V-414、415胶乳粗滤器
化工原理（下）期末考试试卷 一、 选择题： (每题2分，共20分) 1.低浓度难溶气体吸收,其他操作条件不变,入塔气量增加,气相总传质单元高度 H OG 、出塔气体浓度2y 、出塔液体浓度1x 将会有__A______变化。 A OG H ↑, 2y ↑, 1x ↑ B OG H ↑, 2y ↑, 1x ↓ C OG H ↑, 2y ↓, 1x ↓ D OG H ↓, 2y ↑, 1x ↓ 2.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/m2h ， 气相总传质系数Ky=1.5kmol/ m2h ，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 3.下述说法中正确的是_B____。 A.气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11<< B 气膜控制时有：*p p i ≈，L G Hk k 11>> C 液膜控制时有：i c c ≈*，G L k H k <<1 D 液膜控制时有：i c c ≈，G L k H k >>1 4.进行萃取操作时，应使溶质的分配系数___D_____1。 A 等于 B 大于 C 小于 D 都可以。 5.按饱和液体设计的精馏塔，操作时D/F 、R 等其它参数不变，仅将料液改为冷 液进料，则馏出液中易挥发组分浓度____A____，残液中易挥发组分浓度______。 A 提高，降低； B 降低，提高； C 提高，提高； D 降低，降低 6.某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为 ____C__块。 A. 30 B.31 C. 32 D. 34 7.在馏出率相同条件下，简单蒸馏所得馏出液浓度____A____平衡蒸馏。 A 高于； B 低于； C 等于； D 或高于或低于 8.指出“相对湿度，绝热饱和温度、露点温度、湿球温度”中，哪一个参量与空 气的温度无关_____B___
化工原理试题库（上册） 第一章流体流动 一、选择题 1. 连续操作时，物料衡算通式中的过程积累量GA为（ A ）。 A.零 B.正数 C.负数 D.任意值 2. 热量衡算中，物料的焓为相对值，通常规定（ A ）的焓为零。 A.0℃液体 B.0℃气体 C.100℃液体 D.100℃气体 3. 流体阻力的表现，下列阐述错误的是（ D ）。 A.阻力越大，静压强下降就越大 B.流体的粘度越大，阻力越大 C.流体的流动状况是产生流体阻力的根本原因 D.流体的内摩擦力在流体激烈流动时不存在 4. 压强的具有专门名称的国际单位是Pa，用基本单位表示是（ C ）。 A.atm B.mmHg C.Kg/m.s2 D.N/m2 5. 水在直管中流动，现保持流量不变，增大管径，则流速（ B ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 6. 对可压缩流体，满足( C )条件时，才能应用柏努力方程求解。 A. )%(20ppp121式中压强采用表压表示 B. )%(01ppp12 1式中压强采用表压表示 C. )%(20ppp121式中压强采用绝压表示 D. )%(01ppp1 2 1式中压强采用绝压表示 7. 判断流体的流动类型用（ C ）准数。 A.欧拉 B.施伍德 C.雷诺 D.努塞尔特 8. 流体在圆形直管中滞流流动时的速度分布曲线为( B )。 A.直线 B.抛物线 C.双曲线 D.椭圆线 9. 增大流体的流量，则在孔板流量计的孔板前后形成的压强差（ A ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断 10. 流体在管内流动时的摩擦系数与（ B ）有关。 A.雷诺准数和绝对粗糙度 B. 雷诺准数和相对粗糙度 C.欧拉准数和绝对粗糙度 D. 欧拉准数和相对粗糙度 11. 测速管测量得到的速度是流体（ C ）速度。 A.在管壁处 B.在管中心 C.瞬时 D.平均 12. 在层流流动中，若流体的总流率不变，则规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的（ C ）倍。 A. 2； B. 6； C. 4； D. 1。 13. 流体在长为3m、高为2m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ C ）。 A. 1.2m； B. 0.6m； C. 2.4m； D. 4.8m 2 14. 流体在长为2m、高为1m的矩形管道内流动，则该矩形管道的当量直径为（ A ）。 A. 1.33m； B. 2.66m； C. 0.33m； D. 0.66m。 15. 流体在内管外径为25mm，外管内径为70mm的环隙流道内流动，则该环隙流道的当量直径为（ D ）。 A. 25mm； B. 70mm； C. 95mm； D. 45mm。 16. 当流体在园管内流动时，管中心流速最大，滞流时的平均速度与管中心的最大流速的关系为( C ) A. u ＝3/2.umax B. u ＝0.8 umax C. u ＝1/2. umax D u =0.75 umax 17. 判断流体流动类型的准数为（ A ） A . Re数 B. Nu 数 C . Pr数 D . Fr数 18. 流体在圆形直管内作强制湍流时，其对流传热系数α与雷诺准数Re 的n 次方成正比，其中的n 值为（ B ） A . 0.5 B. 0.8 C. 1 D. 0.2 19. 牛顿粘性定律适用于牛顿型流体，且流体应呈（ A ） A．层流流动 B 湍流流动 C 过渡型流动 D 静止状态 20. 计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为（ C ） A. 上游截面处流速 B 下游截面处流速 C 小管中流速 D 大管中流速 21. 用离心泵在两个敞口容器间输送液体。若维持两容器的液面高度不变，则当输送管道上的阀门关小后，管路总阻力将（ A ）。 A. 增大； B. 不变； C. 减小； D. 不确定。 22. 流体的压强有多种表示方式，1标准大气压为 ( C ) A.780mm汞柱 B.1Kgf/cm2 D.10130Pa 23. 流体在圆管中层流流动，若只将管内流体流速提高一倍，管内流体流动型态仍为层流，则阻力损失为原来的（ B ）倍。 A.4 B.2 C.2 D.不能确定 24. 阻力系数法将局部阻力hf表示成局部阻力系数与动压头的乘积，管出口入容器的阻力系数为 ( A ) A.1.0 B.0.5 25. 在柏努利方程式中，P/ρg被称为 ( A ) A.静压头 B.动压头 C.位压头 D.无法确定 26. 流体的流动形式可用雷诺准数来判定，若为湍流则Re ( D ) A.<4000 B.<2000 C.>2000 D.>4000 27. 不可压缩性流在管道内稳定流动的连续性方程式为（ A ）可压缩性流体在管道内稳定流动的连续性方程式为（ D ） 3 A.u1Ａ1=u2Ａ2 B.u1Ａ2=u2Ａ1
一、概述 本设计是以年产8万吨丁苯橡胶为目标的设计、各种设备参数的计算及选型，此次设计内容复杂，本小组是以汽提塔分离苯乙烯和胶乳为主、工艺流程为辅的设计。 汽提塔简介： 它是利用蒸汽蒸馏去除废水中的挥发物（如酚）的工艺叫汽提。汽提塔主要设备为汽提塔，液体由塔顶连续进入，水平流过一塔板后，由溢流管流入下一塔板。蒸汽由塔底上升，顶开塔板上的浮阀，水平方向吹入液体层后，继续上升进入上一塔板。 汽提塔的工作原理： 汽提是通过惰性气体来降低溶质的气相分压。从而达到溶剂的再生目的。汽提用气体用的是惰性气体，一般有水蒸气、氮气。汽提塔的原理跟分馏塔原理一样，通过塔盘上气液两相的接触实现传质与传热，使不同挥发度的组分分离。 二、塔设计及校核 一.)汽提塔全塔物料衡算 本次设计塔选择的是汽提塔，已知数据：年产8万吨丁苯橡胶
混合进料 胶乳量 kg/h 苯乙烯 kg/h 塔顶温度 40~60℃（50℃） 塔底温度50~70℃（60℃） X w ≤; 操作压力为13~26 kpa 加热方式为直接蒸汽加热； 计算求得 X 1=——————————————— =% X 2=% y 2=0 又因为M F =%104+%)×3×105= 则 L=== Kmol/h 苯乙烯Cp= KT/(kg ·k) Q=ΕCpm △t=×+Cp ’××= KJ 2=Cpm △t=×m ×(100-95)=×5×m=Q 1 L X 1 y 1 %/104 %/104+%/3×105 x 2 y 2 V
所以 m== kg v== Kmol/h v(y1-y2)=L(x1-x2) y1== y= M LFm= kg/ kmol M LFwm=×104+× 3×105= kg/kmol M Lm=+/2 = kg/kmol Mv Fm= y1×104+(1- y1) x18=(18+86y1)= Mv Fwm = y2×104+1×18=18 kg/kmol Mvm =(18+86y1+18)/2=(18+43 y1) kg/kmol = 二.)平均密度计算 1)气相平均密度计算
吸收 一填空 (1) 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?0.01????。平衡关系y=0.5x。 (2) 逆流操作的吸收塔，当吸收因素A<1且填料为无穷高时，气液两相将在塔底达到平衡。 (3) 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。 (4) 板式塔的类型有；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。 (5) 在填料塔中用清水吸收混合气中NH3，当水泵发生故障使上水量减少时，气相总传质单元数NOG (增加）（增加，减少）。 (6) 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，吸收操作中温度不变，压力增加，可使相平衡常数???减小?（增大、减小、不变），传质推动力??增大?（增大、减小、不变），亨利系数??不变（增大、减小、不变）。 (7) 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。 (8) 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。 (9) 在逆流吸收塔操作时，物系为低浓度气膜控制系统，如其它操作条件不变，而气液流量按比例同步减少,则此时气体出口组成y2将 (减小），液体出口组成将（增大），回收率将。 (10) 当塔板中（气液两相达到平衡状态)，该塔板称为理论板。 (11) 吸收过程的传质速率方程N A=K G( )=k y( )。 (12) 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则塔的H OG将不变，N OG将增大。 (13)吸收因数A可表示为 mV/L，它在X–Y图上的几何意义是平衡线斜率与操作线斜率之比。 (14)亨利定律的表达式为；亨利系数E的单位为 kPa 。 (15) 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 y a=2× 10-4kmol/m3.s, k x a=0.4kmol/m3.s, 则该吸收过程为（气膜阻力控制）及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 99.95% ；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 。
第1章 流体流动 1.在工程上，为什么将流体定义为由质点所组成的 答：工程上仅关注流体分子微观运动所产生的宏观结果。流体质点是由大量分子所组成的 微团，质点的运动状态反映并代表着流体的运动状态。 2.流体的连续性假定有何意义 答：假定组成流体的质点之间无间隙，则流体在连续运动过程中无间断，从而可以应用连 续的数学函数描述流体的连续运动过程。 3. 4.5.6.7.答：烟囱拔烟效果好是指(Pout-Pin) 差值大。烟囱出口的水平面上压强相等。当烟囱内的高 温气体温度一定（即密度一定），烟囱外大气温度一定（即密度一定）时， ()out in air fluegas air fluegas P P H g H g H g ρρρρ-=-=-，故烟囱愈高，其拔烟效果愈好。 8.柏努利方程式的应用条件有哪些 答：（1）粘度等于零的理想流体；（2）稳定流动；（3）无机械能的加入或引出；（4）不可 压缩的流体。
9.层流与湍流的本质区别是什么 答：流体层流时，其每一个质点均仅在主流方向上有速度。流体湍流时，其质点除了在主 流方向上有速度以外，同时在其他方向上存在着随即的脉动速度，即流体湍流时，其质点 之间发生相互摩擦与碰撞的概率很大。 10.雷诺数的物理意义是什么 Re 惯性力答：粘性力du u u G u u u d d ρ ρμμμ??====，可见Re 反映流体流动过程中的惯性力与粘性力的相 11.12.13.14.在满流的条件下，水在垂直直管中往下流动，对同一瞬时沿管长不同位置的速度而言， 是否会因重力加速度而使下部的速度大于上部的速度 答：不会。因为，若出现下部的速度大于上部的速度，说明出现了不稳定流动，供给的流 量减小了，或不是满流的条件了。若始终是稳定流动且满流的条件，根据流体流动的连续 性方程，流动过程中，对于不可压缩的水来说。体积流量不变，流速不变。 15.如图所示管路，A 阀、B 阀均处于半开状态。现在分别改变下列条件，试问：（1）将A 阀逐渐关小，h1、h2、(h1-h2)分别如何变化（2）将B 阀逐渐关小，h1、h2、(h1-h2)分别如
化工原理——吸收部分复习题（1） 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Y1 = 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，则操作线斜率_________，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，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）。（也可理解为空塔液速） 14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是__________________。
北京化工大学“BASF ”杯 第一届化工原理学科竞赛试题 一、简答题 1.（5分）医院输液容器即为一马里奥特恒速装置：如图所示，为了使高位槽底部排出的液体量不随槽中液面的下降而减少，通常可将高位槽上端密封，并于底部设置与大气相通的细管。试说明其恒速原理。 解答：由于液体从下管排出而使槽内上方空间形成真空，在大气压力的作用下，A 管中的液面开始下降，降至A 处时，空气进入槽内补充，从而使槽中A 截面处的压力始终为大气压力。 在1-2截面列柏努利方程， 2 22 11 21u p g z p += +ρ ρ 又 a p p p ==21 所以 g h g z u 21222= = 由此可见，只要液面下降不低于A 处，则h 2一定，流速一定。一旦A 处暴露，则h 2 下降，出口流速相应减少。 2．（3分）日常生活中存在大量正确利用传热学原理强化或削弱传热过程的实例，试针对导热、对流传热和热辐射三种传热方式各举一例 答：（1）导热——房屋窗户采用双层玻璃，中间抽成真空 （2）对流——电风扇 p p
（3）热辐射——暖壶胆表面涂以银白色，并且光洁度很高 3．（5分）生产中有一股热流体需要被降低至一定温度，选用液氨作为冷剂，利用其蒸发达到致冷的目的。 （1） 试构想出一种合适的换热器，图示其主要结构，并在图中标出其所有相关物流的 名称、流向。 （2） 生产中如果要改变冷却效果，例如，使热流体出口温度更低，试给出一种合理、 可行的方法。 答：（1） 液氨 （2）答：在汽氨管线上设置阀门，通过改变阀门的开度调整换热器壳程的压力，从而改变壳程液氨的温度，实现对传热过程的调整。要使热流体出口温度降低，只需开大阀门，降低壳程压力（温度） 4．（8分）一逆流吸收塔，气量、液量和塔高不变，气膜控制过程，在气体和吸收剂进口组成不变的情况下，使得吸收温度降低，吸收属于低浓度吸收，且温度对ky 的影响可忽略，试通过具体分析过程指出吸收效果如何变化？示意性画出平衡线和操作线如何变化？定性分析吸收推动力如何变化？ t ↓,m ↓, 气膜控制过程，Ky=ky 所以，H OG ＝V/ Kya 不变，塔高不变，N OG 不变，↓ = V L m S / 由吸收因数关联图得↑ --2 221mx y mx y ， 2 221>=--c mx y mx y ，)1(221c mx cy y -=- y 2↓
word可编辑，欢迎下载使用！ 1. 吸收塔的填料高度计算中，N OG反映吸收的难易程度。 2.在气体流量、气相进出口组成和液相进出口组成不变条件下，若减少吸收剂用量，则 操作线将靠近平衡线，传质推动力将减小，若吸收剂用量减至最小吸收剂用量时，意味着完成吸收任务需要的填料高度为无穷高。 3.精馏设计中，当回流比增大时所需理论板数减小增大、减小），同时蒸馏釜中所需加热 蒸汽消耗量增大（增大、减小），塔顶冷凝器中冷却介质消耗量增大（增大、减小）。 4.在精馏塔设计中，进料温度越高，进料状态参数q越小，完成相同的生产任务需 要的理论板数越多，塔底再沸器的热负荷越小。 5要分离乙醇-水共沸物，用恒沸精馏，所加入的第三组分为苯塔底的产物为无水乙醇。 6.在常压操作中，x A=0.2(摩尔分数，下同)的溶液与y A=0.15的气体接触，已知m=2.0，此时 将发生解析过程。 7.操作中的精馏塔，如果进料状态为泡点进料，进料组成为含轻组分0.4（摩尔分数）则 q线方程为：x=0.4 。 8.某二元混合物，进料量为100kmol/h，x F=0.6，要求塔顶产量为60 kmol/h，则塔顶组成 x D最大为100% 。 9.设计时，用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为Y=2X，入塔Y1=0.09，液气比（q n,l/q n,v） =3，则出塔气体浓度最低可降至0 ，若采用（q n,l/q n,v）=1.5，则出塔气体浓度最低可降至0.225 。 10.提馏塔的进料是在塔顶，与精馏塔相比只有提馏段。 11.吸收速率方程中，K Y是以Y- Y* 为推动力的气相总吸收系数，其单位是 kmol/m2 s 推动力。 1.在精馏操作中，进料温度不同，会影响_____B______。 A.塔顶冷凝器热负荷 B. 塔底再沸器热负荷 C. 两者都影响 2.某含乙醇12.5%（质量分数）的乙醇水溶液，其所含乙醇的摩尔比为（B ）。 B .0.0559 C 0.0502 3. 填料塔的正常操作区域为 A 。 A.载液区 B .液泛区 C 恒持液量区 D 任何区域 4.某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成x A=0.4，相应的泡点为t1，气相组成为y A=0.4，相应的露点组成为t2，则 D 。 A t1=t2 B t1 茂名学院第四届化工原理 理论知识竞赛 命题：吴景雄 一、填空题（每小题3分，共36分） 1、某转子流量计（出厂时是用20C、常压的空气标定），用于测量40C常压空气 的流量，则转子流量计读数的校正系数为 _____________ 。 2、由三条支管组成的并联管路，各支管的长度及摩擦系数都相等，管径的比为 d i：d2：d3=1: 2：3,则这三支管的流量比为________ 。 3、含尘气体在降尘室内按斯托克斯定律进行沉降。理论上能完全除去30 ym的 粒子，当气体处理量增大1倍，则该降尘室理论上能完全除去的最小粒径 为 __________ 。 4、用一台离心泵输送某液体，当液体温度升高，其它条件不变，则离心泵所需 的扬程 _______ ，允许安装高度_______ 。 5、用离心泵把水从水池送至高位槽，水池和高位槽都是敞口的，两液面高度差 恒为13m，管路系统的压头损失为H f = 3X 105Q2;在指定的转速下，泵的特性方程为H=28-2.5X 105Q2；（Q的单位为m3/s, H、H f的单位为m）。则泵的流量为 __________ m3/h。 &续上题，如果用两台相同的离心泵并联操作，贝U水的总流量为__________ m3/h0 7、用图解法求理论板数时，在、X F、X D、血、q、R、F各参数中，与理论板数无 关。 8、在板式塔中，板上液面落差过大会导致___________________ ;造成液面落差 的主要原因有塔板结构、塔径和 _______________ 。 9、某精馏塔的精馏段操作线方程为y=0.72x+0.275,贝U该塔的操作回流比R 为 ________ ，馏出液的摩尔分率为_________ 。 10、对于精馏操作，若在F、X F、q、D不变的条件下，加大回流比R，假设全 塔效率不变，则X D将________ ，XW将 ________ 。（增加、减小、基本不变、不能确定） 11、在逆流填料吸收塔的操作中，如果进塔液相摩尔比X2增大，其他操作条件 不变，则气相总传质单元数将 ________ ，气相出口摩尔比丫2将________ 。 （增大、减小、基本不变、不能确定） 12、在常压逆流操作的填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质A。已知进 新乡学院2011 —2012学年度第一学期 《化工原理》期末试卷A卷 课程归属部门：化学与化工学院试卷适用范围：09化学工程与工艺（本科） 题号-一一-二二-三总分 得分 111 1 8.吸收过程中的总阻力可表示为恳仁臥，其中-表 示，当H 时（很大、很小），1 1可忽略，则该过程 Hk L 近似为控制。 9.在常压下，X A 0.2 （摩尔分数，下同）的溶液与y A0.15的气体接触，已知 得分—.评卷人一、填空（每题1分，共30 分） 1. 吸收操作是依据_________________________________ ，以达到分离均相 气体混合物的目的。 2. 干燥速率曲线包括：恒速干燥阶段和___________ 阶段。在恒速干燥阶段，物料 的表面温度等于空气的__________ 温度，所干燥的水分为___________ 水分。 3. 二元理想物系精馏塔设计，若q n,F、X F、X D、X W、一定，将饱和液体进料改为 饱和蒸汽进料，则最小回流比___________ ，若在相同回流比下，所需的理论板 数_______ ，塔釜热负荷________ ，塔顶冷凝器热负荷_________ 。 4. 已知精馏段操作线方程 ______________ y=0.75x+0.2,则操作回流比R ，馏出液组成 X D=_____ ;提馏段操作线方程y 1.3x 0.021，则x w= . m 2，此时将发生_________ 。 10. 在分离乙醇和水恒沸物时，通常采用________ 精馏，加入的第三组分____ ， 无水乙醇从塔 ____ （顶、底）引出。 11. 塔的负荷性能图中包括5条线，这5条线包围的区域表示________________ 。 12. 全回流操作时回流比R等于_________ ，精馏段操作线方程为 __________ 。 1 13.板式塔漏液的原因是______________ ，溢流堰的作用__________________ 。 14当空气相对湿度巾=98%寸.则空气的湿球温度t w、干球温度t、露点温度t d 之间的关系为 ____________________ 。 15.某两组份混合物的平均相对挥发度 2.0，在全回流下，从塔顶往下数对第 得分评卷人 选择题（每题2分，共30分） 5. 若x*-x近似等于X i - X，则该过程为_____________ 控制。 6. 用纯溶剂逆流吸收，已知q n,i /q n,v =m,回收率为0.9，则传质单元数 N D=_______ 。 7. 蒸馏在化工生产中常用于分离均相_____________ 混合物，其分离的依据是根据_____________________ 。1. 在恒定干燥条件下将含水20%（干基，下同）的湿物料进行干燥，开始时 干燥速度恒定，当干燥至含水量为5%寸，干燥速度开始下降，再继续干燥至物料衡重，并设法测得此时物料含水量为0.05%，则物料的临界含水量为（），平衡含水量（）。 （A）5% （B）20% （C）0.05% （D）4.95% 2000年 一、 填空及选择题（共25分）： 1. 当管路的特性曲线写为H=A+BQ 2时，______。 A. A 只包括单位重量流体增加的位能。 B. A 只包括单位重量流体增加的位能与静压能之和。 C. BQ 2代表管路系统的阻力损失。 D. BQ 2 代表单位重量流体增加的动能。 2. 如图所示，两个相互连通的密闭容器中装 有处于静止状态、密度为ρ的液体，对于图中A 、B 两点，P A ____P B , ???? ??+A A Z g P ρ____??? ? ??+B B Z g P ρ。 A.> B..< C.＝ 第2题图 3. 从地槽向常压吸收塔送液，采用一台离心泵时恰好在其高效区工作。若管路不变，再并联一台相同型号的泵，则______。 A. 两台泵均在高效区工作。 B. 两台泵均不在高效区工作。 C. 仅原泵在高效区工作。 D. 仅新装的泵在高效区工作。 4. 在重力场中，微小颗粒的沉降速度与______无关。 A.粒子的几何形状 B.粒子的几何尺寸 C.流体与粒子的密度 D.流体的流速 5. 用转筒真空过滤机处理某悬浮液，若保持其他条件不变，提高转筒转速，则滤饼厚度_____，生产能力 ______。（增大、不变或减小） 6. 为减少室外设备的热损失，拟在保温层外再包一层金属皮，则选择金属皮时，应优先考虑的因素是选用______的材料。 A.颜色较深 B.表面粗糙 C.颜色较浅 D.表面光滑 7. 试指出下列传质过程中的扩散类型： ①恒摩尔流假定成立的蒸馏过程： 。 ②惰性组分不溶于液相的吸收过程： 。 ③稀释剂与萃取剂互不相溶的萃取过程： 。 8. 实验室用水吸收NH 3的过程基本上属于 （A.气膜控制；B.液膜控制；C.双膜控制）过程；其中气相中的浓度梯度 液相中的浓度梯度（均已换算为相应的液相组成；A.>；B.<；C.＝）；气膜阻力 液膜阻力（A.>；B.<； C.＝）。 9. 离开精馏塔提馏段某理论板气相露点温度为t 1，液相泡点温度为t 2，气相在该板上的浓度改变量为Δy ，液相在该板上的浓度改变量为Δx ，则t 1 t 2，Δx___Δy 。 A.≥ B.＝ C.≤ 10.A-B-S 物系的溶解度曲线如图所示。P 、Q 代表互 呈平衡的两相，则该两相中A 、B 的质量比P B A ??? ??、 Q B A ??? ??间关系为______。 A. P B A ??? ??>Q B A ??? ?? B. P B A ??? ??=Q B A ??? ?? C. P B A ??? ?? 第3章非均相物系分离 一、选择题 恒压过滤且介质阻力忽略不计时，如粘度降低20%，则在同一时刻滤液增加（）。A、11.8%；B、9.54%; C、20%; D、44% 板框式压滤机由板与滤框构成，板又分为过滤板和洗涤板，为了便于区别，在板与框的边上设有小钮标志，过滤板以一钮为记号，洗涤板以三钮为记号，而滤框以二钮为记号，组装板框压滤机时，正确的钮数排列是（）. A、1—2—3—2—1 B、1—3—2—2—1 C、1—2—2—3—1 D、1—3—2—1—2 与沉降相比，过滤操作使悬浮液的分离更加（）。 A、迅速、彻底 B、缓慢、彻底 C、迅速、不彻底 D、缓慢、不彻底 多层隔板降尘室的生产能力跟下列哪个因素无关（）。 A、高度 B、宽度 C、长度 D、沉降速度 降尘室的生产能力（）。 A、与沉降面积A和沉降速度ut有关 B、与沉降面积A、沉降速度ut和沉降室高度H有关 C、只与沉降面积A有关 D、只与沉降速度ut有关 现采用一降尘室处理含尘气体，颗粒沉降处于滞流区，当其它条件都相同时，比较降尘室处理200℃与20℃的含尘气体的生产能力V的大小（）。 A、V200℃>V20℃ B、V200℃＝V20℃ C、V200℃ 判断 有效的过滤操作是（）。 A、刚开始过滤时 B、过滤介质上形成滤饼层后 C、过滤介质上形成比较厚的滤渣层 D、加了助滤剂后 当固体粒子沉降时，在层流情况下，Re ＝１，其ζ为（）。 A、64/Re B、24/Re C、0.44 D、1 含尘气体通过降尘室的时间是t，最小固体颗粒的沉降时间是t 0，为使固体颗粒都能沉降下来，必须（）： A、t 化工原理（上）试卷一 一. 填空题 1. 在流动系统中，若截面上液体压强、密度、流速等仅随空间位置改变，不随时间改变，称为稳定流动。 2. 离心泵启动步骤为关闭出口阀灌液；常用出口阀或泵的转速调节流量；往复泵常用旁路或改变曲柄转速和活塞行程调节流量。 3. 用离心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力突然升高，则泵提供的流量变小，扬程增加。 4. 牛顿冷却定律的表达式为Q=hS A t，给热系数（或对流传热系数）h的单位是 2 1 w-m ?Ko 5. 工业上常用过滤方式有深层过滤和滤饼过滤；悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是减小可压缩滤饼的流动阻力，提高饼的刚度。 二. 简答题 1. 何谓离心泵的“汽蚀”现象，对泵的操作有何危害？应如何防止？ 答：“汽蚀”：由于泵的安装高度过高，使泵内入口处的压强等于或低于输送液体温度下的饱和蒸汽压时，液体气化，气泡形成，气泡到泵的高压区破裂，周围液体以较高速度冲击叶轮的现象，称为“汽蚀”现象。“汽蚀”发生时液体因冲击而产生噪音、振动、使流量减少，甚者无液体排出。为防止“汽蚀”现象发生；泵的实际安装高度应不咼于允许安装咼度。 2. 为什么安装离心泵时要控制其安装高度？ 答：①防止汽蚀；②保证离心泵吸液。 3. 在热传导中，管外绝热层材料包的越厚，热损失就越少，对否？为什么？ 答：这个结论是不正确的，这是保温层的热传导和保温层外表面的自然对流传热过程，保温层厚度增大时，导热热阻增大，但自然对流传热热阻下降，总热阻随保温层厚度 的变化存在一个最小值(临界半径r c), r c=X / a,当保温层半径小于临界半径时， 越厚总热阻越小，保温效果就越差。 化工原理(上)试卷二 一. 填空题 1. 边界层的定义是流速降至未受边壁影响流速的99%以内的区域。边界层按其中的流型可分为层流边界层和湍流边界层。 3. 离心泵用来输送常温的水，已知泵的性能为：Q = 0.05m3/s时，H= 20m ;管路特性为 Q= 0.05m3/s时，H e = 18m，则在该流量下，消耗在调节阀门上的扬程值为2m 4. 两厚度相同但导热系数不同的双层平壁稳定热传导过程，已知两层温度差△t t 2, 则通过两层传热量相等。 5. 对于通风机，习惯上将压头表示成单位体积气体所获得的能量，其国际制单位为N/卅, 所以风机的压头称为风压。 6. 在滤饼过滤中真正有效的过滤介质是不断增厚的滤饼，深层过滤中固体颗粒沉积于较厚的过滤介质内部。 7. 板框过滤机过滤面积为0.3m2,在表压150 kPa恒压下过滤某种悬浮液。5h后得滤液100用，过滤介质阻力可忽略。如过滤面积加倍其它情况不变可得滤液200 m3;若过滤5h 后再用8m与滤液性质相近的水洗涤滤饼，需洗涤时间3.2h (? w =8a w?);当表压加倍， 滤饼压缩指数为0.4时，5h后得滤液123用。(V2=K/A?=2k A P1-大?) 9. 用常压水蒸气冷凝来加热空气，空气平均温度为20r，则壁温约为100C。 二. 问答题 1. 如图，有一敞口高位槽，由管线与密闭的低位水|____|一— 槽相连接，在什么条件下，水由高位槽向低位槽流 动？为什么？答：当P a / p +gZ>P2/ p时，水向低位槽流动，此时 菏泽学院 2014-2015学年二学期化工原理期末考试试卷(A卷) 班级:___________学号:___________姓名:___________得分:___________ 题目部分，(卷面共有36题,95分,各大题标有题量和总分) 一、判断题(15小题,共15分) 1． 在进行吸收操作时，在塔内任一截面上，吸收质在气相中的分压总是高于其接触的液相平衡分压，( )所以在y-x图上，吸收操作线的位置总是位于平衡线的上方。( ) 2． 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。( ) 3． 计算填料吸收塔时，其N的含意是传质单元高度。( ) 4． 泛点气速是填料吸收塔空塔速度的上限。( ) 5． 若精馏段操作线方程y=0.75x+0.3，这绝不可能。( ) 6． 对于二元理想溶液，轻组分含量越高，则泡点越低。( ) 7． 精馏塔各板的效率均为50％时，全塔效率必定也是50％。( ) 8． 回流比相同时，塔顶回流液体的温度越高，分离效果越好。( ) 根据恒摩尔流假设，精馏塔内气、液两相的摩尔流量一定相等。( ) 10． 在精馏塔内任意1块理论板，其气相露点大于液相的泡点。( ) 11． 在相同的外压及温度下，沸点越低的物质容易挥发。( ) 12． 气液两相在筛板塔的接触方式有鼓泡、泡沫和喷射三种接触状态，由于鼓泡状态气液接触面积小，所以工业上一般使用泡沫和喷射接触状态。( ) 13． 填料的等板高度HETP以大为好，HETP越大，分离越完善。( ) 14． 以最少量溶剂进行单级萃取计算，可以获得最大溶质浓度的萃取相和萃取液。( ) 15． 萃取是利用原料液中各组分的密度差异来进行分离液体混合物的。( ) 二、填空题(7小题,共15分) 1． 填料塔的等板高度(HETP)是指________。 2． 精馏操作的依据是，实现精馏操作的必要条件包 括和。 3． 负荷性能图有条线，分别 是、、、和 。 4． 一、填空选择题（25分，每空1分） 1、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的H OG 将_不变______，N OG 将__增大________ 。 2、在吸收塔的设计中，当气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若 减小吸收剂用量，则传质推动力将___减少_______，设备费用将__增加_______。 3、某二元混合物，其中A 为易挥发组分。液相组成x A =0.4，相应的泡点为t 1；汽 相组成4.0=A y ，相应的露点为t 2。则t 1与t 2大小关系为??τι 化工原理竞赛模拟试题(解) 一、简答题 1.（5分）医院输液容器即为一马里奥特恒速装置：如图所示，为了使高位槽底部排出的液体量不随槽中液面的下降而减少，通常可将高位槽上端密封，并于底部设置与大气相通的细管。试说明其恒速原理。 解答：由于液体从下管排出而使槽内上方空间形成真空，在大气压力的作用下，A 管中的液面开始下降，降至A 处时，空气进入槽内补充，从而使槽中A 截面处的压力始终为大气压力。 在1-2截面列柏努利方程， 2 22 11 2 1u p g z p += +ρρ 又 a p p p ==21 所以 g h g z u 21222== 由此可见，只要液面下降不低于A 处，则h 2一定，流速一定。一旦A 处暴露，则h 2 下降，出口流速相应减少。 2．（3分）日常生活中存在大量正确利用传热学原理强化或削弱传热过程的实例，试针对导热、对流传热和热辐射三种传热方式各举一例 答：（1）导热——房屋窗户采用双层玻璃，中间抽成真空 （2）对流——电风扇 （3）热辐射——暖壶胆表面涂以银白色，并且光洁度很高 p p 3．（5分）生产中有一股热流体需要被降低至一定温度，选用液氨作为冷剂，利用其蒸发达到致冷的目的。 （1） 试构想出一种合适的换热器，图示其主要结构，并在图中标出其所有相关物流的 名称、流向。 （2） 生产中如果要改变冷却效果，例如，使热流体出口温度更低，试给出一种合理、 可行的方法。 答：（1） 液氨 （2）答：在汽氨管线上设置阀门，通过改变阀门的开度调整换热器壳程的压力，从而改变壳程液氨的温度，实现对传热过程的调整。要使热流体出口温度降低，只需开大阀门，降低壳程压力（温度） 4．（8分）一逆流吸收塔，气量、液量和塔高不变，气膜控制过程，在气体和吸收剂进口组成不变的情况下，使得吸收温度降低，吸收属于低浓度吸收，且温度对ky 的影响可忽略，试通过具体分析过程指出吸收效果如何变化？示意性画出平衡线和操作线如何变化？定性分析吸收推动力如何变化？ t ↓,m ↓, 气膜控制过程，Ky=ky 所以，H OG ＝V/ Kya 不变，塔高不变，N OG 不变，↓=V L m S / 由吸收因数关联图得↑--222 1mx y mx y ，02 221>=--c mx y mx y ，)1(221c mx cy y -=- y 2↓ 由L(x1-x2)=V(y1-y2)，x 1↑化工原理理论知识竞赛试题
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