湖北大学化工原理期末复习(11应化)

化工原理期末复习1考试与复习总评成绩期末期中平时55％25％20％化工原理期末复习2☆题型1.选择题（每小题2分共20分）2.填空题（每小题2分共12分）2.简答题（每小题10分共30分）3.计算题44分（3小题分值16、16、12分）化工原理期末复习3①气液平衡关系的表达式（亨利定律）③物料衡算Exp*AHcpA*Amxy*pEmmXY*SSEMH(1)吸收dzdcDJAA②菲克定律2121XXLYYG21212*121min/XmYYYXXYYGLmin)(0.2~1.1GLGL☆主要公式化工原理期末复习4④吸收速率方程▲用分吸收系数表示的吸收速率方程)(),(),(iYAiyAiGAYYkNyykNppkN)(),(),(XXkNxxkNcckNiXAixAiLA▲用总吸收系数表示的吸收速率方程)(),(),(***yyKNYYKNppKNyAYAGA)(),(),(***xxKNXXKNccKNXAXALALGGHkkK111GLLkHkK11LGcKKGYPKK化工原理期末复习5⑤填料层高度基本计算公式12*YYYYYdYaKGZ12*XXXXXdXaKGZ填料层高度=传质单元高度×传质单元数a)传质单元数平均推动力组成变化m*21*OG)(d12YYYYYYYNYY反映吸收过程的难易程度b)传质单元高度aKGHYGO传质单元高度由过程条件决定化工原理期末复习6◇传质单元数求法：a．平均推动力法mOGYYYN21*22*11*22*112121lnlnYYYYYYYYYYYYYmb．脱吸因子素法])1ln[(11*22*21SYYYYSSNOGLmGS化工原理期末复习7（2）蒸馏①气液平衡的表达方式A）拉乌尔定律BBBAAAxppxpp00,B）具体表达形式气液平衡方程）露点方程泡点方程(1)x-(1xy)()(00000000BABAAAAABABApppPPpPxpPpypppPx化工原理期末复习8②物料衡算（A）全塔物料衡算：WDFWxDxFxWDF,（B）精馏段物料衡算（精馏段操作线方程）：111RxxRRxVDxVLyDnDnn式中，R=L/D为回流比（C）进料线方程（q线方程）11qxxqqyF进料的千摩尔气化潜热量态变为饱和蒸气所需热每千摩尔进料从进料状LVFVIIIIq（D）提馏段物料衡算（提馏段操作线方程）：VWxxVLyWmm1FqVVqF，LL)1(式中化工原理期末复习9③板效率A)单板效率气相默弗里板效率1*1)(nnnnmVyyyynE液相默弗里板效率1*1)(nnnnmLxxxxnEB)全塔效率PTNNEC)点效率xKVAOGeyyyyE1112理论增浓程度经过塔板上某点气相的实际增浓程度经过塔板上某点气相的④最小回流比：qqqDxyyxRminmin)0.2~1.1(RR适⑤芬克斯（Fenske）方程1lglgminmWABDBAxxxxN化工原理期末复习10(3)干燥①湿空气的性质sspPppPpH622.0622.0湿度：绝热饱和温度：)(0HHcrttasHas湿空气的焓：HtHI2490)88.101.1(湿空气的比容：273273)224.1773.0(tHvH②物料衡算)1()1(2211wGwGG121222112111)(12HHWL化工原理期末复习11③热量衡算LmLdpQtWGcttHLQQIIGIILQQQ)187.488.12490()())(88.101.1()()(12120201202或干燥器的热效率dpTQQtW（QQ)187.488.1249012干燥器中的总热量水蒸气汽化所需热量汽化④干燥速率恒速干燥阶段的速率：)()(,wttsHcttraHHkSdWdSddXGUwwSddXGU⑤干燥时间恒速阶段：)(11ccXXSUG降速阶段：*2**2ln)(XXXXSUXXGccc化工原理期末复习12（1）双膜理论的基本论点有哪些？有何局限性？论点：①相界面间存在气膜、液膜。②相界面处气液平衡，界面上无传质阻力。③气液相主体湍流，无浓度差。局限：对具有自由界面的两相系统在高度湍动情况下不适用。☆问题思考化工原理期末复习13通常生产中可从以下两个方面来强化吸收过程：（1）增大吸收推动力①增加吸收剂用量L或增大液汽比L/G，这样操作线位置上移，吸收平均推动力增大。②改变相平衡关系，可通过降低吸收剂温度、提高操作压强或将吸收剂改性，从而使相平衡常数m减小，这样平衡线位置下移，吸收平均推动力增大。③降低吸收剂入口组成X2，这样液相进口处推动力增大，全塔平均推动力也随之增大。（2）减小吸收过程阻力（即提高传质系数）①开发和采用新型填料，使填料的比表面积增加。②改变操作条件，对气膜控制的物系，宜增大气速和增强气相湍动；对液膜控制的物系，宜增大液速和湍动。此外吸收温度不能过低，否则分子扩散系数减小、粘度增大，致使吸收阻力增加。（2）强化吸收过程措施有哪些？化工原理期末复习14（3）动量、热量、质量传递现象的比较drdudxdtqdzdcDJAA项目动量传递热量传递质量传递物理量的不均匀导致传递速度梯度温度梯度浓度梯度传递方向均为梯度的反方向高速度向低速度高温向低温高浓度向低浓度数学模型描述（传递现象规律的基本定律）牛顿粘性定律傅里叶定律菲克定律基本定律系数只是状态的函数与传递的物理量或梯度无关粘度μ为动量传递物性常数，反映了流体的流动特性，其值越大，流体产生的剪应力越大，流动阻力就越大导热系数λ为热量传递物性常数，反映了物质的导热能力，其值越大，导热速率越快扩散系数D为质量传递物性常数，反映了物质扩散传递的特性，其值越大，传递能力越强化工原理期末复习15（4）在连续精馏操作过程中，可从几个方面进行操作条件的优化？①选择最佳的进料位置：两操作线交点稍下的位置。②保持全塔物料平衡：WDFWxDxFxWDF,③选择适宜的塔顶回流：适宜的回流比及回流温度。④选择合适的进料热状况：工业上多采用饱和液体进料，以节省能耗。⑤在灵敏板进行温度控制。化工原理期末复习16①恒速阶段的干燥速率UC空气温度愈高、湿度愈低或流速愈快，则UC愈高，空气条件一定时UC与物料的种类无关②临界含水量XC通常吸水性的物料的XC比非吸水性的大；同一物料，UC愈大XC愈高；物料愈厚则XC愈高。③平衡含水量X*X*与物料的种类及空气的状态有关，非吸水性的物料的X*要低于吸水性物料的X*；同一物料，温度一定时，空气的相对湿度愈大X*愈高；空气的相对湿度一定时，温度愈高X*愈小。（5）简述干燥条件对干燥速率曲线的影响化工原理期末复习17（6）试分析精馏塔的设计和操作的主要影响因素。①质量衡算关系的制约；②操作压力的影响；③回流比的影响；④适宜的进料热状况的影响（7）为提高干燥操作的热效率，一般有那些节能措施？①提高H2而降低t2；②提高空气的入口温度t1；③利用废气预热空气或物料；④采用二级干燥；⑤利用内换热器。化工原理期末复习18典型例题【例1】在逆流操作的填料塔中，用清水吸收混合气体中的二氧化硫，混合气体的处理量为223.2kmol/h，其中含二氧化硫的摩尔比为0.1，要求二氧化硫的回收率为95%，水的用量是最小用量的为1.5倍。在操作条件下（1atm）气液平衡关系为。试求：（1）清水的实际用量(kg/h)；（2）出塔吸收液的饱和度；（3）当气相体积吸收系数=0.2kmol/(m3·s)、塔径为0.8m时，所需填料层的高度。GKXY7.2*化工原理期末复习19解：首先对已知数据进行处理①求水的用量L②求出塔液体的饱和度21*112(1)0.1(10.95)0.0050.10.0372.70223.2(10.1)0.0558/3600YYYXmXGkmolshkgskmolLLskmolXXYYGL/1039.1/215.0143.05.15.1/143.00037.0005.01.00558.04min2*121min0247.0)005.01.0(215.00558.0)(2211XYYLGX310.20.2/()YGKPKkmolms228.044D化工原理期末复习20由物料衡算得：0247.0)005.01.0(215.00558.0)(2211XYYLGX故出塔液体的饱和度为：%7.66037.0/0247.0*11XX③求填料层高度Z702.0215.00558.07.2LmGS37.6]702.0005.01.0)702.01ln[(702.011])1ln[(112221SmXYmXYSSNOGmKGHYOG558.05.02.00558.0mNHZOGOG56.3558.037.6化工原理期末复习21【例2】将含苯5％（体积分率）的混合气体（其余为空气），用纯煤油作吸收剂，经一逆流吸收塔吸收。要求苯的回收率为90％（体积分率），入塔混合气体流量为513m3/h。煤油的用量min6.1LL。已知该系统的平衡关系为Y*=0.14X，气相体积吸收总系数YK=0.028kmol/(m3·s)，纯煤油的平均分子量为170，塔截面积为0.5m2。操作温度25℃,压强2atm。试求：（1）煤油的实际用量(kg/h)；（2）填料层高度Z。（3）若混合气体的处理量增加25%，则煤油用量如何变化才能保持相同吸收率？（假设）7.0GKY化工原理期末复习22解：（1）煤油用量hkghkghkmolXmYYYGLL/1370/101701004.8/04.8014.0/0526.000526.00526.087.396.1/6.16.1332121min所以：hkmolTPPTyVGYYyyYXysAA/87.3912982273)05.01(4.22513)1(4.2200526.0)90.01(0526.0)1(0526.005.0105.01,0,90.0,05.00011211121化工原理期末复习2300329.0235.014.02*21*1mXYmXY0109.000526.00329.00526.0ln00526.0)0329.00526.0(ln)()(*22*11*22*11YYYYYYYYYm（2）塔高Z由物料衡算得235.0)00526.005264.0(04.887.39)(2211XYYLGX化工原理期末复习2439.87/36000.7870.0280.5OGYGHmK又mNHZOGOG42.3343.0787.0343.40109.0***0526.021mOGYYYN(3)G提高25%时，0.70.3YOGKGHG0.30.3(1.25)(1.25)0.7870.841OGOGHHm化工原理期末复习2512/3.42/0.8414.071ln1OGOGOGNZHYNmGYL又52600.00.005260.0526ln39.8725.10.14114.07