V／A电解电源-副本(完整版)

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V／A电解电源副本（完整版）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑欢迎下载）辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：20V／8000A电解电源院（系）：电子与信息工程学院专业班级：电子112学号：110404032学生姓名：尚麟指导教师：（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院教研室：电子信息工程学号110404032学生姓名尚麟专业班级电子112课程设计（论文）题目20V／800课程设计（论文）任务课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能：为冶金工业的电解和电镀工艺提供低电压大电流可调直流电源。输出直流电压0~20V可调，输出直流电流0~8000A可调。技术参数：1、交流电源：三相380V。2、整流输出电压Ud在0～20V连续可调。3、整流输出电流最大值8000A。4、用于铜的电解或电镀。5、根据实际工作情况，最小控制角取20～300设计任务：1、方案的经济技术论证。2、主电路设计。3、通过计算选择整流器件的具体型号。4、若采用整流变压器，确定变压器变比及容量。5、触发电路设计或选择。6、绘制相关电路图。7、完成4000字左右说明书。要求：1、文字在4000字左右。2、文中的理论分析与计算要正确。3、文中的图表工整、规范。4、元器件的选择符合要求。进度计划第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；第4天：主电路设计；第5天：选择器件；第6天：确定变压器变比及容量；第7天：保护电路设计；第8天：触发电路设计；第9天：总结并撰写说明书；第10天：答辩指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算

摘要本文主要是设计冶金工业的电解和电镀工艺提供低电压大电流可调直流电源。这种电源装置主要由整流变压器与整流器组成整流设备以便从交流电源取得直流电能的变压器。整流设备是现代工业企业最常用的直流电源，广泛用于直流输电、电力牵引、轧钢、电镀、电解等领域。本文将主要介绍三相桥式全控整流电路的主电路和触发电路的原理及控制电路图,由工频三相电压380V经降压变压器后由晶闸管再整流为直流供负载用。但是由于工艺要求大功率,大电流,因此控制比较复杂,特别是触发电路部分必须一一对应,否则输出的电压波动大甚至还有可能短路造成设备损坏。本电路图主要由芯片KC04触发器来控制并在不同的时刻发出不同的脉冲信号去控制6个晶闸管。大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。关键词：整流变压器；整流器；触发器；电解；目录TOC\o"1-3"\f第1章绪论 11.1电解电源发展概况 11.2本文研究内容 2第2章20V/8000A电解电源电路设计 32.120V/8000A电解电源总体设计方案 32.2具体电路设计 4主电路设计 4控制电路设计 8保护电路设计 102.3元器件型号选择 122.4系统数据分析 14第3章课程设计总结 16参考文献 17绪论电解电源发展概况电力电子技术就是应用于电力领域的电子技术。电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。随着电子工业的发展，电解电源从60年代的直流发电机组和硅整流器发展到70年代的可控硅调压、稳压的直流电源；80年代出现了可控硅斩波的脉冲电源；随着现代功率电子器件的发展和广泛应用，90年代又出现了高频、窄脉冲电流电解加工电源。电解电源的每一次变革都引起电解加工工艺的新发展电解加工脉冲电源随着功率半导体开关器件的发展而发展，最早的脉冲电源是80年代用硅整流二极管或可控硅(SCR)建立的，这种电源容量大，电流上万安，但只能获得较低的频率和较宽的正弦波类型的脉冲电流，不能满足脉冲电流电解加工进一步发展的需要。随着现代功率半导体器件的发展，其容量越来越大，开关速度越来越快。随后GTO发展到了104A，8kV，高频GTO工作频率提高了2-3倍达到3kHz，数千安的电源目前已研制出GTO斩波电源，其性能优于同等容量级SCR的斩波电源。电解电源主要应用于铝、镁、锌、铅、铜、锰、二氧化锰等有色金属电解；黄金、白银贵重金属冶练；钕铁硼等稀土冶练；硬质合金、金刚石冶练；食盐水、钾盐电解制烧碱、钾碱、制钠；氯化钾电解制氯酸钾、高氯酸钾；碳素厂、碳化硅、耐火材料电加热等，以及其它各类大功率高频开关电源。电解电源特点：1、体积小、重量轻：体积与重量为可控硅电源的1/5-1/10，便于您规划、扩建、移动、维护和安装。2、节能效果好：开关电源由于采用了高频变压器，转换效率大大提高，正常情况下较可控硅设备提高效率10%以上，负载率达70%以下时较可控硅设备提高效率30%以上。3、输出稳定性高：由于系统反应速度快（微秒级），对于网电及负载变化具有极强的适应性，输出精度可优于1%。开关电源的工作效率高、所以控制精度高，有利于提高产品质量。4、输出波形易于调制：由于工作频率高，其输出波形调整相对处理成本较低，可以较方便的按照用户工艺要求改变输出波形。这样对于工作现场提高工效，改善加工产品质量有较强作用。在电解电镀等工业应用中，经常需要低电压大电流的可调直流电源。如果采用三项桥式电路，整流器件的数量很多，还有两个管压降损耗，降低了效率。在这种情况下，可采用带平衡电抗器的双反星形可控整流电路，简称双反星形电路。现代工业生产设备使用的换流装置的容量越来越大，数量也越来越多。大量的谐波电流注入电网，就会严重地威胁电网的安全运行，危害其它用电设备及自动化仪表等。所以，了解分析、抑制电力系统谐波，限制谐波发生源注入电网的谐波含量将越来越受到重视。相比较而言，双反星形可控整流电路具有电路简单，调整方便等优点，为使变压器的铁心不饱和，就需要增大铁心面积，这样就增大了设备的容量。生产实际中只用于对输出波形要求不高的小容量的场合。在中小容量、负载要求较高的晶闸管的可控整流装置中。电镀电源的发展趋势将会高频高效化、智能化、数字化以及绿色可靠。本文研究内容根据任务书内本文主要是设计冶金工业的电解和电镀工艺提供低电压大电流可调直流电源。交流侧电源取三相380V，要求整流输出电压Ud在0～20V连续可调，整流输出电流最大值8000A，根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。这种电源装置主要由整流变压器与整流器组成整流设备以便从交流电源取得直流电能的变压器。

第2章20V/8000A电解电源电路设计2.120V/8000A电解电源总体设计方案在冶金工业的电解和电镀工艺提供低电压大电流可调直流电源。这种电源装置主要由整流变压器与整流器组成整流设备以便从交流电源取得直流电能的变压器。图2.1.1总体设计方案框图交流侧经三相交流电源得到380V交流电压，经过整流变压器整流输出电压Ud在0～20V连续可调，经过整流电路整流输出电流最大值8000A，根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。触发电路使得整流输出电流在0～8000A连续可调。2.2具体电路设计主电路设计电解电镀等工业设计应用中，经常需要大功率的可调直流电源。如果采用三相桥式电路，整流器件的数量很多，还有两个管压降损耗，降低了效率。在这种情况下，可采用带平衡电抗器的双反星形可控整流电路，如图2.2.1所示。该电路简称双反星形电路。整流变压器二次侧为星型接法的两个绕组,a与a’、b与b’、c与c’接在三相变压器的三个铁芯柱上，且匝数相同但同名端位置相反，使Ua与Ua’、Ub与Ub’、Uc与Uc’的电压大小相等、相位差180度。两个绕阻分别接成两组三相半波共阴极接法的整流电路，通过平衡电抗器Lp并联起来。变压器二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化。图2.2.1带平衡电抗器的双反星形可控整流电路平衡电抗器Lp是从中心抽头，左右两部分绕在同一铁芯上，匝数相等，绕向相同，用来保证两组三相半波整流电路能同时并联导通，每组承担一半负载。因此，与三相桥式电路相比，在采用相同晶闸管的条件下，双反星形电路的输出电流可大一倍。图双反星形电路，α=0º时两组整流电压、电流波形在图中，两组的相电压互差180º，因而相电流亦互差180º。其幅值相等，都是Id/2。以a相而言，相电流ia与ia，出现的时刻虽不同，但他们的平均值都是Id/6。因为平均电流相等而绕组的极性相反，所以直流安匝互相抵消。因此本电路的利用绕组的极性相反来消除直流磁通势的。在这种并联电路中，在两个星形的中点间接有带中间抽头的平衡电抗器，这是因为两个直流电源并联运行时，只有当两个电源的电压平均值和瞬时值均相等时，才能是负载电流平均分配。在双反星形电路中，虽然两组整流电压的平均值Ud1和Ud2是相等的，但是它们的脉动波相差60º，它们的瞬时值是不同的，如图2.2.3a所示。现在把六个晶闸管的阴极连接在一起，因而两个星形的中点n1和n2间的电压便等于ud1和ud2之差。其波形是三倍频的近似三角波，如图b所示。这个电压加在平衡电抗器Lp上，产生电流ip,它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，称为环流或平衡电流。考虑到ip后，每组三相半波承担的电流分别为Id/2±ip。为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便限制环流在其负载额定电流的1%～2%以内。图平衡电抗器作用下输出电压的波形和平衡电抗器上电压的波形现在把六个晶闸管的阴极连接在一起，因而两个星形的中点n1和n2间的电压便等于ud1和ud2之差。其波形是三倍频的近似三角波，如图b所示。这个电压加在平衡电抗器Lp上，产生电流ip,它通过两组星形自成回路，不流到负载中去，称为环流或平衡电流。考虑到ip后，每组三相半波承担的电流分别为Id/2±ip。为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，以便限制环流在其负载额定电流的1%～2%以内。在图2.2.1所示的双反星形电路中，如不接平衡电抗器，即成为六相半波整流器电路，在任一瞬间只能有一个晶闸管导电，其余五个晶闸管均承受反压而阻断，每个管子的最大导通角为60º，每个管子的平均电流为Id/6。当α=0时，六相半波整流电路的Ud为1.35U2，比三相半波是的1.17U2略大些，其波形如图2.2.3a的包络线所示，由于六相半波整流电路因晶闸管导电时间短，变压器利用率低，顾及少采用。可见，双反星形与六相半波电路的区别在于有无平衡电抗器。在图2.2.4中取任一瞬间如ωt1,这时ub'及ua均为正值，然而ub'大于ua,如果两组三相半波整流电路中点n1和n2直接相连，则必然只有b'相的晶闸管能导电。图2.2.4α取不同值时输出电压波形接了平衡电抗器后，n1、n2间的电位差加在Lp的两端，它补偿了ub'和ua的电动势差，使得ub'和ua相的晶闸管能同时导电。由于在ωt1时电压ub'比ua高，VT6导通，此电流在流经Lp时，Lp上要感应一电动势up,它的方向是要阻止电流增大。可以导出平衡电抗器两端电压和整流输出电压的数学表达式如下：（2-1）（2-2）虽然ub'>ua，导致ud1<ud2，但由于Lp的平衡作用，使得晶闸管VT6和VT1都承受正向电压而同时导通。随着时间推迟至ub'与ua的交点，由于 ub'与ua，两管继续导电，此时up=0。之后ub'<ua，则流经b'相的电流要减小，但Lp有阻止此电流减小的作用，Lp仍起作用，使VT6继续起导电，直到uc'>ub',电流才从VT6换至VT2。此时变成VT1、VT2同时导电。每隔60º有一个晶闸管换相。每一组中的每一个晶闸管仍按三相半波的导电规律而各轮流导电120º。双反星形电路是两组三相半波电路的并联，所以整流电压平均值与三相半波整流电路的整流电压平均值相等，在不同控制角α时Ud=1.17U2cosα。双反星形电路是两组三相半波电路并联，每组三相半波整流电流是负载电流的1/2，所以负载电流为：Id=2Ud/R控制电路设计国产集成触发器KC04是KC系列触发器中的一个典型代表，适用单相、三相供电装置中作晶闸管双路脉冲移相触发，其两路相位间隔180º的移相脉冲可方便的构成半控、全控桥式触发线路。该集成电路具有负载能力大、移相性能好、正负半周脉冲相位值均衡性好、移相范围宽、对同步电压要求不严、有脉冲列调制输入及脉冲封锁控制等优点，在实际线路中有着十分广泛的应用。KC04的内电路见图，与分立器件的锯齿波移相电路相似，由同步、锯齿波形产生、移相控制、脉冲形成、功率放大等部分组成。图2.2.5KC04内部电路图图中VT1～VT3等组成同步检测电路，VT5与外接电容C2构成自举式（密勒）积分器为锯齿波产生电路。同步正弦电压UT由引脚8引入，在UT的正负半周内VT1和VT2、VT3交替导通，使VT1、VT3的集电极在对应的半周内输出低电位使VT4截止，电源经电阻R6、R14为外接电容C2充电，形成线性增大的锯齿波电压。在UT电压的过零点绝对值小于0.7V范围内，VT1～VT3均截止导至VT4饱和，C2迅速放电，使每半周期的锯齿波电压起点一致。VT6及外接元件组成脉冲移相环节，引脚9脚输入的移相控制电压UK、偏移电压UP和C2上的锯齿波电压并联迭加，当VT6的基极电压达到0.7时，VT6导通其集电极输出低电平，经引脚11、引脚12外接电容C1微分耦合到VT7的基极使其由饱和转为截止，一个电源周期内，在VT7的集电极得到间隔180º的两组由R12、C1时间常数决定其宽度的高电平脉冲，经VT8、VT12分别封锁其正负半周，由两组功率放大级VT9～VT11和VT13～VT15分别放大后从引脚1、引脚15输出。引脚13、引脚14为脉冲列调制和脉冲封锁控制端用于三相控制。KC04的主要技术参数如下：电源电压±15V（±5%）电源电流正电流≤15mA负电流≤8mA同步电压任意值（一般交流30V）同步输入端允许最大同步电流6mA移相范围≥170º（同步30V，输入电阻15KΩ）锯齿波幅度≥10V输出脉宽度400μs～2ms输出脉冲幅度≥13V最大输出能力100mA(输出脉冲电流)输出管反压≥18V（Ie=100μA）正负半周脉冲相位不均衡度≤±3º使用环境温度-10～＋70封装方式16脚陶瓷双列直插式二、KC04触发器引脚功能图2.2.6KC04集成电引脚功能图其引脚功能如图2.2.6所示。1脚和15分别为正脉冲和负脉冲输出端；3脚和4脚接电容可形成触发脉冲所需的锯齿波；5脚为电源负极输入端；7脚为电源接地端（零电位）；8脚为同步电压输入端；9脚为脉冲移相信号控制端；10脚和12脚接电容控制V7产生脉冲；16脚为电源+15V输入端。保护电路设计过电流保护：电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流。过电流分过载和短路两种情况。图给出了各种过电流保护措施及其配置位置，其中快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施。一般电力电子装置均同时采用几种过电流保护措施，以提高保护的可靠性和合理性。在选择各种保护措施时应注意相互协调。通常，电子电路作为第一保护措施，快速熔断器仅作为短路时的部分区段的保护，直流民快速断路器整定在电子电路动作之后实现保护，过电流继电器整定在过载时动作。图2.2.7过电流保护措施及配置位置采用快速熔断器（简称快熔）是电力电子装置中最有效、应用最广的一种过电流保护措施。在选择快熔时应考虑：1.电等级应根据熔断后快熔实际承受的电压来确定。2.电流容量应按其在主电路中的接入方式和主电路连接形式确定。快熔一般与电力半导体器件串联连接，在小容量装置中也可串接于阀侧交流母线或直流母线中。快熔的值应小于被保护器件的允许值。3.为保证熔体在正常过载的情况下不熔化，应考虑其时间-电流特性。快熔对器件的保护方式可分为全保护和短路保护两种。全保护是指不论过载还是短路均由快熔进行保护，此方式只适用于小功率装置或器件使用裕度较大的场合。短路保护方式是指快熔只在短路电流较大的区域内起保护作用，此方式下需与其他过电流保护措施相配合。快熔电流容量的具体选择方法可参考有关的工程手册。对一些重要的且易发生短路的晶闸管设备，或者工作频率较高、很难用快速熔断器保护的全控型器件，需要采用电子电路进行过电流保护。本次电路设计采用的过电流保护为快速熔断器。过电压保护：电力电子装置可能的过电压分为外因过电压和内因过电压。外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等，包括：图2.2.8过电压保护措施及配置位置F—避雷器D—变压器静电屏蔽层C—静电感应过电压抑制电容RC1—阀侧浪涌过电压抑制用RC电路RC2—阀侧浪涌过电压抑制用反向阻断式RC电路RV—压敏电阻过电压抑制器RC3—阀器件换相过电压抑制用RC电路RC4—直流侧RC抑制电路RCD—阀器件关断过电压抑制用RCD电路操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起；雷击过电压：由雷击引起。内因过电压主要来自电力电子装置内部器件的开关过程，包括：1.换相过电压：晶闸管或与全控型器件反并联的二极管在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减小，会由线路电感在器件两端感应出过电压；2.关断过电压：全控型器件关断时，正向电流迅速降低而由线路电感在器件两端感应出的过电压。主电路抑制过电压的方法：用非线性元件限制过电压的副度，用电阻消耗生产过电压的能量，用储能元件吸收生产过电压的能量。对于非线性元件，不是额定电压小，使用麻烦，就是不宜用于抑制频繁出现过电压的场合。所以我们选用用储能元件吸收生产过电压的能量的保护。使用RC吸收电路，这种保护可以把变压器绕组中释放出的电磁能量转化为电容器的电场能量储存起来。由于电容两端电压不能突变，所以能有效抑制过电压，串联电阻消耗部分产生过电压的能量，并抑制LC回路的震动。晶闸管的过电压能力较差，当它承受超过反向击穿电压时，会被反向击穿而损坏。如果正向电压超过管子的正向转折电压，会造成晶闸管硬开通，不仅使电路工作失常，且多次硬开关也会损坏管子。因此必须抑制晶闸管可能出现的过电压，常采用简单有效的过电压保护措施。本次电路设计对于晶闸管的过电压保护可参考主电路的过电压保护，我们使用阻容保护。电路图如图2.2.9。图2.2.9电路保护具体措施2.3元器件型号选择双反星形电路是两组三相半波电路的并联，所以整流电压平均值与三相半波整流电路的整流电压平均值相等，在不同控制角α时输出平均电压为：Ud=1.17U2cosαUd为0-20V可调，最小控制角取30度,将α=30º和Ud=20V带入上式计算可得得U2=19.8V，电源接三相电源，故整流变压器变比为双反星形电路是两组三相半波电路并联，每组三相半波整流电流是负载电流的1/2，因为设计要求的负载最大电流为8000A，则每组三相半波最大整流电流为4000A。变压器二次电流即晶闸管电流的有效值为：将代入上式可得由此可求出晶闸管的额定电流为:将代入上式可得晶闸管最大正反向电压峰值均为变压器二次线电压峰值，即：将代入可得可得整流变压器容量的确定：根据公式代入数据可得根据公式代入数据可得则可得交流侧电容取=5A交流侧电阻Ω取=5V由于晶闸管It(AV)=1472A，过流保护查表可得晶闸管的阻容吸收保护电路器件应选:C=2UfR=2Ω2.4系统数据分析本次设计电路整流变压器二次侧为星型接法的两个绕组,a与a’、b与b’、c与c’接在三相变压器的三个铁芯柱上，且匝数相同但同名端位置相反，使Ua与Ua’、Ub与Ub’、Uc与Uc’的电压大小相等、相位差180度。两个绕阻分别接成两组三相半波共阴极接法的整流电路，通过平衡电抗器Lp并联起来。这样变压器二次侧两绕组的极性相反可消除铁芯的直流磁化。据此可知，双反星接电路就是两个三相半波可控整流电路通过平衡电抗器的并联，这样，我们可以对其中一个电路进行仿真测试。三个晶闸管分别接入a、b、c三相电源，其阴极连接在一起—共阴极接法。其参数设置为三相交流电源为220V(有效值)相位互差120°，R=10Ω,L=0.03H；晶闸管参数为默认值；选择仿真终止时间为0.06s，采用变步长算法ode23tb(stiff／TR．BDF2)：α=60°：此电路特点：阻感负载，L值很大，id波形基本平直。：整流电压波形与电阻负载时相同。：如a=60°时的波形如图2-3所示。当u2过零时，由于电感的存在，阻止电流下降，因而VT1继续导通，直到下一相晶闸管VT2的触发脉冲到来，才发生换流，由VT2导通向负载供电，同时向VT1施加反压使其关断。这种情况下ud波形中出现负的部分，若a增大，ud波形中负的部分将增多，至a=90°时，u波形中正负而积相等，ud的平均值为零。可见阻感负载时a的移相范围为90°。经计算可知，此次设计达到设计要求。图2.4.120V／8000A电解电源整体电路第3章课程设计总结电力电子技术既是一门基础技术课程，也是实用性很强的一门课程。本次电力电子技术课程设计，让我们有机会将课堂上所学的理论知识运用到实际中。并通过对知识的综合利用，进行必要的分析、比较，从而进一步验证了所学的理论知识。同时，本次课程设计也为我们以后的学习打下了良好的基础，还让我们知道了最重要的是心态，在你拿到题目时会觉得困难，但是只要有信心，就肯能能完成的。通过本次电力电子技术课程设计，我们不仅加深了对课本专业知识的理解，同时增强了自己的自学能力。因为平时上课时只知道被动的学习理论知识，而在此次的设计过程中，我们更进一步的熟悉了单相全波可控电路的原理及其触发电路的设计。在这个过程中也不是一蹴而就的，我也遇到了各种困难。但是通过查阅资料、和同学讨论，我及时的发现自己的错误并纠正了。这也是本次电力电子课程设计的一大收获，使我们的实践动手能力有了进一步的提高，同时也增强了我们对以后学习的信心。课程设计开始，思绪全无，举步维艰。对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是重拾教材与实验手册，对知识进行了系统而全面的梳理，而且领悟诸多平时学习难以理解的知识，对于知识的理解更深了一层。课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在这里我感谢所有给予我帮助的老师和同学，在我遇到困难的时候是他们耐心的帮助我。我会在以后的学习和生活中发扬不怕苦的精神，努力学习。参考文献[1]王兆安主编.电力电子技术.第四版.北京：机械工业出版社,2003[2]郝万新主编.电力电子技术.化学工业出版社,2002[3]孟志强主编.电力电子技术.晶闸管中频感应逆变电源的附加振荡启动方法,2003.6[4]吕宏主编.电力电子技术.感应加热电源的PWM-PFM控制方法,2003.1[5]吴雷主编.电力电子技术.基于DSP大功率中频感应焊机的研究,2003.4[6]李金刚主编..电力电子技术.基于DSP感应加热电源频率跟踪控制的实现,2003.4模拟试题一1、当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395mmHg。测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。2、流体在管内作湍流流动时，在管壁处速度为0，临近管壁处存在层流底层，若Re值越大，则该层厚度越薄3、离心泵开始工作之前要先灌满输送液体，目的是为了防止气缚现象发生；而且离心泵的安装高度也不能够太高，目的是避免汽蚀现象发生。4、离心泵的气蚀余量越小，则其抗气蚀性能越强。5、在传热实验中用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K接近于空气侧的对流传热系数，而壁温接近于饱和水蒸汽侧流体的。7、Z=（V/KYa.Ω）.(y1－Y2)/△Ym,式中：△Ym称气相传质平均推动力,单位是kmol吸收质/kmol惰气；（Y1—Y2）/△Ym称气相总传质单元数。8、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于气相主体摩尔浓度和同液相主体浓度相平衡的气相浓度之差。9、按照溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为循环型和非循环型两大类。10、蒸发过程中引起温度差损失的原因有：溶液蒸汽压下降、加热管内液柱静压强、管路阻力。11、工业上精馏装置，由精馏塔塔、冷凝器、再沸器等构成。12、分配系数kA是指yA/xA，其值愈大，萃取效果越好。13、萃取过程是利用溶液中各组分在某种溶剂中溶解度的差异而达到混合液中组分分离的操作。14、在实际的干燥操作中，常用干湿球温度计来测量空气的湿度。15、对流干燥操作的必要条件是湿物料表面的水汽分压大于干燥介质中的水分分压；干燥过程是热量传递和质量传递相结合的过程。1、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（D）A.速度不等B.体积流量相等C.速度逐渐减小D.质量流速相等2、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为(AA．50B．150C．75D．无法确定3、离心泵的阀门开大时，则（B）。A．吸入管路的阻力损失减小B．泵出口的压力减小C．泵入口处真空度减小D．泵工作点的扬程升高4、下列（A）不能实现对往复泵流量的调节。A．调节泵出口阀的开度B．旁路调节装置C．改变活塞冲程D．改变活塞往复频率5、已知当温度为T时，耐火砖的辐射能力大于铝板的辐射能力，则铝的黑度（D）耐火砖的黑度。A．大于B．等于C．不能确定D．小于6、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20℃升至80℃，现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的（A）倍。A1.149B1.74C2D不定7、当吸收质在液相中的溶解度甚大时，吸收过程主要受（A）控制，此时，总吸收系数KY近似等于（D）。A.气膜；B.kx；C.气液膜同时；D.kY；E.液膜；F.Kx；9、提高蒸发装置的真空度，一定能取得的效果为（Ａ）。A.将增大加热器的传热温差B.将增大冷凝器的传热温差C.将提高加热器的总传热系数D.会降低二次蒸气流动的阻力损失在板式吸收塔操作中，当上升气体流速过小时，操作会发生（C）现象。A.液泛B.雾沫夹带C.漏液D.淹塔三、计算题：（50分）1、由水库将水打入一敞开水池，水池水面比水库水面高50m，要求的流量为90m3/h，输送管内径为156mm，在阀门全开时，管长和各种局部阻力的当量长度的总和为1000m，泵的特性曲线可近似地用直线H＝表示，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量m3/h，管路摩擦系数可取为λ＝0.025，水的密度ρ＝1000Kg/m3,试问此泵能否满足要求？（10分）解：在1-1，2-2截面间列机械能衡算式，得：Z1+p1/ρg+u12/2g+He＝Z2+p2/ρg+u22/2g+∑hf1-2（2分）以表压计，p1＝p2＝0，u1≈0，u2≈0，管路内流速：u＝将以上数据代入方程，并整理得：He＝(Z2－Z1)＋∑hf1-2＝50+0.025×1000/0.156×1.312/(2×9.81)＝64.0m（2分）即当Q＝90m3/h时，管路所需压头为64m。又当Q＝90m3/h时，泵所能提供得压头：H＝＝124.5－0.392×90＝89.2m（2分）当流量Q＝90m3/h时，泵所能提供的压头大于管路所需要的压头，所以该泵能够满足要求。（1分）3、用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为850[mmHg]，相平衡常数m=0.25，已知其气膜吸收分系数kG=1.25[kmol.m-2.h-1.atm]，液膜吸收分系数kL＝0.85[m.h-1]，试分析该气体被水吸收时,是属于气膜控制过程还是液膜控制过程?（5分）解：m=E/P∴E=mP=0.25×850/760=0.28(大气压)（1分）∵是稀溶液∴H=ρ/Ms.E=1000/(0.28×18)=198.4(kmol.m-3.atm)（1分）根据1/KG=1/ｋG+1/(HｋL)即1/KG=1/1.25+1/(198.4×0.85)∴ＫG≈ｋG=1.25[kmol.m-2.h-1.atm]（2分）因此，是气膜控制过程。（1分）5、常压下拟用温度为20℃、相对湿度为57.5％的空气干燥某种湿物料。空气在预热器中被加热到90℃后送入干燥室，离开时的温度为45℃、湿度为0.022kg水/kg干气。现要求每小时将1200kg的湿物料由含水率3%（湿基）干燥至0.2%（湿基），已知物料进、出口温度分别为20℃和60℃，在此温度范围内，绝干物料的比热为3.5kJ/(kg·℃)，水的平均比热为4.19kJ/(kg×℃)。干燥设备热损失可按预热器中加热量的5%计算。试求：新鲜空气用量，kg/h；预热器的加热量QP，kW。（8分）解：查图或计算得H0＝查图或计算得H0＝0.008kg干/kg（2）模拟试题二一、填空题：（每空1分，共16分）1、流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。2、当计算流体由粗管进入细管的局部阻力损失时，公式中的流速应该用细管中的速度。3、离心泵的主要部件包括叶轮、泵壳和导轮以及离心泵的轴封装置。4、离心泵的工作点是管路特性曲线与离心泵特性曲线的交点。5、由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈小，其两侧的温差愈小6、在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在滞离层内（或热边界层内），减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。7.在气体流量，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，则传质推动力将减少，操作线将靠近平衡线。8.对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H0G将不变，N0G将增加(增加，减少，不变)。10、单效蒸发操作中，二次蒸发温度低于生成蒸汽温度，这是由于传热推动力和溶液沸点升高造成的。11、为了防止发生_液泛_，降液管内清液层高度及停留时间应符合一定的要求。12、在三角形坐标图上，三角形的顶点代表纯物质，三条边上的点代表二元混合物，三角形内的点代表三元混合物。13、影响分配系数kA数值的因素有物系、温度、组成。14、恒定的干燥条件是指空气温度湿度流速均不变的干燥过程。15、在恒速干燥阶段，湿物料表面的温度近似等于热空气的湿球温度。1、2、在完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数λ数值（B）。A.只取决于Re；B.只取决于e/d；C.与e无关；D.只与e有关。3、离心泵流量的调节，可以通过D来实现。A调节泵出口阀的开度B调节转速和叶轮外缘尺寸D2C离心泵并联或串联D以上均正确4、往复泵属于B。A动力式泵B容积式泵C流体作用式泵D以上均不正确5、在两灰体间进行辐射传热，两灰体的温度差为50℃，现因某种原因，两者的温度各升高100℃，则此时的辐射传热量与原来的辐射传热量相比，应该＿B＿。A.减小B.增大C.不变6、在蒸气—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中的＿B＿在工程上可行。A.提高蒸气流速B.提高空气流速C.采用过热蒸气以提高蒸气温度D.在蒸气一侧管壁加装翅片，增加冷凝面积7、若享利系数E值很大，依据双膜理论，则可判断过程的吸收速率为（B）控制。A.气膜B.液膜C.双膜D.无法判断8、采用多效蒸发的目的在于（A）。A.提高完成液的浓度B.提高蒸发器的生产能力C.提高水蒸气的利用率D.提高完成液的产量9、下列说法错误的是（B）。在一个蒸发器内进行的蒸发操作不一定是单效蒸发蒸发与蒸馏相同的是整个操作过程中溶质数不变加热蒸气的饱和温度一定高于同效中二次蒸气的饱和温度蒸发操作时，单位蒸气消耗量随原料液温度的升高而减少10、板式塔的流体力学性能包括ABCDE。13、同一物料，如恒速阶段的干燥速率加快，则该物料的临界含水量（C）A.不变B.减少C.增大D.不一定14、将水喷洒于空气中而使空气减湿，应该使水温（D）A.等于湿球温度B.低于湿球温度C.高于露点D.低于露点三、计算题：（50分）1.用泵向压力容器输水，已知：管内径d=0.1m，粗糙度ε=10-4m，管路总长(包括局部阻力的当量长度)l=220m，水的物性：ρ=1000kg/m3，μ=10-3N·s/m2,容器内压力p2=124kPa(表)，外加能量We=364.5J/kg。试求：(1)总阻力损失Σhf等于多少J/kg？(2)管内流速u等于多少m/s？（7分）解：(1)取计算截面为1－1、2－2，基准面为1－1，在1－2间列柏努利方程可得：∵∴即总阻力损失为142.4J/kg。（2）设，则：查Moody图知。∴假设成立，故管内流速为2.23m/s。4、在直径为0.8m的填料塔中，用1200kg.h-1的清水吸收空气和SO2混合气中的SO2,混合气量为1000m3(标准).h-1,混合气含SO21.3％（体积）,要求回收率99.5％,操作条件为20℃、1atm,平衡关系为ye=0.75x,总体积传质系数-3.s-1，求液体出口浓度和填料层高度。（10分）解：已知：D=0.8mLs=1200kg.h-1G=1000Nm3.h-1y1=0.013φ=0.995x1=0ye=0.75xＫyａ-3.s-1Ls=1200/(3600×18)=0.0185kmol.s-1-1∵为低浓度吸收∴(L/G)=0.0185/0.0124=1.49y2=y1(1-φ)=0.013(1-0.995)=0.000065x2=(G/L)(y1-y2)+x1=(0.013-0.000065)/1.49=0.00868∵Z＝HOG×NOG而NOG=(y1-y2)/ΔYmΔy1=y1-y1*=0.013-0.75×0.00868=0.006490Δy2=y2--y2*=0.000065-0=0.000065Δym=(Δy1-Δy2)/ln(Δy1/Δy2)=(0.006490-0.000065)/ln(0.006490/0.000065)=0.001396∴NoG=(0.013-0.000065)/0.001396=9.266HoG＝Ｇ/（ＫyａΩ）模拟试题三1、牛顿粘性定律的数学表达式为，牛顿粘性定律适用牛顿型流体。2、当流体在管内流动时，若要测取管截面上流体的速度分布，应选用皮托管流量计测量。3、离心泵的能量损失包括容积损失、水力损失和机械损失三部分。4、流体输送机械的目的是最终实现非自动化过程。5、物体辐射能力的大小与T成正比，还与ε成正比。7、由于吸收过程气相中的溶质分压总大于液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的上方。增加吸收剂用量，操作线的斜率增大，则操作线向远离平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－ye）增大。8、与常压蒸发比，真空蒸发的优点是降低溶液沸点，提高传热温差。9、提高蒸发器生产强度的主要途径是增大传热系数和有效温差。10、在精馏、吸收等设备中，通常在设备的顶部设有_除沫器_，用于分离出口气中的液体，以提高产品质量，减少液沫损失。11、通常物系的温度升高，组分B、S的互溶度加大，两相区面积减小，不利于萃取分离。13、在101.33kPa的总压下，在间壁式换热器中将温度为293K、相对湿度为80%的湿空气加热，则该空气下列状态参数变化的趋势是：湿度不变，相对湿度降低，湿球温度增高，露点温度不变。14、测定空气中水汽分压的实验方法是测量露点。1、水以2m·s-1的流速在5mm×2.5mm钢管中流动，水的粘度为1×10-3Pa·s，密度为1000kg·m-3,其流动类型为（B）。A.层流B.湍流C.无法确定D.过渡流2、气体在直径不变的圆形管道内作等温定态流动，则各截面上的（D）A.速度不等B.体积流量相等C.速度逐渐减小D.质量流速相等3、关于往复泵下列说法不正确的是（D）A往复泵具有自吸能力，不必灌液B往复泵安装高度也受限制，且有汽蚀现象C往复泵流量与压头几乎无关D往复泵具有自吸能力，安装高度不受限制4、离心泵的叶轮有闭式、半闭式和开式，其中（A）效率最高。A闭式B半闭式C开式D以上答案均正确5、某一套管换热器，管间用饱和水蒸气加热管内空气（空气在管内作湍流流动），使空气温度由20℃升至80℃，现需空气流量增加为原来的2倍，若要保持空气进出口温度不变，则此时的传热温差应为原来的A倍。A1.149B1.74C2D不定7、通常所讨论的吸收操作中，当吸收剂用量趋于最小用量时，完成一定的分率(D)。A.回收率趋向最高B.吸收推动力趋向最大C.操作最为经济D.填料层高度趋向无穷大10、吸收塔内，不同截面处吸收速率A。A.各不相同B.基本相同C.完全相同D.均为0三、计算题：（50分）1、如图所示的输水管路中，管径，AB段管长为30m，BC段管长为20m（均包括管件等局部当量长度，但不包含进出口），两水槽液面高度不变。设，求：(1)管路流量为多少？(2)若B点装一球阀，问管路总阻力损失有何变化，为什么？（7分）解：(1)在A-C面间列柏努利方程，以C-C面为基准面，则有：∵∴又∴(2)若在B点装一球阀，B处局部阻力，但在A-C列柏努利方程仍可得：。即管路的总阻力不变。但由于4、某填料吸收塔用含溶质的溶剂逆流吸收混合气中的可溶组分，采用液气比L/V=3，气体入口质量分数回收率可达。已知物系的平衡关系为y=2x。今因解吸不良使吸收剂入口摩尔分数升至，试求：可溶组分的回收率下降至多少？液相出塔摩尔分数升高至多少？（8分）解：（1）=当上升时，由于不变，不变也不变，即物料衡算模拟试题四1、流体在圆形管道中作层流流动，如果只将流速增加一倍，则阻力损失为原来的2倍；如果只将管径增加一倍而流速不变，则阻力损失为原来的1/4倍。2、某处环境的大气压力等于标准大气压力101.325kPa。容器A中的气体表压为60kPa，则绝对压力为261.325kPa；容器B中的气体真空度为Pa，则绝对压力为89.325kPa。3、流体通过离心泵输送的过程中，在离心力的作用下甩向泵壳边缘，获得动能和静压能，其中静压能占主导地位。4、输送液体的流体输送机械统称为泵。5、厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知b1>b2>b3，导热系数1<2<3，在稳定传热过程中，各层的热阻R1>R2>R3，各层导热速率Q1=Q2=Q3。6、一套管换热器，内管外侧有纵向翅片。在此换热器中，用水冷却空气，空气应走内、外管间的壳间（内管管内或内、外管间的壳间），水走内管管内（内管管内或内、外管间的壳间）。7、某吸收塔中，物系的平衡线方程为y=2.0x,操作线方程为y=3.5x+0.001，当y1=0.06，y2=0.0020时,x1=0.01685，x2=0.0002857，L/V=3.5，气相传质单元数N0G=6.79。8、某蒸发器在正常操作条件下，可将一定流量的原料液蒸至一定浓度。现发现完成液浓度达不到要求，可能是什么原因（1）蒸汽温度下降；（2）操作压强升高；（3）原料增多；（4）原料起始浓度减小。10、板式塔的类型有_筛板_、__泡罩____、___浮阀______等。11、溶解度曲线将三角形相图分为两个区，曲线内为两相区，曲线外为单相区取操作只能在两相区内进行。1、装在某设备进口处的真空表读数为-50kPa，出口压力表的读数为100kPa，此设备进出口之间的绝对压强差为(A)kPa。A.150B.50C.75D.无法确定2、孔板流量计的孔流系数C0当Re增大时，其值（B）。A总在增大B先减小，后保持为定值C总在减小D不定3、关于离心泵气缚和汽蚀的说法正确的是（A）。A气缚时离心泵不能吸上液体，无法正常工作，所以启动前泵要灌满B汽蚀时离心泵不能吸上液体，无法正常工作，所以启动前泵要灌满C气缚时离心泵内产生大量气泡，泵无法正常工作，所以启动前泵要灌满D汽蚀时离心泵内产生大量气泡，泵无法正常工作，所以启动前泵要灌满4、往复压缩机的理想压缩循环不包括（D）。A吸气阶段B压缩阶段C排气阶段D气体膨胀5、用常压水蒸气冷凝加热空气，空气平均温度为20℃，则壁温约为(B)A20℃；B100℃；C60℃；D49.7℃6、判断下面关于系统进行稳定传热时的说法哪一个是错误的，错误的是(C)A通过一定传热面的传热速率不随时间变化，为一定值；B系统中任一点的温度维持恒定；C总的传热速率等于通过垂直于热流方向的各层传热面的传热速率之和；D系统中任一传热面上的热通量在过程中不变。7、传质单元敉N0G（或N0L）（B）。A.取决于物系、设备B.与设备形式无关，只与物系相平衡及进出口浓度有关C.取决于填料几何特性和气、液流率等操作条件D.无法确定8、多效蒸发流程中不宜处理黏度随浓度的增加而迅速增大的溶液是（A）A.顺流加料B.逆流加料C.平流加料D.直接加料9、将加热室安在蒸发室外面的是（C）蒸发器。A.中央循环管式B.悬筐式C.列文式D.强制循环式10、在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时：（D）A.回收率趋向最高B.吸收推动力趋向最大C.操作最为经济D.填料层高度趋向无穷大1、（8分）用离心泵将密闭储槽中20℃的水通过内径为100mm的管道送往敞口高位槽。两储槽液面高度差为10m，密闭槽液面上有一真空表读数p1为600mmHg(真)，泵进口处真空表读数p2为294mmHg(真)。出口管路上装有一孔板流量计，其孔口直径d0=70mm，流量系数C0=0.7，U形水银压差计读数R=170mm。已知管路总能量损失为44J/kg，水银密度ρA为13600kg/m3,水的密度ρ为1000kg/m3。试求：(1)出口管路中水的流速；(2)泵出口处压力表(与图对应)的指示值p3为多少?(已知p3与p2垂直高度相距0.1m，p3与p2之间的管路阻力损失可以不计)。解：（1）∵孔板流量计流量计算式为：＝0.7×0.785×0.072×＝0.0174m3/s（2）取供液槽液面为1-1截面，泵进口处真空表p2所在的截面为2-2截面，泵出口处压力表p3所在的截面为3-3截面，高位槽液面为4-4截面，且以1-1截面为基准，在1-4面间列柏努利方程，则：∵z1=0,u1=u4=0,p1=-600×133.3＝-79.98kPa（表压）,z4=10m,p4=0（表压）,=44J/kg∴We=gz4－+=98.1×10+79.98+44=222J/kg在2-3面间列柏努利方程，则：∵z3－z2=0.1m,u2=u3,p2=-294×133.3＝-39.19kPa（表压）,∴p3=ρ(We++g(z2－z3))=1000×(222－39.19－9.81×0.1)=181.8kPa（表压）4、（8分）有一填料吸收塔，在28℃及101.3kPa，用清水吸收200m3/h氨-空气混合气中的氨，使其含量由5%降低到0.04%（均为摩尔%）。填料塔直径为0.8m，填料层体积为3m3，平衡关系为Y=1.4X，已知Kya=38.5kmol/h。问（1）出塔氨水浓度为出口最大浓度的80%时，该塔能否使用？（2）若在上述操作条件下，将吸收剂用量增大10%，该塔能否使用？（注：在此条件下不会发生液泛）解：（1）惰性气体流量该塔现有填料层高度因为所以该塔不适合。（2）吸收剂用量增大10%时因为所以该塔适合。模拟试题五1、当地大气压为745mmHg测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为395mmHg。测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为2105mmHg。2、流体流动时产生摩擦阻力的根本原因是流体具有粘性。3、离心泵无自吸能力，所以开始工作之前要先灌满输送液体；而往复泵有自吸能力，所以不需要（需要或不需要）启动前灌泵。4、离心泵泵壳的作用分别是：汇集液体和能量转换装置。5、水在管内作湍流流动，若使流速提高到原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的1.74倍；管径改为原来的1/2而流量相同，则其对流传热系数约为原来的3.48倍。（设条件改变后仍在湍流范围）6、在无相变的对流传热过程中，热阻主要集中在滞离层内（或热边界层内），减少热阻的最有效措施是提高流体湍动程度。7、含溶质A摩尔分率为xA=0.2的溶液与压力为2atm,yA=0.15的气体等温接触（此条件下的平衡关系为：pA=1.2xA），则此时将发生吸收过程。10、填料塔操作时，影响液泛气速的因素有__板间距__、__气体流速_和__液体流速___。1、某液体在内径为d0的水平管路中稳定流动，其平均流速为u0，当它以相同的体积流量通过等长的内径为d2(d2=d0/2)的管子时，若流体为层流，则压降p为原来的（C）倍。A4B8C16D322、层流与湍流的区别，下列说法不正确的是（A）A.流道截面积大的为湍流，截面积小的为层流。B.湍流流速大于层流流速。C.层流的雷诺数小于湍流的雷诺数。D.层流无径向脉动，而湍流有径向脉动。3、离心泵的叶轮有（D）。A闭式的B半闭式的C开式的或敞式的D以上均正确4、单动往复泵的流量(B)。A连续且均匀B不连续且不均匀C连续但不均匀D不连续但均匀5、一定流量的液体在一25×2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数i=1000W/m2·℃；如流量与物性都不变，改用一19×2mm的直管，则其将变为(D)。A1259B1496C1585D16786、为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用(B)流程。A并流加料B逆流加料C平流加料D双效三体并流加料7、正常操作下的逆流吸收塔，若因某种原因使液体量减少以致液气比小于原定的最小液气比时，下列哪些情况将发生?(B)A.出塔液体浓度xb增加，回收率增加；B.出塔气体浓度增加，但xb不定；C.出塔气体浓度与出塔液体浓度均增加;D.在塔下部将发生解吸现象。10、吸收操作中，增大吸收剂用量使：(B)A.设备费用增大,操作费用减少B.设备费用减少,操作费用增大C.设备费用和操作费用均增大D.设备费用和操作费用均减少1、（8分）有一输水系统，如本题附图所示，水箱内水面维持恒定，输水管直径为φ60×3mm，输水量为18.3m3/h，水流经全部管道（不包括排出口）的能量损失可按Σwf=15u2公式计算，式中u为管道内水的流速（m/s）。试求：（1）水箱中水面必须高于排出口的高度H；（2）若输水量增加5%，管路的直径及其布置不变，管路的能量损失仍可按上述公式计算，则水箱内的水面将升高多少米？解：确定上、下游截面及基准水平面，如图所示。在两截面间列柏努利方程并化简(We=0,p1=p2,Z2=0,由于A1≥A2，u1≈0)可得(a)(1)水箱中水面高于排出口的高度H。将有关数据代入式(a)便可求得Z1(即H)。式中（1分）(2)输水量增加5%后，水箱中水面上升高度H输水量增加5%后，u2及Σwf分别变为H=8.58—7.79=0.79m（3分）4、（8分）一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求：（1）液气比为最小液气比的多少倍？（2）所需填料层高度？（3）若气液流量和初始组成不变，要求尾气浓度降至0.0033，求此时填料层高度为若干米？解：（1）液气比为最小液气比的多少倍?则(2）所需填料层高度？故(3)此条件下的填料层高度。化工原理期末考试试题1．精馏操作的目的是使混合物得到近乎完全的分离，某液体混合物可用精馏方法分离的必要条件是混合液中各组分间挥发度的差异。2．进料热状态参数q的物理意义是代表精馏操作线和提馏段操作线交点的轨迹方程，对于饱和液体其值等于0，饱和蒸汽q等于1。4．吸收操作的目的是分离气体混合物，依据是组分在溶剂中溶解度之差异。5．连续精馏正常操作时，增大再沸器热负荷，回流液流量和进料量和进料状态不变，则塔顶馏出液中易挥发组成的摩尔组成XD将增大，塔底采出液中易挥发组成的摩尔组成XW将减小。（减小，增大，不变，变化不确定）6．平衡蒸馏（闪蒸）的操作温度是在操作压力下混合物的泡点和露点温度之间。（泡点温度，露点温度，泡点和露点温度之间）9．实际生产中进行间歇精馏操作，一般将和两种操作方式结合起来。（恒定回流比，恒定产品组成）10．请写出两种常用的解吸操作方法：和。升温，气提，降压(三写二)11．在吸收塔的设计中，气体流量，气体进出口组成和液相进口组成不变，若减少吸收剂用量，则传质推动力减小，设备费用增多。（减小，增多）12．当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数升高，在液相中的分子扩散系数升高。（升高，升高）13．吸收操作的基本依据是组分在溶剂中溶解度之差异，精馏操作的基本依据是各组分间挥发度的差异。14．蒸馏是分离均相液体混合物的一种方法，蒸馏分离的依据是挥发度差异。15．恒沸精馏与萃取精馏都需加入第三组分，目的分别是使组分间相对挥发度增大、改变原组分间的相对挥发度。16．如果板式塔设计不合理或操作不当，可能产生严重漏液、严重泡沫夹带及液泛等不正常现象，使塔无法工作。17．板式塔的类型有泡罩塔、浮阀塔、筛板塔（说出三种）；板式塔从总体上看汽液两相呈逆流接触，在板上汽液两相呈错流接触。18．易溶气体溶液上方的分压小，难溶气体溶液上方的分压大，只要组份在气相中的分压大于液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。19．精馏过程是利用部分冷凝和部分汽化的原理而进行的。精馏设计中，回流比越大，所需理论板越少，操作能耗增加，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现先降后升的变化过程。．减小（增大、减小）增大（增大、减小）减小（增大、减小）增大（增大、减小）21．相对挥发度α=1，表示不能用普通精馏分离，但能用萃取精馏或恒沸精馏分离。22．精馏操作的依据是混合液中各组分的挥发度差异，实现精馏操作的必要条件包括塔顶液相回流和塔底上升蒸气。23．压力减小,温度升高,将有利于解吸的进行。24．蒸发器生产能力是指单位时间内从溶液中蒸发的水分，即蒸发量。．．．．．2．某二元混合物，其中A为易挥发组分，液相组成xA=0.4，相应的泡点为t1，气相组成为yA=0.4，相应的露点组成为t2，则B。A．t1=t2B．t1<t2C．t1>t2D．不能判断3．某筛板精馏塔在操作一段时间后，分离效率降低，且全塔压降增加，其原因及应采取的措施是B。A．塔板受腐蚀，孔径增大，产生漏液，应增加塔釜热负荷B．筛孔被堵塞，孔径减小，孔速增加，雾沫夹带严重，应降低负荷操作C．塔板脱落，理论板数减少，应停工检修D．降液管折断，气体短路，需更换降液管4．板式塔中操作弹性最大的是B。A．筛板塔B．浮阀塔C．泡罩塔5．下列命题中不正确的为A。A．上升气速过大会引起漏液B．上升气速过大会引起液泛C．上升气速过大会使塔板效率下降D．上升气速过大会造成过量的液沫夹带6．二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化B。A．平衡线B．操作线与q线C．平衡线与操作线D．平衡线与q线7．下列情况D不是诱发降液管液泛的原因。A．液、气负荷过大B．过量雾沫夹带C．塔板间距过小D．过量漏液．．．．．四．计算题1．一填料塔用清水逆流吸收混合气中的有害组分A。已知操作条件下气相总传质单元高度为1.5m，进塔混合气组成为0.04（A的摩尔分率，下同），出塔尾气组成为0.0053，出塔水溶液浓度为0.0128，操作条件下平衡关系为Y=2.5X。试求液气比为最小液气比的多少倍？解：液气比为最小液气比的多少倍?则2．在一常压精馏塔内分离苯和甲苯混合物，塔顶为全凝器，塔釜间接蒸汽加热。进料量为1000kmol/h，含苯0.4，要求塔顶馏出液中含苯0.9（以上均为摩尔分率），苯的回收率不低于90%，泡点进料，泡点回流。已知=2.5，取回流比为最小回流比的1.5倍。试求：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成xw；（2）最小回流比；（3）精馏段操作线方程；（4）提馏段操作线方程；（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成为多少？解：（1）塔顶产品量D、塔底残液量W及组成xw；由，得：W=F-D=1000-400=600kmol/h又由物料衡算得（2）最小回流比；泡点进料，q=1,(3)精馏段操作线方程；(4)提馏段操作线方程；（5）从与塔釜相邻的塔板上下降的液相组成由操作线方程得某填料吸收塔用纯轻油吸收混合气中的苯，进料量为1000标准。进料气体中含苯5%（体积百分数），其余为惰性气体。要求回收率95%。操作时轻油含量为最小用量的1.5倍，平衡关系为Y=1.4X。已知体积吸收总系数为，轻油的平均分子量为170。求轻油用量和完成该生产任务所需填料层高度？解：，。，。。。，，，即轻油量为，所需填料层高度为2.74m。4.已知某精馏塔操作以饱和蒸汽进料，操作线方程分别如下：精馏线提馏线试求该塔操作的回流比、进料组成及塔顶、塔底产品中轻组分的摩尔分率。解：由精馏线得：，R=2.500由提馏线得：，xD=0.9499≈0.950提馏线斜率，得F=1.5D提馏线截距，，得xW=0.04由FxF=DxD＋WxW得：=0.6475．用一精馏塔分离某二元理想混合物，进料量为200kmol/h，其中易挥发组分的摩尔分率为0.5，进料为饱和液体，塔顶采用全凝器且为泡点回流，塔釜用间接蒸汽加热。已知两组分间的平均相对挥发度为2.0，精馏段操作线方程为，塔底产品中易挥发组分的摩尔分率为0.05，试求：（1）操作回流比、塔顶产品中易挥发组分的摩尔分率；（2）塔顶产品的流量和塔顶产品中易挥发组分的回收率；（3）精馏段的气相负荷、提馏段的液相负荷（kmol/h）；（4）实际回流比是最小回流比的多少倍；（5）提馏段操作线方程和q线方程；1、R=,2、3、4、5、6．以连续精馏塔分离某二元混合物。进料xf=0.50（摩尔分率，下同），q=1，塔顶产品D=50kmol/h，xD=0.95，塔顶馏出液中易挥发组分回收率η=0.96。塔顶采用一个分凝器及一个全凝器。分凝器液体泡点回流。已知回流液浓度x0=0.88，离开第一块塔板的液相浓度x1=0.79。塔底间接蒸汽加热。塔板皆为理论板，相对挥发度α为常数。试求：①加料流量F；②操作回流比是Rmin的倍数；③精馏段、提馏段气相流量。辽宁工业大学电力电子技‎术课程设计‎（论文）题目：20V／8000A‎院（系）：电子与信息‎工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：56

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