化工原理第三版(陈敏恒)下册课后思考题答案【学习资料】

第八章 气体吸收

问题1. 吸收的目的和基本依据是什么? 吸收的主要操作费用花费在哪? 答1.吸收的目的是分离气体混合物。

基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。 操作费用主要花费在溶剂再生,溶剂损失。

问题2. 选择吸收溶剂的主要依据是什么? 什么是溶剂的选择性? 答2.溶解度大,选择性高,再生方便,蒸汽压低损失小。 溶剂对溶质溶解度大,对其他组份溶解度小。 问题3. E, m, H 三者各自与温度、总压有何关系?

答3.m=E/P=HCM/P,m、E、H均随温度上升而增大,E、H基本上与总压无关,m反比于总压。 问题4. 工业吸收过程气液接触的方式有哪两种? 答4.级式接触和微分接触。

问题5. 扩散流JA , 净物流N, 主体流动NM , 传递速率NA 相互之间有什么联系和区别? 答5.N=NM+JA+JB, NA=JA+NMCA/CM。

JA 、JB浓度梯度引起;NM微压力差引起;NA溶质传递,考察所需。 问题6. 漂流因子有什么含义? 等分子反向扩散时有无漂流因子? 为什么? 答6.P/PBm 表示了主体流动对传质的贡献。

无漂流因子。因为没有主体流动。

问题7. 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系? 液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系?

1.81

答7.D气∝T/P,D液∝T/μ。

问题8. 修伍德数、施密特数的物理含义是什么?

答8.Sh=kd/D表征对流传质速率与扩散传质速率之比。

Sc=μ/ρD表征动量扩散系数与分子扩散系数之比。

问题9. 传质理论中,有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?

0.5

答9.表面更新理论考虑到微元传质的非定态性,从k∝D推进到k∝ D。 问题10. 传质过程中,什么时侯气相阻力控制? 什么时侯液相阻力控制? 答10.mky<>kx时,液相阻力控制。

问题11. 低浓度气体吸收有哪些特点? 数学描述中为什么没有总物料的衡算式? 答11.①G、L为常量,②等温过程,③传质系数沿塔高不变。 问题12. 吸收塔高度计算中,将NOG与HOG分开, 有什么优点? 答12.分离任务难易与设备效能高低相对分开,便于分析。

问题13. 建立操作线方程的依据是什么? 答13.塔段的物料衡算。

问题14. 什么是返混? 答14.返混是少量流体自身由下游返回至上游的现象。 问题15. 何谓最小液气比? 操作型计算中有无此类问题?

答15.完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。 无。

问题16. x2max与(L/G)min是如何受到技术上的限制的? 技术上的限制主要是指哪两个制约条件?

答16.通常,x2max=y2/m,(L/G)min=(y1-y2)/(x1e-x2)。 相平衡和物料衡算。

问题17. 有哪几种NOG的计算方法? 用对数平均推动力法和吸收因数法求NOG的条件各是什

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么?

答17.对数平均推动力法,吸收因数法,数值积分法。 相平衡分别为直线和过原点直线。 问题18. HOG的物理含义是什么? 常用吸收设备的HOG约为多少? 答18.气体流经这一单元高度塔段的浓度变化等于该单元内的平均推动力。 0.15~1.5 m。 问题19. 吸收剂的进塔条件有哪三个要素? 操作中调节这三要素, 分别对吸收结果有何影响?

答19. t、x2、L。 t↓,x2↓,L↑均有利于吸收。

问题20. 吸收过程的数学描述与传热过程的数学描述有什么联系与区别? 答20.传热过程数学描述可视作 m=1 时的吸收过程的情况。 问题21. 高浓度气体吸收的主要特点有哪些?

答21.①G、L沿程变化,②非等温,③传质分系数与浓度有关。

问题22. 化学吸收与物理吸收的本质区别是什么? 化学吸收有何特点? 答22.溶质是否与液相组分发生化学反应。

高的选择性,较高的吸收速率,降低平衡浓度ye。

问题23. 化学吸收过程中,何时成为容积过程? 何时成为表面过程? 答23.快反应使吸收成表面过程;慢反应使吸收成容积过程。

第九章 精馏

问题1. 蒸馏的目的是什么? 蒸馏操作的基本依据是什么? 答1.分离液体混合物。 液体中各组分挥发度的不同。

问题2. 蒸馏的主要操作费用花费在何处? 答2.加热和冷却的费用。 问题3. 双组份汽液两相平衡共存时自由度为多少?

答3.自由度为F=2(P一定,t~x或y;t一定,P~x或y);P一定后,F=1。 问题4. 何谓泡点、露点? 对于一定的组成和压力, 两者大小关系如何?

答4.泡点指液相混合物加热至出现第一个汽泡时的温度。露点指气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。

对于一定的组成和压力,露点大于或等于泡点。

问题5. 非理想物系何时出现最低恒沸点, 何时出现最高恒沸点? 答5.强正偏差出现最低恒沸点;强负偏差出现最高恒沸点。

问题6. 常用的活度系数关联式有哪几个? 答6.范拉方程、马古斯方程。 问题7. 总压对相对挥发度有何影响? 答7.P↑、α↓。 问题8. 为什么α=1 时不能用普通精馏的方法分离混合物? 答8.因为此时y=x,没有实现相对分离。 问题9. 平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同?

答9.平衡蒸馏是连续操作且一级平衡;简单蒸馏是间歇操作且瞬时一级平衡。 问题10. 为什么说回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升是实现精馏的必要条件?

答10.唯其如此,才能实现汽液两相充分接触、传质,实现高纯度分离,否则,仅为一级平衡。

问题11. 什么是理论板? 默弗里板效率有什么含义?

答11.离开该板的汽液两相达到相平衡的理想化塔板。 经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。

问题12. 恒摩尔流假设指什么? 其成立的主要条件是什么?

答12.在没有加料、出料的情况下,塔段内的汽相或液相摩尔流量各自不变。

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组分摩尔汽化热相近,热损失不计,显热差不计。

问题13. q值的含义是什么? 根据q的取值范围, 有哪几种加料热状态?

答13.一摩尔加料加热至饱和汽体所需热量与摩尔汽化潜热之比。它表明加料热状态。

五种:过热蒸汽,饱和蒸汽,汽液混和物,饱和液体,冷液。 问题14. 建立操作线的依据是什么? 操作线为直线的条件是什么? 答14.塔段物料衡算。 液汽比为常数(恒摩尔流)。 问题15. 用芬斯克方程所求出的N是什么条件下的理论板数?

答15.全回流条件下,塔顶塔低浓度达到要求时的最少理论板数。 问题16. 何谓最小回流比? 挟点恒浓区的特征是什么?

答16.达到指定分离要求所需理论板数为无穷多时的回流比,是设计型计算特有的问题。

气液两相浓度在恒浓区几乎不变。

问题17. 最适宜回流比的选取须考虑哪些因素? 答17.设备费、操作费之和最小。 问题18. 精馏过程能否在填料塔内进行? 答18.能。

问题19. 何谓灵敏板? 答19.塔板温度对外界干扰反映最灵敏的塔板。 问题20. 间歇精馏与连续精馏相比有何特点? 适用于什么场合? 答20.操作灵活。 适用于小批量物料分离。 问题21. 恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点是什么? 答21.相同点:都加入第三组份改变相对挥发度;

区别:①前者生成新的最低恒沸物,加入组分塔从塔顶出;后者不形成新恒沸物,加入组分从塔底出。②操作方式前者可间隙,较方便。③前者消耗热量在汽化潜热,后者在显热,消耗热量较少。

问题22. 如何选择多组分精馏的流程方案?

答22.选择多组分精馏的流程方案需考虑①经济上优化;②物性;③产品纯度。 问题23. 何谓轻关键组分、重关键组分?何谓轻组分、重组分?

答23.对分离起控制作用的两个组分为关键组分,挥发度大的为轻关键组分;挥发度小的为重关键组分。

比轻关键组分更易挥发的为轻组分;比重关键组分更难挥发的为重组分。 问题24. 清晰分割法、全回流近似法各有什么假定?

答24.清晰分割法假定轻组分在塔底的浓度为零,重组分在塔顶的浓度为零。 全回流近似法假定塔顶、塔底的浓度分布与全回流时相近。 问题25. 芬斯克-恩德伍德-吉利兰捷算法的主要步骤有哪些? 答25.①全塔物料衡算,得塔顶、塔底浓度;

②确定平均α,用芬斯克方程算最少理论板数Nmin; ③用恩德伍德公式计算Rmin,R; ④查吉利兰图,算N;

⑤以加料组成、塔顶组成,用芬斯克方程、恩德伍德公式、吉利兰图,算加料位置。

第十章 气液传质设备

问题1. 板式塔的设计意图是什么? 对传质过程最有利的理想流动条件是什么? 答1.①气液两相在塔板上充分接触,②总体上气液逆流,提供最大推动力。

总体两相逆流,每块板上均匀错流。

问题2. 鼓泡、泡沫、喷射这三种气液接触状态各有什么特点?

答2.鼓泡状态:气量低,气泡数量少,液层清晰。泡沫状态:气量较大,液体大部分以液

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