化工分離工程重要

化工分離工程復(fù)習(xí)題第一章1、求解分子傳質(zhì)問題的基本方法是什么？1）分子運(yùn)動(dòng)理論2）速率表示方法（絕對(duì)、平均）3）通量2、漂流因子與主體流動(dòng)有何關(guān)系？P/PBM反映了主體流動(dòng)對(duì)傳質(zhì)速率的影響，定義為“漂流因子”。因P>PBM,所以漂流因數(shù)p/pBM>1,這表明由于有主體流動(dòng)而使物質(zhì)A的傳遞速率較之單純的分子擴(kuò)散要大一些。3、氣體擴(kuò)散系數(shù)與哪些因素有關(guān)？一般來說，擴(kuò)散系數(shù)與系統(tǒng)的溫度、壓力、濃度以及物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。對(duì)于雙組分氣體混合物，組分的擴(kuò)散系數(shù)在低壓下與濃度無關(guān)，只是溫度及壓力的函數(shù)。4、如何獲得氣體擴(kuò)散系數(shù)與液體擴(kuò)散系數(shù)？測(cè)定二元?dú)怏w擴(kuò)散系數(shù)的方法有許多種，常用的方法有蒸發(fā)管法，雙容積法，液滴蒸發(fā)法等。液體中的擴(kuò)散系數(shù)亦可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定或采用公式估算。5、描述分子擴(kuò)散規(guī)律的定律是費(fèi)克第一定律。6、對(duì)流傳質(zhì)與對(duì)流傳熱有何異同?同：傳質(zhì)機(jī)理類似；傳遞的數(shù)學(xué)模型類似；數(shù)學(xué)模型的求解方法和求解結(jié)果類似。異：系數(shù)差異：傳質(zhì)：分子運(yùn)動(dòng)；傳熱：能量過去7、提出對(duì)流傳質(zhì)模型的意義是：對(duì)流傳質(zhì)模型的建立，不僅使對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)的確定得以簡(jiǎn)化，還可以據(jù)此對(duì)傳質(zhì)過程及設(shè)備進(jìn)行分析，確定適宜的操作條件，并對(duì)設(shè)備的強(qiáng)化、新型高效設(shè)備的開發(fā)等作出指導(dǎo)。8、停滯膜模型、溶質(zhì)滲透模型和表面更新模型的要點(diǎn)是什么？各模型求得的傳質(zhì)系數(shù)與擴(kuò)散系數(shù)有何關(guān)系，其模型參數(shù)是什么？停滯膜模型要點(diǎn)：①當(dāng)氣液兩相相互接觸時(shí)，在氣液兩相間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各有一個(gè)很薄的停滯膜，溶質(zhì)A經(jīng)過兩膜層的傳質(zhì)方式為分子擴(kuò)散。②在氣液相界面處，氣液兩相出于平衡狀態(tài)。③在兩個(gè)停滯膜以外的氣液兩相主體中，由于流體的強(qiáng)烈湍動(dòng)，各處濃度均勻一致。關(guān)系：液膜對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)kG=D/(RTzg),氣膜對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)kL=D/zl對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)可通過分子擴(kuò)散系數(shù)D和氣膜厚度ZG或液膜厚度zl來計(jì)算。模型參數(shù)：組分A通過氣膜擴(kuò)散時(shí)氣膜厚度為模型參數(shù)，組分A通過液膜擴(kuò)散時(shí)液膜厚度為模型參數(shù)。溶質(zhì)滲透模型要點(diǎn)：①液面是由無數(shù)微笑的流體單元所構(gòu)成，當(dāng)氣液兩相出于湍流狀態(tài)相互接觸時(shí)，液相主體中的某些流體單元運(yùn)動(dòng)至界面便停滯下來。在氣液未接觸前，液體單元中溶質(zhì)的濃度和液相主體的濃度相等，接觸開始后，相界面處立即達(dá)到與氣相平衡狀態(tài)。②隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，溶質(zhì)A通過不穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方式不斷地向液體單元中滲透。液體單元在界面處暴露的時(shí)間是有限的，經(jīng)過時(shí)間。c后，舊的液體單元即被新的液體單元所置換而回到液相主體中去。在液體單元深處，仍保持原來的主體濃度不變。④液體單元不斷進(jìn)行交換，每批液體單元在界面暴露的時(shí)間。c都是一樣的。關(guān)系：kcm=2[D/(兀C)]1/2對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)可通過分子擴(kuò)散系數(shù)D和暴露時(shí)間。c計(jì)算。模型參數(shù)：暴露時(shí)間。表面更新模型要點(diǎn)：溶質(zhì)向液相內(nèi)部傳質(zhì)為非穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散過程。界面上液體單元有不同的暴露時(shí)間或稱年齡，界面上各種不同年齡的液體單元都存在。不論界面上液體單元暴露時(shí)間多長(zhǎng)，被置換的概率是均等的。單位時(shí)間內(nèi)表面被置換的分率稱為表面更新率，用符號(hào)S表示。關(guān)系：kcm=(DS)1/2對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)可通過分子擴(kuò)散系數(shù)D和表面更新率S計(jì)算。模型參數(shù)：表面更新率。9、對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)有哪幾種求解方法，其適用情況如何？對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)的分析解法和類比解法，僅適用于一些較為簡(jiǎn)單的傳質(zhì)問題；由于傳質(zhì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)各式各樣，傳質(zhì)機(jī)理、尤其是湍流下的傳質(zhì)機(jī)理又極不完善，所以目前設(shè)計(jì)上還要靠經(jīng)驗(yàn)方法，即通過實(shí)驗(yàn)整理出來的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)關(guān)聯(lián)式來計(jì)算對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)。10、雷諾類比有何意義？雷諾類比把整個(gè)邊界層作為湍流區(qū)處理，但根據(jù)邊界層理論，在湍流邊界層中，緊貼壁面總有一層流內(nèi)層存在，在層流內(nèi)層進(jìn)行分子傳遞，只有在湍流中心才進(jìn)行渦流傳遞，故雷諾類比有一定的局限性。第二章1、溫度和壓力對(duì)吸收過程的平衡關(guān)系有何影響？加壓和降溫有利于吸收操作，因?yàn)榧訅汉徒禍乜商岣邭怏w溶質(zhì)的溶解度。2、亨利定律的適用條件是在一定溫度小，當(dāng)總壓不很高時(shí)。3、傳質(zhì)推動(dòng)力的表達(dá)方式：氣相組成差：△y=y-ye,液相組成差：△x=xe-x。氣相分壓差:A=p-pe以液相組成差：△c=ce-c。4、相平衡關(guān)系在吸收過程中的作用：可以判斷傳質(zhì)進(jìn)行的方向，確定傳質(zhì)推動(dòng)力的大小，指明傳質(zhì)過程所能達(dá)到的極限。5、如何判斷吸收過程是屬于哪種過程控制對(duì)于易溶氣體，H值很大，1/HkL<<1/kg,此時(shí)傳質(zhì)總阻力的絕大部分存在于氣膜之中，吸收的總推動(dòng)力主要用來克服氣膜阻力，這種情況稱為氣膜控制。對(duì)于難容氣體，H值很小,H/kG<<1/kL,此時(shí)傳質(zhì)阻力的絕大部分存在于液膜之中，氣膜阻力可以忽略，吸收總推動(dòng)力的絕大部分用于克服液膜阻力，這種情況稱為液膜控制。6、總吸收速率方程與膜吸收速率方程的不同：總吸收速率方程多了一個(gè)有效比表面積a7、亨利系數(shù)很大的條件是：溫度升高，難溶氣體的亨利系數(shù)大。8、吸收劑萃取劑各為最小用量的多少倍吸收劑萃取劑用量都為最小用量的1.1~2.0倍。.質(zhì)速度為氣膜控制或液膜控制時(shí)為易溶還是難溶物質(zhì)？答：氣膜控制為易溶物質(zhì)，液膜控制為難溶物質(zhì)。.氣體吸收時(shí)，操作線斜率代表什么意義?答：操作線斜率L/V稱為液氣比，它是溶劑與惰性氣體摩爾流量的比值。它反映單位氣體處理量的溶劑消耗量的大小。.氣體吸收時(shí)，操作線如何獲得？答：無論是逆流操作還是并流操作的吸收塔，其操作線方程及操作線都是由物料衡算求得的，與吸收系統(tǒng)的平衡關(guān)系、操作條件以及設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式等均無任何牽連。.傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)有何物理意義？答：傳質(zhì)單元高度反映了傳質(zhì)阻力的大小、填料性能的優(yōu)劣以及潤(rùn)濕情況的好壞。吸收過程的傳質(zhì)阻力越大，填料層有效比面積越小，則每個(gè)傳質(zhì)單元所相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨染驮酱蟆髻|(zhì)單元數(shù)反映吸收過程進(jìn)行的難易程度。生產(chǎn)任務(wù)所要求的氣體組成變化越大，吸收過程的平均推動(dòng)力越小，則意味著過程的難度越大，此時(shí)所需的傳質(zhì)單元數(shù)也就越大。.氣相總體積吸收系數(shù)與氣相總吸收系數(shù)有何不同之處？答：體積吸U^系數(shù)KYa是有效比表面積和吸收系數(shù)的乘積；體積吸收系數(shù)是表示填料層傳質(zhì)特性的動(dòng)力學(xué)參數(shù)；體積吸收系數(shù)的物理意義：在推動(dòng)力為一個(gè)單位的情況下，單位時(shí)間，單位體積，填料層內(nèi)所吸收溶質(zhì)的量。.脫吸因數(shù)和吸收因數(shù)有何物理意義？\*MERGEFORMAT稱為脫吸因數(shù)，是平衡線斜率與操作線斜率的比值,答：\*MERGEFORMAT稱為脫吸因數(shù)，是平衡線斜率與操作線斜率的比值,\*MERGEFORMAT,即脫吸因素S的倒數(shù)，稱為吸收因數(shù)，它是操作線斜率與平衡線斜率的比值，量綱為一。.吸收塔計(jì)算中的理論級(jí)表示何種含義？答：設(shè)填料層由N級(jí)組成，吸收劑從塔頂進(jìn)入第I級(jí)，逐級(jí)向下流動(dòng)，最后從塔底第N級(jí)流出；原料氣則從塔底進(jìn)入第N級(jí)，逐級(jí)向上流動(dòng)，最后從塔頂?shù)贗級(jí)排出。在每一級(jí)上，氣液兩相密切接觸，溶質(zhì)組分由氣相向液相轉(zhuǎn)移。若離開某一級(jí)時(shí)，氣液兩相的組成達(dá)到平衡，則稱該級(jí)為一個(gè)理論級(jí)，或稱為一層理論板。.填料層的等板高度表示何種含義？答：等板高度HETP是指分離效果與一個(gè)理論級(jí)（或一層理論板）的作用相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨龋址Q當(dāng)量高度。等板高度與分離物系的物性、操作條件及填料的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。.多組分吸收非關(guān)鍵組分操作線斜率與關(guān)鍵組分操作線斜率區(qū)別如何？答：斜率：輕組分>關(guān)鍵組分>重組分.常用解吸方法有哪些？答：（1）氣提解吸（以空氣、氮?dú)?、二氧化碳作載氣，又稱為惰性氣體氣提以水蒸氣作載氣，同時(shí)又兼作加熱熱源的解吸常稱為汽提以吸收劑蒸汽作為載氣的解吸。）（2）減壓解吸（3）加熱解吸（4）加熱一減壓解吸。.選擇吸收劑有哪些基本原則?答：(1)溶解度吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度要大，這樣可以提高吸收速率并減少吸收劑的耗用量。(2)選擇性吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分要有良好的吸收能力，而對(duì)混合氣體中的其他組分無吸收或吸收甚微，否則不能直接實(shí)現(xiàn)有效的分離。(3)揮發(fā)度操作溫度下吸收劑的蒸汽壓要低，因?yàn)槲瘴矚馔鶠槲談┱羝柡?，吸收劑的揮發(fā)度越高，其損失量便越大。(4)黏度吸收劑在操作溫度下的黏度越低，其在塔內(nèi)的流動(dòng)性越好，這有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。(5)所選用的吸收劑還應(yīng)盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。.什么情況下選擇化學(xué)吸收？答：①凈化或精制氣體②制取某種氣體的液態(tài)產(chǎn)品③分離混合氣體以回收所需組分④工業(yè)廢氣的治理。第三章.多組分精儲(chǔ)如何計(jì)算泡點(diǎn)、露點(diǎn)？(1)泡點(diǎn)及平衡氣相組成的計(jì)算

\*MERGEFORMAT。要應(yīng)用因y1+y2++yn=1,將其帶入ki=yi/xi可得試差法，即先假設(shè)泡點(diǎn)，根據(jù)已知的壓力和所設(shè)的溫度，求出所設(shè)的溫度，求出平衡常數(shù)，\*MERGEFORMAT。要應(yīng)用再核對(duì)\*MERGEFORMAT是否等于1。若是，則所設(shè)的泡點(diǎn)正確，否則應(yīng)另設(shè)溫度，重復(fù)上面的計(jì)算，直至\*MERGEFORMAT=1為止，此時(shí)的溫度和氣相溫度即為所求。(2)露點(diǎn)和平衡液相組成的計(jì)算因x1+x2+……+xn=1將其帶入ki=yi/xi可得\*MERGEFORMAT應(yīng)用試差法，也可用相對(duì)揮發(fā)度法。.多組分精儲(chǔ)如何確定關(guān)鍵組分？在待分離的多組分溶液中，選取工藝中最關(guān)心的兩個(gè)組分，規(guī)定它們?cè)谒敽退桩a(chǎn)品中的組成或回收率，那么在一定的分離條件下，所需的理論板層數(shù)和其他組分的組成也隨之而定。由于所選定的兩個(gè)組分對(duì)多組分溶液的分離起控制作用，故稱它們?yōu)殛P(guān)鍵組分，其中揮發(fā)度高的那個(gè)組分稱為輕關(guān)鍵組分，揮發(fā)度低的稱為重關(guān)鍵組分。.何為清晰分割，何為非清晰分割？清晰分割：若兩關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度相差較大，且兩者為相鄰組分，此時(shí)可認(rèn)為比重關(guān)鍵組分還重的組分全部在塔底產(chǎn)品中，比輕關(guān)鍵組分還輕的組分全部在塔頂產(chǎn)品中，這種情況稱為清晰分割。若進(jìn)非清晰分割：若兩關(guān)鍵組分不是相鄰組分，則塔頂和塔底產(chǎn)品中必有中間組分；或者,若進(jìn)料中關(guān)鍵組分的相對(duì)揮發(fā)度與關(guān)鍵組分的相差不大，則塔頂產(chǎn)品中就含有比重關(guān)鍵組分還重的組分，塔底產(chǎn)品中就會(huì)含有比輕關(guān)鍵組分還輕的組分。上述兩種情況稱為非清晰分割。.多組分精儲(chǔ)如何確定最小回流比？恩德伍德公式：\*MERGEFORMAT\*MERGEFORMAT\*MERGEFORMAT先用試差法求出0,再求出Rmin.多組分精儲(chǔ)如何進(jìn)行進(jìn)料板位置確定計(jì)算？仿照兩組分精儲(chǔ)計(jì)算中所采用的方法；若為泡點(diǎn)進(jìn)料，則用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：\*MERGEFORMAT2]第四章1、塔板有哪些主要類型？塔板可分為：降液管式塔板和無降液管式塔板降液管式塔板：泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、噴射型塔板（舌型塔板、浮舌塔板、斜孔塔板）2、板式塔的流體力學(xué)性能包括哪些方面？⑴塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)1）鼓泡接觸狀態(tài)2）蜂窩狀接觸狀態(tài)3）泡沫接觸狀態(tài)4）噴射接觸狀態(tài)⑵氣體通過塔板的壓降⑶塔板上的液面落差3、異常操作現(xiàn)象，是如何形成的？塔板的異常操作現(xiàn)象包括漏液、液泛和液沫夾帶。⑴漏液形成原因：氣速太小和板面上液面落差所引起的氣流分布不均勻，在塔板液體入口處，液層較厚，往往出現(xiàn)漏液⑵液沫夾帶形成原因：上升氣流穿過塔板上層時(shí)，必然將部分液體分散成微小液滴，氣體夾帶著這些液滴在板間的空間上升，如液滴來不及沉降分離，則將隨氣體進(jìn)入上層塔板，這就是液沫夾帶現(xiàn)象。影響霧沫夾帶量的因素很多，最主要的是空塔氣速和塔板間距?？账馑贉p小及塔板間距增大，可使液沫夾帶量減小。⑶液泛形成原因：液泛的形成與氣液兩相的流量有關(guān)。對(duì)一定的液體流量，氣速過大會(huì)形成液泛；反之，對(duì)一定的氣體流量，液量過大可能發(fā)生液泛。還與塔板結(jié)構(gòu)，特別是塔板間距等參數(shù)有關(guān)。4、評(píng)價(jià)踏板性能的指標(biāo)有哪些方面，開發(fā)新型塔板應(yīng)考慮哪些問題?⑴性能指標(biāo)：①生產(chǎn)能力大，即單位塔截面上氣體和液體的通量大②踏板效率高，即完成一定的分離任務(wù)所需的板數(shù)少③壓降低，即氣體通過單板的壓降低，能耗低④操作彈性大，當(dāng)操作的氣液負(fù)荷波動(dòng)時(shí)仍能維持板效率的基本穩(wěn)定。⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便，造價(jià)低廉⑵新型塔板應(yīng)滿足高效率、大通量、高操作彈性、低壓力降的要求。5、塔板負(fù)荷性能圖的構(gòu)造如何？①霧沫夾帶線②液相負(fù)荷下限線③漏液線④液相負(fù)荷上限線⑤液泛線6、填料有哪些主要類型?⑴散裝填料1）拉西環(huán)填料2）鮑爾環(huán)填料3）階梯環(huán)填料4）弧鞍填料5）矩鞍填料6）金屬環(huán)矩鞍填料7）球形填料⑵規(guī)整填料1）格柵填料2）波紋填料3）脈沖填料7、填料的幾何特性包括哪些參數(shù)？填料的幾何特性主要包括：比表面積、空隙率、填料因子。8、填料塔吸收塔泛點(diǎn)速度如何確定？填料的泛點(diǎn)氣速由貝恩-霍根關(guān)聯(lián)式進(jìn)行計(jì)算：?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖：第五章.萃取操作的基本原理是什么?造成第二相；利用原料液中各組在液體混合物中加入一個(gè)與基本不相混溶的液體作為溶劑,分在兩個(gè)液相之間的分配關(guān)系來分離液體混合物。造成第二相；利用原料液中各組.共軻相、聯(lián)結(jié)線、臨界混溶點(diǎn)、輔助曲線各表示何意義？曲線以內(nèi)的區(qū)域?yàn)閮上鄥^(qū)，以外的區(qū)域?yàn)榫鄥^(qū)，位于兩相區(qū)內(nèi)的混合物分為兩個(gè)互相平衡的液相，稱為共軻相。聯(lián)結(jié)兩共軻液相組成的直線稱為聯(lián)結(jié)線。輔助曲線與溶解度曲線相交，得交點(diǎn)P,通過P點(diǎn)的聯(lián)結(jié)線無限短，即該點(diǎn)所代表的平衡液相無共軻相，相當(dāng)于該系統(tǒng)的臨界狀態(tài)，故該點(diǎn)P為臨界混溶點(diǎn)。輔助曲線：通過已知點(diǎn)R1、R2等分別作底邊BS的平行線，再通過相應(yīng)聯(lián)結(jié)線的另一端點(diǎn)E1、E2等分別作左側(cè)邊AB邊的平行線，這些平行線分別交與F、G……，聯(lián)接這些點(diǎn)所得平滑曲線即為輔助曲線。.分配系數(shù)和選擇性系數(shù)各表示什么意義？分配系數(shù)：ka=ya/xa分配系數(shù)ka表達(dá)了溶質(zhì)在兩個(gè)平衡液相中的分配關(guān)系。Ka值越大，萃取分離的效果越好。Ka值與聯(lián)結(jié)線的斜率有關(guān)，同一物系，ka值隨溫度和組成而變。選擇性系數(shù)：3=ka/kb（ka、kb為組分A、B的分配系數(shù)）選擇性系數(shù)為組分A、B的分配系數(shù)之比，若3>1,則A、B組分能分離，且3越大，越易分離；若3=1,則A、B組分不能用此萃取劑分離。.溶解度曲線和分配曲線有何聯(lián)系?以溶解度曲線上的萃余相R中組分A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)xa為橫坐標(biāo)，以萃取相E中組分A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，則可以在x—y直角坐標(biāo)圖上得到表示這一對(duì)共軻相組成的點(diǎn)，每一對(duì)共軻相可得一個(gè)點(diǎn)，將這些點(diǎn)相連接即可得分配曲線。分配曲線表達(dá)了溶質(zhì)A在互成平衡的E相與R相中的分配關(guān)系。.單級(jí)萃取如何計(jì)算？.多級(jí)錯(cuò)流萃取有何特點(diǎn)？.每一級(jí)均加入新鮮萃取劑；2).萃取后的萃取相作為下一級(jí)的