2013-2014化工原理(II)(期中试卷答案)

得分一、填空题（每空0.5分，共23分）1．吸收操作中，对溶解度很大的气体属气膜控制，对难溶气体则属液膜控制。2．吸收是根据气相中各组分在液相中溶解度的差异而使实现气相中各组分达到分离的单元操作。一般情况下气体的溶解度随温度的升高而降低。3．一维稳定的分子扩散有等摩尔相互扩散和单向扩散等两种扩散。在同样的扩散条件下单向扩散的扩散通量更大。4．传质过程通常是在塔式设备中进行的，一般情况下吸收在填料塔中进行；而精馏一般在板式塔中进行。5．要改变传质方向，如变脱吸为吸收，可以：提高操作压力，目的是提高气相中气相分压；降低操作温度，目的是降低与液相相平衡的气相分压。6．吸收因数A和脱吸因数S是吸收塔的一个重要的操作参数，A越大，可以增大吸收程度。在吸收程度一定的情况下，S越小，气相总传质单元数NOG减小。7．液膜控制的吸收过程，①液相分推动力几乎等于总推动力；②气相分阻力在总阻力中所占比例很小。8．在760mmHg下，20℃时氨在水中的溶解度为15kgNH3/1000kgH2O，NH3的平衡分压为17mmHg，则此时NH3的溶解度系数H=0.38931kmolmkpa，亨利系数E=143kPa，相平衡常数m=1.41。9．在填料塔内用清水吸收空气中98%的氨，氨初含量为3%（体积%）。平衡关系y=1.75x，出塔水溶液中的氨浓度为饱和浓度的70%，则吸收塔中的最小液气比=1.72，塔底的出来的溶液浓度xb=0.012。10．漂流因子表示式为p/pBm，它反映总体流动对单向分子扩散的影响。当混合气体中组分A的浓度很低时，漂流因子接近1。当A浓度很高时，漂流因子大于1。11．若某气体在水中的亨利系数E值很大，说明该气体为难溶气体。在吸收操作中提高压力和降低温度可提高气体的溶解度，有利于吸收。12．对接近常压的溶质浓度低的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数E减小，相平衡常数m减小，溶解度系数H增加。（增加、不变、减小）13．由于吸收过程中气相溶质分压总是大于溶质的平衡分压，因此吸收操作线总在平衡线的上方。14．吸收因数A可表示L/(mG)，它是操作线斜率L/G与平衡线斜率m的比值。15．用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为y=1.5x，若进塔气体浓度为yb=0.1，要求尾气浓度为ya=0.01，拟用液气比L/G=2，则出塔溶液浓度为xb=0.045。若改变液气比，溶液可能达到的最高浓度为0.067。（注：以上组成均为摩尔分率）16．用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y=0.06，要求出塔气体浓度y2=0.006，则最小液气比为___1.8______。17．将含3（mol,下同）CO2的空气与组成为3.1210-5CO2的水溶液接触，操作条件下的平衡关系为y*=1200x，那么将发生脱吸过程。18．一维分子稳定扩散中，等摩尔反向扩散适用于精馏单元操作；单向扩散适用于吸收单元操作。19．传质过程通常是在塔式设备中进行的。增加吸收剂用量，操作线的斜率_变大，吸收推动力__增加_。20．为了保证蒸发操作能顺利进行，必须不断的向溶液供给热能，并随排除气化出来的二次蒸汽。采用多效蒸发的目的是为了提高热能的利用率。得分二、选择题（每小题2分，共40分）1．在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为（A）。A、xxeB、exxC、xxiD、ixx2．推动力（cce）与吸收系数（D）相对应。A、LkB、ykC、GkD、LK3．有利于吸收操作的条件（A）A、温度下降，总压上升B、温度上升，总压下降C、温度、总压均下降D、温度、总压均上升4．在（D）情况下，出现液膜控制的吸收操作A、平衡线y=f(x)斜率很小B、溶解度系数H很大C、系统符合亨利定律D、亨利系数E很大5．蒸发器的总传热面积、加热蒸汽压力以及冷凝器真空度相同时，多效蒸发与单效蒸发操作相比较，多效蒸发能（D）A、提高生产强度B、提高有效温差C、减少经济费用D、节省生蒸汽用量6、水吸收氯化氢、氨的低浓度气体的过程属于（B）控制。A、液膜B、气膜C、双膜D、无法确定7、下列描述吸收速率方程式正确的是（B）。A、NA=KG（Pe-P）B、NA=KY（Y-Ye）C、NA=KL（C-Ce）D、NA=KX（X-Xe）8．只要组分在气相中的分压（A）液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行，起到达到一个新平衡为止。A、大于B、小于C、等于D、不等于9．在逆流吸收塔内，入塔条件不变，填料层高度趋向无穷大，当吸收因数A小于1时，气液相在（B）处达到平衡。A、塔顶B、塔底C、塔中部D、塔中某一位置10．对一定的气体和稀溶液物系，相平衡常数m取决于：（B）A、温度和浓度B、温度和压强C、压强和浓度D、流速和浓度11．已知CO2水溶液在两种温度t1、t2下的亨利系数分别为E1=144MPa，E2=188MPa，则（C）A、t1=t2B、t1＞t2C、t2＞t1D、不确定12．液体粘度增大液相中扩散系数D（D）A、减少B、增大C、不变D、不确定13、“液膜控制”吸收过程的条件是（B）A、易溶气体，气膜阻力可忽略B、难溶气体，气膜阻力可忽略C、易溶气体，液膜阻力可忽略D、难溶气体，液膜阻力可忽略14、吸收操作的作用是分离（A）A、气体混合物B、液体均相混合物C、气液混合物D、部分互溶的液体混合物15、在一符合亨利定律的气液平衡系统中，溶液在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值为（B）A、正值B、负值C、零D、不确定。16、在填料塔中用清水吸收混合气中的氨，但用水量减少时，气相总传质单元数NOG将（A）A、增加B、减小C、不变D、不确定。17．对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔填料增高一些，则塔的传质单元高度HOG基本不变，传质单元数NOG（A）。A、增加B、减少C、基本不变D、不确定18．蒸发器的有效温度差是指（A）。A.加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；B.加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；C.温度差损失D.溶液的沸点与二次蒸汽温度之差19．在蒸发操作中，若使溶液在（A）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。A.减压；B.常压；C.加压D.超高压20．多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（A）换取的。A.传热面积；B.加热蒸汽压力；C.传热系数D.二次蒸汽压力得分三、计算题（37分）1．（20）某效蒸发器每小时将1000kg的25%（质量百分数，下同）NaOH水溶液浓缩到50%。已知：加热蒸气温度为120ºC，进入冷凝器的二次蒸气温度为60ºC，溶质和液柱引起的沸点升高值为45ºC，蒸发器的总传热系数为1000W•m-2k-1。溶液被预热到沸点后进入蒸发器，蒸发器的热损失和稀释热可以忽略，认为加热蒸气与二次蒸气的汽化潜热相等，均为2205kJ•kg-1。求：蒸发器的传热面积和加热蒸气消耗量。已知：F=1000kgh-1,NaOH:x0=25%,x=50%,Ts=1200cT=600c△=450ck=1000wm-2k-1R=r=2205kjkg-1求：DA解：(1)已知为沸点进料，若不计热损失，并且稀释热可以忽略则00FctctWHctDR因为00ctct=0Hctr则WrDWR由102511000150050xWFkghx则D=1500kgh(2)由于6045tTt得t=1050c蒸发器的传热面积为23500/3600220520.4()100010120105sDRAmKTt2．（17分）在逆流操作的填料吸收塔中，用清水吸收混合气体中的溶质组分。进塔气体中溶质组成为0.03（摩尔分率，下同），吸收率为99%。出塔液相中溶质组成为0.013。操作压力为101.3kPa，温度27℃，平衡关系为xy2＊（y、x为摩尔分率）。若已知单位塔截面上惰性气体流量为0.015kmol/（m2·s），气相体积吸收总系数为1.42kmol/（m3·h·kPa），求所需的填料层高度。已知：0.03by99%0.990.013bx101.3pkpa027tc*2yx210.015BGkmolms31.42/GKakmolmhkpa求：0h解：塔底，塔顶的气，液组成为0.03by4110.990.03310abyy0ax0.013bx以对数平均推动力法求填料层高度塔顶4310aaaayymxy塔底40.0320.0134010bbbyymx平均444031014.31040lnln3bambayyyyy因为气相气体总传质系数331.42101.3143.8/0.04/yGKaKaPkmolmhkmolms气体流量210.0150.0155110.03BbGGkmolmsy故有4040.01550.033108.050.0414.310baymyyGhmKay