《化工原理》上下册复习纲要总结

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填料及填料塔的结构特点,填料塔的流体力学特性,填料塔的设计原则及步骤;板式塔与填料塔的比较,塔的选用原则。

1.4干燥

基本概念:

干燥过程的基本概念,干燥的必要条件,干燥介质的作用;干燥介质的性质与t-H(I-H)图;干燥过程的物、热衡算,对特殊干燥过程热衡算式的简化,干燥过程的热效率与干燥效率;干燥过程的平衡关系,结合湿份、非结合湿份、平衡湿份、自由湿份及最大吸湿湿含量的概念,传质方向与限度的确定;恒定干燥条件下的干燥曲线及干燥速率曲线及测定方法,恒速段降速段、临界湿含量的概念及影响因素,恒定干燥条件下干燥时间的计算。 基本公式:

H?MvpM?ps?vMgP?pMgP??ps??pps

干燥介质的性质:

CH?Cg?HCvvH?(I?(Cg?HCv)t?r0H51H273?t1.013?10?)?22.4MgMv273Pt、tW、tas、tD的意义与关系物料衡算:L(H2?H1)?Gc(X1?X2)Gc?G1(1?w1)?G2(1?w2)

Qp?L(I1?I0)热量衡算:

'Qd?L(I2?I1)?Gc(I2?I1')?QLQp?Qd?L(Cg?H0Cv)(t2?t0)?Gc(Cs?X2Cw)(?2??1)?W(r0?Cvt2?Cw?1)'Qp?Qd?L(I2?I0)?Gc(I2?I1')?QL

热效率:??W(r0?Cvt2?Cw?1)

Qp?QdGcdX??kH(HS,tw?H)?(t?tw) Sd?rtw干燥速率:U???1?Gc(X1?Xc)UcSUcGc(Xc?X*)Xc?X**干燥时间:U? (X?X)??2?ln**SUcXc?XX2?XU?kXX??2?GcXcXclnSUcX2 25

2基本练习

2.1基本概念填空

1.一般而言,两组分A、B的等摩尔相互扩散体现在在 单元操作中,而A在B中的单向扩散体现在 单元操作中。在传质理论中,有代表性的三个模型分别是: 、 、 。在吸收中的理论分析,当前仍采用 模型作为基础。

2.某低浓度气体吸收过程,已知:相平衡常数为m=1,气膜和液膜的体积吸收系数分别为kya=2×10-4Kmol/(m3s)、kxa=0.4Kmol/(m3s)。则该吸收过程为 膜控制过程。气膜阻力占总阻力的百分数为 ,该气体为 溶气体。

3.压力 ,温度 将有利于吸收过程的进行。吸收因数A表示

与 之比,当A>>1时,增加塔高,吸收率将明显 。

4.实验室用水逆流吸收空气中的CO2,当水量和空气量一定时,增加CO2量,则入塔气体浓度将 ,出塔气体浓度将 ,出塔液体浓度将 。 5.吸收总推动力用气相浓度差表示时,应等于 和 之差。 15.在吸收操作中,气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时,若减少吸收剂用量,则传质推动力将 ,操作线将 平衡线,设备费用将 。 6.在气相中,温度升高则物质的扩散系数将 ;压强升高则物质的扩散系数将 。

7.在吸收过程中,若总传质系数近似等于气膜的分传质系数,则该过程称为 控制过程。

8.解吸时的质量传递方向是从 相到 相。

9.溶解度很大的气体在吸收塔内的吸收过程是 控制过程。

10.在传质理论中有代表性的三个模型分别是 、 和表面更新模型。在吸收的理论分析中,当前仍采用 。

11.在吸收操作中,溶质的质量传递方向是从 相到 相,因此,吸收塔中的操作线在平衡线的 方。

12.提高吸收剂的用量对吸收有利。当系统为气膜控制时,提高吸收剂用量将使Kya ;当系统是液膜控制时,提高吸收剂用量将使Kya 。在设计中,采用(L/V)=(L/V)min,则塔高H= 。

13. KX和kx分别是以 、 为推动力的传质系数,它们的单位是 。

14.实验室中用水逆流吸收空气中CO2,当其他条件不变时,增加CO2的流量,则入塔气体的浓度将 ,出塔气体的浓度将 ,出塔液体体的浓度将 。 15.对非液膜控制的吸收过程,增大气体流量,则气相总传质系数KY将 ,气相总传质单元高度将 。

16.物理吸收属传质过程,其溶质由 向 传递。 和 对解吸过程有利。在逆流吸收塔中,吸收因数的定义式是 。当吸收因数小于1,若填料高度为∞,则气液两相将于塔 达到平衡。

17.吸收过程物料衡算的基本假设是: 、 。 18.吸收塔底部的排液管成U形,其目的是起 作用,以防止 短路。 19.在采用溶剂吸收混合气体中的极易溶解的气体时,气相一侧的界面浓度yi接近于 ,而液相一侧的界面浓度xi接近于 。该过程属于 控制。

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20.对非液膜控制的低浓度吸收系统,溶剂流量越大,则气相总体积吸收系数KYa将 ,气相总传质单元高度HOG将 。

21.由于吸收过程气相中的溶质分压 液相中溶质的平衡分压,所以吸收过程的操作线在平衡曲线的 。增加吸收剂的用量,操作线的斜率 ,操作线向 平衡线的方向偏移,过程的推动力X*-X将 。

22.在50℃、760mmHg的空气中水蒸汽的分压为55.3mmHg,50℃水的饱和蒸汽压为92.51mmHg,则此空气的湿度为 ,相对湿度为 。

23.在某填料层高度为8m的填料塔中,所完成的分离任务需要16块理论板(含塔釜),则该填料的等板高度(HETP)= 。

24.对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统,当系统压强增加时,则相平衡常数m将 ,溶解度系数H将 。

25.溶液中物质的扩散系数不仅与液体的 有关,还与液体的 有关。 26.在气体中,压强升高则物质的扩散系数 。

27.精馏塔的塔顶温度总低于塔釜温度,其原因之一是 ;另一原因是 。在精馏塔的设计中,回流比越 ,所需要的理论板数量越多,其操作的能耗越 。 28.精馏塔设计时采用的参数(F、xF、q、D、xD、R均为定值),若降低塔顶回流液的温度,则塔内各板上下降液相流量将 ,各板上上升蒸汽流量将 ,精馏塔内的液汽比将 ,达到相同的分离程度所需要的理论板数量将 。

29.某精馏塔在操作时,F、xF、q、D保持不变,而增大回流比R,则此时的xD将 ,xW将 ,V将 ,L/V将 。

30.某连续精馏塔中,若精馏段操作线截距等于零,则:回流比等于 ;馏出液量等于 ;操作线斜率等于 。

31.简单蒸馏的主要特点是 、 。简单蒸馏操作时易挥发组分的物料衡算式是 。

32.精馏过程是利用 和 的原理而进行的分离过程。

33.在精馏塔的设计时,提高操作压强,则相对挥发度将 ,塔顶温度将 ,塔釜温度将 。

34.温度为T℃时,纯态物质A、B的饱和蒸汽压分别为pAs、pBs,由A、B两组分组成的理想体系在温度为T℃达到汽液平衡,则A对B的相对挥发度αAB= 。 35.在精馏中,进料的热状态有 进料、 进料、 进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料等五种,其中饱和蒸汽进料的热状况参数q= 。

36.某精馏塔的设计任务为:原料量为F,原料组成为xF,要求塔顶馏出液为xD,塔釜残液组成为xW.设计时选定的回流比不变,加料状态由原来的饱和蒸汽该为饱和液体,则所需的理论板数将 ,提馏段上升蒸汽量将 ,提馏段下降液体流量将 ,精馏段上升蒸汽量将 。

37.由苯(A)和甲苯(B)组成的混合液可视为理想溶液,在101.3KPa、90℃在达到汽液平衡,90℃苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为135.5KPa、54KPa,此时液相中xA= ,苯的挥发度νA= ,相对挥发度αAB= 。

38.在连续精馏塔中进行全回流操作,已测得相邻两板上下降液相组成分别为xn-1=0.7,xn=0.5(轻组分的摩尔分率)。已知操作条件下的相对挥发度为3,则yn= ,

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xn= ,以液相组成表示的第n块板的板效率EML= 。 39.精馏过程是利用 和 的原理而进行。 40.在精馏操作中,有 种进料热状况,其中 进料的q值最大。

41.某二元物系的相对挥发度α=2.5,于全回流条件下作精馏操作,已知yn=0.4,则第n+1块理论板上的上升汽相组成yn+1= (由塔顶往下数)。全回流操作应用的场合通常是 、 。

42.在精馏塔中,对离开同一理论板的汽液两相,气相的露点温度 液相的泡点温度。(>;=;<)

43.连续精馏过程的进料热状况有 种,其中进料热状况参数q>1和q=0的进料热状况分别是 和 。

44.温度为T℃时,纯态物质A、B的饱和蒸汽压分别为pAs、pBs,由A、B两组分组成的理想体系在温度为T℃达到汽液平衡,则A对B的相对挥发度αAB= 。 45.精馏过程是利用同时进行多次 和多次 的原理而进行的。其必要条件是: 、 。

46.筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比,操作弹性最大的是 ,单板压降最大的是 ,造价最低的时 。塔板上的溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有 。当喷淋量一定时,填料塔单位高度填料层的压降与空塔气速的关系曲线上有两个转折点,其中下转折点称为 ,上转折点称为 。

47.板式塔从总体上看,汽液两相在塔内呈 接触,在板上则呈 。对填料塔中填料,要求其比表面积要大的理由是 ,为了使通过塔的压降小,应选 大的填料。 48.评价塔板分离性能的有 效率、 效率和点效率。 49.描述填料性能的参数有 、 和填料因子。

50.对填料,可以从 、 、 等三个性能参数来评价填料性能。 51.通常,板式塔的负荷性能图由 、 、 、液相负荷上限、液相负荷下限等五条线围成。

52.板式塔不正常操作现象通常有 、 、 。 53.某填料精馏塔的填料层高度为9m,完成分离任务需要的理论板数为16块(不含再沸器),则等板高度(HETP)= ,HETP的含义是 。 54.筛板塔、泡罩塔、浮阀塔相比较,操作弹性最小的是 ;单板压降最小的是 ;最易发生漏夜的是 ;造价最低的是 。 55.解吸时,溶质由 向 传递。

56.在1atm下,不饱和湿空气的温度为293K。相对湿度为60%,当加热到373K时,湿度将 ,相对湿度将 ,湿球温度将 ,露点温度将 ,焓将 。 57.恒定的干燥条件是指空气的 , , 及 都不变。在实际干燥中常常用 和 来测量空气的湿度。在湿空气的湿度H一定下,若增大总压P,则露点温度将 ,若升高体系的温度,则露点温度将 。

58.高空气的预热温度,可以提高干燥操作恒速段的速率,这是因为 。降低废气出口温度可以提高干燥器的热效率,但废气出口温度不能过低,否则可能会出现 现象。

59.恒定的干燥条件是指空气的 、 、 以及 都不变。

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