吸收试题
一、 填空题：
1、溶解平衡时液相中___溶质的浓度___,称为气体在液体中的平衡溶解度;它是吸收过程的____极限____,并随温度的升高而____减小___,随压力的升高而___增大____。
2、压力____增大___，温度____降低_____，将有利于解吸的进行。
3、由双膜理论可知,____双膜___为吸收过程主要的传质阻力;吸收中,吸收质以_____分子扩散____的方式通过气膜,并在界面处____溶解____,再以____分子扩散____的方式通过液膜。
4、填料塔中,填料层的压降与_____液体喷淋量_____及_____空塔气速_____有关,在填料塔的△P/Z 与u 的关系曲线中，可分为____恒持液量区___、 ____载液区____及___液泛区____三个区域。
5、吸收操作的依据是____混合物中各组分在同一溶剂中有不同的溶解度____,以达到分离气体混合物的目的。
6、亨利定律的表达式Ex p =*
，若某气体在水中的亨利系数E 值很大，说明该气体为___难溶___气体。
7、对极稀溶液，吸收平衡线在坐标图上是一条通过 原 点的 直 线。
8、对接近常压的低溶质浓度的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E ___不变___，相平衡常数m ___减小____，溶解度系数H ____不变_____。
9、由于吸收过程中，气相中的溶质组分分压总是___大于_____溶质的平衡分压，因此吸收操作线总是在平衡线的____上方_____。
10、吸收过程中，X K 是以___X * - X ___为推动力的总吸收系数，它的单位是___kmol/(m 2.s)__。
11、若总吸收系数和分吸收系数间的关系可表示为
G L L k H k K +=11，其中L
k 1表示___液膜阻力____，当___H/k G ____项可忽略时，表示该吸收过程为液膜控制。
12、在1atm 、20
℃
下某低浓度气体混合物被清水吸收,若气膜吸收系数1
.0=G k kmol/(m 2.h.atm),液膜吸收系数
25.0=L k kmol/(m 2.h.atm),溶质的溶解度系数
150=H
kmol/(m 3.atm),则该溶质为易溶_气体,气相吸收总系数=Y K ____0.0997___kmol/(m 2.h.△Y)。 13、吸收操作中增加吸收剂用量，操作线的斜率___增大___，吸收推动力___增大___。 14、当吸收剂用量为最小用量时，完成一定的吸收任务所需填料层高度将为___无限高。
15、用吸收操作分离气体混合物应解决下列三方面问题：_溶剂的选择 、 溶剂的再生 与 吸收设备 。
16、在填料塔操作时，影响液泛气速的因素有__填料的特性___ 、___流体的物性___和____液气比_____。
17、在填料塔设计中，空塔气速一般取____液泛_____气速的50% ~ 80%。若填料层较高，为了有效地润湿填料，塔内应设置____液体的再分布____装置。
18、填料塔操作中，气液两相在塔内互成___逆__流接触，两相的传质通常在_填料表面___的液体和气体间的界面上进行。
19、吸收操作线是通过____物料衡算__得来的，在Y-X 图上吸收操作线通过（D:X 2、Y 2 ）、（E:X 1、Y 1 ）两点。
20、在吸收操作中，____气相___总量和____液相_____总量将随吸收过程的进行而改变，但____惰性气体___和____溶剂___的量则始终保持不变。
二、选择题
1、吸收操作的目的是分离_____C ______
A.液体均相混合物
B.气液混合物
C.气体混合物
D.部分互溶的液体混合物
2、难溶气体的吸收是受______B _______
A.气膜控制
B.液膜控制
C.双膜控制
D.相界面
3、在吸收塔的计算中，通常不为生产任务所决定的是：_____D _______
A.所处理的气体量
B.气体的初始和最终组成
C.吸收剂的初始浓度
D.吸收剂的用量和吸收液的浓度
4、在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时，____D _______。 A.吸收率趋向最高 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
5、设计中，最大吸收率ηmax 与_____ B ____无关。
A.液气比
B.吸收塔型式
C.相平衡常数m
D.液体入塔浓度X 2 6、亨利定律适用的条件是_____C ____
A.气相总压一定，稀溶液
B.常压下，稀溶液
C.气相总压不超过506.5kpa，溶解后的溶液是稀溶液
D.气相总压不小于506.5kpa，溶解后的溶液是稀溶液
7、吸收塔内，不同截面处吸收速率。A
（A）各不相同（B）基本相同
（C）完全相同（D）均为0
8、在一符合亨利定律的气液平衡系统中，溶质在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值为：______D_______
A.正值
B.负值
C.零
D.不确定
9、只要组分在气相中心的分压_____A__________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.不等于
10、对于低浓度溶质的气液传质系统A、B，，在同样条件下，A系统中的溶质的溶解度较B系统的溶质的溶解度高，则它们的溶解度系数H之间的关系为：______A_______
A．H A＞H B B．H A＜H B C．H A＝H B D．不确定
11、对于低浓度溶质的气液传质系统A、B，在同样条件下，A系统中的溶质的溶解度较B系统的溶质的溶解度高，则它们的相平衡常数m之间的关系为：______B_______
A．m A＞m B B．m A＜m B C．m A＝m B D．不确定
12、下列不为双膜理论基本要点的是：______D________
A.气、液两相有一稳定的相界面，两侧分别存在稳定的气膜和液膜
B.吸收质是以分子扩散的方式通过两膜层的，阻力集中在两膜层内
C.气、液两相主体内流体处于湍动状态
D.在气、液两相主体中，吸收质的组成处于平衡状态
13、下列叙述错误的是：_____D_______
A.对给定物系，影响吸收操作的只有温度和压力
B.亨利系数E仅与物系及温度有关，与压力无关
C.吸收操作的推动力既可表示为（Y—Y*），也可表示为（X*—X）
D.降低温度对吸收操作有利，吸收操作最好在低于常温下进行
14、吸收操作中，当X*>X时：______C______
A.发生解吸过程
B.解吸推动力为零
C.发生吸收过程
D.吸收推动力为零
15、根据双膜理论，当溶质在液体中溶解度很小时，以液相表示的总传质系数将：__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
16、根据双膜理论，当溶质在液体中溶解度很大时，以气相表示的总传质系数将：___D__
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
17、气相吸收总速率方程式中，下列叙述正确的是：______C________
A.吸收总系数只与气膜有关，与液膜无关
B.气相吸收总系数的倒数为气膜阻力
C.推动力与界面浓度无关
D.推动力与液相浓度无关
18、操作中的吸收塔，当其他操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将：____A______
A.增大
B.降低
C.不变
D.不确定
19、低浓度逆流吸收操作中，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质单元数N OG将：_
____B_______
A.增大
B.减小
C.不变
D.不确定
20、在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以液相组成差表示）为：_____A_____
A.X*—X
B.X—X*
C.X i—X
D.X—X i
21、在吸收操作中，吸收塔某一截面上的总推动力（以气相组成差表示）为：_____B_____
A.Y*—Y
B.Y—Y*
C.Y i—Y
D.Y—Y i
22、在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组分，其液气比L/V为2.7，平衡关系可表示为Y=1.5X
（Y，X为摩尔比），溶质的回收率为90%，则液气比与最小液气比之比值为：_______C_______
A.1.5
B.1.8
C.2
D.3
23、在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时：_______D______
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
24、吸收操作中，当物系的状态点处于平衡线的下方时：______C______
A.发生吸收过程
B.吸收速率为零
C.发生解吸过程
D.其他条件相同时状态点距平衡线越远,吸收越易进行
25、吸收操作中，最小液气比______D_______
A.在生产中可以达到
B.是操作线的斜率
C.均可用公式进行计算
D.可作为选择适宜液气比的依据
26、吸收操作中的最小液气比的求取：______C_______
A.只可用图解法
B.只可用公式计算
C.全可用图解法
D.全可用公式计算
27、吸收操作中，增大吸收剂用量使：______B_______
A.设备费用增大,操作费用减少
B.设备费用减少,操作费用增大
C.设备费用和操作费用均增大
D.设备费用和操作费用均减少
28、逆流吸收操作线：______C_______
A.表明塔内任一截面上气、液两相的平衡组成关系
B.在X-Y图中是一条曲线
C.在X-Y图中的位置一定位于平衡线的上方
D.在X-Y图中的位置一定位于平衡线的下方
29、吸收操作中，完成指定的生产任务，采取的措施能使填料层高度降低的是：______B______
A.用并流代替逆流操作
B.减少吸收剂中溶质的量
C.减少吸收剂用量
D.吸收剂循环使用
30、关于适宜液气化选择的叙述错误的是：_______A______
A.不受操作条件变化的影响
B.不能少于最小液气比
C.要保证填料层的充分湿润
D.应使设备费用和操作费用之和最小
31、吸收塔尾气超标，可能引起的原因是：______D_______
A.塔压增大
B.吸收剂降温
C.吸收剂用量增大
D.吸收剂纯度下降
32、吸收操作气速一般：______D_______
A.大于泛点气速
B.大于泛点气速而小于载点气速
C.小于载点气速
D.大于载点气速而小于泛点气速
33、在常压下，用水逆流吸收空气中的二氧化碳，若用水量增加，则出口液体中的二氧化碳浓度将：_ _____B_______
A.变大
B.变小
C.不变
D.不确定
34、吸收过程产生的液泛现象的主要原因是：_____C_______
A.液体流速过大
B.液体加入量不当
C.气体速度过大
D.温度控制不当
35、吸收塔中进行吸收操作时，应：______B_______
A.先通入气体后进入喷淋液体
B.先进入喷淋液体后通入气体
C.先进气体或液体都可以
D.增大喷淋量总是有利于吸收操作的
36、对处理易溶气体的吸收，为较显著地提高吸收速率，应增大_____A______的流速。
A.气相
B.液相
C.气液两相
D.视具体情况而定
37、对于逆流操作的吸收塔,其它条件不变,当吸收剂用量趋于最小用量时,则：___D____
A.吸收推动力最大
B.吸收率最高
C吸收液浓度趋于最低 D.吸收液浓度趋于最高
38、吸收在逆流操作中，其它条件不变，只减小吸收剂用量（能正常操作），将引起：_______C_____ _
A.操作线斜率增大
B.塔底溶液出口浓度降低
C.吸收推动力减小
D.尾气浓度减小
39、吸收操作过程中,在塔的负荷范围内,当混合气处理量增大时,为保持回收率不变,可采取的措施有：_ _____A_______
A.降低操作温度
B.减少吸收剂用量
C.降低填料层高度
D.降低操作压力
40、其它条件不变，吸收剂用量增加，填料塔压强降______C_______
A.减小
B.不变
C.增加
D.视具体情况而定
41、吸收时，气体进气管管端向下切成45度倾斜角，其目的是为了防止：____B______
A.气体被液体夹带出塔
B.塔内向下流动液体进入管内
C.气液传质不充分
D.液泛
42、吸收塔底吸收液出料管采用u型管的目的是：_____A_______
A.防止气相短路
B.保证液相组成符合要求
C.为了热膨胀
D.为了联接管道的需要
43、除沫装置在吸收填料塔中的位置通常为：_______A_______
A.液体分布器上方
B.液体分布器下方
C.填料压板上方
D.任一装置均可
44、某低浓度气体溶质被吸收时的平衡关系服从亨利定律,且k Y=3×10-5kmol/(m2·s)，k x=8×10-
5kmol/(m2·s),m=0.36，则该过程是：_____A_______
A.气膜阻力控制
B.液膜阻力控制
C.气、液两膜阻力均不可忽略
D.无法判断
45、下列叙述正确的是：_____D_______
A.液相吸收总系数的倒数是液膜阻力
B.增大难溶气体的流速，可有效的提高吸收速率
C.在吸收操作中，往往通过提高吸收质在气相中的分压来提高吸收速率
D.增大气液接触面积不能提高吸收速率
46、某吸收过程，已知气膜吸收系数k Y为4×10-4kmol/(m2·S),液膜吸收系数k X为8×10-4
kmol/(m2·S),由此可判断该过程：_______D_______
A.气膜控制
B.液膜控制
C.双膜控制
D.判断依据不足 47、下列说法错误的是：______C ______
A.溶解度系数H 值很大，为易溶气体
B.相平衡常数m 值很大，为难溶气体
C.亨利系数E 值很大，为易溶气体
D.亨利系数E 值很大，为难溶气体
48、能改善液体壁流现象的装置是： C
A.填料支承
B.液体分布
C.液体再分布
D.除沫
49、低浓度逆流吸收操作中，若其它入塔条件不变，仅增加入塔气体浓度Y 1，则：出塔气体浓度Y 2
将 。 A
A ．增加；
B ．减小；
C ．不变；
D ．不确定。
50、某合成氨厂变换气中含CO 2 27%（体积），其余为N 2、H 2、CO （可视作惰性气体），含量分别为18%、52.4%、2.6%，CO 2对惰性气体的比摩尔分数为______,比质量分数为____。
①0.37，1.74 ② 1.74，0.37 ③1.37，0.74 ④0.74，1.37 ① 51、由手册中查得稀氨水的密度为0.9939，若100g 水中含氨1g ，其浓度为_______3
/kmol m 。 ③
①0.99 ②0.85 ③0.58 ④0.29
52、根据双膜理论，在气液接触界面处 。 D
（A ）气相组成大于液相组成 （B ）气相组成小于液相组成 （C ）气相组成等于液相组成 （D ）气相组成与液相组成平衡
53、当X *>X 时， 。 A
(A ）发生吸收过程 （B ）发生解吸过程 （C ）吸收推动力为零 （D ）解吸推动力为零
54、200C 时与 2.5% SO 2水溶液成平衡时气相中SO 2的分压为___________Pa(已知E=0.245×7
10Pa)。 ③
①1.013 ×5
10 ②1.65 ③ 16.54 ④ 101.3
55、常压下200
C 下稀氨水的相平衡方程为y*=0.94x,今使含氨5%（摩尔）的含氨混合气体和x=0.1的氨水接触，则发生___________。 ②
①吸收过程 ② 脱吸过程 ③平衡过程 ④无法判断
56、 常压200
C 下稀氨水的相平衡方程为y*=0.94x,今使含氨10%（摩尔）的混合气体和x=0.05的氨水接触，则发生___________。 ②
①脱吸过程 ② 吸收过程 ③平衡状态 ④无法判断
57、 总压1200kPa,温度303K 下，含2co 5.0%(体积)的气体与含2co 1.0g/L 的水溶液相遇，则会发生___________，以分压差表示的推动力为__________kPa 。 ①
①解吸 117.3kPa ②吸收 117.3kPa ③平衡状态 0 kPa ④无法判断 58、吸收过程避免液泛的主要操作要点是 。 C
（A ）控制液体流速 （B ）控制温度 （C ）控制气体速度 （D ）控制压力
59、在填料吸收塔中，为了保证吸收剂液体的均匀分布，塔顶需设置 A
（A ）液体喷淋装置 （B ）再分布器 （C ）冷凝器 （D ）塔釜
60、某吸收过程，已知气膜吸收系数Y k 为h
m Kmol
.22
，液膜吸收系数X k 为h
m Kmol
.42，由此可判
断该过程为 。 D
（A ）气膜控制 （B ）液膜控制
（C ）双膜控制 （D ）不能确定
61、选择吸收剂时不需要考虑的是 。 D
（A ）对溶质的溶解度 （B ）对溶质的选择性 （C ）操作条件下的挥发度 （D ）操作温度下的密度 62、对气体吸收有利的操作条件应是 。 A
（A ）低温+高压 （B ）高温+高压 （C ）低温+低压 （D ）高温+低压
63、选择吸收剂时应重点考虑的是 性能。 D
（A ）挥发度+再生性 （B ）选择性+再生性 （C ）挥发度+选择性 （D ）溶解度+选择性
64、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 。 C
（A ）蒸馏 （B ） 萃取 （C ）吸收 （D ）解吸
65、温度 将有利于解吸的进行。 B
（A）降低（B）升高（C）变化（D）不变
三、判断题：
1、用水吸收二氧化碳属于化学吸收。 ( ╳ )
2、吸收操作中，所选用的吸收剂的粘度要低。 ( √)
3、在吸收操作中，不被吸收的气体称为惰性组分，即吸收尾气。 ( ╳ )
4、吸收操作是双向传质过程。 ( ╳ )
5、吸收操作线总是在平衡线的下方，解吸的操作线总是在平衡线的上方。（╳）
6、吸收操作中，操作气速应高于载点气速，低于泛点气速。（√）
7、液膜控制吸收时，若要提高吸收率，应提高气相流速。（╳）
8、一般情况下，吸收塔应保持液体的喷淋密度在5~12 m3 / h以上。（√）
9、气体的溶解度随温度的升高而增大，随压力减小而增大。（╳）
10、亨利系数小的气体溶解度大，溶解度系数小的气体溶解度也大。（╳）
11、亨利定律与拉乌尔定律都是关于理想溶液的气液平衡定律。（╳）
12、亨利定律与拉乌尔定律都是适用于稀溶液的气液平衡。（√）
13、吸收操作线总是位于平衡线的上方是由于气相中的温度高于液相中的温度。( × )
14、对于易溶气体为气膜控制，对于难溶气体为液膜控制。( √ )
15、双膜理论将吸收过程简化为通过气液两膜的分子扩散过程。( √ )
16、吸收操作是双向传质过程。（√）
17、吸收操作的依据是根据混合物的挥发度的不同而达到分离的目的。（╳）
18、吸收操作中吸收剂用量越多越有利。（╳）
19、吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。（√）
20、吸收过程一般只能在填料塔中进行。（╳）
21、根据双膜理论，吸收过程的主要阻力集中在两流体的双膜内。（√）
22、填料吸收塔正常操作时的气速必须小于载点气速。（╳）
23、吸收操作中,增大液气比有利于增加传质推动力,提高吸收速率。（√）
24、增大难溶气体的流速，可有效地提高吸收速率。（╳）
25、根据双膜理论，在气液两相界面处传质阻力最大。（╳）
26、亨利系数随温度的升高而减小，由亨利定律可知，当温度升高时，表明气体的溶解度增大。（╳）
27、吸收操作线方程是由物料衡算得出的，因而它与吸收相平衡、吸收温度、两相接触状况、塔的结构等都没有关系。（√）
28、当吸收剂的喷淋密度过小时，可以适当增加填料层高度来补偿。（√）
29、在吸收操作中，若吸收剂用量趋于最小值时，吸收推动力趋于最大。（╳）
30、正常操作的逆流吸收塔,因故吸收剂入塔量减少,以致使液气比小于原定的最小液气比,则吸收过程无法进行。（╳）
四、简答题：
1、吸收分离的依据是什么？如何分类？
答：依据是组分在溶剂中的溶解度差异。
（1）按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收
（2）按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收
（3）按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收
（4）按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收
2、吸收操作在化工生产中有何应用？
答：吸收是分离气体混合物的重要方法，它在化工生产中有以下应用。
①分离混合气体以回收所需组分，如用洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃等。
②净化或精制气体，如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳等。
③制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。
④工业废气的治理，如工业生产中排放废气中含有NO
SO等有毒气体，则需用吸收方法除去，以保护大气环境。
3、吸收与蒸馏操作有何区别？
答：吸收和蒸馏都是分离均相物系的气—液传质操作，但是，两者有以下主要差别。
①蒸馏是通过加热或冷却的办法，使混合物系产生第二个物相；吸收则是从外界引入另一相物质（吸收剂
）形成两相系统。因此，通过蒸馏操作可以获得较纯的组分，而在吸收操作中因溶质进入溶剂，故不能得到纯净组分。
②传质机理不同，蒸馏液相部分气化和其相部分冷凝同时发生，即易挥发组分和难挥发组分同时向着彼此
相反方向传递。吸收进行的是单向扩散过程，也就是说只有溶质组分由气相进入液相的单向传递。 ③ 依据不同。
4、 实现吸收分离气相混合物必须解决的问题？ 答：（1）选择合适的溶剂 （2）选择适当的传质设备 （3）溶剂的再生
5、 简述吸收操作线方程的推导、物理意义、应用条件和操作线的图示方法。 答：对塔顶或塔底与塔中任意截面间列溶质的物料衡算，可整理得
)(V L Y 22X V
L Y X -+=
)(11X V L
Y X V L Y -+=或
上式皆为逆流吸收塔的操作线方程。该式表示塔内任一截面上的气液相组成之间的关系。式中L/V 为液气
比，其值反映单位气体处理量的吸收剂用量，是吸收塔重要的操作参数。
上述讨论的操作线方程和操作线，仅适用于气液逆流操作，在并流操作时，可用相似方法求得操作线方程和操作线。
应予指出，无论是逆流还是并流操作，其操作线方程和操作线都是通过物料衡算得到的，它们与物系的平衡关系、操作温度与压强及塔的结构等因素无关。
6、 亨利定律有哪些表达式？应用条件是什么？
答：亨利定律表达气液平衡时两相组成间的关系。由于相组成由多种有多种表示方法，因此亨利定律有多种表达式，可据使用情况予以选择。
① 气相组成用分压，液相组成用摩尔分数表示时，亨利定律表达式为
P E x *=?
式中E 称为亨利系数，单位为kPa 。
亨利系数由试验测定，其值随物系特性和温度而变。在同一种溶剂中，难溶气体的E 值很大，易溶的则很小。对一定的气体和溶剂，一般温度愈高E 值愈大，表明气体的溶解度随温度升高而降低。
应予指出，亨利定律适用于总压不太高时的稀溶液。
② 以分压和物质的量浓度表示气、液相组成，亨利定律表达式为
H
c P =
*
式中H 称为溶解度系数，单位为kmol/(3
m kPa ?)。
溶解度系数H 随物系而变，也是温度的函数。易溶气体H 值很大，而难溶气体H 值很小。对一定的物系，H 值随温度升高而减小。
③ 以摩尔分数或摩尔比表示气、液相组成，亨利定律表达式为 mx P =*
和 mX X
m mx
Y ≈--=
*
)1(1
式中m 称为相平衡常数，无因次。
与亨利系数E 相似，相平衡常数m 愈大，表示溶解度愈低，即易溶气体的m 值很小。对一定的物系，m 是温度和压强的函数。温变升高、压强降低，则m 变大。 ④ 各种亨利常数换算关系： P
E m =
式中P 为总压，Pa 或k Pa 。 s
s
p H EM =
。
7、 相平衡在吸收过程中有何应用？ 答：相平衡在吸收过程中主要有以下应用。 （1）判断过程方向
当不平衡的气液里两相接触时，溶质是被吸收，还是被脱吸，取决于相平衡关系。Y>Y *,吸收过程；Y=Y *
,
平衡状态；Y ,脱吸过程。 （2）指明过程的极限 在一定的操作条件下，当气液两相达到平衡时，过程即行停止，可见平衡是过程的极限。因此在工业生产的逆流填料吸收塔中，即使填料层很高，吸收剂用量很少的情况下，离开吸收塔的吸收液组成1X 也不会 无限增大，其极限是进塔气相组成1Y 成平衡的液相组成* 1X ，即m Y X X 1 * 1max ,1= =，反之，当吸收剂用量大、气体流量小时，即使填料层很高，出口气体组成也不会低于与吸收剂入口组成2X 呈平衡的气相组成* 2Y ， 即2*2min ,2mX Y Y ==，由此可知，相平衡关系限制了吸收液的最高组成及吸收尾气的最低组成。 (3) 计算过程推动力 在吸收过程中，通常以实际的气、液相组成与其平衡组成的偏离程度来表示吸收推动力。实际组成偏离平衡组成愈远，过程推动力愈大，过程速率愈快。 即*=?Y -Y Y ；也可用液相组成表示，即X -=?*X X 。 8、 双膜理论的基本论点是什么？ 答：双膜理论要点： （1）相互接触的气液两相存在一固定的相界面。界面两侧分别存在气膜和液膜，膜内流体呈滞流流动，物质传递以分子扩散方式进行，膜外流体成湍流流动。膜层取决于流动状态，湍流程度愈强烈，膜层厚度愈薄。 （2）气、液相界面上无传质阻力，即在界面上气、液两相组成呈平衡关系。 （3）膜外湍流主体内传质阻力可忽略，气、液两相间的传质阻力取决于界面两侧的膜层传质阻力。 根据双膜理论，将整个气、液两相间的传质过程简化为通过气、液两个滞流膜层的分子扩散过程，从而简化了吸收过程的计算。 9、何谓最小液气比？怎样确定？ 答：在极限的情况下，操作线和平衡线相交（有特殊平衡线时为相切），此点传质推动力为零，所需的填料层为无限高，对应的吸收剂用量为最小用量，该操作线的斜率为最小液气比min (L/V )。因此min L 可用下式求得 2 * 121min ) (L X X Y Y V --= 式中* 1X 为与气相组成1Y 相平衡的液相组成。若气液平衡关系服从亨利定律，则* 1X 由亨利定律算得，否则可由平衡曲线读出。 10、吸收剂用量对吸收操作有何影响？如何确定适宜液气比？ 答：吸收剂用量的大小与吸收的操作费用及设备的投资费用密切相关。在L>min L 前提下，若L 愈大，塔高可降低，设备费用 较底，但操作费用较高；反之，若L 愈小，则操作费用减低，而设备费用增高。故应选择适宜的吸收剂用量，使两者之和最底。为此需通过经济衡算确定适宜吸收剂用量和适宜液气比。但是一般计算中可取经验值，即 min ))(0.2~1.1(V L V L = min )0.2~1.1(L L = 。 11、吸收操作的全塔物料衡算有何应用？何谓回收率？ 答：对逆流操作的填料吸收塔，作全塔溶质组成的物料衡算，可得 )X -L(X )Y -V (Y 2121= 吸收塔的分离效果通常用溶质的回收率来衡量。回收率（又称吸收率）定义为 %1001 21A ?-== Y Y Y 混合气中溶质总量被吸收的溶质量 ? 通常，进塔混合气流量和组成是吸收任务规定的，若吸收剂的流量和组成被选定，则V 、L 、11Y X 、均为已知；又根据吸收任务规定的溶质回收率A ?，可求得出塔气体的组成2Y ；然后求得出塔的吸收液组成1X 。 12、何谓传质单元高度和传质单元数？它们的物理意义如何？ 答：通常将填料层高度基本计算式的右端分为两部分来处理，该式右端的数组V/Y K a Ω是由过程条件所决定的，具有高度的单位，以OG H 表示，称为气相总传质单元高度。式中积分项内的分子与分母具有相同的单位，整个积分为一个无因次的数值，以OG N 表示，称为气相总传质单元数。于是填料层高度基本计算式可以表示为 OG OG Z H N = 同理，有 OL OL Z H N = 其中 0G X L H K a = Ω 12OG dX x N x X X * =-? 由此可见，计算填料层高度的通式为： 填料层高度=传质单元高度×传质单元数 传质单元高度反映传质阻力及填料性能。若吸收阻力愈大，填料的有效表面积愈小，则每个传质单元所相当的填料层高度愈高。 传质单元数反映吸收过程的难易程度。若任务所要求的气体浓度变化愈大，过程的推动力愈小，则吸收过程愈难，所需的传质单元数愈大。 若 OG N 等于1，即气体经一段填料层高度的组成变化（12Y Y -）恰等于此段填料层内推动力的平均值 ()m Y Y *-，那么这段填料高度就是一个气相传质单元高度（OG Z H =）。 13、如何用平均推动力法计算传质单元数？使用条件是什么？ 答：在吸收过程中，若平衡线和操作线均为直线时，则可仿照传热中对数平均温度差推导方法。根据吸收塔塔顶基塔底两个端面上的吸收推动力来计算全塔的平均推动力，以N OG 为例，即 Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y Y m 21 212 2 112211ln ln ) ()(???-?= -----= ?*** * 故 12OG m Y Y N Y -=? 式中m Y ?称为全塔气相对数平均推动力。 若 2212212 121≤??≤≤??≤X X Y Y 或，则相应的对数平均推动力可用算数平均推动力进行计算，即 2 2 1Y Y Y m ?+?= ?。 14、试述填料塔的结构？ 答：填料塔为连续接触式的气液传质设备，可应用于吸收、蒸馏等分离过程。塔体为圆筒形，两端装有封头，并有气、液体进、出口接管。塔下部装有支撑板，板上充填一定高度的填料。操作时液体自塔顶经分布器均匀喷洒至塔截面上，沿填料表面下流经塔底出口管排出；气体从支撑板下方入口管进入塔内，在压强差的作用下自下而是地通过填料层的空隙而由塔的顶部气体出口管排出。填料层内气液两相呈逆流流动，在填料表面的气液界面上进行传质（或传热），因此两相组成沿塔高连续变化。由于液体在填料中有倾向于塔壁流动，故当填料层较高时，常将其分成若干段，在两段之间设置液体再分布装置，以有利于流体的重新均匀分布。 填料塔结构简单，且有阻力小用便于用耐腐蚀材料制造等优点，对于直径较小的塔，处理有腐蚀性的物料或要求压强降较小的真空蒸馏系统，更宜采用填料。 15、填料有哪些主要特性？如何选择？ 答：填料是填料塔的核心，填料性能的优劣是填料塔能否正常操作的关键。 表示填料特性的参数主要有以下几项。 （1） 比表面积a （2） 空隙率∈ （3） 填料因子a / ε 3 ，湿填料因子，以ψ表示 在选择填料时，一般要求填料的比表面积大，空隙率大，填料润湿性好，单位体积填料的质量轻，造价低及具有足够的力学强度和化学稳定性。 16、填料塔有哪些附件？各自有何作用？ 答：填料塔的附件主要有填料支承装置、液体分布装置、液体再分布装置和除沫装置等。合理选择和设计填料塔的附件，可保证填料塔的正常操作和良好的性能。 （1） 填料支承装置 填料支承装置的作用是支承填料及其所持有液体的质量，帮支承装置应有足够的力学强度。同时，应使气体和液体可顺利通过，避免在支承装置处发生液泛现象，保证填料塔的正常操作。 （2） 液体分布装置 若液体分布不匀，填料表面不能被液体润湿，塔的传质效率就会降低。因此要求塔顶填料层上应有良好 的液体初始分布，保证有足够数目且分布均匀的喷淋点，以防止塔内的壁流和沟流现象发生。 （3） 流体再分布装置 当液体在乱堆填料层内向下流动时，有偏向塔壁流动的倾向。为将流到塔壁处的液体重新汇集并引入塔中央区域，应在填料层中每隔一段高度设置液体再分布装置。 （4）除沫装置 除沫装置安装在塔顶液体分布器上方，用于除去出口气体中夹带的液滴。常用的除沫装置有丝网除沫器，折流板除沫器及旋流板除尘器等。 此外，在填料层顶部应设置填料压板或挡网，以免因气速波动而将填料吹出或损坏。 17、吸收过程的相组成用什么来表示？为什么？ 答：在吸收过程中,随着吸收过程的不断进行,吸收中气相和液相的总的质量和总的摩尔数不断地发生着变化, 惰形气体和吸收剂不变，为此,为了计算上的方便,分别以惰形气体和吸收剂为基准的质量比和摩尔比来表示吸收过程的相组成。 18、吸收剂、吸收质、惰性气体和吸收液？ 答：吸收质： 混合气体中能够溶解的组份。用“A ”来表示。 惰性气体： 不能被吸收(溶解)的组份。用“B ”来表示。 吸收液 ： 吸收操作所得到的溶液。 吸收剂 ： 吸收过程中所用的溶剂. 用“S ”来表示。 19、吸收过程为什么常常采用逆流操作？ 答：降至塔底的液体恰与刚刚进塔的气体相接触，有利于提高出塔吸收液的浓度从而减少吸收剂的消耗量；升至塔顶的气体恰与刚刚进塔的吸收剂相接触，有利于降低出塔气体的浓度，从而提高溶质的吸收率。 20、何谓吸收速率？写出任意一个气膜、液膜及总的吸收速率方程式？（标出其吸收系数的单位） 答：单位时间内单位相际传质面积上吸收的溶质量。 ()i G A P P k N -=. G k —气膜吸收糸数 atm s m Kmol ..2 () C C k N i L A -= L k —液膜吸收糸数 s m ()*-=P P K N G A . G K —吸收总糸数 ? ?? ? ?22..m KN s m Kmol 。 21、填料可分哪几类？对填料有何要求？ 答：填料可分为：实体填料和网体填料。 填料的要求：要有较大的比表面积；要有较高的空隙率；要求单位体积填料的重量轻、造价低、坚固耐用、不易堵塞、有足够的机械强度和良好的化学稳定性。 22、什么是享利定律？其数学表达式怎样？ 答：当总压不太高时，在一定的温度下，稀溶液上方的气体溶质组份的平衡分压与该溶质在液相中的浓度之间的关系 亨利定律的其实表达形式 x E P .=* H C P =* y mx *= Y mX *=。 23、H 、E 、m 、分别表示什么？随温度的变化情况如何？ 答：H 指溶解度系数；E 指享利系数；m 指相平衡常数。 H 随着温度的升高而减少；E 和m 随着温度的升高而增加。 24、什么是气膜控制？什么是液膜控制？ 答： 对于易溶气体，液膜阻力可以忽略不计，气膜阻力控制着整个吸收过程的速率，吸收总推动力的绝大部分用于克服气膜阻力。称为“气膜控制”。 对于难溶气体，气膜阻力可以忽略不计，液膜阻力控制着整个吸收过程的速率，吸收总推动力的绝大部分用于克服液膜阻力。称为“液膜控制”。 25、何谓溶解度？溶解度与哪些因素有关？溶解度曲线有何规律？ 答：平衡时，气体在液相中的饱和浓度即为气体在液体中的溶解度。 气体溶质在一定溶剂中的溶解度与物系的压强、温度及该溶质在气相中的组成相关。 由溶解度曲线可知： ①同一溶剂中，相同的条件下不同气体的溶解度差别很大； ②同一溶质，在相同的气相分压下，溶解度随温度降低而增大； ③同一溶质，在相同温度下，溶解度随气相分压增高而增大。 五、计算题 1、二氧化碳的体积分数为30%的某种混合气体与水充分接触，系统温度为30℃，总压为101.33 k Pa 。试求液相中二氧化碳的平衡组成，分别以摩尔分数和物质的量浓度表示。在操作范围内亨利定律可使用。 解：混合气体按理想气体处理，则由分压定律可知，二氧化碳在气相中的分压为 101.330.330.4p P y =?=?=k Pa 在30℃时二氧化碳以摩尔分数在水中的亨利系数E 为5 1.8810? k Pa 。 液相中二氧化碳以摩尔分数表示的平衡组成为 4 5 30.4 1.6171018810 P E x * -= ==?? 以物质的量浓度表示的平衡组成为 H p c * =? 其中 s s H EM ρ= 则 33 5 100030.48.9810/1.881018 s s p kmol m EM c ρ* -?= = =??? 2、在总压为101.33 k Pa 和温度为20℃下，测得氨在水中的溶解度数据为：溶液上方氨平衡分压为0.8 k Pa 时，气体在液体中的溶解度为1g(NH 3)/100g(o H 2)。试求亨利系数E 、溶解度系数H 和平衡常数m 。假设该溶液遵守亨利定律。 解：亨利常数E 可由下式计算： * /E p x = 其中 01048.018/1007.1/0.17 .1/0.1=+= x 则 3.7601048 .08 .0== E k Pa 溶解度系数H 可由下式计算： 1000 0.72876.318 s s H kmol EM ρ= = =?/（3m ? kPa ） 相平衡常数m 可由下式求得 y m x * = 其中 0.80.0079101.33p y p ** = == 则 754.001048 .00079 .0== m m 也可由下式求得 753.033 .1013.76=== P E m 3、在常压101.33kPa 、温度下，溶质组成为0.05（摩尔分数）的 2 CO - 空气混合物与浓度为3 3/101.1m kmol -?的25水溶液接触，试判断传质过程方向。 已知常压、25℃下2CO 在水中的亨利系数E 为kPa 5 10660.1?。 解：将亨利系数E 换算为相平衡常数m,即 638.1100133.1101066.1P E m 5 3 5=???== 将实际溶液的物质的量浓度换算为摩尔分数，即 53 s s 1098.118/1000101.1M c x --?=?=≈ρ 判断过程方向时，由液相分析： 551098.11005.3638 .105.0m y x --*?=>?=== x 故2CO 由气相传递到液相，进行吸收。 由气相分析： 05.00324.01098.1638.1y 5=<=??==-*y mx 结论同上，该过程为吸收。 4、在压强为101.33kPa 下，用清水吸收含溶质A 的混合气体，平衡关系服从亨利定律。在吸收塔某截面上，气相主体溶质A 的分压为4.0kPa ，液相中溶质A 的摩尔分数为0.01，相平衡常数m 为0.84，气膜吸收 系数5 2 Y K 2.77610/()kmol m s -??为；液膜吸收系数32 Kx 3.8610/()kmol m s -??为，试求： （1）气相总吸收系数Y K ，并分析该吸收过程控制因素； （2）吸收塔截面上的吸收速率A N 解：（1）气相总吸收系数Y K 由下式求得： 424 53524 1110.84 3.60210 2.7610 3.629102.77610 3.86101 2.75610/() 3.62910 Y Y X Y m K K K K kmol m s ---=+=+=?+?=???= =???故 由计算结果可知，气膜阻力42Y 1/K 3.60210 /,m s kmol ??为（）液膜阻力22m/Kx 2.71610/,m s kmol ??为（），液膜阻力约占总阻力的0.7%，故该吸收过程为气膜阻力控制。 （2）吸收速率A N 0411.00.433.1010.4p -P p Y =-== ； 0101.001 .0101.0x -1x X =-==； 00848.00101.084.0Y =?==*mX 则*562 () 2.75610(0.04110.00848)0.89910/()A Y N K Y Y kmol m s --=-=??-=?? 5、在常压逆流操作的吸收塔中，用清水吸收混合气中溶质组成A.已知操作温度为27℃，混合气体处理量为h kg h /2160,/1100m 3清水用量为。若进塔气体中组分A 的体积分数为0.05，吸收率为90%，试求塔底吸收 液的组成，以摩尔比表示。 解：吸收塔吸收液组成可由全塔物料蘅算求得，即 h kmol y t V V h kmol M L L A Y Y y y Y X X Y Y L V /45.42)05.01(272732734.221100)1(2732734.22'/12018216000526 .0)90.01(0526.0)1(0526.005 .0105 .010)(X 1'1211122211=-?+?=-?+?=====-?=-==-=-= =+-=?其中 故0168.0)00526.00526.0(120 45 .42X 1=-?= 6、在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气体溶质组分A ，吸收塔内操作压强为106kPa ，温度为30℃，混合气流量为h /1300m 3，组成为0.03（摩尔分数），吸收率为95%。若吸收剂用量为最小用量的1.5倍，试求进入塔顶的清水用量L 及吸收液的组成。操作条件下平衡关系为Y=0.65X 。 解：（1）清水用量 进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为 00155.0)95.01(03093.0)1(03093 .003.0103 .01/06.53)03.01(33.101106 302732734.221300)1(33.10127327322.4V'V 121111=-?=-==-=-==-??+?=-??+?= A Y Y y y Y h kmol y P t ?0X 2= 0.65m = 最小吸收剂用量为 h kmol X m Y Y Y V /8.3265.0/03093.0) 00155.003093.0(06.53L 2121min =-?=--=则清水用量为 h kmol /2.498.325.11.5L L min =?== （2）吸收液组成 根据全塔物料衡算可得 0317.002 .49) 00155.003093.0(06.53)(X 2211=+-?=+-= X L Y Y V 7、在常压逆流吸收塔中，用纯吸收剂吸收混合气中的溶质组分。进塔气体组成为4.5%（体积），吸收率为90%，出塔液相组成为0.02（摩尔分数），操作条件下相平衡关系为Y=1.5X （Y 、X 为摩尔比）。试求塔顶、塔底及全塔平均推动力，以摩尔比表示。 解：理想气体的体积分数等于摩尔分数，故进塔气相组成为 047.0045 .01045 .01111=-=-= y y Y 出塔气相组成为 0047.0)9.01(047.0)1(12=-=-=A Y Y ? 进塔液相组成为 02=X 出塔液相组成为 0204.002 .0102 .01111=-=-= x x X 塔顶气相推动力为 0047.000047.022222=-=-=-=?*mX Y Y Y Y 塔底气相推动力为 0164.00204.05.10047.011111=?-=-=-=?*mX Y Y Y Y 天津大学专业课考研历年真题解析 ——826化工原理 主编：弘毅考研 编者：轶鸿大师 弘毅教育出品 https://www.doczj.com/doc/258449279.html, 【资料说明】 《天津大学化工原理（826）专业历年真题》系天津大学优秀考研辅导团队集体编撰的“历年考研真题解析系列资料”之一。 历年真题是除了参考教材之外的最重要的一份资料，其实，这也是我们聚团队之力，编撰此资料的原因所在。历年真题除了能直接告诉我们历年考研试题中考了哪些内容、哪一年考试难、哪一年考试容易之外，还能告诉我们很多东西。 1.命题风格与试题难易 从历年天津大学化工原理（826）考研真题来看，化工原理考研试题有以下几个特点： ①天津大学化工原理的考研试题均来自于课本，但是这些试题并不拘泥于课本，有些题目还高于课本。其中的一些小题，也就是选择填空题以及实验题需要对基础知识有很好的掌握。当然部分基础题也有一定的难度，需要考生培养发散的思维方式，只靠记背是无法答题的。 ②天津大学化工原理的大型计算题的题型、考点均保持相同的风格不变。但是各年的考题难度有差异。例如，10年的传热题、11年的精馏题、12年的吸收题在当年来说都是相对较难的题目。那么14年的答题会是哪一个题目较难了？ ③天津大学化工原理的考研试题，总体难度是不会太难，基本题型与大家考试非常熟悉。但是，据笔者在2013年的考研过程中，最后考分不高的最直接原因是时间不够。因此，这就需要考生加强计算能力，提高对知识点的认识熟悉度。 2.考试题型与分值 天津大学化工原理考研试题有明确的考试大纲，提出考试的重、难点。考试大纲给出了各章节的分值分配，并可以从历年真题中总结题型特点。这些信息有助于大家应付这场考试，希望大家好好把握。 3.重要的已考知识点 天津大学化工原理考试试卷中，很多考点会反复出现，甚至有些题目会重复考。一方面告诉大家这是重点，另一方面也可以帮助大家记忆重要知识点，灵活的掌握各种答题方法。比如08年的干燥题与09年的干燥题基本相同，只是改变了一个条件和一个数据，问题也相同。如此相近的两年出现如此相近的两题，这说明历年考研真题在考研专业课复习过程中的重要性。再如：05年实验题中的第（1）题，在09年实验题的第（3）题有些雷同，再有，笔者记得，在05年的实验题在13年的考研题中再次出现，笔者在做05年这一题时做错了，但是考前复习后，在13年考试中，这一题时得心应手。 化工原理 一、考试的总体要求对于学术型考生，本考试涉及三大部分内容： （1）化工原理课程， （2）化工原理实验， （3）化工传递。 其中第一部分化工原理课程为必考内容（约占85%），第二部分化工原理实验和第三部分化工传递为选考内容（约占15%），即化工原理实验和化工传递为并列关系，考生可根据自己情况选择其中之一进行考试。 对于专业型考生，本考试涉及二大部分内容：（1）化工原理课程，（2）化工原理实验。均为必考内容，其中第一部分化工原理课程约占85%，第二部分化工原理实验约占15%。 要求考生全面掌握、理解、灵活运用教学大纲规定的基本内容。要求考生具有熟练的运算能力、分析问题和解决问题的能力。答题务必书写清晰，过程必须详细，应注明物理量的符号和单位，注意计算结果的有效数字。不在试卷上答题，解答一律写在专用答题纸上，并注意不要书写在答题范围之外。 二、考试的内容及比例 （一）【化工原理课程考试内容及比例】（125分） 1．流体流动（20分）流体静力学基本方程式；流体的流动现象（流体的黏性及黏度的概念、边界层的概念）；流体在管内的流动（连续性方程、柏努利方程及应用）；流体在管内的流动阻力（量纲分析、管内流动阻力的计算）；管路计算（简单管路、并联管路、分支管路）；流量测量（皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计）。 2．流体输送设备（10分）离心泵（结构及工作原理、性能描述、选择、安装、操作及流量调节）；其它化工用泵；气体输送和压缩设备（以离心通风机为主）。 3．非均相物系的分离（12分）重力沉降（基本概念及重力沉降设备-降尘室）、；离心沉降（基本概念及离心沉降设备-旋风分离器）；过滤（基本概念、恒压过滤的计算、过滤设备）。 4．传热（20分）传热概述；热传导；对流传热分析及对流传热系数关联式（包括蒸汽冷凝及沸腾传热）；传热过程分析及传热计算（热量衡算、传热速率计算、总传热系数计算）；辐射传热的基本概念；换热器（分类，列管式换热器的类型、计算及设计问题）。 5．蒸馏（16分）两组分溶液的汽液平衡；精馏原理和流程；两组分连续精馏的计算。6．吸收（15分）气－液相平衡；传质机理与吸收速率；吸收塔的计算。 7．蒸馏和吸收塔设备（8分）塔板类型；板式塔的流体力学性能；填料的类型；填料塔的流体力学性能。 8．液－液萃取（9分）三元体系的液－液萃取相平衡与萃取操作原理；单级萃取过程的计算。 9．干燥（15分）湿空气的性质及湿度图；干燥过程的基本概念，干燥过程的计算（物料衡算、热量衡算）；干燥过程中的平衡关系与速率关系。 （二）【化工原理实验考试内容及比例】（25分） 1．考试内容涉及以下几个实验单相流动阻力实验；离心泵的操作和性能测定实验；流量计性能测定实验；恒压过滤常数的测定实验；对流传热系数及其准数关联式常数的测定实验；精馏塔实验；吸收塔实验；萃取塔实验；洞道干燥速率曲线测定实验。 2．考试内容涉及以下几个方面实验目的和内容、实验原理、实验流程及装置、实验方法、实验数据处理方法、实验结果分析等几个方面。 （三）【化工传递考试内容及比例】（25分） 1．微分衡算方程的推导与简化连续性方程（单组分）的推导与简化；传热微分方程的推 化工原理试题（所有试题均来自天津大学题库） [五] j05b10045考过的题目 通过连续操作的单效蒸发器，将进料量为1200Kg/h的溶液从20％浓缩至40％，进料液的温度为40℃，比热为3.86KJ/（Kg. ℃），蒸发室的压强为0.03MPa（绝压），该压强下水的蒸发潜热r’＝2335KJ/Kg，蒸发器的传热面积A＝12m2，总传热系数K＝800 W/m2·℃。试求： （1）溶液的沸点为73.9℃，计算温度差损失 （2）加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，并忽略损失和浓缩热时，所需要的加热蒸汽温度。 已知数据如下： 压强 MPa 0.101 0.05 0.03 溶液沸点℃ 108 87.2 纯水沸点℃ 100 80.9 68.7 [五] j05b10045 （1）根据所给数据，杜林曲线的斜率为 K=（108-87.2）/（100-80.9）＝1.089 溶液的沸点 （87.2-t1）/（80.9-68.7）＝1.089 t1＝73.9℃ 沸点升高?′＝73.9-68.7＝5.2℃ （2）蒸发水量W＝F（1－X0/X1） ＝1200（1-0.2/0.4）＝600Kg/h 蒸发器的热负荷 Q＝FCo（t1－t0）＋Wr′ ＝（1200/3600）×3.86（73.9-40）＋600/3600×2335 ＝432.8Kw 所需加热蒸汽温度T Q＝KA（T－t1） T＝Q/（KA）＋t1 ＝432.8×103/（800×12）＋73.9 ＝119℃ [五] j05b10048 用一双效并流蒸发器，浓缩浓度为5％（质量百分率，下同）的水溶液，沸点进料，进料量为2000Kg/h。第一、二效的溶液沸点分别为95℃和75℃，耗用生蒸汽量为800Kg/h。各个温度下水蒸汽的汽化潜热均可取为2280KJ/Kg。试求不计热损失时的蒸发水量。 [五] j05b10048 解：第一效蒸发量： 已知：D1＝800kg/h， r1＝r1′＝2280KJ/kg， W1＝D1＝800kg/h 第二效蒸发水量： 已知：D2＝W1＝800kg/h， F2＝F1－W1＝2000-800＝1200kg/h X02＝X1＝FX0/（F－W1）＝2000×0.05/（2000-800）＝0.0833 t02＝95℃ t2＝70℃ r2＝r2′＝2280KJ/kg Cp02＝Cpw(1-X 02)=4.187×(1-0.0833) =3.84KJ/（kg·℃） D2r2＝（F2Cp02（t2－t02））/r2′＋W2 r2′ W2＝（800×2280－1200×3.84×（75－95））/2280 ＝840kg/h 蒸发水量W＝W1＋W2 ＝800＋840＝1640kg/h[五] j05a10014 在真空度为91.3KPa下，将12000Kg的饱和水急送至真空度为93.3KPa的蒸发罐内。忽略热损失。试定量说明将发生什么变化。水的平均比热为4.18 KJ/Kg·℃。当地大气压为101.3KPa饱和水的性质为真空度， KPa 温度，℃汽化热，KJ/Kg 蒸汽密度，Kg/m3 91.3 45.3 2390 0.06798 93.3 41.3 2398 0.05514 [五] j05a10014 与真空度为91.3KPa相对应得绝压为101.3-91.3＝10KPa 与真空度为93.3KPa相对应得绝压为101.3-93.3＝8KPa 第五章蒸馏 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（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1 3.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度C5H12223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 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C5H12（A）和C6H14（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*) 上册 第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z ρ=?=??-= 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为 82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 每个螺钉能承受的最大力为： 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 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=50mm 。试求A 、B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈， B D p p ≈。 C D p 由静力学基本方程式知 7161Pa =(表压) 4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ，煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表 压) 1b p gH ρ=油(表压) U 管压差计中，12Hg p p gR ρ-= (忽略吹气管内的气柱压力) 分别代入a p 与b p 的表达式，整理可得： 根据计算结果可知从压差指示剂的读数可以确定相界面的位置。并可通过控制分相槽底部排水阀的开关情况，使油水两相界面仍维持在两管之间。 5. 用本题附图中串联U 管压差计测量蒸汽锅炉水面上方的蒸汽压，U 管压差计的指示液为水银，两U 管间的连接管内充满水。已知水银面与基准面的垂直距离分别为：h 1=2.3 m 、h 2=1.2 m 、h 3=2.5 m 及h 4=1.4 m 。锅中水面与基准面间的垂直距离h 5=3 m 。大气压强a p =99.3×103 Pa 。试求锅炉上方水蒸气的压强p 。(分别以Pa 和kgf/cm 2来计量)。 2 3 4 H 1 压缩空气 p 天津大学研究生院二0 0一年招收硕士生入学试题 题号： 考试科目：化工原理（含化工原理实验）页数： 一、选择与填空（20%） 1、用离心泵将某贮槽A内的液体输送到一常压设备B，若设备B变为高压设备，则泵的输液量，轴功率。 2、球形颗粒的自由沉降过程包括加速运动和等速运动两个阶段，沉降速度是指阶段中的颗粒相对于流体的运动速度。 3、通过三层平壁的定态热传导过程，各层界面接触均匀，第一层两侧面温度分别为120℃和80℃，第三层外表面温度为40℃，则第一层热阻R1与第二、三层热阻R2、R3的大小关系为。 A、R1＞(R2+ R3) B、R1＜(R2+ R3) C、R1＝(R2+ R3) D、无法确定 4、某二元物系，相对挥发度α=2.5，对n、n-1两层理论板，在全回流条件下，已知xn=0.35，则yn-1= 。 5、在吸收操作中，若c*－c ≈ci－c，则该过程为。 A、液膜控制 B、气膜控制 C、双膜控制 D、不能确定 6、分配系数kA增加，则选择性系数β。 A、减小 B、不变 C、增加 D、不确定 7、在填料塔的Δp/z—u曲线图上，有和两个折点，该两个折点将曲线分为三个区，它们分别是、、。 8、采用一定状态的空气干燥某湿物料，不能通过干燥除去。 A、结合水分 B、非结合水分 C、自由水分 D、平衡水分 二、如图所示(附件)，用离心泵将储槽A中的液体输送到高位槽B（两个槽位敞开），两槽液面保持恒定，两液面的高度差为12m，管路内径为38mm，管路总长度为50m（包括管件、阀门、流量计的当量长度）。管路上安装一孔板流量计，孔板的孔径为20mm，流量系数C0为0.63，U管压差计读数R为540mm，指示液为汞（汞的密度为13600kg/m3）。操作条件下液体密度为1260kg/m3，粘度为1×10-3Pa·s。若泵的效率为60%，试求泵的轴功率，kW。 摩擦系数可按下式计算： 滞流时，λ= 64/Re 湍流时，λ= 0.3164/Re0.25 （13％） 三、在一定条件下恒压过滤某悬浮液，实际测得K=5×10-5m2/s，Ve=0.5m3。先采用滤框尺寸为635mm×635mm×25mm的板框压滤机在同一条件下过过滤某悬浮液，欲在30min过滤时间内获得5m3滤液，试求所需滤框的个数n。（6%） 第一页，共二页 四、有一列管换热器，装有Φ25mm×2.5mm钢管300根，管长为2m。将管程的空气由20℃加热到85℃，空气流量为8000kg/h。用108℃的饱和蒸汽在壳程作为介质，水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·K)。管壁及两侧污垢热阻可忽略，热损失可忽略。已知管内空气的普兰特准数Pr为0.7，雷诺准数Re为2.383×104，空气导热系数为2.85×10-2W/(m·K)，比热容为1kJ/(kg·K)。试求： （1）空气在管内的对流传热系数； （2）换热器的总传热系数（以管外表面积为基础）； （3）通过计算说明该换热器能够满足要求。（12%） 五、在一连续精馏塔中分离某理想二元混合物。已知原料液流量为100kmol/h，其组成为0.5（易挥发组分的摩尔分率，下同）；塔顶馏出液流量为50kmol/h，其组成为0.96；泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.5倍；操作条件下平均相对挥发度为2.1，每层塔板的气相默弗里板效率为0.5。（1）计算釜残液组成； 天津大学研究生院2003年招收硕士生入学试题 题号： 考试科目：化工原理（含实验）页数： 一、选择与填空（共30分） 1、如图所示的流动系统，当阀门C的开度增大时，流动系统的总摩擦阻力损失Σhf将，AB管段的摩擦阻力损失Σhf，AB将。（2分） 2、三只长度相等的并联管路，管径的比为1:2:3，若三只管路的流动摩擦系数均相等，则三只管路的体积流量之比为。（2分） : 3 C、1: 24:39 D、1:4:9 A、1:2:3 B、1: 1题附图 3题附图 3、如图所示的清水输送系统，两液面均为敞口容器。现用该系统输送密度为1200kg/m3的某溶液（溶液的其他性质与水相同），与输送清水相比，离心泵所提供的压头，轴功率。（2分） A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 4、如图所示为某流动系统的竖直圆管段部分，当清水的平均流速为50mm/s时（此时管内为层流），管轴心处的某刚性球形固体颗粒由A 截面到达B截面的时间为20s；当平均流速为30mm/s时，该固体颗粒在管轴心处由A截面到达B截面的时间为。（2分） 5、板框过滤机采用横穿洗涤法洗涤滤饼，其洗涤操作的特征是：洗液流经滤饼的厚度大约是过滤终点滤饼厚度的倍；洗液流通面积是过滤面积的倍。（2分） A、1 B、0.5 C、2 D、4 6、一维稳态温度场傅立叶定律的表达式为。（2分） 7、在传热计算中，平均温度差法往往用于计算，传热单元数法往往用于计算。（2分） A、设计型 B、核算型 C、设计型和核算型 8、操作中的精馏塔，若保持F、xF、q、R不变，减小W，则L/V ，L’ 。（2分） A、减小 B、不变 C、增大 D、不确定 9、在吸收操作中，以液相组成差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。（2分） A、X*－X B、X－X* C、Xi－X D、X－Xi 第一页共三页 10、板式塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相；填料塔是接触式气液传质设备，操作时为连续相。（4分） 11、若萃取相和萃余相在脱除溶剂后的组成均与原料液的组成相同，则所用萃取剂的选择性系数。（2分） A、小于1 B、大于1 C、不确定 D、等于1 12、多级错流萃取的特点是：、和。（3分） 13、常压湿空气由t1加热到t2，则空气的性质参数H2 H1、I2 I1、tW2 tW1。（3分） A、大于 B、不确定 C、小于 D、等于 二、采用如图所示的输送系统，将水池中的清水（密度为 1000kg/m3）输送到密闭高位槽中。离心泵的特性方程为H＝40－7.0×104Q2（式中H的单位为m，Q的单位为m3/s），当压力表的读数为100kPa时，输水量为10L/s，此时管内流动已进入阻力平方区。若管路及阀门开度不变，当压力表读数为80kPa时，试求： （1）管路的特性方程；（10分） （2）输水体积流量；（5分） （3）离心泵的有效功率。（5分） 三、过滤基本方程式为：)('dd12esVVvrpAV Δ=?μθ 式中 V——过滤体积，m3； θ——过滤时间，s； A——过滤面积，m2； Δp——过滤的压差，Pa； 化工原理课后习题 1.某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对 压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa。 解：由绝对压强= 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P 绝 = 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强P 表 = -真空度= - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为960 ㎏/?的油品， 油面高于罐底6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直 径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm，孔盖用14mm的 钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力 即 P 油≤ σ 螺 解：P 螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ 螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P 油 ≤ σ螺 得 n ≥ 6.23 取 n min = 7 至少需要7个螺钉 3．某流化床反应器上装有两个U 型管 压差计，如本题附图所示。测得R 1 = 400 mm ， R 2 = 50 mm ，指示液为水银。 为防止水银蒸汽向空气中扩散，于右侧的 U 型管与大气连通的玻璃管内灌入一段 水，其高度R 3 = 50 mm 。试求A ﹑B 两处 的表压强。 分析：根据静力学基本原则，对于右边的Ｕ管压差计，a –a ′为等压面，对于左边的压差计，b –b ′为另一等压面，分别列出两个等压面处的静力学基本方程求解。 解：设空气的密度为ρg ，其他数据如图所示 a –a ′处 P A + ρg gh 1 = ρ水gR 3 + ρ水银ɡR 2 由于空气的密度相对于水和水银来说很小可以忽略不记 即：P A = 1.0 ×103×9.81×0.05 + 13.6×103×9.81×0.05 = 7.16×103 Pa b-b ′处 P B + ρg gh 3 = P A + ρg gh 2 + ρ水银gR 1 P B = 13.6×103×9.81×0.4 + 7.16×103 =6.05×103Pa 一、单项选择题（共15分,每小题1分） 1．吸收操作的作用是分离……………………………………………………（） A. 气体混合物 B. 液体混合物 C. 气液混合物 D. 部分互溶的液体混合物 2．已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则…………………………………………（） A. t1＜t2 B. t3 ＞t2 C. t1 ＞t2 D. t3＜t1 3．对常压低浓度吸收系统，系统总压在较小范围增加时，亨利系数E将……（） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不确定 4．在下列吸收过程中，属于气膜控制的过程是…………………………………（） A.水吸收氢 B.水吸收氧 C.水吸收氨 D.水吸收二氧化碳 5. 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数………………………………………………………………………（） A. 大于液相传质分系数 B. 近似等于液相传质分系数 C. 小于气相传质分系数 D. 近似等于气相传质分系数 6. 精馏塔提馏段的操作线斜率………………………………………………（） A. 大于1 B. 小于1 C. 等于1 D. 不确定 7．液体混合物中，两组分相对挥发度越接近于1，表示用精馏的方法分离该溶液时越……………………………………………………………………………（） A. 完全 B. 不完全 C. 容易 D. 困难 8. 若加料热状态参数q值减小，将使…………………………………………（） A．精馏段操作线斜率增大 B. 精馏段操作线斜率减小 C．提馏段操作线斜率增大D．提馏段操作线斜率减小 9．精馏塔中由塔顶向下的第n-1、 n、 n+1层塔板，其气相组成关系为……（） A. y n+1＞y n＞y n-1 B. y n+1 = y n = y n-1 C. y n+1＜y n＜y n-1 D. y n ＜y n-1 ＜y n+1 10. 当蒸馏分离沸点较高，且又是热敏性混合物时，操作压力应采用………（） A. 常压 B. 减压 C. 加压 D. 先常压后加压 11. 作为干燥介质的热空气，一般采用的是…………………………………（） A．饱和空气 B. 不饱和空气 C．过饱和空气D．绝干空气 12. 固体物料在恒速干燥终了时的含水量称为……………………………（） A．自由含水量 B. 平衡含水量 C．结合水量D．临界含水量 13. 当干燥一种团块或者是颗粒较大的湿物料，要求含水量降至最低时，较适宜的干燥器型式为……………………………………………………………（） A. 厢式 B. 气流 C. 带式 D. 转筒 14. 湿空气在预热过程中不发生变化的状态参数是…………………………（） 大学课后习题解答 绪 论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。 （1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P =0.24 BTU/(lb·℉) （4）传质系数K G =34.2 kmol/(m 2?h ?atm) （5）表面力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m ?h ?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 （1）水的黏度 基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.04 4??=??=??? ?? ??????????????=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf=9.81 N ，1 N=1 kg ?m/s 2 则 3 242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ??????????????????=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU=1.055 kJ ，l b=0.4536 kg o o 51F C 9 = 则 ()C kg kJ 005.1C 5F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ? ????????????????????????=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm=101.33 kPa 则 ()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342 52G ???=? ? ??????????????????=-K （5）表面力 基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742 5 --?=????? ??????????????=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=4.1868×103 J ，1 h=3600 s 则 化工原理-修订版-天津大学-上下册课后答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 上册 第一章 流体流动习题解答 1. 某设备上真空表的读数为13.3×103 Pa ，试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为98.7×103 Pa 。 解：真空度＝大气压－绝压 3(98.713.3)10atm p p p Pa =-=-?绝压真空度 表压＝－真空度＝-13.3310Pa ? 2. 在本题附图所示的贮油罐中盛有密度为960 kg/m 3的油品，油面高于罐底 9.6 m ，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为760 mm 的圆孔，其中心距罐底800 mm ，孔盖用14 mm 的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为32.23×106 Pa ，问至少需要几个螺钉? 解：设通过圆孔中心的水平液面生的静压强为p ，则p 罐内液体作用于孔盖上的平均压强 9609.81(9.60.8)82874p g z Pa ρ=?=??-=(表压) 作用在孔盖外侧的是大气压a p ，故孔盖内外所受的压强差为82874p Pa ?= 作用在孔盖上的净压力为 2282575(0.76) 3.7644p p d N ππ =?=??=?410 每个螺钉能承受的最大力为： p 62332.23100.014 4.96104F N π=???=?钉 螺钉的个数为433.7610/4.96107.58??=个 所需的螺钉数量最少为8个 3. 某流化床反应器上装有两个U 管压差计，如本题附图所示。测得R 1=400 mm ，R 2=50 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=50mm 。试求 A 、 B 两处的表压强。 解：U 管压差计连接管中是气体。若以2,,g H O Hg ρρρ分 别表示气体、水与水银的密度，因为g Hg ρρ=，故由气柱 高度所产生的压强差可以忽略。由此可以认为A C p p ≈， B D p p ≈。 由静力学基本方程式知 232A C H O Hg p p gR gR ρρ≈=+ 10009.810.05136009.810.05=??+?? 7161Pa =(表压) 417161136009.810.4 6.0510B D A Hg p p p gR Pa ρ≈=+=+??=? 4. 本题附图为远距离制量控制装置，用以测定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两吹气管出口的距离H =1 m ，U 管压差计的指示液为水银，煤油的密度为820 kg/m 3。试求当压差计读数R=68 m 时，相界面与油层的吹气管出口距离h 。 解：如图，设水层吹气管出口处为a ， 煤油层吹气管出口处为b ，且煤油层吹气 管到液气界面的高度为H 1。则 1a p p = 2b p p = 1()()a p g H h g H h ρρ=++-油水(表压) C D H 压缩空气 p 一章流体流动 1.某设备上真空表的读数为 13.3×103 Pa,试计算设备内的绝对压强与表压强。已知该地区大气压强为 98.7×103 Pa。 解：由绝对压强 = 大气压强–真空度得到： 设备内的绝对压强P绝= 98.7×103 Pa -13.3×103 Pa =8.54×103 Pa 设备内的表压强 P表 = -真空度 = - 13.3×103 Pa 2．在本题附图所示的储油罐中盛有密度为 960 ㎏/?的油品，油面高于罐底 6.9 m，油面上方为常压。在罐侧壁的下部有一直径为 760 mm 的圆孔，其中心距罐底 800 mm，孔盖用14mm的钢制螺钉紧固。若螺钉材料的工作应力取为39.23×106 Pa ， 问至少需要几个螺钉？ 分析：罐底产生的压力不能超过螺钉的工作应力即 P油≤σ螺 解：P螺 = ρgh×A = 960×9.81×(9.6-0.8) ×3.14×0.762 150.307×103 N σ螺 = 39.03×103×3.14×0.0142×n P油≤σ螺得 n ≥ 6.23 取 n min= 7 至少需要7个螺钉 4. 本题附图为远距离测量控制装置，用以测 定分相槽内煤油和水的两相界面位置。已知两 吹气管出口的距离H = 1m，U管压差计的指示 液为水银，煤油的密度为820Kg／?。试求当 压差计读数R=68mm时，相界面与油层的吹气 管出口距离ｈ。 分析：解此题应选取的合适的截面如图所示：忽略空气产生的压强，本题中1－1′和4－4′ 为等压面，2－2′和3－3′为等压面，且1－1′和2－2′的压强相等。根据静力学基本方程列出一个方程组求解 解：设插入油层气管的管口距油面高Δh 在1－1′与2－2′截面之间 P1 = P2 + ρ水银gR ∵P1 = P4，P2 = P3 且P3 = ρ煤油gΔh ， P4 = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h） 联立这几个方程得到 ρ水银gR = ρ水g（H-h）+ ρ煤油g（Δh + h）-ρ煤油gΔh 即 ρ水银gR =ρ水gH + ρ煤油gh -ρ水gh 带入数据 1.03×103×1 - 13.6×103×0.068 = h(1.0×103-0.82×103) ｈ= 0.418ｍ 6. 根据本题附图所示的微差压差计的读数，计算管路中气体的表压强ｐ。压差计中以油和水为指示液，其密度分别为920㎏／ｍ3,998㎏／ｍ3,Ｕ管中油﹑水交接面高度差R = 300 ｍ ｍ，两扩大室的内径D 均为60 ｍｍ，Ｕ管内径ｄ为6 ｍｍ。 当管路内气体压强等于大气压时，两扩大室液面平齐。 分析：此题的关键是找准等压面，根据扩大室一端与大气相 通，另一端与管路相通，可以列出两个方程，联立求解 解：由静力学基本原则，选取1－1‘为等压面， 对于Ｕ管左边ｐ表 + ρ油g(h1+R) = Ｐ1 对于Ｕ管右边Ｐ2 = ρ水gR + ρ油gh2 ｐ表 =ρ水gR + ρ油gh2 -ρ油g(h1+R) =ρ水gR - ρ油gR +ρ油g（h2-h1） 当ｐ表= 0时，扩大室液面平齐即π（D/2）2（h2-h1）= π（d/2）2R h2-h1 = 3 mm ｐ表= 2.57×102Pa 1991 化工原理 一、填空 1、离心泵允许气蚀余量的定义式为 2、三台相同的旋风分离器串联操作，若已知每台旋风分离器的效率为20%，则串联的三级 旋风分离器的总效率为 3、在极框压滤机中恒压过滤某种悬浮液。过滤终了需进行洗涤，通常洗涤的目的是 或。已知过滤期间共收集3.4m3滤液，最终过滤速度为6.8*10-3 m3/s，若洗涤液用量为10%的滤液冻松，则洗涤时间为s。 4、多效蒸发与单效蒸发相比，其优点是，多效蒸发操作流程有、和 三种基本方式。 5、干燥操作中，空气通过预热器时，其湿度将，通过理想干燥器时，其温度 将，湿度将，焓将。 6、写出四种干燥设备的名称、、和。 7、萃取操作中，选取萃取剂应考虑的因素有、、、 和。 8、用纯溶剂S萃取A-B混合液，若A与S完全不互溶，平衡线方程为Y=0.8X（X,Y均为 质量比，下同），X=0.65,X n=0.05。操作线与平衡线互相平衡，则此种情况下实际容积用量为最小溶剂用量的倍，所需理论次数为。 二、原油由高位槽沿两支管管道流入低位槽，如图所示（看图片）。 已知原油粘度为M，其密度为p，两槽液面恒定，其高度差以Z表示。两支管管长相等且等于总管长，即l1=l2=l。两支管及总管管径均为d。 求：A阀和B阀全开时的总管流量为A阀关闭时的总管流量的多少倍？ 三、在一单程列管换热器内，壳程通入100℃的饱和水蒸气，将管内湍流流动的空气从 10℃加热至60℃，且饱和水蒸气和冷凝管温度也不变，仅将原换热器改为双管程。 问此时空气的出口温度为多少度？饱和蒸气流量变化如何？计算中忽略壁阻，垢阻及设备的热损失。 四、在常压连续精馏塔内分离两组分理想溶液。进料组成为0.5（易挥发组分A的摩尔分 率，下同），进料为泡点温度下的液体，由塔顶上升的蒸汽先在分凝器中部分冷凝，凝液在饱和温度下返回塔内作为回流，其组成为0.88。未冷凝的那部分蒸汽再送入全冷凝器中全部冷凝后作为溜出产品，组成为0.95。塔顶简洁蒸汽加热，测得离开塔顶第一层理论极的液相组成为0.796，塔顶流出液中A的回收率为96%。试完成以下要求和求算内容： （1）绘出塔顶部分（包括两二个冷凝器）的流程示意图，并将第一层理论极和两个冷凝器的进、出个流股的组成在x-y图上示意表示出来。 （2）求算上述操作条件下的回流比和歌液组成。 （3）为完成上述分离要求，用M-T法图解得到的梯级数位8，已知塔的总效率为60%，塔内应装多少实际塔板。 五、在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收七天混合物中的溶质A，气相从塔底进入， 七天混合物中的另一组分为惰性气体。在常温，常压的操作条件下，气液平衡关系为直线，斜率之比为0.8。试证明下列关系式成立。 N OG=5㏑(（Y1+4Y2）/5Y2) 式中：N OG—气相总体传质单元数 Y1—塔底气相中A的组成，摩尔比 化工原理天津大学 2008 试卷含答案 一、单项选择题（共15 分,每小题 1 分） 1．吸收操作的作用是分离……………………………………………………（） A. 气体混合物 B.液体混合物 C. 气液混合物 D.部分互溶的液体混合物 2．已知SO2 水溶液在三种温度t1、t2、t3 下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则…………………………………………（） A. t1＜t2 B. t3 ＞t2 C. t1 ＞t2 D. t3＜t1 3．对常压低浓度吸收系统，系统总压在较小范围增加时，亨利系数 E 将……（） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 不确定 4．在下列吸收过程中，属于气膜控制的过程是…………………………………（） A.水吸收氢 B.水吸收氧 C.水吸收氨 D.水吸收二氧化碳 5. 根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数………………………………………………………………………（ A. 大于液相传质分系数 B. 近似等于液相传质分系数 C. 小于气相传质分系数 D.近似等于气相传质分系数）） 6. 精馏塔提馏段的操作线斜率………………………………………………（ A. 大于 1 B. 小于 1 C. 等于1 D. 不确定 7．液体混合物中，两组分相对挥发度越接近于1，表示用精馏的方法分离该溶液时越……………………………………………………………………………（） A. 完全 B. 不完全 C. 容易） D. 困难 8. 若加料热状态参数q 值减小，将使…………………………………（ A．精馏段操作线斜率增大 B. 精馏段操作线斜率减小 C．提馏段操作线斜率增大D．提馏段操作线斜率减小 9．精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n、n+1 层塔板，其气相组成关系为( ) A. yn+1＞yn＞yn-1 B. yn+1 = yn = yn-1 C. yn+1＜yn＜yn-1 D. yn ＜yn-1 ＜yn+1 ） 10. 当蒸馏分离沸点较高，且又是热敏性混合物时，操作压力应采用………（ A. 常压 B. 减压 C. 加压 D. 先常压后加压） 11. 作为干燥介质的热空气，一般采用的是…………………………………（ A．饱和空气B. 不饱和空气C．过饱和空气D．绝干空气 12. 固体物料在恒速干燥终了时的含水量称为……………………………（） A．自由含水量B. 平衡含水量C．结合水量D．临界含水量 13. 当干燥一种团块或者是颗粒较大的湿物料，要求含水量降至最低时，较适宜的干燥器型式为……………………………………………………………（） A.厢式 B. 气流 C. 带式 D. 转筒 14. 湿空气在预热过程中不发生变化的状态参数是…………………………（ A. 焓 B. 相对湿度 C. 露点 D. 湿球温度 15. 大量空气和少量水长期接触后水面的温度等于空气的…………（） A．湿球温度B. 干球温度C．绝热饱和温度D．露点 二、填空题（共 30 分,每空 1 分） 1. 在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为_____。 2. 增加吸收剂用量，操作线的斜率___________ ,吸收推动力__________ 。 3. 压力_______ ,温度________将有利于吸收过程的进行。吸收中温度不变，压力增大，可使相平衡常 （增大、减小、不变） 4. 由于吸收过程中气相溶质分压总是__________数_______，传质推动力_______。 溶质的平衡分压，因此吸收操作线总是在平衡线的________。 绪论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI单位。（1）水的黏度μ=0.00856 g/(cm·s) （2）密度ρ=138.6 kgf ?s2/m4 （3）某物质的比热容CP=0.24 BTU/(lb·℉) 2 （4）传质系数KG=34.2 kmol/(m?h?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m?h?℃) 解：本题为物理量的单位换算。（1）水的黏度基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g，1 m=100 cm 则 g kg （2）密度基本物理量的换算关系为 1 kgf=9.81 N，1 N=1 kg?m/s2 2 则 （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU=1.055 kJ，l b=0.4536 kg o 59 o C 则 （4）传质系数基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s，1 atm=101.33 kPa 则 kmol 2 （5）表面张力基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10N 1 m=100 cm 则 –5 Nm （6）导热系数基本物理量的换算关系为 1 kcal=4.1868×103 J，1 h=3600 s 则 2．乱堆25cm拉西环的填料塔用于精馏操作时，等板高度可用下面经验公式计算，即 式中HE—等板高度，ft； G—气相质量速度，lb/(ft2?h)； D—塔径，ft； Z0—每段（即两层液体分布板之间）填料层高度，ft； α—相对挥发度，量纲为一； μL—液相黏度，cP； ρL—液相密度，lb/ft3 A、B、C为常数，对25 mm的拉西环，其数值分别为0.57、-0.1及1.24。 试将上面经验公式中各物理量的单位均换算为SI单位。 解：上面经验公式是混合单位制度，液体黏度为物理单位制，而其余诸物理量均为英制。经验公式单位换算的基本要点是：找出式中每个物理量新旧单位之间的换算关系，导出物理量“数字”的表达式，然后代入经验公式并整理，以便使式中各符号都变为所希望的单位。具体换算过程如下： （1）从附录查出或计算出经验公式有关物理量新旧单位之间的关系为 （见1） α量纲为一，不必换算 将原符号加上“′”以代表新单位的符号，导出原符号的“数字”表达式。下面以HE为例： 则.2803ft 同理 (3) 将以上关系式代原经验公式，得 - 整理上式并略去符号的上标，便得到换算后的经验公式，即 - 第一章流体流动 流体的重要性质 1．某气柜的容积为6 000 m3，若气柜内的表压力为5.5 kPa，温度为40 ℃。已知各组分气体的体积分数为：H2 40%、N2 20%、CO 32%、CO2 7%、CH4 1%，大气压力为101.3 kPa， 试计算气柜满载时各组分的质量。解：气柜满载时各气体的总摩尔数天津大学826化工原理考研真题及解析
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