化工原理各章问答题-新

第9章吸收
1.吸收分离的依据是什么？如何分类？吸收操作在生产中有哪些应用？
依据：组分在溶剂中的溶解度差异。

分类：a.按过程有无化学反应：分为物理吸收、化学吸收
b.按被吸收组分数：分为单组分吸收、多组分吸收
c.按过程有无温度变化：分为等温吸收、非等温吸收
d.按溶质组成高低：分为低组成吸收、高组成吸收
应用：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炷等。

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。

制备液相产品，如用水吸收氯化氢以制备盐酸等。

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，则需用吸收法除去，以保护大气环境
2.如何表达吸收中的气液平衡关系？
相平衡关系是与体系的温度、压力以及本身物性相关的，较准确描述平衡关系是较复杂的，但对采用稀溶液吸收混合气中低浓度溶质组分时，其溶解度曲线通过原点，并为一直线。

这样相平衡关系除用溶解度曲线表示外，多用亨利定律描述。

3.何谓分子扩散？何谓Fick定律？
借助分子微观运动，使组分从浓度高处向浓度低处传递。

分子扩散发生在静止流或作层流流动的流体中。

扩散通量（单位时间通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量）与浓度梯度成正比o J=—D （dc/dz）扩散通量方向与浓度梯度方向相反，J：扩散通量；D：扩散系数；（dc/dz）：浓度梯度
4.吸收传质中的双膜理论的基本点是什么？
a.气液相间有稳定的相界面
b.相界面两侧各有一停滞膜，膜内的传质以分子扩散方式进行（虚拟膜或者有效膜）
c.传质阻力全部集中在虚拟膜内，膜外的主体中高度湍流传质阻力为0
5.吸收推动力是什么?有哪些表示方法？
吸收推动力就是组分在气相主体的分压与组分在液相的分压之差。

表示方法有：分压差浓度差，还有气相和液相比摩尔分率差，气相和液相摩尔分率差，
6.物理吸收与化学吸收的主要区别在哪里？
气相侧的传递过程与物理吸收完全相同，液相侧-溶质在液相中以部分物理溶解态和部分化学态存在；化学态的存在增大溶解度，增加容量，降低了气相的平衡分压，增加气相传质推动力。

化学反应的存在强化了质量传递过程。

7.吸收速率方程与传热速率方程有何异同？
本质上不同，前者研究的是具体的物质（气膜吸收、液膜吸收）通过介质的速率表征，后者研究能量的传递，二者原理不同
8.何谓吸收操作的操作线方程？它是如何得到的？
吸收塔由任意塔截面上气液相组成x-y间的关系即为操作线方程，是通过该界面的物料衡算式得到的。

9.何谓最小液气比？怎样计算？求取最小液气比有何意义?适宜液气比如何选择?增大液气比对操作线有何影响？
a.溶质气体A得以吸收的最小溶剂用量
b.（Ls/G B）min= （Yb-Ya） / （Xb*-Xa）
c.最小液气比时，欲达到分离要求需填料层高度（或理论塔板数）无穷大，所以在最小液气比时，吸收操作只在理论上才能进行。

当液气比比最小液气比还小时，有一部分操作线会在平衡线之下，吸收在理论上都行不通了，而为脱吸了。

d.适宜液气比常在最小液气比的1.2-2.0倍范围内。

e.增大液气比，操作线更远离平衡线，越加有利于吸收
10.何谓传质单元高度和传质单元数？它们的物理意义如何？
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
G/Ky*a,具有高度的单位，以HOG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NOG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h=NOG*HOG
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X传质单元数
11.如何用平均推动力法计算传质单元数？使用条件是什么？传质单元数=流体经过塔的浓度差/塔两端的对数平均推动力
条件:在吸收操作所涉及的组成范围内若平衡线和操作线均为直线时则可用对数平均推动力法来计算传质单元数。

12.吸收与解吸在什么情况下发生?从平衡线与操作线的位置加以说明。

当混合气中溶质A的分压大于与溶液中溶质A浓度成平衡的气体分压时，发生吸收过程，反之，发生解吸过程。

显示在相图中，操作线在平衡线上方，为吸收。

操作线在平衡线下方，为解吸。

13.提高吸收速率应采取哪些措施？
a.增大湍动程度
b.增大气液接触面积
c.适当增加气液比
14.何谓气膜控制吸收?如何提高吸收总系数？
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”
气膜控制是易溶气体，阻力主要集中在气膜区。

液膜控制是难溶气体。

阻力主要集中在液膜
区。

提高吸收系数就要减小传质阻力。

比如增加湍流程度，降低温度，等等。

15.欲提高填料吸收塔的回收率，你认为应从哪些方面着手？
降低操作温度或增大压力，适当增加气速，增加吸收剂用量，适当增加填料层高度，保证填料充分润湿16.有一填料吸收塔，逆流操作，气体由塔底进入，吸收剂从塔顶淋下，该过程的平衡线与操作线如下图，试将下列有关参数表示在图上。

（1）塔顶、塔底气液组成；（2）作出最小液气比时的操作线；（3）理论上塔底可获得的最大浓度。

第10章蒸馅
1.试分析精馅过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。

回流比有两个极限，全回流时，达到一定的分离程度需要的理论板层数最小（设备费最低），但无产品取出，对工业生产无意义；最小回流比时，需要无限多理论板层数，设备费为无限大，随回流比加大，NT降为有限数，设备费降低，但随R加大，塔径、换热设备等加大,且操作费加大。

操作回流比R应尽可能使设备费与操作费总和为最小,通常取R=（l.l〜 2） Rm in 。

2.精馅塔在一定条件下操作，试问：回流液由饱和液体改为冷液时，塔顶产品组成有何变化？为什么？
从泡点回流改为冷液回流时，xDfo其原因是：冷液回流至塔顶时，冷凝一部分蒸气，放出的潜热把冷液加热至塔顶第一板的饱和温度。

冷凝部分中含难挥发组分较大，使气相易挥发组分增浓。

同时，在塔顶回流比保持不变的条件下，增加了塔内的内回流，使得精馅段实际回流比增大，操作线向平衡线靠近，所需NT减少，这也有利于分离。

3.为什么操作需要塔顶回流？
一方面：提供塔板上的冷回流，取走塔内多余的热量，维持塔内的热量平衡；另一方面：提供塔板上的冷流体，气液两相在塔板上逆向接触，上行的气体中重组分冷凝，下行的液体中的轻组分吸热汽化，反复的冷凝汽化作用进一步增加产品分离的精度
4.什么叫精馅操作？举例说明精馅过程在化工生产中的应用。

利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触, 在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（轻组分）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程为精馅产品分离提纯
5.为什么不能用一般精馅方法将恒沸混合液分离？
不能，恒沸物存在恒沸点，在y-x图上出现拐点，该点气液相组成相同，无法分离。

6.全回流与最小回流比的意义是什么？各有什么用处？一般适宜回流比为最小回流比的多少倍？全回流时，达到指定分离要求的理论板数最少。

全回流主要用在精馅装常开停工和实验室研究等场合。

开工时为不稳定过程，为了尽快达到分离要求，采用全回流操作，然后再慢慢减小回流比，至规定回流比。

最小回流比，是指达到指定分离要求的理论板数最多到无穷是选择适宜回流比的依据。

一般适宜回流比是最小回流比的1.1〜2.0倍。

7.什么叫理论板？理论板、实际板、板效率的关系如何？
某板上升的蒸汽组成与从该板下流的液体组成达到平衡，该板即为理论板
板效率=理论板数/实际板数
8.精馅塔进料的热状况对提馅段操作线有何影响？
进料的热状况不同，q值及q线的斜率也不同，故q线与精馅段操作线的交点亦因进料热状不同而变动,从而提馅段操作线的位置也就随之而变动
9.精馅塔进料量对塔板层数有无影响？为什么？
进料量对塔板层数无影响，因从图解法求理论板数可知，影响塔板层数的主要参数是xF, xW , xD, R和q。

而进料量的改变对上述参数都无影响，所以对塔板数无影响
10.精馅操作中，加大回流比时，对塔顶产品有何影响？为什么？
当精馅塔板数和原料液组成及热状态固定的时候，增大回流比R可以提高产品浓度（因操作线改变），但由于再沸的负荷一定（即上升蒸汽V 一定），此时增大回流比R会使塔顶产量下降（因V= （R+l）D, R上升，D下降）。

11.试说明回流比对精馅塔的理论板数的影响？
固定分离要求的情况下，增大回流比所需的理论塔板数减少反之，则所需的理论塔板数增多
12.用一般的精馅方法，能否得到无水酒精？为什么？
用一般的精馅方法，不能得到无水酒精，因为乙醇一水溶液是具有最大正偏差的溶液，这种溶液在t-x-y图上温度出现最低共沸点，而在y-x图上出现拐点，在该点上，气液相组成相同，即y=x=0.894,直到蒸干为止，浓度仍无改变。

13.写出连续精馅塔的精馅段操作线方程，并说明该方程所表达的意义。

yn+l=R/ （R+l） xn+xD/ （R+l）
表示在一定操作条件下，精馅段内自任意第n层板下降的液相组成xn与其相邻的下一层板（如第
n+1层板）上升蒸汽相组成yn+1之间的关系
14.全塔效率与单板效率有何不同？
二者来源于不同的概念，单板效率直接反映单独一层塔板上传质的优劣，常用语塔板研究中各层塔板的单板效率通常岁组成的因素变化而并不相等;而全塔效率是反映整座塔全部塔板的平均传质效果，便于从理论板数的到实际板数。

常用于板式塔的设计中。

15.为什么说全回流时，所需的理论板数最少？
因在全回流时，操作线与平衡线间的距离最大，故达到规定的分离要求，所需要的理论板数最少。

16.试说明6线（或q线）方程的物理意义，它有什么作用？
8线方程又称为进料板方程，是表示精馅塔中精馅段操作线和提馅段操作线交点轨迹方程，反映了进料热状况对进料板上汽液两相摩尔量的影响。

因在图解理论板时，要作出提馅线，由于提馅段操作线不易作出或不易准确作出，故借助8线和精馅段操作线的交点作出。

17.用图解法求理论板数时，为什么一个直角梯级代表一块理论板？
图解法计算精馅塔的理论板数和逐板计算法一样，也是利用汽液平衡关系和操作关系，在理论情况下，如果汽液两相接触良好，且时间够长，离开第n板的汽液两相可能达到平衡状态，平衡温度为Tn,汽相组成为Yn与液相组成Xn为平衡关系。

这种使汽液两相达到平衡状态的塔板称为一块理论板。

第10章气液传质设备
1.板式塔主要由哪几部分构成？
板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，由圆筒形塔体和按一定间距水平装置在塔内的若干塔板组成
2.目前常用的塔板有哪几种？
泡罩、筛板、浮阀、舌片、浮舌等
3.何谓雾沫夹带，其对塔板的传质分离有何影响？
雾沫夹带指塔板上的液体以雾滴形态被气流夹带到上一塔板的现象，也包括液滴被气流带出设备（如蒸发器）等。

塔板上的雾沫夹带会造成液相在板间的返混，将减小传质推动力而降低板效率。

严重时还会造成液泛。

4.何谓漏液，其对塔板的传质分离有何影响？
在板上与垂直向上的气体进行错流接触传质之后，再由降液管流下，当气速较小时，部分液体从筛孔流下，这种现象为漏液，严重时筛板上不能积液，而无法进行传质，致使塔不能正常工作
5.何谓气液负荷性能图？
塔板设计时其气、液流量要维持在一定的范围内操作才能正常，这些范围用图线的形式表示出来出来所组成的图成为气液负荷性能图！
6.何谓塔的操作弹性？
操作弹性是指蒸馅塔能够在一定的分离效果下，维持正常操作的范围。

多为上升气体速度的最大允许值到最小允许值。

7.填料塔由哪几部分构成？
填料塔的附属结构主要有:支承板、液体喷淋装常和液体再分布器。

8.列举出你所知道的填料种类。

乱堆填料、规整（整砌）填料、实体填料、网体填料、散装填料
9.什么叫液泛现象？
直径一定的塔，可供气、液两相自由流动的截面是有限的。

二者之一的流量若增大到某个限度，降液管内的液体便不能顺畅地流下；当管内的液体满到上层板的溢流堰顶时，便要漫到上层板，产生不正常积液，最后可导致两层板之间被泡沫液充满。

这种现象，称为液泛，亦称淹塔。

10.要提高填料塔的吸收效果，应如何选择填料？
比表面积大的；有尽可能大的空隙率的填料；填料因子中值小的。

11.填料吸收塔内的填料，液体喷淋装置和液体再分布器的作用是什么？填料一提供气液两相的传质面积；
液体喷淋装置一使液体在塔内分布均匀，使填料表面被液体充分润湿；
液体再分布器一用以减少液体在填料层内壁流效应，将沿壁下流的液体导向填料层内第11章萃取1.萃取的基本原理是什么？具有什么特点？在什么情况下选择萃取分离而不选择精馅分离？
利用液体各组分在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度的不同，使某一组分从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。

选择性好；萃取容量大；化学稳定性好；分相好；易于反萃取或精馅分离；操作安全、经济、毒性小溶液中各组分的沸点非常接近，或者说组分之间的相对挥发度接近于一。

混合液中的组成能形成恒沸物酸，用一般的精馅不能得到所需的纯度。

混合液重要回收的组分是热敏性物质，受热易于分解、聚合或发生其它化学变化。

需分离的组分浓度很低且沸点比稀释剂高，用精馅方法需蒸馅出大量稀释剂，耗能量很多。

2.三元体系的相平衡关系有哪几种表达方法？
三角形相图
3.工业萃取包括哪几个基本过程？
混合过程将一定量的溶剂加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以实现溶质由原料向溶剂的转移过）程.
沉降分层分离出萃取相E和萃余相R;
脱除溶剂获得萃取液E和萃余液R',回收的萃取剂循环使用。

4.何谓稀释剂、萃取剂、萃取相、萃余相、萃取液、萃余液？
萃取剂：为萃取A而加入的溶剂
萃取相：原溶剂和稀释剂混合萃取后，分成两相，含溶剂S较多的一相；
萃余相：主含稀释剂的一相
萃取液：萃取相脱溶剂后的溶液
萃余液：萃余相脱溶剂后的溶液
5.选择萃取剂的基本原则是什么？
选择性好，易实现分离；良好的萃取动力学性能，平衡速度快；大萃取量，萃取剂用量小；在水相中的溶解度小，且化学稳定性好；易与稀释剂互溶，混合后具有良好的分相性能，不易产生第三相
6.什么是萃取剂的选择性系数，其意义是什么？当其值为1时意味着什么，当其值为无穷大时双意
味着什么？
7.何为分配系数，分配系数等于1是否就意味着不能进行萃取分离操作？
8.萃取中理论级的含义是什么？
9.单级萃取计算的内容有哪些？
10.杠杆规则在萃取中如何应用？
第12章干燥
1.有人说：“自由水分即为物料的非结合水分”。

这句话对吗？（扼要说明原因）
2.固体物料与一定状态的湿空气进行接触干燥时，可否获得绝干物料？为什么？
3.为什么湿空气进入干燥器前，都先经预热器预热？
4.物料中的非结合水分是指哪些水分？在干燥过程中能否除去？
5.要提高恒速干燥阶段的干燥速率，你认为可采取哪些措施？
6.试说明固体物料在热空气流中是如何被干燥成产品的？
7.测定湿球温度时，当水的初温不同时，对测量结果有无影响？为什么？
8.在对流干燥过程中。

为什么说干燥介质一湿空气既是载热体又是载湿体？
9.如何强化干燥过程？
10.干燥器出口空气的湿度增大（或温度降低）对干燥操作和产品质量有何影响？并说明理由。

11.湿物料经干燥后达不到产品含水量的要求（偏高），你认为应采取什么措施来解决它。

12.要提高干燥器的热效率，应从哪些方面着手？
13.用湿空气干燥某湿物料，该物料中含水量为50% （干基），已知其临界含水量为120% （干基）。

有人建议提高空气温度来加速干燥，你认为他的建议是否可取?为什么？
14.回答下列问题
（1）湿空气的干球温度、湿球温度、露点在什么情况下相等，什么情况下不等？（2）湿空气在进入干燥器前，往往进行预热，这样做有什么好处？
15.为什么临界含水量X 的确定对于如何强化具体的干燥过程具有重要的意义?下列两种情况下X值将会变大还是变小？
（1）提高干燥时气流速度而使恒速阶段的干燥速率增大时；
（2）物料的厚度减小时。

试从干燥机理加以分析。