化工原理(下册)复习全解
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化⼯原理(下)概念题复习蒸馏复习题⼀、填空题1. 精馏和蒸馏的区别在于____________________。
2. 在溶液的t-x(y)相图上,存在着_____区,精馏过程应处于_________区。
3. 理想溶液的t-x(y)相图上有两条曲线,下⾯⼀条为________线,上⾯⼀条为______线。
4. 相对挥发度 =___________________ 。
5. 相对挥发度的⼤⼩,反映溶液蒸馏分离的________程度,相对挥发度越⼤,表明该溶液越______分离。
6. 在某塔板上,离开该板的蒸汽组成与离开该板的液体组成呈平衡状态,则称该板为___________板。
7. 精馏操作中,进料热状况有___种。
8. ⽓、液两相在设备内呈连续接触的是_________塔,呈逐级接触的是___________塔。
9. 维持精馏塔连续、稳定操作的必要条件是塔顶要有_____________回流,塔底要有汽相回流。
10. ⽤最⼩回流⽐设计精馏塔斯社,所须之塔板数为_______________。
11. 精馏塔在全回流操作时,精馏段操作线、提馏段操作线与_____________重合,回流⽐R=____________,相应的理论板数为________________。
12. 在____________进料状况下,提馏段上升蒸汽流量等于精馏段上升蒸汽流量。
13. 已知汽液混合进料中,汽相与液相的摩尔数之⽐为3:2,易挥发组分有摩尔分数为0.3,则q=______。
14. 精馏塔分离某⼆元物系,当操作压强降低,系统有相对挥发度 _________,溶液的泡点____________,塔顶蒸汽冷凝温度______________。
15. ⼀精馏塔冷液进料。
由于前段⼯序的原因,使进料量F增加,但xF、q、R、不变,则L__________ 、V__________、__________、D __________、W__________ 、xD __________、xW__________。
一、选择题1.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(减少气膜和液膜厚度)2.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(填料吸收塔)3.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(不变),亨利系数E将(不变)。
4.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(减少)气相总传质系数K y将(增加),出塔液体中CO2浓度将(减少)。
5.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(填料层高度趋向无穷大)。
6.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(0.01),平衡关系y=0.5x。
7.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?(出塔气体浓度增加,但x不定)8.气体的亨利系数E值越大,表明气体(越难溶解)。
9.填料吸收塔空塔的速度应(小)于液泛速度。
10.对吸收操作有利的是(温度低,气体分压大时)。
11.在Y—X图上,吸收操作线总是位于平衡线的(上方)。
12.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(愈大);温度升高,E值(愈大)。
1. 某二元混合物,其中A为易挥发组分,液相组成x A=0.6相应的泡点为tb,与之相平衡的汽相组成y A=0.7,相应的露点为td,则:(tb=td )。
2. 精馏中引入回流,下降的液相与上升的汽相发生传质使上升的汽相易挥发组分浓度提高,最恰当的说法是(液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生)。
3.某二元混合物,汽液相平衡关系如图。
化工原理下册总结知识点第一章:化工原理的基本概念本章主要介绍了化工原理的定义、研究对象、基本问题和基本概念。
化工原理是揭示化学工艺生产过程中涉及的物质和能量转化规律的科学原理。
化工原理的研究对象是化学工艺生产过程。
化工原理的基本问题包括反应动力学、传质和传热、流体力学等。
化工原理的基本概念包括物质平衡、能量平衡、反应速率、传质速率、传热速率、动量传递等。
第二章:物质的热力学性质本章主要介绍了物质的热力学性质,包括物质的状态函数、状态方程、状态图,热力学基本定律,热力学函数等。
物质的状态函数包括内能、焓、熵等。
物质的状态方程包括理想气体状态方程、克拉珀龙方程等。
物质的状态图包括P-V图、P-T图、T-S图等。
热力学基本定律包括热力学第一定律、热力学第二定律等。
热力学函数包括焓、自由能、吉布斯函数等。
第三章:理想气体混合物的平衡本章主要介绍了理想气体混合物的平衡,包括平衡态条件、混合物的平衡常数、Gibbs函数和反应平衡常数等。
平衡态条件包括稳定平衡态和不稳定平衡态。
混合物的平衡常数包括形成常数、平衡常数、活度等。
Gibbs函数和反应平衡常数包括Gibbs自由能、反应平衡常数等。
第四章:液体混合物的平衡本章主要介绍了液体混合物的平衡,包括液体混合物的正则方程、活度系数、汽液平衡和液-液平衡等。
液体混合物的正则方程包括盖丁方程、运动方程等。
活度系数包括活度系数的概念、求取方法等。
汽液平衡包括汽液平衡的条件、汽液平衡的计算等。
液-液平衡包括液-液平衡的条件、液-液平衡的计算等。
第五章:化工动力学本章主要介绍了化工动力学,包括化工反应动力学基本概念、速率方程和反应机理等。
化工反应动力学基本概念包括化学反应动力学的研究对象、动力学方程等。
速率方程包括速率常数、速率表达式等。
反应机理包括反应机理的确定方法、反应过程中的化学反应类型等。
第六章:传质基本概念和传质作用本章主要介绍了传质基本概念和传质作用,包括传质的基本概念、Fick定律、传质系数、传质规律等。
《化工原理》(下)复习资料 11 . 单选题(每题3分)1)对于某二元理想物系,在80℃下两组分的饱和蒸气压分别为165kPa 和110kPa ,若液相组成为0.465,则与之平衡的气相组成为( )。
A. 0.675B. 0.566C. 0.736D. 0.425 答案:B2)已知某连续精馏过程的进料方程为189.1256.3-=x y ,则该精馏塔的进料热状况为( )。
A. 饱和液体进料B. 气液混合物进料C. 饱和蒸气进料D. 冷液进料答案:D3)在填料塔中用清水吸收某混合气体中的溶质组分,要求溶质的吸收率为99.0%,操作液气比为最小液气比的1.58倍,操作条件下的相平衡常数为1.65,则操作液气比为( )。
A. 1.55B. 1.92C. 2.58D. 3.16答案:C4)在塔板的设计中,若气液负荷一定,增大塔板间距,则漏液线和雾沫夹带线分别( )。
A. 上移,不变B. 不变,上移C. 下移,不变D. 不变,下移答案:B5)在单级萃取器中用100kg 纯溶剂萃取A 与B 两组分混合液中的溶质A ,组分S 与B 完全不互溶。
若静置分层后萃取相中A 的质量分数为0.5,则萃取相E 的量为( )。
A. 100 kgB. 50 kgC. 125 kgD. 150 kg答案:D6)对于一定湿度的湿空气,若总压一定,随着湿球温度升高,露点温度( )。
A. 升高B. 下降C. 不变D. 不确定答案:C7)干燥速率的定义式为( )。
……………………………A. τd d S X G U '-= B. τd d W G U '-= C. τd d X G U '-= D. τd d S W G U '-= 答案:A2. 多选题(每题4分)1)关于精馏塔的进料热状况,下列描述正确的是( )。
A. 进料热状况参数q 越大,进料温度越高B. 对于过热蒸气进料,0<qC. 对于气液混合物进料,L L >'D. 进料热状况参数q 表示将进料变为饱和蒸气所需的热量与原料液的汽化热之比 答案:B 、C2)在下列吸收速率方程式中,表达正确的是( )。
化工原理下册概念复习化工原理下册概念复习第五章气体吸收气体吸收操作的主要目的是分离气体混合物的组分。
气体吸收是气体溶解于液体的过程。
解吸操作中溶质气体的转移方向是自液相至气相。
吸收?解吸对一定的气、液体系,温度升高,气体溶解度减小。
有利于吸收有利于解吸五、溶剂的选择p229吸收操作对吸收剂的要求是对欲吸收的溶质气体的溶解度大,选择性好,溶解度随温度改变的变化大,挥发度小,无毒,价廉易得。
5.2气液相平衡亨利定律稀溶液p *=Exp *=c/Hy *=mxm=E/P如总压1atm (绝压),20℃的空气与水长期接触,则水中O 2的摩尔分数x=5.24×10-6,E=4.01×104atm ,空气中O 2的摩尔分数y= 0.21如含有79%(体积)N 2的空气与水接触,温度为25℃,总压为100kP a ,查得亨利系数E =8.76×105kP a ,则液相中N 2的平衡浓度C *=↓↑t p ↑↓t p5.01×10-4 kmol/m 3。
5.2.2 相平衡与吸收过程的关系(y -y *)以气相浓度差表示的吸收推动力;若相平衡常数为m ,塔内某截面的气液相含易溶组分的摩尔分数为y 及x ,当以y-y*表示总推动力,y*= mx 。
(x *-x )以液相浓度差表示的吸收推动力。
对塔内任一气液浓度分别为y,x 的截面,相际传质推动力为(x*-x),x*=y/m5.3 分子扩散费克定律T 、P 一定的一维定态:对于二元物系,设A 为溶质气体,B 为惰气,二者摩尔浓度之和为常量,C A +C B =恒值,则分子扩散系数D AB 与D BA 的关系是D AB =D BA ,由费克定律算出A 与B 的分子扩散速率J A 与J B 。
二者关系是= 。
非电解质稀溶液,液相分子扩散系数DAB 与绝对温度的1次方成正比对非电解质稀溶液,液相分子扩散系数D 与黏度的1次方成反比。
吸 收亨利定律 Ex p e =,HC p e =; 相平衡 mx y e = 费克定律 dzdC D J AABA -= 传递速率 A A A Nx J N +=; )(21A A Bm MA C C C C D N -=δ 1212ln B B B B Bm C C C C C -=对流传质 )()()()(x x k y y k C C k p p k N i x i y i L i g A -=-=-=-= 总传质系数 xy y k m k K +=11传质速率方程式 )()(x x K y y K N e x e y A -=-= 吸收过程基本方程式 my y y e y OG OG y y y a K G y y dy a K G N H H ∆-=-==⎰2112 对数平均推动力 22112211ln)()(mx y mx y mx y mx y y m -----=∆吸收因数法 ])1ln[(112221L mGmx y mx y L mG LmG N OG +----=最小液气比 2121min )(x x y y GL e --=物料衡算式 )()(2121x x L y y G -=-问题1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪? 问题2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性? 问题3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系?问题4. 扩散流J A , 净物流N, 主体流动N M , 传递速率N A 相互之间有什么联系和区别? 问题5. 漂流因子有什么含义? 等分子反向扩散时有无漂流因子? 为什么?问题6. 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系? 液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系? 问题7. 修伍德数、施密特数的物理含义是什么?问题8. 传质过程中,什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制?问题9. 低浓度气体吸收有哪些特点? 数学描述中为什么没有总物料的衡算式? 问题10. 吸收塔高度计算中,将N OG 与H OG 分开, 有什么优点?问题11. 建立操作线方程的依据是什么?问题12. 什么是返混?问题13. 何谓最小液气比? 操作型计算中有无此类问题?问题14. x2max与(L/G)min是如何受到技术上的限制的? 技术上的限制主要是指哪两个制约条件?问题15. 有哪几种N OG的计算方法? 用对数平均推动力法和吸收因数法求N OG的条件各是什么?问题16. H OG的物理含义是什么? 常用吸收设备的H OG约为多少?问题17. 吸收剂的进塔条件有哪三个要素? 操作中调节这三要素, 分别对吸收结果有何影响?问题18. 高浓度气体吸收的主要特点有哪些?问题19. 化学吸收与物理吸收的本质区别是什么? 化学吸收有何特点?1、在填料塔中用清水吸收混合气体中的氨,当水量增大时,气相总传质单元数N OG将( )(填:增加,减少或不变)。
【例题与解题指导】【例1】 某常压空气温度30℃、湿度0.0256kg/kg 绝干气,试求:(1)相对湿度、水汽分压、比容、比热容及焓;(2)若将上述空气在常压下加热到50℃,再求上述各性质参数。
【例2】 解:(1)30℃时的性质相对湿度:查得30℃时水饱和蒸汽压p s =4.2464kPa 。
将数据带入0.622s sp H P p ϕϕ=-,94.30%ϕ= 水汽分压 4.004s p p ϕ== kPa比容: 由前式求比容,即51273 1.0131022.42918273H H t v P +⨯⎛⎫=+⨯⨯ ⎪⎝⎭v H = 0.8926 m 3湿空气/kg 绝干气比热容:由前式求比热容,即 1.01 1.88 1.058H c H =+=kJ/(kg 绝干气·℃)焓: 用前式求湿空气的焓,即()1.01 1.882490I H t H =++I =95.49 kJ/kg 绝干气(2)50℃时的性质参数相对湿度:50℃时水蒸汽的饱和蒸汽压为12.340kPa 。
当空气被加热时,湿度并没有变化,若总压恒定,则水汽的分压也将不变,故4.004100%100%32.44%12.34s p p ϕ=⨯=⨯= 水汽分压:因空气湿度没变,故水汽分压仍为4.004kPa 。
比容: 常压下湿空气视为理想气体,50℃时比容为3230.89260.955303H v =⨯=m 3湿空气/kg 绝干气 比热容:由式7知湿空气的比热容只是湿度的函数,因此,湿空气被加热后,其比热容不变,为1.058kJ /(kg 绝干气·℃)。
焓: ()1.01 1.882490I H t H =++=116.7 kJ/kg 绝干气由上计算可看出,湿空气被加热后虽然湿度没有变化,但相对湿度降低了,所以在干燥操作中,总是先将空气加热后再送入干燥器内,目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。
【例2】常压下湿空气温度为30℃、湿度为0.0256kg /kg 绝干气,试求该湿空气的露点t d 、绝热饱和温度tas 和湿球温度t w 。
第1章蒸馏 内容小结复习题1 蒸馏概述蒸馏操作是借混合液中各组分挥发性的差异而到达别离目的。
轻组分:混合物中的易挥发组分;重组分:混合物中的难挥发组分例:蒸馏是别离的一种方法,其别离依据是混合物中各组分的,别离的条件是。
答:均相液体混合物,挥发性差异,造成气液两相系统精馏操作压力的选择减压蒸馏:降低了液体的沸点。
应用场合:别离沸点较高的热敏性混合液,混合物沸点过高的物系〔防止采用高温载热体〕。
加压蒸馏:提高冷凝温度防止使用冷冻剂。
应用场合:别离常压下呈气态的物系,馏出物的冷凝温度过低的物系。
举例:脱丙烷塔操作压力提高到1 765kPa时,冷凝温度约为50℃,便可使用江河水或循环水进行冷却,石油气常压呈气态,必须采用加压蒸馏。
2 双组分溶液的气液相平衡例:当混合物在t-x-y图中的气液共存区内时,气液两相温度,但气相组成液相组成,而两相的量可根据来确定。
答: 相等,大于,杠杆规那么例:当气液两相组成相同时,那么气相露点温度液相泡点温度。
答:大于例:双组分溶液的相对挥发度α是溶液中的挥发度对的挥发度之比,假设α=1表示。
物系的α值愈大,在x-y图中的平衡曲线愈对角线。
答:易挥发组分,难挥发组分,不能用普通蒸馏方法别离,远离理想溶液的含义例:理想溶液满足拉乌尔定律,也满足亨利定律;非理想稀溶液满足亨利定律,但不满足拉乌尔定律;服从亨利定律并不说明溶液的理想性,服从拉乌尔定律才说明溶液的理想性例:精馏塔别离某二元物系,当操作压强降低时,系统的相对挥发度 ( ),溶液的泡点( ),塔顶蒸汽冷凝温度( )。
答:增大,减小,减小3 平衡蒸馏与简单蒸馏4 精馏例:精馏塔的作用是。
答:提供气液接触进行传热和传质的场所。
例:在连续精馏塔内,加料板以上的塔段称为,其作用是;加料板以下的塔段〔包括加料板〕称为_____,其作用是。
答:精馏段提浓上升蒸汽中易挥发组分提馏段提浓下降液体中难挥发组分例:离开理论板时,气液两相到达状态,即两相相等,____互成平衡。