2023年化工原理(II)(期中試卷答案)

1/7得分一、填空題〔0.523分〕得分吸取操作中對溶解度很大的氣體屬氣膜掌握對難溶氣體則屬 液膜掌握。吸取是依據(jù)氣相中各組分在液相中溶解度的差異而使實(shí)現(xiàn)氣相中各組分到達(dá)分別的單元操作。一般狀況下氣體的溶解度隨溫度的上升而 降低 。一維穩(wěn)定的分子集中有等摩爾相互集中和單向集中等兩種集中。在同樣的集中條件下單向集中 的集中通量更大。傳質(zhì)過程通常是在塔式設(shè)備中進(jìn)展的，一般狀況下吸取在填料 塔中進(jìn)展；而精餾一般在 板式 塔中進(jìn)展。要轉(zhuǎn)變傳質(zhì)方向，如變脫吸為吸取，可以：提高操作壓力，目的是 提高氣相中氣相分壓；降低操作溫度，目的是 降低與液相相平衡的氣相分壓 。吸取因數(shù)A和脫吸因數(shù)S是吸取塔的一個重要的操作參數(shù)，A越大，可以增大吸取程度。在吸取程度肯定的狀況下，S越小，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG減小 。液膜掌握的吸取過程，① 液相 分推動力幾乎等于總推動力；②氣相 分阻力在總阻力中所占比例很小。在760mmHg下，20℃時氨在水中的溶解度為15kgNH3/1000kgH2O，NH3的平衡分壓為17mmHg，則此時NH3的溶解度系數(shù)H= 0.389 kmolm3kpa1，亨利系數(shù)E= 143kPa ，相平衡常數(shù)m= 1.41 。在填料塔內(nèi)用清水吸取空氣中98的氨，氨初含量為3〔。平衡關(guān)系y=1.75x，出塔水溶液中的氨濃度為飽和濃度的70%，則吸取塔中的最小液氣比b= 1.72 ，塔底的出來的溶液濃度x= 0.012 。b漂流因子表示式為p/p ，它反映總體流淌對單向分子集中的影響。當(dāng)混合氣體Bm中組分A的濃度很低時，漂流因子1。當(dāng)A濃度很高時，漂流因子1。假設(shè)某氣體在水中的亨利系數(shù)E值很大，說明該氣體為難溶 氣體。在吸取操作中提高 壓力和 降低 溫度可提高氣體的溶解度，有利于吸取。對接近常壓的溶質(zhì)濃度低的氣液平衡系統(tǒng)當(dāng)總壓增大時亨利系數(shù)E 減小 ，相平衡常數(shù)m 減小 ，溶解度系數(shù)H 增加 〔增加、不變、減小〕由于吸取過程中氣相溶質(zhì)分壓總是大于溶質(zhì)的平衡分壓，因此吸取操作線總在平衡線的上方 。吸取因數(shù)A可表示L/(mG)，它是操作線斜率L/G與平衡線斜率m 的比值。用純水逆流吸取有害氣體，平衡關(guān)系為y=1.5x，假設(shè)進(jìn)塔氣體濃度為yb=0.1，要求尾ya=0.01L/G=2，則出塔溶液濃度為xb=0.045。假設(shè)轉(zhuǎn)變液氣比，溶液可能到達(dá)的最高濃度為0.067〔注：以上組成均為摩爾分率〕用清水吸取空氣與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y=0.06，要求出塔氣體濃度y2=0.006，則最小液氣比為1.8 。3〔mol,下同〕CO23.1210-5CO2的水溶液接觸，操作條件下的平衡關(guān)系為y*=1200x脫吸過程。一維分子穩(wěn)定集中中，等摩爾反向集中適用于精餾 單元操作；單向集中適用于吸取 單元操作。傳質(zhì)過程通常是在塔式設(shè)備中進(jìn)展的。增加吸取劑用量，操作線的斜率_變大，吸取推動力 增加_。為了保證蒸發(fā)操作能順當(dāng)進(jìn)展，必需不斷的向溶液供給熱能，并隨排解氣化出來的二次蒸汽。承受多效蒸發(fā)的目的是為了提高熱能的利用率 。得分二、選擇題〔240分〕得分在吸取操作中，以液相濃度差表示的吸取塔某一截面上的總推動力為〔A 。A、x x B、xx C、xx D、xxe e i i推動力〔c c〕與吸取系數(shù)〔D 〕相對應(yīng)。eA、k B、k C、k D、KL y G L有利于吸取操作的條件〔A 〕A、溫度下降，總壓上升 B、溫度上升，總壓下降C、溫度、總壓均下降 D、溫度、總壓均上升4．在〔D 〕狀況下，消滅液膜掌握的吸取操作A、平衡線y=f(x)斜率很小B、溶解度系數(shù)H很大C、系統(tǒng)符合亨利定律D、亨利系數(shù)E很大蒸發(fā)器的總傳熱面積、加熱蒸汽壓力以及冷凝器真空度一樣時，多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)操作相比較，多效蒸發(fā)能〔D〕A、提高生產(chǎn)強(qiáng)度C、削減經(jīng)濟(jì)費(fèi)用B、提高有效溫差D、節(jié)約生蒸汽用量6、水吸取氯化氫、氨的低濃度氣體的過程屬于〔B〕掌握。A、液膜 B、氣膜 C、雙膜 D、無法確定7、以下描述吸取速率方程式正確的選項(xiàng)是〔B 。A、N

=K〔P-P〕 B、N=K〔Y-Y〕A G e A Y e、N

=K〔C-C〕 D、N=K〔X-X〕A L e A X e8．只要組分在氣相中的分壓〔A 〕液相中該組分的平衡分壓，吸取就會連續(xù)進(jìn)展，起到到達(dá)一個平衡為止。A、大于 B、小于 C、等于 D、不等于9．在逆流吸取塔內(nèi)，入塔條件不變，填料層高度趨向無窮大，當(dāng)吸取因數(shù)A小于1時，氣液相在〔B 〕處到達(dá)平衡。A、塔頂 B、塔底 C、塔中部 D、塔中某一位置10．對肯定的氣體和稀溶液物系，相平衡常數(shù)m取決于B A、溫度和濃度 B、溫度和壓強(qiáng) C、壓強(qiáng)和濃度 D、流速和濃度11．CO2水溶液在兩種溫度t1、t2下的亨利系數(shù)分別為E1=144MPa，E2=188MPa，則〔C 〕A、t1=t2 B、t1＞t2 C、t2＞t1 D、不確定12．液體粘度增大液相中集中系數(shù)D〔D 〕A、削減 B、增大 C、不變 D、不確定13、“液膜掌握”吸取過程的條件是〔B 〕A、易溶氣體，氣膜阻力可無視 B、難溶氣體，氣膜阻力可無視C、易溶氣體，液膜阻力可無視 D、難溶氣體，液膜阻力可無視14、吸取操作的作用是分別〔A 〕A、氣體混合物 B、液體均相混合物C、氣液混合物 D、局部互溶的液體混合物15、在一符合亨利定律的氣液平衡系統(tǒng)中，溶液在氣相中的摩爾濃度與其在液相中的摩爾濃度的差值為〔B 〕A、正值 B、負(fù)值 C、零 D、不確定。16、在填料塔中用清水吸取混合氣中的氨，但用水量削減時，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG將〔A 〕A、增加 B、減小 C、不變 D、不確定。HOG根本不變，傳質(zhì)單元數(shù)NOG〔A 。A、增加 B、削減 C、根本不變 D、不確定18．蒸發(fā)器的有效溫度差是指〔A 。A.加熱蒸汽溫度與溶液的沸點(diǎn)之差；B.加熱蒸汽與二次蒸汽溫度之差；C.溫度差損失 D.溶液的沸點(diǎn)與二次蒸汽溫度之差在蒸發(fā)操作中，假設(shè)使溶液在〔A 〕下沸騰蒸發(fā)，可降低溶液沸點(diǎn)而增大蒸發(fā)器的有效溫度差。減壓； B.常壓； C.加壓 D.超高壓多效蒸發(fā)中，蒸汽消耗量的削減是用增加〔A 〕換取的。傳熱面積； B.加熱蒸汽壓力； C.傳熱系數(shù)D.二次蒸汽壓力得分三、計(jì)算題〔37分〕得分12〕某效蒸發(fā)器每小時將1000kg的25〔質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，下同NaOH到50%。：加熱蒸氣溫度為120oC，進(jìn)入冷凝器的二次蒸氣溫度為60oC，溶45oC1000W?m-2k-1。溶液被預(yù)熱到沸點(diǎn)后進(jìn)入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的熱損失和稀釋熱可以無視，認(rèn)為加熱蒸氣與二次蒸氣的汽化潛熱相等，均為2205kJ?kg-1。求：蒸發(fā)器的傳熱面積和加熱蒸氣消耗量。已知：F=1000kgh-1 ,NaOH: x0=25%,x=50%, Ts=1200c T=600c △=450ck=1000wm-2k-1 R=r=2205kjkg-1求：D A解：(1)為沸點(diǎn)進(jìn)料，假設(shè)不計(jì)熱損失，并且稀釋熱可以無視則FctctD 00

WHctR由于ctc0t0=0 HctrDWrWR x 25由WF1 010001 500kgh1 x 50D=500kgh1(2)由于tTt6045 得t=1050c蒸發(fā)器的傳熱面積為DR 500/36002205As

t) 1000103

20.4m22．〔17分〕在逆流操作的填料吸取塔中，用清水吸取混合氣體中的溶質(zhì)組分。進(jìn)塔氣0.03〔摩爾分率，下同〕，吸取率為99%。出塔液相中溶質(zhì)組成為0.013101.3kPa27y2x〔yx為摩爾分率。假設(shè)單位塔截面上惰性氣體流量為0.015kmol/〔m2·s〕，氣相體積吸取總系數(shù)為1.42kmol/〔m3·h·kPa〕，求所需的填料層高度。yb

0.03 99%0.99 xb

0.013 p101.3kpa t270c y*2x GB

0.015kmolm2s1

Ka1.42kmol/m3hkpaGh0解：塔底，塔頂?shù)臍猓航M成為y 0.03 yb x 0 xa b

1yb0.013

10.990.033104以對數(shù)平均推動力法求填料層高度塔頂 ya

ymx

y 3104a塔底 yb

ymx

0.0320.01340104lnlnybabym

yy

14.3104404