陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)章节题库(气液传质设备)【圣才出品】
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化⼯原理第四版陈敏恒答案第⼀章习题静压强及其应⽤1. ⽤图⽰的U形压差计测量管道A点的压强,U形压差计与管道的连接导管中充满⽔。
指⽰剂为汞,读数R=120mm,当地⼤⽓压p a=760mmHg,试求:(1) A点的绝对压强,Pa;(2) A点的表压,mH2O。
2. 为测量腐蚀性液体贮槽中的存液量,采⽤图⽰的装置。
测量时通⼊压缩空⽓,控制调节阀使空⽓缓慢地⿎泡通过观察瓶。
今测得U形压差计读数为R=130mm,通⽓管距贮槽底⾯h=20cm,贮槽直径为2m,液体密度为980kg/m3。
试求贮槽内液体的储存量为多少吨?3. ⼀敞⼝贮槽内盛20℃的苯,苯的密度为880kg/m3。
液⾯距槽底9m,槽底侧⾯有⼀直径为500mm的⼈孔,其中⼼距槽底600mm,⼈孔覆以孔盖,试求:(1) ⼈孔盖共受多少液柱静压⼒,以kg(f)表⽰;(2) 槽底⾯所受的压强是多少Pa?4. 附图为⼀油⽔分离器。
油与⽔的混合物连续进⼊该器,利⽤密度不同使油和⽔分层。
油由上部溢出,⽔由底部经⼀倒U形管连续排出。
该管顶部⽤⼀管道与分离器上⽅相通,使两处压强相等。
已知观察镜的中⼼离溢油⼝的垂直距离H s=500mm,油的密度为780kg/m3,⽔的密度为1000kg/m3。
今欲使油⽔分界⾯维持在观察镜中⼼处,问倒U形出⼝管顶部距分界⾯的垂直距离H应为多少?因液体在器内及管内的流动缓慢,本题可作静⼒学处理。
5. ⽤⼀复式U形压差计测定⽔管A、B两点的压差。
指⽰液为汞,其间充满⽔。
今测得h1 =1.20m,h2=0.3m,h3 =1.30m,h4 =0.25m,试以N/m2为单位表⽰A、B两点的压差Δp。
6. 附图为⼀⽓柜,其内径9m,钟罩及其附件共重10吨,忽略其浸在⽔中部分所受之浮⼒,进⼊⽓柜的⽓速很低,动能及阻⼒可忽略。
求钟罩上浮时,⽓柜内⽓体的压强和钟罩内外⽔位差Δh (即“⽔封⾼”)为多少?7. 附图所⽰的汽液直接接触混合式冷凝器,蒸汽被⽔冷凝后,凝液与⽔沿⼤⽓腿流⾄地沟排出,现已知器内真空度为82kPa,当地⼤⽓压为100kPa,问其绝对压为多少Pa?并估计⼤⽓腿内的⽔柱⾼度H为多少⽶?8. 如图所⽰,在A 、B 两容器的上、下各接⼀压差计,两压差计的指⽰液相同,其密度均为ρi 。
第八章课堂练习:1、吸收操作的基本依据是什么?答:混合气体各组分溶解度不同2、吸收溶剂的选择性指的是什么:对被分离组分溶解度高,对其它组分溶解度低3、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。
4、易溶气体溶液上方的分压低,难溶气体溶液上方的分压高。
5、解吸时溶质由液相向气相传递;压力低,温度高,将有利于解吸的进行。
6、接近常压的低浓度气液平衡系统,当总压增加时,亨利常数 E 不变, H 不变,相平衡常数 m 减小1、①实验室用水吸收空气中的O2 ,过程属于( B )A 、气膜控制B、液膜控制C、两相扩散控制② 其气膜阻力(C)液膜阻力 A 、大于B、等于C、小于2、溶解度很大的气体,属于气膜控制3、当平衡线在所涉及的范围内是斜率为m 的直线时,则 1/Ky=1/ky+ m /kx4、若某气体在水中的亨利常数 E 值很大,则说明该气体为难溶气体5 、总传质系数与分传质系数之间的关系为l/KL=l/kL+1/HkG ,当(气膜阻力 1/HkG) 项可忽略时,表示该吸收过程为液膜控制。
1、低含量气体吸收的特点是L 、 G 、Ky 、 Kx 、T 可按常量处理2、传质单元高度HOG 分离任表征设备效能高低特性,传质单元数NOG 表征了(分离任务的难易)特性。
3、吸收因子 A 的定义式为 L/ ( Gm ),它的几何意义表示操作线斜率与平衡线斜率之比4、当 A<1 时,塔高 H= ∞,则气液两相将于塔底达到平衡5、增加吸收剂用量,操作线的斜率增大,吸收推动力增大,则操作线向(远离)平衡线的方向偏移。
6、液气比低于(L/G ) min 时,吸收操作能否进行?能此时将会出现吸收效果达不到要求现象。
7、在逆流操作的吸收塔中,若其他操作条件不变而系统温度增加,则塔的气相总传质单元高度 HOG 将↑,总传质单元数NOG将↓,操作线斜率(L/G )将不变。
8、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↓。
第八章气体吸收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?吸收的目的是分离气体混合物。
基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。
操作费用主要花费在溶剂再生,溶剂损失。
2、选择吸收溶剂的主要依据是什么?什么是溶剂的选择性?溶解度大,选择性高,再生方便,蒸汽压低损失小。
溶剂对溶质溶解度大,对其他组份溶解度小。
3、E、m、H三者各自与温度、总压有何关系?m=E/P=HC M/P,m、E、H均随温度上升而增大,E、H基本上与总压无关,m反比于总压。
4、工业吸收过程气液接触的方式有哪两种?级式接触和微分接触。
5、扩散流J A,净物流N,传递速率N A相互之间有什么联系和区别?N A=J A+NC A/C M,N=N M+J A+J B。
(主体流动N M)J A、J B浓度梯度引起;N M微压力差引起;N A溶质传递,考察所需。
6、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?P/PBm(漂流因子)表示了主体流动对传质的贡献。
无漂流因子。
因为没有主体流动。
7、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?D气∝T1.81/P,D液∝T/μ。
8、修伍德数、施密特数的物理含义是什么?(P14)Sh=kd/D表征对流传质速率与扩散传质速率之比。
Sc=μ/(ρD)表征动量扩散系数与分子扩散系数之比。
9、传质理论中,有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?表面更新理论考虑到微元传质的非定态性,从k∝D推进到k∝D0.5。
10、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?mK y<<K x时,气相阻力控制;mK y>>K x时,液相阻力控制。
11、低浓度气体吸收有哪些特点?①G、L为常量,②等温过程,③传质系数沿塔高不变。
12、吸收塔高度计算中,将N OG与H OG分开,有什么优点?分离任务难易与设备效能高低相对分开,便于分析。
陈敏恒《化工原理》(第4版)配套模拟试题及详解一、选择题(每题3分,共30分)1.在板框过滤机中,如滤饼不可压缩,介质阻力不计,当过滤压差增加一倍时,其过滤速率为原来的()倍。
A.B.1C.2D.4【答案】C2.湿空气在换热器中与传热介质进行热交换,(1)如空气温度降低,其湿度肯定不变;(2)如空气温度升高,其湿度肯定不变。
则正确的判断是()。
A.两种提法都对B.两种提法都不对C.(1)对,(2)不对D.(2)对,(1)不对【答案】D【解析】当t减小到以下时,由于空气中水汽凝结的液态水,使空气中水汽质量减小,从而使H减小,当t增加或t减小,且t在以上时,H将保持不变。
3.流率为800 kmol/h、组成为0.4的二元理想溶液精馏分离,要求塔顶产品组成达到0.7,塔底残液组成不超过0.1,泡点进料,回流比为2.5。
要使塔顶采出量达到500 kmol/h,应采取措施()。
A.增加塔板数B.加大回流比C.改变进料热状况D.增加进料量【答案】D【解析】由的物料衡算式知,400(kmol/h)。
当x D、x W、x F均确定后,只有改变F才可改变D,其他几种措施只能改变分离能力。
4.板框压滤机洗涤速率为恒压过滤最终速率的1/4,这一规律只有在()时才成立。
A.过滤时的压差与洗涤时的压差相同;B.滤液的粘度与洗涤液的粘度相同;C.过滤压差与洗涤压差相同且滤液的粘度与洗涤液的粘度相同;D.过滤压差与洗涤压差相同,滤液的粘度与洗涤液的粘度相同,且过滤面积与洗涤面积相同【答案】C5.萃取剂加入量应使原料和萃取剂的和点M位于()。
A.溶解度曲线上方区B.溶解度曲线下方区C.溶解度曲线上D.纵坐标轴上【答案】B【解析】和点M位于溶解度曲线下方的两相区才能进行萃取操作。
6.对于恒速干燥阶段,下列哪个描述是错误的()。
A.干燥速度与气体的性质有关B.干燥速度与气体的流向有关C.干燥速度与气体的流速有关D.干燥速度与物料种类有关【答案】D【解析】恒速干燥阶段,干燥速度与物料种类无关,取决于干燥介质气体的状态及流速、空气与物料的接触方式。
第9章 液体精馏(一)习题 相平衡9-1 总压为101.3kPa 下,用苯、甲苯的安托因方程,求:(1)温度为108℃及81℃时,苯对甲苯的相对挥发度;(2)用上述计算的相对挥发度的平均值αm ,计算苯-甲苯的汽液平衡数据,并与书末附录中所列的实验值作比较(列表)。
解:已知:苯(A )-甲苯(B )溶液,,,。
求:(1);(2)表。
(1)t 1=108℃时kPa P P A A 8.222348.28.2201081211031.6lg ==+-=︒︒,kPa P P B B 0.94972.15.2191081345080.6lg ==+-=︒︒,370.20.948.2221===︒︒B A P P αt 2=81℃时018.28.220811211031.6lg =+-=︒A P ,kPa P A 33.104=︒604.15.219811345080.6lg =+-=︒B P ,kPa P B 19.40=︒596.219.4033.1042===︒︒B A P P α(2)相对挥发度的平均值为由求得苯-甲苯的汽液平衡数据及实验值如表9-2-1所示。
表9-2-1最大误差为。
9-2 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系,纯组分的蒸气压为:乙苯 t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg苯乙烯 tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg式中p °的单位是kPa ,t 的单位为℃。
试求:(1)塔顶总压为8kPa 时,组成为0.595(乙苯的摩尔分数)的蒸汽温度;(2)与上述汽相成平衡的液相组成。
解:已知:乙苯(A )-苯乙烯(B )溶液理想物系,P =8kPa ,y A =0.595,t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg ,tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg 。
求:(1)t ;(2)x A 。
第9章 液体精馏(一)习题 相平衡9-1 总压为101.3kPa 下,用苯、甲苯的安托因方程,求:(1)温度为108℃及81℃时,苯对甲苯的相对挥发度;(2)用上述计算的相对挥发度的平均值αm ,计算苯-甲苯的汽液平衡数据,并与书末附录中所列的实验值作比较(列表)。
解:已知:苯(A )-甲苯(B )溶液,,,。
求:(1);(2)表。
(1)t 1=108℃时kPa P P A A 8.222348.28.2201081211031.6lg ==+-=︒︒,kPa P P B B 0.94972.15.2191081345080.6lg ==+-=︒︒,370.20.948.2221===︒︒B A P P αt 2=81℃时018.28.220811211031.6lg =+-=︒A P ,kPa P A 33.104=︒604.15.219811345080.6lg =+-=︒B P ,kPa P B 19.40=︒596.219.4033.1042===︒︒B A P P α(2)相对挥发度的平均值为由求得苯-甲苯的汽液平衡数据及实验值如表9-2-1所示。
表9-2-1最大误差为。
9-2 乙苯、苯乙烯混合物是理想物系,纯组分的蒸气压为:乙苯 t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg苯乙烯 tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg式中p °的单位是kPa ,t 的单位为℃。
试求:(1)塔顶总压为8kPa 时,组成为0.595(乙苯的摩尔分数)的蒸汽温度;(2)与上述汽相成平衡的液相组成。
解:已知:乙苯(A )-苯乙烯(B )溶液理想物系,P =8kPa ,y A =0.595,t P A +-=︒206.213225.142408240.6lg ,tP B +-=︒43.20958.144508232.6lg 。
求:(1)t ;(2)x A 。
陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)课后习题第11章液液萃取(一)习题单级萃取11-1现有含醋酸15%(质量分数)的水溶液30kg,用60kg纯乙醚在25℃下作单级萃取,试求:(1)萃取相、萃余相的量及组成;(2)平衡两相中醋酸的分配系数,溶剂的选择性系数。
物系的平衡数据如表11-2-1所示。
表11-2-1在25℃下,水(B)-醋酸(A)-乙醚(S)系统的平衡数据(均以质量分数表示)解:已知:x F=15%,F=30kg,S=60kg,单级萃取,求:(1)E,R,x,y;(2),β。
图11-2-1(1)由得图中M 点。
用内插法过M 点作一条平衡联结线,得平衡时R、E 相。
由图中读得各组分组成,,且量得,。
根据杠杆定律(2)由于,从图11-2-1中读得,故6.14064.01064.0/5.015.01/1=--=--=︒︒︒︒A A A Ax x y y β11-2如图11-2-2所示为溶质(A),稀释剂(B)、溶剂(S)的液液相平衡关系,今有组成为x F 的混合液100kg,用80kg 纯溶剂作单级萃取,试求:(1)萃取相、萃余相的量及组成;(2)完全脱除溶剂之后的萃取液E°、萃余液R°的量及组成。
图11-2-2解:已知:如图11-2-2所示。
求:(1)E,R,y A ,x A ;(2)︒E ,︒R ,︒A y ,︒Ax 。
(1)由,量得,得M 点。
用内插法过M 点作一条平衡联结线,得平衡时R、E 相,从图11-2-2中读得故(2)从图11-2-2中读得x F =0.29,16.0=︒A x ,77.0=︒A y 。
物料衡算式解得11-3醋酸水溶液100kg,在25℃下用纯乙醚为溶剂作单级萃取。
原料液含醋酸x F =0.20,欲使萃余相中含醋酸x A =0.1(均为质量分数)。
试求:(1)萃余相、萃取相的量及组成;(2)溶剂用量S。
已知25℃下物系的平衡关系为y A =1.356201.1Ax ;y S =1.618-0.6399exp(1.96y A );x S =0.067+1.43273.2A x ,式中y A 为与萃余相醋酸浓度x A 成平衡的萃取相醋酸浓度;y S 为萃取相中溶剂的浓度;x S 为萃余相中溶剂的浓度。
综合型计算4-13.拟用一板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液,已知过滤常数K =7.5×10-5m 2/s 。
现要求每一操作周期得到10m 3滤液,过滤时间为0.5h 。
悬浮液含固量φ=0.015(m 3固体/m 3悬浮液),滤饼空隙率ε=0.5,过滤介质阻力可忽略不计。
试求:(1)需要多大的过滤面积?(2)现有一板框压滤机,框的尺寸为0.65m×0.65m×0.02m ,若要求仍为每过滤周期得到滤液量10m 3,分别按过滤时间和滤饼体积计算需要多少框?(3)安装所需板框数量后,过滤时间为0.5h 的实际获得滤液量为多少? 解:(1)τK q =235/3.0180010.7m m 675=⨯⨯=-2m 7.20.36710q V A 2=== (2)按过滤面积需要框 个330.65227.2a 2A n 22=⨯== 3饼m 0.3090.0150.510.01510φε1V φV =--⨯=--= 按滤饼体积需要框 个饼370.650.020.309ba V n 22=⨯==取37个(3) 安装37个框 A=37×2×0.652=31.3m 2τK q =235/3.0180010.7m m 675=⨯⨯=-不变V=qA=0.367×31.1=11.4 m 3传热综合型计算6-31. 质量流量为7200kg/h 的某一常压气体在250根Ф25×2.5mm 的钢管内流动,由25℃加热到85℃,气体走管程,采用198kPa 的饱和蒸汽于壳程加热气体。
若蒸汽冷凝给热系数1α= 1×104 W/(m 2.K),管内壁的污垢热阻为0.0004W K m /2⋅,忽略管壁、管外热阻及热损失。
已知气体在平均温度下的物性数据为:c p =1kJ/(kg ·K),λ= 2.85×10-2W/(m.K),μ=1.98×10-2mPa s ⋅。
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台圣才电子书 陈敏恒《化工原理》(第4版)(下册)章节题库第8章气体吸收一、选择题1.吸收过程中,当L 增大,G 减小时,则推动力将(),传质单元数将()。
A.增大,增大B.增大,减小C.减小,减小D.减小,增大【答案】B 2.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()。
A.B.C.D.【答案】A3.纯水吸收操作时,入塔气体浓度升高,L/G 及出口吸收液中要求不变,则气体出塔浓度将(),吸收率η将会()。
十万种考研考证电子书、题库视频学习平台圣才电子书A.增大,增大B.减小,增大C.增大,减小D.减小,减小【答案】A4.在下列吸收过程中,属于气膜控制的过程是()。
A.水吸收氧B.水吸收氢C.水吸收氨D.水吸收二氧化碳【答案】C5.吸收过程的推动力为()。
A.气相浓度与液相浓度之差B.气相实际浓度与平衡浓度之差C.气相温度与液相温度之差D.气相实际温度与平衡温度之差【答案】B6.在吸收系数的准数关联式中,反映物性影响的准数是()。
A.ShB.ReC.GaD.Sc【答案】D7.用水吸收低浓度,如果在水中加入碱,则此时会()。
A.变小B.变大C.不变D.不确定【答案】B8.某低浓度逆流吸收塔在正常操作一段时间后,发现气体出口含量y2增大,原因可能是()。
A.气体进口含量y1下降B.吸收剂温度降低C.入塔的吸收剂量减少D.前述三个原因都有【答案】C9.高含量气体吸收与低含量气体吸收的根本区别在于()。
A.高含量气体的吸收率高B.低含量气体难以吸收C.高含量气体的L和G不为常数D.低含量气体吸收塔出口浓度较低【答案】C10.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,气相总传质系数,则该处气液界面上气相浓度y i应为(),已知气液平衡关系是y=0.5x。
A.0.02B.0.01C.0.015D.0.005【答案】B11.吸收过程的吸收因数A表示为()。
第10章气液传质设备一、选择题1.以下参数中,属于板式塔结构参数的是();属于操作参数的是()。
A.板间距B.孔数C.孔速D.板上清液层高度【答案】AB;CD2.设计筛板塔时,若改变某一结构参数,会引起负荷性能图的变化。
下面叙述中正确的一组是()。
A.板间距降低,使雾沫夹带线上移B.板间距降低,使液泛线下移C.塔径增大,使液泛线下移D.降液管面积增加,使雾沫夹带线下移【答案】D3.塔板上设置入口安定区的目的是(),设置出口安定区的目的是()。
A.防止气体进入降液管B.避免严重的液沫夹带C.防止越堰液体的气体夹带量过大D.避免板上液流不均匀【答案】A;C4.填料的静持液量与()有关,动持液量与()有关。
A.填料特性B.液体特性C.气相负荷D.液相负荷【答案】AB;ABCD5.用填料吸收塔分离某气体混合物,以下说法正确的是()。
A.气液两相流动参数相同,填料因子增大,液泛气速减小B.气液两相流动参数相同,填料因子减小,液泛气速减小C.填料因子相同,气液两相流动参数增大,液泛气速减小D.填料因子相同,气液两相流动参数减小,液泛气速减小【答案】AC6.以下说法正确的是()。
A.等板高度是指分离效果相当于1m填料的塔板数B.填料塔操作时出现液泛对传质无影响C.填料层内气体的流动一般处于层流状态D.液泛条件下单位高度填料层的压降只取决于填料种类和物系性质二、填空题1.在传质设备中,塔板上的气液两相之间可能的接触状态有:______、______和______。
板式塔操作的转相点是指______。
【答案】鼓泡;泡沫;喷射;由泡沫状态转为喷射状态的临界点2.在设计或研制新型气液传质设备时,要求设备具有______ 、______、______。
【答案】传质效率高;生产能力大;操作弹性宽;塔板压降小;结构简单(以上答案中任选三个)3.对逆流操作的填料塔,液体自塔______部进入,在填料表面呈______状流下。
第14章固体干燥一、选择题1.对非饱和空气,下列温度中最低的是()。
A.干球温度B.湿球温度C.绝热饱和温度D.露点温度【答案】D2.对某空气-水系统,空气的相对湿度为50%,则该空气的干球温度t、湿球温度t w、绝热饱和温度及露点温度t d之间的关系为()。
A.B.C.D.【答案】B3.将充分润湿的物料置于高温气体中,气体的运动速度很小,可近似地视为静止。
当物料温度达到稳定时,物料温度与湿球温度t w相比较,正确的是()。
A.B.D.【答案】A4.用空气作介质干燥热敏性物料,且干燥处于降速阶段,欲缩短干燥时间,则可采取的措施是()。
A.提高空气的温度B.增大干燥面积、减薄物料厚度C.提高空气的流速D.降低空气的相对湿度【答案】B5.对恒速干燥阶段,下列哪个描述是错误的?()A.干燥速度与物料种类有关B.干燥速度与气体的流向有关C.干燥速度与气体的流速有关D.干燥速度与气体的性质有关【答案】B6.同一物料,在一定的干燥条件下,物料分散愈细,则临界含水量()。
A.愈低B.愈高D.不确定【答案】A7.在总压一定的条件下,以下参数对中不能确定空气的露点的是()。
A.干球温度与湿球温度B.湿球温度与焓C.湿度与相对湿度D.绝热饱和温度与湿度【答案】B8.干燥热敏性物料时,为提高干燥速率不宜采取的措施是()。
A.提高干燥介质的温度B.改变物料与干燥介质的接触方式C.降低干燥介质相对湿度D.增大干燥介质流速【答案】A9.在一定空气状态下,用对流干燥方法干燥湿物料时,能除去的水分为()。
A.结合水分B.非结合水分C.平衡水分D.自由水分【答案】D二、填空题1.干燥器内部无补充加热的情况下,进干燥器的气体状态一定,干燥任务一定,则气体离开干燥器的温度越______,干燥器的热效率越______;气体离开干燥器的湿度H2越______,干燥器的热效率越______。
【答案】高;低;大;高2.湿空气经预热后相对湿度φ将_______。
综合型计算4-13.拟用一板框压滤机在恒压下过滤某悬浮液, 已知过滤常数K=7.5 X 15m 2/s 0 现要求每一操作周期得到10m 3滤液,过滤时间为0.5h 。
悬浮液含固量(|)=0.015(m 3 固体/m 3悬浮液),滤饼空隙率E =0.5,过滤介质阻力可忽略不计。
试求:(1)需 要多大的过滤面积? (2)现有一板框压滤机,框的尺寸为0.65mX 0.65mX 0.02m 若要求仍为每过滤周期得到滤液量 10m 3,分别按过滤时间和滤饼体积计算需要多少框?(3)安装所需板框数量后,过滤时间为0.5h 的实际获得滤液量为多少? 解:(1) q=jKF =〃5 :10〜1800= 0.367m 3/m 2(2)按过滤面积需要框 n = £ = 27.2 2 = 33个2 a 2 0.65、, V3 10x0.015V 饼= --------------------- = ------------------------------------1—… 1—0.5—0.015 按滤饼体积需要框 n = V3=—0.309 2 = 37个ba 0.02 0.65取37个(3) 安装 37 个框 A=37X 2X 0.652=31.3m 2q =T K 7 =17.5 m 10晨 1800 = 0.367m 3 / m 2 不变V=qA=0.367X 31.1=11.4 m 3V _ 10 q -0.367= 27.2m 2=0.309 m 3传热综合型计算6-31.质量流量为7200kg/h 的某一常压气体在250根①25X 2.5mm 勺钢管内流动, 由25c 加热到85C,气体走管程,采用198kPa 的饱和蒸汽于壳程加热气体。
若 蒸汽冷凝给热系数“产1 xf(W/(m 2K),管内壁的7^垢热阻为0.0004m 2 ‘K/W, 忽略管壁、管外热 阻及热损失。
已知气体在平均温度下的物性数据为: C p =1kJ/(kg ・ K),入=2.8510-2W/(m.K),仙=1.9810-2mPa s 。
绪论0.1复习笔记【知识框架】【概念汇总】表0-1-1本章重点概念【重点归纳】一、“化工原理”主要学习内容“化工原理”学习内容包括单元操作(重点内容)、传递过程(全书主线)、研究方法(重要手段)。
1.单元操作各单元操作的内容包括:过程和设备。
常见单元操作见表0-1-2。
表0-1-2化工常见单元操作【注意】①单元操作以物理过程为目的,兼顾过程原理和相态;②上表中各单元操作皆属传递过程。
2.传递过程(1)动量传递过程(单相或多相流动)。
(2)热量传递过程——传热。
(3)物质传递过程——传质。
3.基本研究方法(1)数学分析法。
(2)实验研究方法,是经验方法。
(3)数学模型方法,是半理论半经验方法。
总体来说,化工原理主要是建立在经验上,解决实际工业问题的一门课程。
二、化工生产过程1.化学工业的定义化学工业核心是化学反应过程和反应器,其定义为对原料进行化学加工以获得有用产品的工业。
2.化工生产的要求在化工生产中,原料需经过前处理,产物需要经过后处理。
前处理是指原料经过一系列预处理除去杂质,达到特定的纯度、温度和压力的过程。
后处理是指反应产物经过各种处理加以精制的过程,例如回收压强能、热能等。
0.2课后习题详解本章无课后习题。
0.3名校考研真题详解什么是化工原理中的三传?试论述三传的可比拟性。
[中山大学2010研]答:(1)化工原理的三传是指质量传递、热量传递、动量传递。
(2)三传的可比拟性如下:①传递本质类比a.动量传递是由于流体层之间速度不等,动量将从速度大处向速度小处传递。
b.热量传递是流体内部因温度不同,有热量从高温处向低温处传递。
c.质量传递是因物质在流体内存在浓度差,物质将从浓度高处向浓度低处传递。
②基础定律数学模型类比a.动量传递的牛顿黏性定律。
b.热量传递的傅立叶定律。
c.质量传递的费克扩散定律。
③物性系数类比a.动量传递的黏度系数。
b.热量传递的导热系数。
c.质量传递的分子扩散系数。
第1章流体流动1.1复习笔记【知识框架】【概念汇总】表1-1-1本章基本概念表1-1-2本章重点概念【注意1】流体质点不是真正几何意义上的点,而是具有质点尺寸的点。
第8章气体吸收(一)习题气液相平衡8-1 在盛水的鼓泡吸收器中通入纯C02气,如图8-2-1所示,经长期接触后测得水中C02的平衡溶解度为2.857×10-2mol/L溶液。
鼓泡器中的总压为l01.3kPa,水温30℃,溶液的密度ρm=996kg/m3。
求亨利系数,并将此实验值与文献值E=188.5MPa作比较。
图8-2-1解:已知:溶液。
求:实验值。
将此实验值与文献值E=188.5MPa作比较。
查30℃水的饱和蒸汽压,。
长期通入后,有对于稀溶液,则故对文献值相对误差为%21.05.1885.1881.188=--8-2 惰性气与C02的混合气中含CO 230%(体积分数),在1MPa (表压)下用水吸收,如图8-2-2所示。
设吸收塔底水中溶解的CO 2达到饱和,此吸收液在膨胀槽中减压至20kPa (表压),放出大部分CO 2,然后再在解吸塔中吹气解吸。
设全部操作范围内水与CO 2的平衡关系服从亨利定律,操作温度为25℃。
求1kg 水在膨胀槽中最多能放出多少千克CO 2气。
图8-2-2解:已知:,吸收塔底部达饱和。
求:水在膨胀槽中放出的量G 。
查系统,,令当地大气压为,则对稀溶液,其比质量分率,故8-3 20℃的水与N2气逆流接触以脱除水中溶解的O2气。
塔底入口的N2气中含氧0.1%(体积分数),设气液两相在塔底达到平衡,平衡关系服从亨利定律。
求下列两种情况下水离开塔底时的最低含氧量,以mg/m3水表示。
(1)操作压强为101.3kPa(绝压)。
(2)操作压强为40kPa(绝压)。
解:已知:用N2逆流吸收溶解于水中的塔底达平衡。
求:(1)p=101.3kPa(绝对压力)时,c min(mg/m3水);(2)p=40kPa(绝对压力)时,c min (mg/m3水)。
(1)查20℃,O2-H2O系统,,则故(2)同理,故8-4 气液逆流接触的吸收塔,在总压为101.3kPa下用水吸收Cl2气,进入塔底的气体混合物中含氯1%(体积分数),塔底出口的水中含氯浓度为x=0.8×10-5(摩尔分数)。
第10章气液传质设备
一、选择题
1.以下参数中,属于板式塔结构参数的是();属于操作参数的是()。
A.板间距
B.孔数
C.孔速
D.板上清液层高度
【答案】AB;CD
2.设计筛板塔时,若改变某一结构参数,会引起负荷性能图的变化。
下面叙述中正确的一组是()。
A.板间距降低,使雾沫夹带线上移
B.板间距降低,使液泛线下移
C.塔径增大,使液泛线下移
D.降液管面积增加,使雾沫夹带线下移
【答案】D
3.塔板上设置入口安定区的目的是(),设置出口安定区的目的是()。
A.防止气体进入降液管
B.避免严重的液沫夹带
C.防止越堰液体的气体夹带量过大
D.避免板上液流不均匀
【答案】A;C
4.填料的静持液量与()有关,动持液量与()有关。
A.填料特性
B.液体特性
C.气相负荷
D.液相负荷
【答案】AB;ABCD
5.用填料吸收塔分离某气体混合物,以下说法正确的是()。
A.气液两相流动参数相同,填料因子增大,液泛气速减小B.气液两相流动参数相同,填料因子减小,液泛气速减小C.填料因子相同,气液两相流动参数增大,液泛气速减小D.填料因子相同,气液两相流动参数减小,液泛气速减小
【答案】AC
6.以下说法正确的是()。
A.等板高度是指分离效果相当于1m填料的塔板数
B.填料塔操作时出现液泛对传质无影响
C.填料层内气体的流动一般处于层流状态
D.液泛条件下单位高度填料层的压降只取决于填料种类和物系性质
【答案】D
二、填空题
1.在传质设备中,塔板上的气液两相之间可能的接触状态有:______、______和______。
板式塔操作的转相点是指______。
【答案】鼓泡;泡沫;喷射;由泡沫状态转为喷射状态的临界点
2.在设计或研制新型气液传质设备时,要求设备具有______ 、______、______。
【答案】传质效率高;生产能力大;操作弹性宽;塔板压降小;结构简单(以上答案中任选三个)
3.对逆流操作的填料塔,液体自塔______部进入,在填料表面呈______状流下。
【答案】上;膜
4.液体在填料塔中流下时,造成较大尺度上的分布不均匀性的原因有:______ 和______ 。
【答案】初始分布不均匀;填料层内液流的不均匀性
5.填料操作压降线(Δp/Z-u)大致可分为三个区域,即______ 、______和______。
填料塔操作时应控制在______区域。
此时,连续相是______,分散相是______。
【答案】恒持液量区;载液区;液泛区;载液区;气体;液体
三、简答题
1.评价板式塔塔板性能的标准有哪些?
答:通过能力大、塔板效率高、塔板压降低、操作弹性大、结构简单、制造成本低。
2.欲提高填料吸收塔的回收率,应从哪些方面着手?
答:(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”的前提下,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。
3.什么是填料塔的传质单元高度H OG和等板高度HETP?
答:传质单元高度H OG:填料吸收塔每个传质单元对应的填料层高度。
等板高度(HETP):填料精馏塔一块理论板所对应的填料层高度。
四、计算题
1.拟在常压下设计一筛板塔分离甲醇-水混合液。
原料中甲醇浓度为40%(摩尔分数,下同),塔顶得到几乎纯的甲醇产品,塔底几乎为纯水。
要求年产甲醇4万吨,一年生产300天,每天生产24 h。
初步设计结果为:回流比3.5,单流型塔板,板间距500 mm,弓形降液管,平直堰,堰高50 mm,堰长与塔径之比为0.75,筛板厚度3 mm,筛孔按正三角形排列,孔径6 mm,孔间距18 mm。
试计算:
(1)泛点率与塔径;
(2)塔板压降;
(3)液沫夹带量;
(4)降液管内泡沫层高度。
解:塔顶产品几乎为纯甲醇,故塔顶温度等于常压下甲醇的沸点,塔顶馏出液的物性按纯甲醇计。
查得甲醇的相对分子质量为32.04 g/mol,常压沸点为64.7℃,则64.7℃、101.325 kPa 下气相甲醇的密度为
查有机液体相对密度共线图知64.7℃下甲醇的密度为753 kg/m3。
查有机液体的表面张力共线图知64.7℃下甲醇的表面张力为18.3 mN/m。
塔顶气液两相的体积流量为
(1)泛点率与塔径。
由筛板塔泛点关联图中横坐标
根据板间距,查图得则液泛气速为
泛点率取80%,以气体流通面积为基准的净速度
气体流通面积
已知查得,则
圆整塔径,取D=2.2 m,则
气体流通面积
泛点百分率
(2)塔板压降。
①干板压降。
筛孔按正三角形排列,开孔率为
孔速
据ψ和,查得孔流系数,故干板压降为
②堰上液层高度。