课堂测验(二).doc

1. 影响精馏操作的主要因素有哪些？它们遵循哪些基本关系？答：影响精馏操作的主要因素有1）.物系特性和操作压强、生产能力和产品质量、回流比和进料热状况、塔设备情况包括板数加料位置和塔效率、冷凝器和再沸器的热状况。遵循以下基本关系1）相平衡关系、物料衡算关系、理论板数关系、塔效率关系、热负荷关系2. 比较精馏塔冷凝方式（全凝和分凝），它们有何特点和适用场合？答：全凝器冷凝：塔顶上升蒸汽进入冷凝器被全部冷凝乘饱和液体，一部分回流，一部分作为产品。这种冷凝方式对的特点是便于调节回流比，但较难控制回流温度，但是该法流程简单，工业上大多采用这种冷凝方式。 分凝器冷凝：塔顶上升蒸汽先计入分凝器，冷凝的液体回流，剩余的气体进入全凝器，冷凝的液体作为产品，这种冷凝方式便于控制温度，课提取不同做成的塔顶产品，但是该流程较为复杂。3. 对于特定的吸收塔，试分析影响吸收操作的主要因素。答：1）吸收剂用量。操作温度。操作压强。吸收剂入口组成。液相和气相流速。4. 塔板上有哪些异常操作现象？他们对传质性能有哪些影响？答：常见的塔板异常现象有：漏液、液泛、雾沫夹带、气泡夹带，页面落差分布不均匀以及塔板压降过大。上述非理想流动会导致传质效率下降。5. 什么是物料的平衡含水量？一定的物料在一定的温度下，物料的平衡含水量与空气的相对湿度有什么关系答：在恒定干燥条件下（空气温度t,相对湿度），物料最终达到该空气条件下的含水量。其数值随着空气相对湿度的增大而增大。6.在恒定干燥条件下，对于恒速和降速干燥阶段，通常采用什么办法缩短干燥时间？答：恒速干燥的特点是表面充满着非结合水，干燥速率与物料的性质关系很小，主要与空气的性质、流速和湿物料的接触方式有关，所以应提高空气温度降低湿度可增大传热传质推动力 。以增大流速和干燥面积来增大传热系数和水的汽化速率。 降速干燥阶段的特点是湿物料只有结合水，干燥速率手物料的结构、形状、和尺寸有关，而与空气的性质无关。1.在连续操作的精馏塔中分离两组分理想溶液。原料液流量为50 kmol/h，要求馏出液中易挥发组分的收率为94。已知精馏段操作线方程为y = 0.75x+0.238；q线方程为y = 2-3x。试求（1）操作回流比及馏出液组成；（2）进料热状况参数及原料的总组成；（3）两操作线交点的坐标值xq及yq；（4）提馏段操作线方程。解：（1）操作回流比及馏出液组成 由题给条件，得及得 R = 3，xD = 0.9522）进料热状况参数及原料液组成 由于及得 q = 0.75（气液混合进料），xF = 0.5（3）两操作线交点的坐标值xq及yq 联立操作线及q线两方程，即得 xq = 0.4699及yq = 0.5903（4）提馏段操作线方程 其一般表达式为式中有关参数计算如下： W=F-D=(50-24.68) kmol/h = 25.32 kmol/hL=RD+qF=（324.68+0.7550）=111.54 kmol/hV= L-W=(111.54-25.32)=86.22 kmol/h则 2. ）用常压精馏塔分离某二元混合物,其平均相对挥发度,原料液量，饱和蒸汽进料，进料浓度（摩尔分率，下同），塔顶馏出液浓度，易挥发组分的回收率为，回流比，塔顶设全凝器，塔底为间接蒸汽加热,求：(1)馏出液及残液量；(2)第一块塔板下降的液体组成为多少？(3)最小回流比；(4)精馏段各板上升的蒸汽量为多少？提馏段各板上升的蒸汽量为多少?答： , , , 由得: (1) 塔顶为全凝器 据平衡关系式 得: (2) 饱和蒸汽进料 q线在yx图中为水平线 代入平衡式中,得到横坐标 精馏段各板上升的蒸汽量根据恒摩尔汽化理论假设知是相等的 即 (3) 根据恒摩尔汽化理论假设,提馏段板上升的蒸汽量也相等即 3. 用清水吸收氨空气混合气中的氨。混合气进塔时氨的浓度y1 0.01（摩尔分率），吸收率90，气液平衡关系y = 0.9x。试求：（1）溶液最大出口浓度；（2）最小液气比；（3）取吸收剂用量为最小吸收剂用量的2倍时，气相总传质单元数为多少？（4）气相总传质单元高度为0.5m时，填料层高为几米？解： 已知 Y1 0.01，=90%，Y2 = Y1(1-) = 0.01(1-0.9) = 0.001 X2 = 0，X1 = X1/0.9 = 0.01/0.9 = 0.0111 (L/V)min = (Y1-Y2)/(X1*-X2) = (0.01-0.001)/（0.01/0.9）= 0.811 L/V = 2 (L/V)min = 20.811 = 1.62 X1 = (Y1-Y2)/(L/V)+X2 = (0.01-0.001)/1.62 = 0.00556 Y1* = 0.90.00556=0.005 Ym =（(0.01-0.005)-(0.001-0)）/ln(0.01-0.005)/0.001 = 0.0025 NOG = (Y1-Y2)/Ym = (0.01-0.001)/0.0025 = 3.6 Z 0.53.6 = 1.8m4. 某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底气体进气浓度为 0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2m，塔内径为0.2m，吸收过程中亨利系数为0.5 atm，操作压力0.95 atm，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1m3.h-1，混合气中空气量为100m3.h-1（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积传质系数。解：方法1： Y1 = 0.026, Y2 = 0.0026，m = E/P = 0.5/0.95 = 0.526 L /V = 0.11000/18/(100/22.4) = 1.244 V /A = (100/22.4)/(/40.22) = 142.1 kmol.m-2.h-1 X1 = ( Y1 - Y2)/(L / V) = (0.026-0.0026)/1.244 = 0.0188 Y1 = Y1 Y1*= 0.026-0.5260.0188 = 0.0161 Y2 = Y2 Y2* = 0.0026 Ym = (Y1-Y2)/ln(Y1/Y2) = 0.00741 NOG = (Y1-Y2)/Ym = 3.16 Y （V/A）/Z）NOG = 142.1/1.23.16 = 37.42 kmol.m-3.h-1方法2： A = （L/V）/m = 1.244/0.526 = 2.365 NOG = A/(A-1)ln(1-1/A)(Y1-mX2)/(Y2-mX2)+1/A = 2.365/1.365ln(1-1/2.365)(0.026/0.0026) +1/2.365 = 3.16 Y 37.42 kmol.m-3.h-15. 用填料塔从一混合气体中吸收所含的苯。 混合气体中含苯 5（体积），其余为空气, 要求苯的回收率为90（以摩尔比表示），吸收塔为常压操作，温度为25，入塔混合气体为每小时940标准m3，入塔吸收剂为纯煤油，煤油的耗用量为最小耗用量的1.5倍，已知该系统的平衡关系=0.14X（其中Y、X为摩尔比），已知气相体积传 质系数Kya0.035kmol.m-3.s-1，纯煤油的平均分子量Ms170，塔径D0.6m。试求：（1）吸收剂的耗用量为多少kg.h-1?（2）溶液出塔浓度X1为多少?（3）填料层高度Z为多少m?=90%, y1=0.05, Y1=y1/(1-y=0.05/(1-0.05)=0.05263 Y2=Y1(1-)=0.005263 V=940/22.4=41.96 kmol.h-1 V =G(1-y1)=41.96(1-0.05)=39.87 kmol.h-1 (L /V)min =(Y1-Y2)/(Y1/m) =(0.05263-0.00526)/(0.05263/0.14) =0.126 L=1.5Lmin=1.50.12639.87=7.536 kmol.h-1 =7.536170 kg.h-1=1281kg.h-1 X1 =(Y1-Y2)/（1.5(L/V)min ） =(0.05263-0.005263)/(1.50.126)=0.251 x1=X1/(1+X1)=0.2006 HOG =V/(ya) =(39.87/3600)/(0.0350.785062) =1.12 m NOG =(Y1-Y2)/Ym Y1=Y1-Y1*=0.05263-0.140.251=0.01749 Y2 =Y2-Y2*=0.005263 Ym =(0.01749-0.00526)/ln(0.01749/0.00526) =0.01018 NOG =(0.05263-0.00526)/0.01018=4.65 ZHOGNOG =1.124.65=5.2 m6. 在常压下用热空气干燥某湿物料，湿物料的处理量为l 000kg/h，温度为20 ，含水量为4(湿基，下同)，要求干燥后产品的含水量不超过0.5，物料离开干燥器时温度升至60 ，湿物料的平均比热容为3.28 kJ(kg绝干料)。空气的初始温度为20 ，相对湿度为50，将空气预热至100 进干燥器，出干燥器的温度为50 ，湿度为0.06 kg/kg绝干气，干燥器的热损失可按预热器供热量的10计。试求（1）计算新鲜空气的消耗量；（2）预热器的加热量Qp； 20 时空气的饱和蒸汽压为 解：（）新鲜空气消耗量，即 绝干物料 所以 20 时空气的饱和蒸汽压为 （2）预热器的加热量p，用式 11-31计算p，即 7. 今有一干燥器，湿物料处理量为800kg/h。要求物料干燥后含水量由30%减至4%（均为湿基）。干燥介质为空气，初温15，相对湿度为50%，经预热器加热至120进入干燥器，出干燥器时降温至45，相对湿度为80%。试求：（a）水分蒸发量W； （b）空气消耗量L、单位空气消耗量； （c）如鼓风机装在进口处，求鼓风机之风量V。空气在t=15，=50%时的湿度为H=0.005kg水/kg绝干空气。在t2=45，2=80%时的湿度为H2=0.052kg水/kg绝干空气。解（a）水分蒸发量W已知G1=800kg/h，w1=30%，w2=4%，则 Gc=G1（1-w1）=800（1-0.3）=560kg/h W=Gc（X1-X2）=560（0.429-0.042）=216.7kg水/h（b）空气消耗量L、单位空气消耗量空气通过预热器湿度不变，即H0=H1。 kg绝干空气/h kg干空气/kg水（c）风量V 计算15、101.325kPa下的湿空气比容为 =0.822m3/kg绝干空气V=LvH=46100.822=3789.42m3/h 用此风量选用鼓风机。精馏过程设计时，增大操作压强，则相对挥发度，塔顶温度塔釜温度。（增大，减小，不变，不确定）4、 某精馏塔操作时，保持不变，增加回流比，则此时， 。（增加，不变，减少）增加， 增加， 减少， 增加。6.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_，出塔气体浓度_,出塔液体浓度_.7. 吸收剂用量增加，操作线斜率，吸收推动力。（增大，减小，不变） 吸收过程增加吸收剂用量，操作线的斜率，则操作线向平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（yye）。14、填料塔内提供气液两相接触的场所的是_。填料的表面积及空隙1.干燥进行的必要条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力_。*答案*大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压。2.干燥这一单元操作，既属于传热过程，又属_。*答案*传质过程3.相对湿度值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当值大时，表示该湿空气的吸收水汽的能力_;当=0时。表示该空气为_。*答案*小； 绝干空气4.干燥速率曲线是在恒定干燥条件下测定的，其恒定干燥条件是指：_均恒定。*答案*干燥介质（热空气）的温度、湿度、速度以及与物料接触的方式。5.在一定空气状态下干燥某物料，能用干燥方法除去的水分为_；首先除去的水分为_；不能用干燥方法除的水分为_。*答案*自由水分； 非结合水分； 平衡水分6.已知某物料含水量X=0.4kg水.kg-1绝干料，从该物料干燥速率曲线可知：临界含水量Xc=0.25kg水.kg-1绝干料，平衡含水量X*=0.05kg 水.kg-1绝干料，则物料的非结合水分为_，结合水分为_，自由水分为_，可除去的结合水分为_。*答案*0.15、0.25、0.35、0.2（单位皆为：kg水.kg-1绝干料）7.作为干燥介质的湿空气，其预热的目的_。*答案*降低相对湿度（增大吸湿的能力）和提高温度（增加其热焓）8.当空气的湿含量一定时，其温度愈高，则相对温度愈_，表明空气的吸湿能力愈_，所以湿空气在进入干燥器之_都要经_。*答案*低、 强、 前、 预热器预热9.在等速干燥阶段，干燥速率_，物料表面始终保持被润湿，物料表面的温度等于_，而在干燥的降速阶段物料的温度_。*答案*最大或恒定、水分、热空气的湿球温度，上升或接近空气的温度10.固体物料的干燥是属于_过程，干燥过程得以进行的条件是物料表面所产生的水汽（或其它蒸汽）压力_。*答案*传热和传质，大于干燥介质中水汽（或其它蒸汽）的分压11.固体物料的干燥，一般分为_两个阶段。*答案*恒速和降速12.在对流干燥器中最常用的干燥介质是_，它既是_又是_。*答案*不饱和的热空气、 载热体、 载湿体13.等焓干燥过程的条件是_。*答案*干燥器内无补充热，无热损失，且被干燥的物料带进，带出干燥器的热量之差可以忽略不计。14.在干燥系统中，预热器加入的热量用于_。*答案*蒸发水份，加热空气与物料以及消耗于干燥系统中的热损失15.若将湿空气的温度降至其露点以下，则湿空气中的部分水蒸汽_。*答案*冷凝析出16.对于不饱和空气，表示该空气的三个温度，即：干球温度t，湿球温度tw和露点td间的关系是_。*答案*ttwtd17.由干燥速率曲线可知恒速干燥阶段所除去的水分是_，降速干燥阶段除去的水分是_。*答案*非结合水分、 非结合水和结合水18.等速干燥阶段物料表面的温度等于_。*答案*干燥介质一热空气的湿球温度19.对高温下不太敏感的块状和散粒状的物料的干燥，通常可采用_干燥器，当干燥液状或浆状的物料时，常采用_干燥器。*答案*转简 、 喷雾20.恒速干燥与降速干燥阶段的分界点，称为_；其对应的物料含水量称为_。*答案*临界点 、 临界含水量21.物