发布时间 : 星期日 文章食品工程原理思考题与习题更新完毕开始阅读
6 双膜理论的基本论点是什么?对实际生产具有何指导意义? 五、计算
1 浓度为0.02(摩尔分数)的稀氨水在20℃时氨平衡分压为1．666kPa，氨水上方的总压强为常压，在此浓度下相平衡关系服从享利定律，氨水的密度可近似取为1000kg/m3，试求亨利系数E、H和m的数值。
2 含氨9%（摩尔分数）的空气-氨混合气与5%（摩尔分数）的稀氨水充分接触，在操作条件下平衡关系为y=0.97x。试问当上述两相接触时发生吸收还是解吸？气、液相浓度各自最大限度是多少？
3 常压下，30℃条件下，于填料塔中用清水逆流吸收空气-SO2。已知入塔混合气中含SO2为5%（体积分数），出塔气中SO2为0.2%（体积分数）；出塔吸收液中每100g含SO2为0.356g。若操作条件下气-液相平衡为y=47.87x，试求塔底和塔顶处的吸收推动力，分别以△y、△x、△p和△c表示。
4 25℃及1atm下，含CO220％(体积分数，下同)、空气80％的气体1Nm3与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触，进行传质。问CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压各为多少?若上述过程在5atm下进行，求其结果。
5 一浅盘内盛有2mm厚的水层，在25℃的恒温下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气层，此层外空气中的水蒸气分压为0.98kPa。扩散系数为2.65*10-5m2/s，大气压强为101.33kPa，求蒸干水层所需时间。
6 一填料塔中用水吸收氨-空气混合气中的低浓度氨。采用ф50×50×4.5(mm)瓷拉西环填料，不规则堆放，比表面积为93m2/m3，空隙串为0.8，操作压力为101.3kPa，温度为10℃。混合气的空塔流速为0.5m/s，密度为1.25kg/m3，黏度近似地空气黏度。氨在黏度中的扩散系数为0.155cm2/s。求气相吸收分系数ky。
7 在压力为100kN/m2、温度为30℃下，用水吸收氨的平衡关系符合亨利定律。亨利常数＝134kN/m2。在稳定操作条件下，吸收设备中某一位置上的气相浓度为y＝0.1（摩尔分数），液相浓度为z＝0.05（摩尔分数）。以△y为推动力的气相传质系数ky＝3.84×10-4kmo1/m2·s，以△x为推动力的液相传质系数kx＝1.02×10-2kmo1/m2·s。试问： (1)以△y为推动力的气相总传质系数Ky为多少？ (2)此种吸收是液膜控制还是气膜控制?为什么？ (3)该位置上气液界面处的气、液两相浓度为多少？
8 在吸收塔内用水吸收混于空气中的低浓度甲醇，操作温度为27℃、压强101.3kPa。稳定操作状况下，塔内某截面上的气相中甲醇分压为5.07kPa，液相中甲醇浓度为2mol/m3。甲醇在水中的溶解度系数H=1.955kmol/(m3·kPa）。液膜吸收分系数kL=2.08×105m/s，气膜吸收分系数kG=1.55×10-5kmol/(m2·s·kPa)。试计算该截面上的吸收速率。 9 若吸收过程为低组成气体吸收，试推导：HOG?HG?1?HL S10已知NA?ky(y?yi)?kx(xi?x)?KY(y?ye)?Kx(xe?x),相平衡关系为
y?mx，试证明：
11m111????和 KykykxKxmkykx11 试证明低浓度逆流吸收系统，若气-液平衡关系在操作范围内为一直线，以下关系成立：
25
*??Y1?Y21N?ln?(1?S)?S? *1?S?Y1?Y1????
?X2?Y11ln?ln2 1?S?X11?S?Y1式中 S--吸收因数，S?L/MG，下标1和2分别表示塔底和塔顶。
12 填料塔逆流吸收操作过程中，若相平衡关系符合Henry定律y?mx，试推导：
NOG??Y11ln ''?Y1?mG/L2??13 一吸收塔于常压下操作．用清水吸收焦炉气中的氨。焦炉气处理量为5000标准m3/h，
氨的浓度为10g/标准m3，要求氨的回收率不低于99％：水的用量为最小用量的1.5倍，焦炉气入塔温度为30℃，空塔气速为1.1m/s：操作条件下的平衡关系为y＝1.2X，气相体积吸收总系数为Kya＝0.0611kmol／(m3·s)。试分别用对数平均推动力法及数学分析法求气相总传质单元数，再求所需的填料层高度。
14 在逆流操作的吸收塔中，于101.3kPa、25℃下用清水吸收混合气中的H2S，将其浓度由2%降至0.1%（体积分数）。该系统符合亨利定律，亨利系数为5.52×104kPa。若取吸收剂用量为理论最小用量的1.2倍，试计算操作液气比L/V及出口液相组成x1。又若压强改为1013kPa而其他条件不变，再求L/V及x1。
15 常压下，用清水逆流吸收氨-空气混合气中的氨，已知填料层高度为6m，入塔混合气中含氨0.03（摩尔分数，下同），出塔气中含氨0.003，出塔溶液中氨的浓度为饱和浓度的80%，操作条件下的平衡关系为y=1.2x，试求： （1）实际操作液气比与最小液气比的比值； （2）传质单元数；
（3）若将出塔气中的摩尔分数降为0.002，其他操作条件不变，该塔是否合用？ 吸收过程的设计型计算 16 流率为0.4kmol/(s·m2)的空气混合气中含氨体积分数为2％，拟用逆流吸收以回收其中95％的氨。塔顶淋入摩尔分数为0.0004的稀氨水溶液，设计采用的液气比为最小液气比的 1.5倍，操作范围内物系服从亨利定律y=1.2x，所用填料的总传质系数Kya＝0.052kmo1/(s·m2)。
试求：(1)液体在塔底的感尔分数x1 (2)全塔的平均推动力△ym。 (3)所需塔高 17 某吸收塔用25mm×25mm的瓷环作填料．充填高度5m，塔径1m．用清水逆流吸收流量为2250m3/h的混合气。混合气中含有丙酮体积分数为5％，塔顶逸出废气含丙酮体积分数降为0.26％，塔底液体中每千克水带有60g丙酮。操作在101.3kPa、25℃下进行，物系的平衡关系为y=2x。试求：
(1)该塔的传质单元高度HOG及容积传质系数Kya；
(2)每小时回收的丙酮量。
18 在一填料塔内，用清水吸收空气-NH3混合物个的NH3。混合空气中门NH3的分压为1333.21Pa．经处理后，降为133.32Pa，入塔混合气的流量为1000kg/h，塔内操作条件为 20℃，101.325kPa。NH3-H2O系统的平衡关系为y=2.74x，试求：
26
(1)此塔中NH3的回收率为多大?
(2)当吸收利用量为最小用量的2倍时，吸收剂用量和溶液出口浓度各为多少?
19 有一吸收塔填料曾高3m，20℃，101.3kPa下用清水逆流吸收混于空气中的氨，混合气体的质量流率为580kg/m2．h，含氨6%（体积分数），吸收率为99%；水的质量流率为770kg/m2．h。操作条件下平衡关系为y=0.9x，kya与气相质量流率的0.7次方成正比，而受液体质量分率的影响甚小，可忽略。当操作条件分别作如下改变时，计算填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率（塔径不变，且假定不发生不正常的流动现象）： （1）操作压强增加一倍 （2）液体流量增加一倍 （3）气体流量增加一倍
20 在一逆流填料吸收塔中，用纯溶剂吸收混合气中的溶质组分。已知入塔气体组成为0.015(摩尔比)，吸收剂用量为最小用量的1.2倍，操作条件下气液平衡关系为Y＝0.8x，溶质回收率为98.3％，现要求将溶质回收率提高到99.5％，试问溶剂用量应为原用量的多少倍?假设该吸收过程为气膜控制。
27
第十章 蒸 馏
一、名词解释 1 液沫夹带 2 气-液相平衡 3 全凝器 4 最小回流比 5 泡点回流 6 挥发度 7 全塔效率 8 蒸馏 9 精馏
10 相对挥发度 11 回流比 二、填空
1 冷液体进料的理论板数较泡点进料( )。
2 ( )进料时精馏段汽相摩尔流量与提溜段相等。
3 精馏过程的回流比是指( )， 最小回流比是指( )。 4 精馏装置主要包括( )，( )和( )。
5 工业生产中的操作回流比一般是最小回流比的( )倍。
6 按蒸馏操作方法不同，蒸馏可分为( )、( )、和( )三大类。
7 对一定组成的二元体系， 精馏压力越大，则相对挥发度( )， 塔操作温度( )，对分离( )。
8 在精馏操作中，加料板以上的管段称为( )，加料板以下的管段称为( )。 9 理论塔板数的确定方法有两种，即( )和( )。
10 精馏操作中塔板上汽液接触状态主要有( )、( )和( )。其中以( )接触的传质阻力最小。
11 在一定温度下，溶液上方的蒸气中任一组分的( )，等于此纯组分在改温度下的饱和蒸气压乘以它在溶液中的( )。
12 塔设备可分为( )和( )两大类. 13 减少回流比使产品纯度( )。 14 ( )和( )总称为恒摩尔流假设。
15 ( )和( )是保证精馏过程连续稳定操作的必要条件。
16 精馏塔自上而下各板的温度逐板( )，易挥发组分的浓度逐板( )。 三、选择
1 在精馏操作中，提高回流比则( )。
A. 所需理论塔板数和产量下降； B. 产品纯度上升； C. A和B 2 冷液体进料精馏段汽相摩尔流量较提溜段( )。
A. 大； B. 小； C. 相等 3 精馏的进料热状态对( )有影响.
A. 提馏段操作线方程； B. 精馏段操作线方程; C. A和B 4 对于冷液体进料的精馏操作，( )。
28