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第五章 吸 收§5.1 概述气体吸收是典型的扩散传质过程。
气相（吸附质）：由可溶于吸收剂的气体组分和吸收操作系统包括两个相：不溶或难溶于吸收剂的惰性组分组成。
液相：液体吸收剂。
对吸收操作的吸收率、吸收条件、吸收设备类型的选择都起决定性的作用。
吸收过程：利用混合气中各组分在吸收剂中有不同溶解度的特点，选择合宜的吸收剂对混合气中的组分进行选择性的吸收，以达到从混合气中分离出纯的组分，或得到指定浓度的溶液或使气体净制的目的。
吸收的应用：(1)制取成品：如用NaOH溶液吸收Cl2制取NaClO3，用水吸收氯化氢以制取盐酸，用硫酸(98.3％)吸收三氧化硫以制取浓硫酸等。
(2)从气体中回收有用的组分和分离气体混合物：如用水吸收氯磺酸生产尾气回收HCl，用油吸收石油裂解气中C2以上组分，使之与氢和甲烷分离；由乙烯直接氧化来制环氧乙烷时用水吸收反应后气体中的环氧乙烷等。
(3)吸收气体中的有害物质以净化气体：如用水吸收AC发泡剂缩合工段和氯化工段的尾气以除去HCl气体；合成氨工业中用铜氨液吸收除去原料气体中的一氧化碳等。
(4)作为生产的辅助环节：如氨碱法生产中用饱和盐水吸收氨以制备原料氨盐水等。
(5)作为环境保护和职业保健的重要手段：如硫酸厂用吸收除去废气中二氧化硫；过磷酸钙厂用吸收除去废气中含氟气体等。
在净化这类废气时有时还可以回收有用的副产品。
1 吸收的类型吸收包括两种类型。
（1）物理吸收：吸收质只是简单地从气相溶入液相，吸收质与吸收剂间没有显著的化学反应或只有微弱的化学反应，条件稍有改变，解吸即可发生。
例如用吸收油吸收焦炉气中的苯，用水吸收氯化氢、二氧化碳或氨等。
特点：①是一个物理化学过程，吸收的极限取决于当时条件下吸收质在吸收剂中的溶解度，吸收速率主要取决于吸收质从气相主体传递进入液相主体的扩散速率。
②是可逆的，热效应一般较小。
③加压有利于吸收，减压则有利于解吸；降低温度可以有限度地增大吸收质的溶解度，提高吸收速率，但温度过低，吸收质分子的扩散速率减慢，有可能减慢吸收速率。
第一章流体的流动与输送1、滞流（名词解释）：流体流动时，流体的质点做一层滑过一层的位移，层与层之间没有明显的干扰。
（墨水在水中呈直线）湍流（名词解释）：流体流动时，流体的质点有剧烈的涡动，只有靠近管壁处还保留滞留的形态。
（墨水无固定轨迹，呈絮状）2、影响流体流动类型的因素有哪些？（简答题）（1）管径（2）密度（3）粘度（4）速度雷诺数Re=dvρ/μ当Re<2000时为滞流，当2000<Re<4000时为过渡态，当Re>4000时为湍流3、流体流动过程中产生阻力的内因（根本原因）：实际流体有粘度4、实验室中常用的两种流量计：（1）转子流量计（2）孔板流量计5、流体阻力实验中测量的是球形截止阀的局部阻力6、伯努利方程应用的条件：静止流体、理想流体、实际流体7、文氏管流量计的压头损失比孔板流量计的小8、伯努利实验中，测压管的测压孔开在管壁处测量的为静压强，测压管的测压孔正对水流方向时，测压管内液注的高度是静压头与动压头之和。
9、 e.g.滞流流量不变，管径缩小一倍，阻力增加16倍10、流体阻力与管长成正比，管长扩大一倍，阻力扩大一倍。
11、离心泵产生汽蚀的原因：安装高度过高。
离心泵产生气缚的原因：启动前没灌满水，离心泵有气体。
12、离心泵靠出口阀调节流量，离心泵在启动之前要关闭出口阀，先启动电机后开出口阀，离心泵关闭时先关出口阀后关闭电机。
13、旋涡气泵属于正位移泵，靠旁路调节阀调节流量，阀门全开体系流量最小，阀门全关体系流量最大。
14、连续性方程是根据物料衡算推导出来的，伯努利方程是根据能量衡算推导出来的。
15、绝对压=大气压+表压，真空度=大气压-绝对压会计算AB之间的压差16、定态流动（名词解释）：流体流动的系统中，若任一截面上流体的性质（如密度、粘度等）和流动参数（如流速、压力等）不随时间而改变，此种流动称为定态流动。
17、流体的流动形态如果为滞流，摩擦阻力系数与Re有关；如果为湍流，摩擦阻力系数与Re和相对粗糙度有关。
化工原理思考题答案第一章流体流动与输送机械1、压力与剪应力的方向及作用面有何不同答：压力垂直作用于流体表面，方向指向流体的作用面，剪应力平行作用于流体表面，方向与法向速度梯度成正比。
2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素答:单位是N·S/m2即Pa·s，也用cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分子间的引力和分子的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压力有关3、采用U型压差计测某阀门前后的压力差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？答：无关，对于均匀管路，无论如何放置，在流量及管路其他条件一定时，流体流动阻力均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截面的压力差却不相同。
4、流体流动有几种类型？判断依据是什么？答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re≥4000时，为湍流，2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？答：雷诺数表示流体流动中惯性力与黏性力的对比关系，反映流体流动的湍动状态6、层流与湍流的本质区别是什么？答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中心可分为哪几个区域？答：层流内层、过渡层和湍流气体三个区域。
8、流体在圆形直管中流动，若管径一定而流量增大一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？答：层流时W f∝u，流量增大一倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf∝u2 ，流量增大一倍能量损失是原来的4倍。
9、圆形直管中，流量一定，设计时若将管径增加一倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失又是原来的多少倍？答：10、如图所示，水槽液面恒定，管路中ab及cd两段的管径、长度及粗糙度均相同，试比较一下各量大小11、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改用转子流量计，转子上下压差值又将如何变化？答：孔板前后压力差Δp=p1-p2，流量越大，压差越大，转子流量计属于截面式流量计，恒压差，压差不变。
第五章：吸收 概述气液相平衡吸收过程的传质速率吸收塔的计算填料塔第一节：概述一、吸收吸收的定义：吸收是利用气态均相混合物中各组分在吸收剂中溶解度的差异来实现分离的单元操作。
吸收的目的：I.回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品II.除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理III.除去工业放空尾气中的有害气体，以免环境污染。
二、工业吸收了解工业生产中吸收及解吸过程、所需条件和典型设备例子工业上从合成氨原料混合气体中回收CO2乙醇胺脱硫法•需要解决的问题1.选择合适的溶剂2.提供适当的传质设备3.溶剂的再生三、溶剂的选择1.对溶质较大的溶解度；2.良好的选择性；3.温度变化的敏感性；4.蒸汽压要低；5.良好的化学稳定性；6.较低的黏度且不易生泡；7.廉价、无毒、易得、不易燃烧等经济和安全条件。
四、吸收的分类按有无化学反应：物理吸收和化学吸收按溶质气体的浓度：低浓度和高浓度吸收按溶质气体组分的数目：单组分和多组分吸收按有无热效应：等温和非等温吸收本章只讨论低浓度、单组分、等温的物理吸收过程。
五、吸收操作的经济性（费用）气液两相流经设备的能量损耗；溶剂的挥发及变质损失；溶剂的再生费用。
√六、吸收设备第二节：气液相平衡一、平衡溶解度恒温、恒压下，相互接触的气液两相的浓度不变时，气液两相之间的浓度关系。
气液两相组成的浓度分别用物质的摩尔分数来表示，即y= n i /Σn y 、x= n i /Σn x：气液两相中惰性组分的量不变,溶质与惰性组分摩尔比。
yy Y −=1xx X −=11.气体的溶解度气体在溶液中的溶解平衡是一个动态平衡，该平衡的存在是有条件的；平衡时气相中溶质的分压——平衡分压（或饱和分压），液相中溶质的浓度——平衡浓度（或饱和浓度），也即是气体在溶液中的溶解度；气体的溶解度是一定条件下吸收进行的极限程度；温度和压力对吸收操作有重要的影响；加压和降温对吸收有利；升温和降压对解吸有利。
（完整版）化⼯原理思考题答案化⼯原理思考题答案第⼀章流体流动与输送机械1、压⼒与剪应⼒的⽅向及作⽤⾯有何不同答：压⼒垂直作⽤于流体表⾯，⽅向指向流体的作⽤⾯，剪应⼒平⾏作⽤于流体表⾯，⽅向与法向速度梯度成正⽐。
2、试说明粘度的单位、物理意义及影响因素答:单位是N·S/m2即Pa·s，也⽤cp，1cp=1mPa·s，物理意义为：分⼦间的引⼒和分⼦的运动和碰撞，与流体的种类、温度及压⼒有关3、采⽤U型压差计测某阀门前后的压⼒差,压差计的读数与U型压差计放置的位置有关吗？答：⽆关，对于均匀管路，⽆论如何放置，在流量及管路其他条件⼀定时，流体流动阻⼒均相同，因此U型压差计的读数相同，但两截⾯的压⼒差却不相同。
4、流体流动有⼏种类型？判断依据是什么？答：流型有两种，层流和湍流，依据是：Re≤2000时，流动为层流；Re≥4000时，为湍流，2000≤Re≤4000时，可能为层流，也可能为湍流5、雷诺数的物理意义是什么？答：雷诺数表⽰流体流动中惯性⼒与黏性⼒的对⽐关系，反映流体流动的湍动状态6、层流与湍流的本质区别是什么？答：层流与湍流的本质区别是层流没有径向脉动，湍流有径向脉动7、流体在圆管内湍流流动时，在径向上从管壁到管中⼼可分为哪⼏个区域？答：层流内层、过渡层和湍流⽓体三个区域。
8、流体在圆形直管中流动，若管径⼀定⽽流量增⼤⼀倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失⼜是原来的多少倍？答：层流时W f∝u，流量增⼤⼀倍能量损失是原来的2倍，完全湍流时Wf∝u2 ，流量增⼤⼀倍能量损失是原来的4倍。
9、圆形直管中，流量⼀定，设计时若将管径增加⼀倍，则层流时能量损失时原来的多少倍？完全湍流时流体损失⼜是原来的多少倍？答：10、如图所⽰，⽔槽液⾯恒定，管路中ab及cd两段的管径、长度及粗糙度均相同，试⽐较⼀下各量⼤⼩11、⽤孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板前后的压差值将如何变化？若改⽤转⼦流量计，转⼦上下压差值⼜将如何变化？答：孔板前后压⼒差Δp=p1-p2，流量越⼤，压差越⼤，转⼦流量计属于截⾯式流量计，恒压差，压差不变。
化工设计基础第四版第五章知识点总结摘要：1.化工设计基础第四版第五章概述2.化工设计的基本原则和步骤3.化工设备设计中的基本概念4.化工设备的分类和选型5.化工设备的结构和材料6.化工设备的安全和维护7.化工设计基础第四版第五章知识点总结正文：化工设计基础第四版第五章知识点总结化工设计基础是一门涉及化学工程、石油工程、制药工程等领域的重要学科。
本章主要介绍了化工设计的基本原则和步骤，化工设备设计中的基本概念，化工设备的分类和选型，化工设备的结构和材料，以及化工设备的安全和维护等内容。
一、化工设计基础第四版第五章概述化工设计基础第四版第五章主要讲述了化工设计的基本原则和步骤，以及化工设备的相关知识。
化工设计是一项复杂的工程技术活动，需要遵循一定的原则和步骤，以确保设计出的化工设备能够满足生产需要，并保证设备的安全运行。
二、化工设计的基本原则和步骤化工设计的基本原则包括：安全第一、经济合理、技术先进、操作简便等。
化工设计的步骤主要包括：项目立项、设计方案选择、设备选型和设计、设备制造和安装、设备调试和运行等。
三、化工设备设计中的基本概念化工设备设计中的基本概念包括：设备设计压力、设备设计温度、设备材料选择、设备结构形式等。
这些概念是设计化工设备的基础，需要充分考虑设备的工作环境和使用要求。
四、化工设备的分类和选型化工设备可以根据其用途和特点进行分类，如反应设备、分离设备、传热设备、储存设备等。
在设备选型时，需要根据生产工艺的要求，选择适合的设备类型和型号。
五、化工设备的结构和材料化工设备的结构和材料是设备设计和制造的重要内容。
设备的结构形式需要满足生产工艺的要求，设备的材料选择需要考虑设备的耐压、耐温、耐腐蚀性能等。
六、化工设备的安全和维护化工设备的安全和维护是保证设备正常运行的关键。
设备设计需要考虑安全防护措施，设备运行需要定期进行维护和检查，发现问题及时处理。
综上所述，化工设计基础第四版第五章主要介绍了化工设计的基本原则和步骤，化工设备设计中的基本概念，化工设备的分类和选型，化工设备的结构和材料，以及化工设备的安全和维护等内容。
吸 收1、30℃水的饱和蒸气压＝4.24kPa, (p268, 表五（一）)求湿空气中水蒸气的体积分数；042.03.10124.4==x 求水蒸气的质量分数：0265.029958.018042.018042.0=⨯+⨯⨯=m x 求湿空气的密度：315.1302732734.2229958.018042.0m kg =+⨯⨯+⨯=ρ 2、亨利定律为Ex p =* %0515.018100028600==x ，MPa x p E 1971015.53.1014*=⨯==-相平衡常数；19453.101197000===p E m 3、根据，Ex p =*,**=Py p %0232.018800043.03.101*=⨯==E p x （mol%） 质量分数：%057.0189768.9944%0232.044%0232.0=⨯+⨯⨯=x4、%28.22676.20203.0*=⨯==E p x (m o l %) 质量分数：%2.21872.971728.21728.2=⨯+⨯⨯=x5、进入水的最高含氧量水的最高含氧量是空气中氧（21％）相平衡的含氧量。
69*1024.51006.410130021.0-⨯=⨯⨯==E p x32266632.91032.918321024.51024.5m gO kgH kgO =⨯=⨯⨯=⨯---脱氧后的最低含氧量：脱氧后水的最低含氧量是与吹扫地氮气中含氧相平衡的含氧量。
69*10499.01006.410130002.0-⨯=⨯⨯==E p x36887.0183210499.0m g =⨯⨯- 6、136.012.0112.011=-=-=y y Y ，0101.001.0101.02=-=Y被吸收到氨量：1000(1-0.12)(0.136-0.0101)=110.8m 3kg 03.77172982734.228.110=⨯⨯出口气体体积：V=1000-110.8=889.2m 37、kPax p E 55003.016500*===对于稀溶液，Pa m kmolH M E S .1001.15500001181000134-⨯===ρm x x p E y ==，∴p E m = 43.5101300550000==m8、p Em =43.5101300550000== 147043.5008.0===m y x kg 59.3147044181000=⨯⨯，（环氧乙烷分子量＝44）12、稳态下通过气膜的扩散系数（分子扩散的斯蒂芬定律）)(21p p p p RT D A N B -=δS m mol .2 p 1=20℃水的蒸汽压＝2330Pa 1≈Bp p ,因为气膜中水蒸气分压小。
