气液传质设备习题2011
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第4章 气液传质设备一、选择题1.填料塔的吸收面积等于()。
A.塔内填料总表面积B.塔的截面积C.塔内润湿的填料表面积【答案】C2.某板式塔的降液管面积为0.1m2,板间距为450mm,液相负荷为100m3/h。
该塔盘在操作中可能发生()。
A.淹塔B.过量雾沫夹带C.漏液D.过量气泡夹带【答案】D3.下述说法中错误的是()。
A.板式塔内气液逐级接触,填料塔内气液连续接触B.精馏用板式塔,吸收用填料塔C.精馏既可以用板式塔,也可以用填料塔D.吸收既可以用板式塔,也可以用填料塔【答案】B二、填空题1.填料塔是______接触式气液传质设备,塔内为分散相,为连续相,为保证操作过程中两相的,填料吸收塔顶部要有良好的装置。
【答案】连续;液体;气体;良好接触;液体分布2.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。
【答案】逐级;气相;连续;液相3.当喷淋量一定时,填料塔单位高度填料层的压力降与塔气速关系线上存在两个转折点,其中下转点称为______,上转点称为______。
【答案】载点;泛点4.完成一分离任务需要的填料层高度为8 m,所用填料的等板高度HETP为0.5 m,若改用板式塔,则完成这一分离任务所需的理论塔板数(包括塔釜)为______。
【答案】165.为改进液体在填料塔内流动的不均匀性,通常可采取的措施是______、______。
【答案】预分布;增加再分布装置6.板式塔塔板上影响液面落差的主要因素是①______;②______;③______。
为减少液面落差可采用①______;②______。
【答案】塔板结构;塔径;流体流量;对大塔径采用双溢流、阶梯流等溢流型式;塔板向液体侧倾斜的方法7.若某精馏过程需要16块理论板(包括再沸器),其填料的等板高度为0.5m,则填料层有效高度为______。
【答案】8m8.填料塔的等板高度(HETP)是指______。
10.2 课后习题详解(一)习题板式塔10-1 某筛板塔在常压下以苯-甲苯为试验物系,在全回流下操作以测定板效率。
今测得由第9、第10两块板(自上向下数)下降的液相组成分别为0.652与0.489(均为苯的摩尔分数)。
试求第10块板的默弗里湿板效率。
解:已知:常压苯-甲苯系统,,求:第十块板的默弗里板效率E MV全回流下,y n+1=x n∴y11=x10=0.489 y10=x9=0.653苯-甲苯系统α=2.4810-2 甲醇-水精馏塔在设计时规定原料组成X F=0.40,塔顶产品组成为0.90,塔釜残液组成为0.05(均为甲醇的摩尔分数),常压操作。
试用0’connell关联图估计精馏塔的总塔效率。
解:已知:常压,甲醇-水系统,x f=0.4,x D=0.9,x w=0.05,求:用O´connell关联图估计E T由教材附录相平衡数据查得再查t=80℃时,汽液共存查O,connell关联图得10-3 一板式吸收塔用NaOH水溶液吸收氯气。
氯气的摩尔分数为2%,要求出塔摩尔分数低于0.002%。
各块塔板的默弗里板效率均为50%,不计液沫夹带,求此塔应有多少块实际板。
NaOH溶液与氯气发生不可逆化学反应,可设相平衡常数m=0。
解:已知:求:∵m=0每板逐推得实际板数为10。
10-4 某厂常压操作下的甲苯-邻二甲苯精馏塔拟采用筛板塔。
经工艺计算知某塔板的气相流量为2900m3/h,液相流量为9.2m3/h。
试用弗尔的泛点关联图以估计塔径。
有关物性数据:气相密度为3.85kg/m3,液相密度为770kg/m3.液体的表面张力为17.5mN/m。
根据经验选取板间距为450mm、泛点百分率为80%,单流型塔板,溢流堰长度为75%塔径。
解:已知:P=101.3kPa,甲苯-邻二甲苯系统,,求:用弗尔泛点关联图估计塔径查弗尔泛点关联图,得由教材图10-40查得圆整取D=1.2m此时泛点半分率填料塔10-5 某填料精馏塔用以分离氯仿-1,1-二氯乙烷,在全回流下测得回流液组成x D=8.05×10-3,残液组成x w=8.65×10-4(均为1,1-二氯乙烷的摩尔分数)。
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( AB );属于操作参数的是( CD )。
(A)板间距(B) 孔数(C) 孔速(D) 板上清液层高度2.以下3类塔板中,操作弹性最大的是( C ),单板压降最小的是( A )。
(A) 筛孔塔板(B) 泡罩塔板(C) 浮阀塔板3.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( D )。
(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4.O'Connel关联式中粘度与相对挥发度的计算以( D )温度为准。
D(A)塔顶温度(B) 塔釜温度(C) 原料温度(D) 塔顶与塔底的算术平均温度5.塔板上设置入口安定区的目的是( A ),设置出口安定区的目的是( C )。
AC(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6.以下属于散装填料的有( ),属于规整填料的有( )。
(A) 格栅填料(B) 鲍尔环填料(C) 矩鞍填料(D)波纹填料(E)弧鞍填料(F) 阶梯环填料7.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8.对于填料塔的附属结构,以下说法不正确的是.....( )。
(A) 支承板的自由截面积必须大于填料层的自由截面积(B) 液体再分布器可改善壁流效应造成的液体不均匀分布(C) 除沫器是用来除去由填料层顶部逸出的气体中的液滴(D) 液泛不可能首先发生于支承板9. 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10. 以下说法正确的是....( )。
声明:此答案非标准,实乃鄙人一孔之见,仅供参考。
-----邵世鹏,2011年6月12日气体吸收1.>;<2.气相阻力(或气膜);气体3.A4.A;C(对于一定物系,E 仅随温度变化(E H )m m C H C E=为液相总浓度,为亨利常数,为溶解度系数5.D(取决于相平衡,气体为易溶or难溶???)6.D (吸收剂用量最小,min L V (,操作线与相平衡曲线相交或者相切,总传质推动力*Y Y −趋于零,故塔高无穷)7.C *E Y mX X P ==,1mV S A L==(此题作图解)s 的物理意义:相平衡曲线的切线与操作线的斜率之比当系统压力减半,E m P=,m加倍,S 加倍=1.2.此时操作线的斜率小于相平衡曲线的切线斜率,又因塔高无穷,故塔内总可以在塔底达到平衡8.B;B(见课本P41)9.BC(作图)10.难11.21.19110−×*C P H=12.液相;气相13.降低;升高14.减小;减小15.大于;上方16.增大;增大17.L/(VM)操作线与相平衡曲线的斜率之比18.通常为等温吸收、传质系数基本不沿塔高变化19.气相平均推动力20.减小;靠近;增加21.L/(VM);底22.不变;增加23.不变O G *12O G *221222121122,Z N Y Y 111N In 11A Y Y A 1AY 111In 11A Y A 1AY 111In 11A Y A 1AY Y 1Y Y O G O G Y V H H K a m X m X η==•Ω−=−•−−−−•−−−•−=−∵不变,不变【(()+】=【()()+】【()()+】亦不变不变,不变24.越大;越大(流量大,湍动程度大,传质系数大;气相总传质单元高度反应吸收塔性能,其值越小,性能越好)25.变小(气相总传质单元数表示吸收过程的难易程度,与传质任务有关)26.基本不变;增大Y Y Y Y Y11K 111K XX m k k m k k k =+≈≪气膜控制 ,故蒸馏1.互溶液体混合物;各液体组分的挥发度不同2.相等;>(指的是轻组分)3.>4.减小;增高;增高;不利(加压对轻重组分的挥发度影响不同,对饱和蒸汽压较大的轻组分的影响较大,使轻重组分的蒸汽压差别减小,相对挥发度减小)5.轻组分;重组分;两种液体组分的挥发度相同,不能用一般的蒸馏方法实现分离6.组成互成平衡;各处温度相等7.0.125(全回流操作线1n n y x +=,相平衡方程1(1)n n nx y x αα=+−)8.3;0.96(操作线111n w n Rx Wx y R R +=+++)9.塔顶轻组分气相摩尔分数大于塔底;塔顶轻组分液相摩尔分数大于塔底10.0.412;0.632; 2.45000000A 00A P P //(1//1)B AA B A A A B A BA B A A B A A P p p p p p P p p p y y y y x x x x α−=−−==−−==−泡点方程 :x x 露点方程: y )相对挥发度:(11.五种;过冷液体;<12.0.82;0.70;0.75;0.65(由双组份气液平衡相图11,n n n n y y x x +−>>;再由精馏图,精馏段与提留段的操作线方程都位于对角线上方,故n n y x >,所以11n n n n y y x x ++>>>)13.(1)>;>(2)=;>(3)<;>(4)<;=(5)<;<(注意,此处的(,)q q x y 即为q 线与精馏段的交点D 点)14.无穷;0;1n ny x +=15.大于;减小16.难17.A;A;DL R L R V R 1VV D R L=DR D R D W =+=液气比,增大,故增大(1+),,不变,增大,气液回流量均增大故馏出液x 增大,精馏段的操作线斜率增大,更远离相平衡线故精馏段塔板数减小,提留段塔板数必曾多,所以x 减小(作图)18.ABBCCL'=L+qF,V'=V-(1-q)F0,q =饱和蒸汽饱和液体q=1,19.AB20.AC(真空度=大气压-绝对压强,绝压减小,相对挥发度增加,相平衡曲线与操作线距离增大,推动力增大,分离程度提高)21.CWW F D+WFz Dx +Wx Fz D x -x )+Fx ,D V V V V R F D F D w F Z =−全塔总物料衡算=全塔易挥发组分物料衡算=代入,=(减小,故减小’(1-q)F,故不变,=D (1+R),增加22.CDF D +WW F D L R L R V R +1VV D R V 'V R V V '==全塔总物料衡算=增加,不变,减小,不变,不变(1+),=-(1-q )FD 减小,不变,减小,减小23.AAL'L '(1)(1)(1)qF DR qFV V q F D R q F=+=+=−−=+−−24.C(取特殊情况,最小回流比,Zf 增大,q 线右移,精馏段操作线斜率减小)25.CAA26.C27.A28.B气液传质设备1.填料种类;物系的物性参数;气液相负荷2.液体;在填料层上方形成液层;填料层压降3.泛点;液体再布器4.塔板压降;液泛;液沫夹带;漏液;液面落差(此答案绝对标准,诸君不必质疑)5.漏液线;过量液沫夹带线;液相负荷下限线;液相负荷上限线;溢流液泛线;正常操作区;正常操作区6.右移(或上移);下移;右移7.塔板负荷性能图中上下操作极点气体流量之比8.A干燥1.纯属脑残,怎可停产?干燥介质的吸湿能力用相对湿度表征,即空气中湿分分压距离该操作温度下水蒸气饱和蒸汽压的大小,其差值越大,干燥推动力越大。
10 气液传质设备10.1 板式塔10.1.1 概述板式塔是一种应用极为广泛的气液传质设备,它由一个通常呈圆柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干塔板所组成。
如图10-1所示,板式塔正常工作时,液体在重力作用下自上而下通过各层塔板后由塔底排出;气体在压差推动下,经均布在塔板上的开孔由下而上穿过各层塔板后由塔顶排出,在每块塔板上皆贮有一定的液体,气体穿过板上液层时,两相接触进行传质。
为有效地实现气液两相之间的传质,板式塔应具有以下两方面的功能:①在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分的接触,为传质过程提供足够大而且不断更新的相际接触表面,减小传质阻力;②在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动,以提供最大的传质推动力。
由吸收章可知,当气液两相进、出塔设备的浓度一定时,两相逆流接触时的平均传质推动力最大。
在板式塔内,各块塔板正是按两相逆流的原则组合起来的。
但是,在每块塔板上,由于气液两相的剧烈搅动,是不可能达到充分的逆流流动的。
为获得尽可能大的传质推动力,目前在塔板设计中只能采用错流流动的方式,即液体横向流过塔板,而气体垂直穿过液层。
由此可见,除保证气液两相在塔板上有充分的接触之外,板式塔的设计意图是,在塔内造成一个对传质过程最有利的理想流动条件,即在总体上使两相呈逆流流动,而在每一块塔板上两相呈均匀的错流接触。
10.1.2 筛板上的气液接触状态塔板上气液两相的接触状态是决定板上两相流流体力学及传质和传热规律的重要因素。
如图片3-8所示,当液体流量一定时,随着气速的增加,可以出现四种不同的接触状态。
(1)鼓泡接触状态当气速较低时,气体以鼓泡形式通过液层。
由于气泡的数量不多,形成的气液混合物基本上以液体为主,气液两相接触的表面积不大,传质效率很低。
(2)蜂窝状接触状态随着气速的增加,气泡的数量不断增加。
当气泡的形成速度大于气泡的浮升速度时,气泡在液层中累积。
气泡之间相互碰撞,形成各种多面体的大气泡,板上为以气体为主的气液混合物。
气体吸收单元自测题一、填空题一、吸收操作的依据是,以达到分离气体混合物的目的。
二、Henry定律的表达式为p e=E·x,假设某气体在水中的亨利系数E值专门大,说明该气体为气体。
3、由于吸收进程中气相中溶质分压老是溶质的平稳分压,因此吸收操作线老是在平稳线的。
4、在1atm、20℃下某低浓度气体混合物被清水吸收,假设气膜传质系数为k G=,液膜传质系数k L=,溶质的溶解度系数H=150kmol/,那么该溶质为气体,气相总传质系数K Y= kmol/.△Y)。
五、解吸时,溶质由向传递,压力温度将有利于解吸。
六、双膜理论的大体论要点。
对气膜操纵体系,传质阻力要紧集中在相中,对液膜操纵体系,传质阻力要紧集中在相中。
7、在吸收进程中,假设提高吸剂用量,对气膜操纵的物系,体积总传质系数K Y a,对液膜操纵的物系,体积总传质系数K Y a。
八、吸收操作中增加吸收剂用量,操作线的斜率,吸收推动力。
九、当吸收剂用量为最小用量时,那么所需填料层高度将为。
10、在常压逆流操作的填料塔中,用纯溶剂吸收混合气中的溶质。
已知进塔气相组成Y1为(摩尔比),操作液气比为(L/G)=,气液平稳关系为Y=,那么溶质组分的回收率最大可达。
1一、脱吸因数可表示为,吸收因数可表示为。
1二、低浓度逆流吸收操作中,当气体入口含量y1下降,其它条件不变时,那么气体出口含量y2,液体出口含量x1,被吸收溶质总量,回收率η,平均推动力△y m,N OL。
(增大、减小、不变、不确信)13、低浓度逆流吸收操作中,其它条件不变而入塔液体含x2下降,那么N OL,出塔液体x1,出塔气体y2。
(增大、减小、不变、不确信)14、低浓度逆流吸收塔设计中,假设气体流量、进出口组成及液体入口组成必然,减小吸收剂用量,传质推动力将,设备费用将。
(增大、减小、不变)二、选择题一、吸收操作的作用是分离( )。
A、气体混合物B、液体均相混合物C、气液混合物D、部份互溶的液体混合物二、在一符合Henry定律的气液平稳系统中,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( )。
一.选择题1. 蒸馏是利用各组分( )不同的特性实现分离的目的。
CA 溶解度;B 等规度;C 挥发度;D 调和度。
2.在二元混合液中,沸点低的组分称为( )组分。
CA 可挥发;B 不挥发;C 易挥发;D 难挥发。
3.( )是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。
AA 液相回流;B 进料;C 侧线抽出;D 产品提纯。
4.在( )中溶液部分气化而产生上升蒸气,是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。
CA 冷凝器;B 蒸发器;C 再沸器;D 换热器。
5.再沸器的作用是提供一定量的( )流。
DA 上升物料;B 上升组分;C 上升产品;D 上升蒸气。
6.冷凝器的作用是提供( )产品及保证有适宜的液相回流。
BA 塔顶气相;B 塔顶液相;C 塔底气相;D 塔底液相。
7.冷凝器的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的( )回流。
BA 气相;B 液相;C 固相;D 混合相。
8.在精馏塔中,原料液进入的那层板称为( )。
CA 浮阀板;B 喷射板;C 加料板;D 分离板。
9.在精馏塔中,加料板以下的塔段(包括加料板)称为( )。
BA 精馏段;B 提馏段;C 进料段;D 混合段。
10.某二元混合物,进料量为100 kmol/h ,x F = 0.6,要求塔顶x D 不小于0.9,则塔顶最大产量为( )。
(则W=0) BA 60 kmol/h ;B 66.7 kmol/h ;C 90 kmol/h ;D 100 kmol/h 。
11.精馏分离某二元混合物,规定分离要求为D x 、w x 。
如进料分别为1F x 、2F x 时,其相应的最小回流比分别为1min R 、2min R 。
当21F F x x >时,则 ( )。
AA .2min 1min R R <;B .2min 1min R R =;C .2min 1min R R >;D .min R 的大小无法确定12. 精馏的操作线为直线,主要是因为( )。
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( AB );属于操作参数的是( CD )。
(A)板间距(B) 孔数(C) 孔速(D) 板上清液层高度2.以下3类塔板中,操作弹性最大的是( C ),单板压降最小的是( A )。
(A) 筛孔塔板(B) 泡罩塔板(C) 浮阀塔板3.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( D )。
(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4.O'Connel关联式中粘度与相对挥发度的计算以( D )温度为准。
D(A)塔顶温度(B) 塔釜温度(C) 原料温度(D) 塔顶与塔底的算术平均温度5.塔板上设置入口安定区的目的是( A ),设置出口安定区的目的是( C )。
AC(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6.以下属于散装填料的有( ),属于规整填料的有( )。
(A) 格栅填料(B) 鲍尔环填料(C) 矩鞍填料(D)波纹填料(E)弧鞍填料(F) 阶梯环填料7.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8.对于填料塔的附属结构,以下说法不正确的是.....( )。
(A) 支承板的自由截面积必须大于填料层的自由截面积(B) 液体再分布器可改善壁流效应造成的液体不均匀分布(C) 除沫器是用来除去由填料层顶部逸出的气体中的液滴(D) 液泛不可能首先发生于支承板9. 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10. 以下说法正确的是....( )。
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。
化工原理chapter11气液传质设备自测题气液传质设备自测题一、填空题1、板式塔的流体力学性能包括、、、、。
2、塔板负荷性能图由、、、、五条线组成,五条线围成的区域为,操作点应在。
3、加大板间距,则液泛线;减少塔板开孔率,则漏液线;增加降液管面积,则液相负荷上限线。
4、塔板的操作弹性是指。
5、列举三种板式塔___________、___________、___________;列举四种常见的填料___________、___________、___________、___________。
二、选择题1、下列塔板属于错流塔板的有( )。
A.浮阀塔板B.穿流筛板C.泡罩塔板D.淋降栅板2、精馏塔设计中,增加塔板开孔率,可使漏液线( )。
A.上移B.不动C.下移D.无法确定3、板式塔操作过程中,下列哪些因素会引起塔压剧增( )。
(多选)A、降液管堵塞B、夹带液泛C、物料起泡D、以上因素都不能4、下列哪个因素能使雾沫夹带量上升( )。
A、气速增大B、板间距增大C、操作压强增大D、液体表面张力增大5、关于填料塔压降△p与气速u和喷淋量L的关系,下列说法正确的是( )。
A、u越大,△p越小B、u越大、△p越大C、L越大,△p越小D、以上说法都不对三、问答题1、溢流堰、降液管的作用是什么?2、在板式塔设计中,塔板间距的选取主要考虑哪些因素?3、什么叫液泛?发生液泛时塔温(塔顶、塔底)或压强有何反映?当出现H d>(H T+h w)时,可能是哪些原因造成的?可以从哪些方面进行调整?4、在板式塔的操作中,可能出现哪些返混现象?返混对塔的效率会有何影响?气液传质设备自测题答案一、填空题1、塔板压降,液泛,雾沫夹带,漏液,液面落差2、雾沫夹带线,液泛线,液相负荷上限线,漏液线,液相负荷下限线,适宜操作区,适宜操作区内3、上移,下移,右移4、操作线与负荷性能图上曲线的两个交点所对应的气体流量的上限和与下限的比值。