化工原理（下）復(fù)習(xí)各章知識點及復(fù)習(xí)題

本文格式為Word版，下載可任意編輯——化工原理（下）復(fù)習(xí)各章知識點及復(fù)習(xí)題第1章蒸餾

內(nèi)容小結(jié)

氣液相平衡相平衡方程全塔物料衡算物料衡算精餾段操作線交點軌跡提餾段操作線——q線簡化：恒摩爾流假設(shè)（無加料無出料板）熱量衡算求q值（加料板）冷凝器Qc?V(IVD?ILD)再沸器QB?V(IVW?ILW)

圖解法方法逐板計算法設(shè)計型捷算法計算壓力參數(shù)加料位置Rmin?xD?yey選e?xe擇回流比全回流yn?1?xn加料熱狀態(tài)1

?

復(fù)習(xí)題

1蒸餾概述

蒸餾操作是借混合液中各組分揮發(fā)性的差異而達到分開目的。輕組分：混合物中的易揮發(fā)組分；重組分：混合物中的難揮發(fā)組分

例：蒸餾是分開的一種方法，其分開依據(jù)是混合物中各組分的，分開的條件是。

答：均相液體混合物，揮發(fā)性差異，造成氣液兩相系統(tǒng)

精餾操作壓力的選擇

減壓蒸餾：降低了液體的沸點。應(yīng)用場合：分開沸點較高的熱敏性混合液，混合物沸點過高的物系（避免采用高溫載熱體）。

加壓蒸餾：提高冷凝溫度避免使用冷凍劑。應(yīng)用場合：分開常壓下呈氣態(tài)的物系，餾出物的冷凝溫度過低的物系。舉例：脫丙烷塔操作壓力提高到1765kPa時，冷凝溫度約為50℃,便可使用江河水或循環(huán)水進行冷卻，石油氣常壓呈氣態(tài)，必需采用加壓蒸餾。

2雙組分溶液的氣液相平衡

例：當(dāng)混合物在t-x-y圖中的氣液共存區(qū)內(nèi)時，氣液兩相溫度，但氣相組成液相組成，而兩相的量可根據(jù)來確定。答:相等，大于，杠桿規(guī)則

例：當(dāng)氣液兩相組成一致時，則氣相露點溫度液相泡點溫度。答：大于

例：雙組分溶液的相對揮發(fā)度α是溶液中的揮發(fā)度對的揮發(fā)度之比，若α=1表示。物系的α值愈大，在x-y圖中的平衡曲線愈對角線。答：易揮發(fā)組分，難揮發(fā)組分，不能用普通蒸餾方法分開，遠離

理想溶液的含義

例：理想溶液滿足拉烏爾定律，也滿足亨利定律；非理想稀溶液滿足亨利定律，但不滿足拉烏爾定律;聽從亨利定律并不說明溶液的理想性，聽從拉烏爾定律才說明溶液的理想性

例：精餾塔分開某二元物系，當(dāng)操作壓強降低時，系統(tǒng)的相對揮發(fā)度?()，溶液的泡點()，塔頂蒸汽冷凝溫度()。答：增大，減小，減小

3平衡蒸餾與簡單蒸餾4精餾

例：精餾塔的作用是。答：提供氣液接觸進行傳熱和傳質(zhì)的場所。

例：在連續(xù)精餾塔內(nèi)，加料板以上的塔段稱為，其作用是；加料板以下的塔段（包括加料板）稱為_____，其作用是。答：精餾段提濃上升蒸汽中易揮發(fā)組分提餾段提濃下降液體中難揮發(fā)組分

2

例：離開理論板時，氣液兩相達到狀態(tài)，即兩相相等，____互成平衡。答:平衡溫度組成

例：精餾塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度，其原因有（1）和（2）。答:塔頂易揮發(fā)組分含量高塔底壓力高于塔頂

加料熱狀態(tài)參數(shù)q的計算

例：已知汽液混合物進料中，汽相與液相的摩爾數(shù)之比為3:2，易揮發(fā)組分的摩爾分?jǐn)?shù)為0.3，則q=______。

答：0.4(q=2/(3+2)=0.4)

例：精餾塔有進料熱狀況，其中以進料q值最大，進料溫度____泡點溫度。答:五種冷液體小于

對于不同的進料熱狀況，xq、yq與xF的L與L,V與V的關(guān)系為（1）冷液進料：xq＞xF，yq＞xF，q>1,L＞L+F,V＜V；（2）飽和液體進料：xq＝xF，yq＞xF；q＝1,L＝L+F,V=V；（3）氣液混合物進料：xq＜xF，yq＞xF0

化工原理吸收復(fù)習(xí)

基本原理與概念

氣液相平衡：物料平衡：在總壓P、溫度T一定時的氣液平衡關(guān)系：全塔物料衡算；VB(Y1-Y2)=Ls(X1-X2)

PA*=f（CA）（由試驗確定）塔頂與塔任一截面間

的物料衡算:

PA*=ExA適合低濃度氣體V(y1-y2)=L(x1-x2)PA*=CA/H

稀溶液*1yA*=mXA吸收操作線方程:（

L亨利

L定律）YA*=

mX?mX1?(m?1)X

y?Vx?(y2?Vx2)

傳質(zhì)速率方程物料平衡與傳質(zhì)速率方程結(jié)合(以填料層中微元高dh為例):NA=kG(P-Pi)=kL(Ci-C)Kya(y-y*)Sdh=GSdx=LSdx推出填料

高度的公式

Vy?V2y2被吸收的溶質(zhì)量NA=KG(P-P*)=KL(C*-C)吸η=?11V1y1進塔氣體中的溶質(zhì)量NA=ky(y-y*)=Kx(x*-x)收低濃度氣體η=

y1?y2y1

NA=Ky(y-y*)=Kx(x*-x)率η定義：氣體吸收操作中液體流率與氣體流率之比。L/V即操作線斜率，它可影響吸收質(zhì)量和本。一個技術(shù)指標(biāo)，亦是一個經(jīng)濟指標(biāo)。液氣比L/V(L)min?VdCAy1?y2LL_______()?(1.1~1.2)()min分子擴散基本定律：JA??DABdZx1*?x2V操V

單向擴散傳遞速率：NACADP?JA?N?(P?PAiCRTZGPBmA)NA?ZLCCLDm(CAi?CA)?kL(CAi?CA)

提高吸收率的兩種途徑：溶劑改性

改變平衡關(guān)系：降低溫度增加傳質(zhì)推動力提高壓力增加液氣比L/V用新型填料如環(huán)鞍型，Mellapak填料

減少傳質(zhì)阻力改變操作條件如改變V、L流率或溫度、壓力對數(shù)平均推動力：?Ym?

?Y1??Y2ln(?Y1??Y2)當(dāng)ΔY1/ΔY2小于2時，可用算術(shù)平均推動力：?Ym??Y1??Y22

6

計算填料層高度Z的兩種方法：

利用傳質(zhì)單元數(shù)計算塔高方法：NOG-氣相總傳質(zhì)單元數(shù)；HOG-氣相總傳質(zhì)單元高度1、平均推動法（適合平衡線、操作線為直線）Z=HOG*NOG=KVY?a?Y1?Y2X1?X2L???YmKX?a?Xm

2、吸收因數(shù)法（適合平衡線為過原點的直線，操作線為直線）：NOG查圖；HOG=V/KYa3、圖解積分法：NOG=?Y2Y1dYY?Y?（圖解積分），HOG=

VKY?a,Z=NOG×HOG

4、近似圖解法：根據(jù)傳質(zhì)單元數(shù)的定義，由圖解法求NOG

利用理論板求塔高：Z=N理論板數(shù)×H等板高度，Z=N理/η板×板間距

習(xí)題講解

操作中的吸收塔，當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)一定，若吸收劑用量小于最小用量，則吸收效果________。

所謂最小液氣比及最小吸收劑用量是針對一定的分開任務(wù)而言的，當(dāng)實際液氣比或吸收劑用量小于最小值時，則吸收效果達不到給定的分開要求。達不到要求

對逆流操作的填料吸收塔，當(dāng)脫吸因數(shù)s>1時，若塔高為無窮大，則氣液兩相將于塔____達到平衡。

因平衡線的斜率大于操作線的斜率，故操作線無限延長（塔高無限大）時，將在高濃度端與平衡線相交，即兩相在塔底達到平衡。底

s1,s2,s3是3種氣體在吸收過程中的脫吸因數(shù)，已知s1?s2?s3，且吸收過程的操作條件一致，試將3種氣體按溶解度大小排序如下_______。操作條件一致，VL一致，由s?mV可知當(dāng)s1?s2?s3有Lm1?m2?m3，而m值愈大，說明氣體溶解度愈小。

第3種最大，第2種次之，第1種最小

例7-4】欲得到一定濃度的溶液，對易溶氣體所需的分壓_____,而對難溶氣體所需的分壓則_____。

由亨利定律P?Ex難溶氣體的E值很大，故需要的分壓高，而易溶氣體的E值很小,故需要的分壓低。較低，很高

當(dāng)氣體處理量及初、終濃度已被確定，若減少吸收劑用量，操作線的斜率將______，其結(jié)果是使出塔吸收液的濃度______，而吸收推動力相應(yīng)_______。

由題意知V、y1、y2已經(jīng)確定，減少L用量意味著液氣比減小，因低濃度端已固定，故操作線斜率變小且向平衡線靠近，使傳質(zhì)推動力變小。又由物料衡算：

V(y1?y2)?L(x1?x2)?常數(shù)可知當(dāng)x2一定時，L減小，x1必增大。

7

變小；變大；變小

對常壓下低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng),當(dāng)液相總濃度增加時，其相平衡常數(shù)m將。

由亨利定律y?mx?mcAc式中cA溶質(zhì)的濃度，kmolm3；c溶液總濃度，kmolm3；由題知y，cA不變，c增加，故m必增大。

增大

在逆流操作的填料塔中，用純?nèi)軇┪漳硽怏w混合物中的有害成分。已知平衡關(guān)系為Y=2X，操作液氣比

L?2，入塔氣中含0.007（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），出塔液相濃度V為0.003,則氣相總傳質(zhì)單元NOG?。若將填料塔改為板式塔，則理論板數(shù)NT=

。

由物料衡算求Y2??V?Y1?Y2??L?X?X2??1?。

??X2?0

所以Y2?Y1?L?2Y1?0.007VLX2?0.007?2?0.003?0.001VmV?1,可知平衡線與操作線相互平行，二線間垂直距離四處相等，故用對數(shù)平由于s?L均推動力法求NOG。

?Ym??Y2?Y2?mX2?Y2

NOG?Y1?Y2Y1?Y20.007?0.001?6=?0.001?YmY2當(dāng)s?1時，有NT?NOG?6６；６

自測題

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一、填空題

1.吸收操作的原理是__利用混合氣體中各組分在溶劑中溶解度不同____。2.對接近常壓的低濃度溶質(zhì)的氣液平衡系統(tǒng)，當(dāng)總壓增大時，亨利系數(shù)E將_B.不變；____，相平衡常數(shù)m將___A.增大__，溶解度系數(shù)H將__B.不變___。A.增大；B.不變；C.減??；D.不確定。

3.在吸收操作中，以液相濃度差表示的吸收塔某一截面上的總推動力為___。4.等分子反方向擴散尋常發(fā)生在___精餾____單元操作過程中；一組分通過另一中止組分的擴散尋常發(fā)生在___吸收____單元操作過程中。

5.雙膜模型、溶質(zhì)滲透模型和表面更新模型的模型參數(shù)分別是__δ___、_θ____和_____。6.增加吸收劑用量，操作線的斜率_____增加________，吸收推動力_增大____________。7.脫吸因數(shù)的定義式為_S?*

mV，它表示相平衡常數(shù)與操作線斜率_之比。L6.推動力（P－P）與吸收系數(shù)_KG____相對應(yīng)。

7一般而言，兩組分A、B的等摩爾相互擴散表達在精餾單元操作中，而A在B中的單向擴散表達在吸收單元操作中。

8、在傳質(zhì)理論中，最具有代表性的三個模型分別是：雙膜理論、溶質(zhì)滲透理論、表面更新理論。在吸收的理論分析中，當(dāng)前仍采用雙膜理論模型作為基礎(chǔ)。10、對于難溶氣體的吸收過程，其主要阻力在液膜中，其吸收速率由液膜阻力控制。11、用氣相濃度△p為推動力的傳質(zhì)速率方程有兩種,以傳質(zhì)分系數(shù)表達的傳質(zhì)速率方程為NA=kG

(p-pi),以總傳質(zhì)系數(shù)表達的傳質(zhì)速率方程為NA=KG(p-p*).

12、在常壓下,20℃時,氨在空氣中的分壓為114mmHg,與之平衡的氨水濃度為

15(kgNH3/100kgH2O).此時亨利系數(shù)E=831.4mmHg,相平衡常數(shù)m=1.094.

13、吸收操作中，對吸收劑的要求有、、、。

14、在常壓下用水逆流吸空氣中的CO2，若將用水量增加則出口氣體中的CO2量將（增加）氣相總傳質(zhì)系數(shù)Kya將（減少）。.增加，減少，不變15、用清水吸收空氣與A的混合氣中的溶質(zhì)A，物系的相平衡常數(shù)m=2，入塔氣體濃度y1=0.06,要求出塔氣體濃度y2=0.008,則最小液氣比為________.1.733

二、選擇題

1、雙組分氣體（A、B）在進行穩(wěn)態(tài)分子擴散時，分別表示在傳質(zhì)方向上某截面處溶質(zhì)A的擴散

速率和傳質(zhì)速率，當(dāng)整個系統(tǒng)為單向擴散時，則擴散速率和傳質(zhì)速率關(guān)系是C。

A)|JA|大于|NA|；B)|JA|等于|NA|；C)|JA|小于|NA|；D)無法確定它們的大小。2、正常操作下的逆流吸收塔，若因某種原因使液體量減小以致液汽比小于原定的最小液氣比時，則。

A)出塔液體濃度X1增加，回收率增加；B)出塔氣體濃度Y2增加，但X1不變；C)出塔氣體濃度Y2和出塔液體濃度X1均增加；D)在塔的下部發(fā)生解吸現(xiàn)象。

3、在填料塔中，用清水吸收混合氣中的氨，當(dāng)水泵發(fā)生故障使上水量減小時，氣相總傳質(zhì)單元

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數(shù)NOG將。

A)增大；B)減?。籆)不變；D)無法確定。

4、根據(jù)雙膜理論，當(dāng)被吸收組分在液相中溶解度很小時，與以液相濃度表示總推動力相對應(yīng)的總傳質(zhì)系數(shù)B。

A)大于液相傳質(zhì)分系數(shù)；B)近視等于液相傳質(zhì)分系數(shù)；C)小于氣相傳質(zhì)分系數(shù)；D)近視等于氣相傳質(zhì)分系數(shù)。

5、對吸收操作影響較大的填料特性是…………………（A）。A.比表面積和自由體積；B.機械強度；C.對氣體阻力要??；

6、低濃度逆流吸收操作中，若其他操作條件不變，僅增參與塔氣量，則：氣相總傳質(zhì)單元高度氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG將B;出塔氣相組成Y2將A；出塔液相組成X1將A；HOG將A；溶質(zhì)回收率將B

Ａ.增加；Ｂ.減??；Ｃ.不變；Ｄ.不確定

7、下述說法中錯誤的是B.

A溶解度系數(shù)H值很大，為易溶氣體；C.享利系數(shù)E值很大，難為溶氣體；B亨利系數(shù)E值很大，為易溶氣體；D.平衡常數(shù)m值很大，難為溶氣體；8.下述說法中正確的是D。

A.用水吸收氨屬難溶氣體的吸收，為液膜阻力控制；

B.常壓下用水吸收二氧化碳屬難溶氣體的吸收，為氣膜阻力控制；C.用水吸收氧屬難溶氣體的吸收，為氣膜阻力控制；

D.用水吸收二氧化硫為具有中等溶解度的氣體吸收,氣膜阻力