2023年流体流动分知识点复习题期末复习

【密度】某烟道气（可视为抱负气体混合物）的组成中含C02为13%,H20为11%,N2为76%,温度为400C,压强为

98.64kPu.若以上百分数为体积百分率，该混合气体的平均分子量为密度为______；若以上百分数为质量百分率,

该混合气体的平均分子量为___________密度为_________o

解：当所给条件为体枳百分率时

pM98.64x28.98

=0.511kg/m3

~~RT~8.314x673

当所给条件为质量百分率时M=------------------!------------------=27.62g/mol

0.13/44+0.11/18+0.76/28

pM98.64x27.62

=0.487kg/m3

~RT~8.314x673

【表压、绝压及真空度】某容器内的绝对压强为200kPa,本地大气压为101.3kPa,则表压为98.7kPa；另一容器内的绝对压强

为85.5kPa,本地大气则表压为T4.8kPa，真空度为14.8kPa。

【粘度】无粘性的流体，称为流体。（抱负）

一般情况下，温度升高,气体的粘度液体的粘度,（增大减小）

粘度的物理意义是。（促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力）

流体流动时产生内摩擦力的主线因素是流体具体粘性。

【适宜流速计算】内径为27mm的处来水管其设计输水能力宜为1.03~6.18n'/h.

解：水的适宜流流速范围为0.5~3m/s,故其流量宜为0.785X0.0272X0.5飞.785X0.0272X3即1.03~6.18m3/h

【连续性方程】以下方程中哪一个方程合用于可压缩流体？B

A.PU=常数B.PAu=常数C.ulAl=u2A2

D.uldl2=u2d22

【伯努利方程】柏努利方程是以1kg不可压缩流体为基准推导出的，若用于可压缩流体时必须符合

_______________________________的条件。

答案：规定式中分母用绝压。

若忽略A.B间的阻力损失，试判断B玻璃管水面所处的刻度。

A.位置..B.位置..C.位置c

（流动型态与速度分布】当20C的甘油（密度为1261kg/m3,粘度为1.499cP）,流经内径为100mm的圆形

直管时，其平均流速为lm/s,其雷诺数为,流动形态为,管中心处的最大流速为

c（84123湍流1.25）

流体在圆管内流动时.，管中心处流速最大，若为层流流动,平均流速与管中心的最大流速的关系为u=0.5umax;若为湍流流动，平均流

速与管中心的最大流速的关系为u=0.8Umax0

层流与湍流的本质区别是层流无径向流动，而湍流有径向流动。

【边界层】

在化工过程中，流动边界层分离的弊端重要是:其也许的好处则表现在。（增大阻力损失促

进传热与传质）

流体在管内作湍流流动时，层流内层的厚度随Re数的增大而减薄。层流内层越薄，流体的湍动限度越强。

【摩擦系数】流体在管内作湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数入随________和而变。（雷诺数

管子的相对粗糙度）

流体在管内的流动进入充足湍流区时，其摩擦系数人仅与有关。（管子的相对粗糙度）

【因次分析】量纲（因次）分析法的事要依据是因次一致性或量纲一次性方程.

【阻力损失的计算】流体在网管内作层流流动，如招速度增长•倍，则阻力为本来的倍。（2）

流体在水平等径直管中流动时的摩擦阻力损失hf所损失的是机械能中的项。（压强能）

水在圆形直管中作完全湍流时，当输送量、管长和管子的相对粗糙度不变，仅将其管径缩小一半，则阻力变为本来的32

倍。

水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反映器，当管道上的阀门开度减小后，水流过直管的摩擦系数

,管道总阻力损失0（增大不变）

如右图所示：已知：，，R=51mm,则Ap=，&=_（两测压点A.B间位差不计）

解：（

卜.图中高位槽液面保持恒定，液体以一定流量流经管路，ab与cd两段长度相等，管径与管壁粗糙度相同，贝八）o（1）U

形压差计读数R1=R2;（2）液体通过ab与cd段能量损失。hfab=hfcd：⑶ab与cd两段压差______6Apab<

Aped：(4)RI值表达。ab段流动能量损失

【流量计】测流体流量时，随着流体流量的增大，转子流量计两端压差值不变，孔板流量计两端压差值增大o

转子流量计的重要特点是_恒流速、恒压差、变截面，孔板流量计的重要特点是_变流速、变压差、恒截面.

用皮托管来测量气体流速时，其测出来的流速是指皮托管头部所处位置上气体的点速度o

孔板流量计的孔流系数C。，当Re数增大，其值先减小，当Re数增大到一定值时，C。保持为定值。

在测速管中，测压孔正对水流方向的测压管液位代表—冲压头一流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表—动压头

综合计算题

用泵将20匕的水从敞口贮槽送至表压为I.5X105Pa的密闭容器,两槽液面均恒定不变，各部分相对位置如附图1所示。输送1.

【静力学方程与伯努利方程的综合应用】如图所示,用泵将水由低位槽打到高位梧(两水槽均敞口,且液面保持不变)。已知两槽液面

距离为20m,管路所有阻力损失为5m水柱，泵出口管路内径为50mm,其上装有U型管压力计，AB长为6m,压力计读数R为40

mmHg.R为1200mmHg,H为lmH2O。设摩擦系数为0.02。求：⑴泵所需的外加功(J/kg)：⑵管路中水的流速(m/s)：⑶A截面的

表压强(kPa)。

解：(1)计算泵所需的外加功

以低位槽液面(1-1面)为位能基准面,在低位槽液面(1-1面)与高位槽液面(2-2面)间列柏努利方程:

gZ吟吟”"gZ2吟卷+

P=

p2=Pl=Paa2-Z\=2()m,w,«(),«(白°，E〃/]_2=5

h.=9.81x20+0+0+9.81x5=245.3J/kg

⑵计算管路中水的流速

以A-A面为位能基准面.在A-A面与B-B面间列柏努利方程：

jp2*Bp2乙…

由于，所以

^+―=^+—+Z/7/^

PpJ"

pnV/..(P4+agZA)-(P8+/?gZ8)

。乙p

由压差计的原理(PA+0-)-(P,{+PRZR)=(2-p)gR

所以yh=3-P)gR=(13600-1000)x9.81x0.04=494

乙3-8p1000

又由于Y/?,.=A^--=0.02x—X—

4=4.94

乙fA-Bd20.052

解得："=2.03m/s

⑶计算A截面的压强

由第一个u形压差计pA=(A-p)gR+pR+pg(zB-zA)

对第二个u形压差计

PR=PC-P虱H+ZB-ZA)=p(l+PigR'-p虱H+zB-zA)

PB(表)=PigR'_pg(H+zB-zA)

所以

(表)=3_

PAp)gR+pjgR'-pgH-pg(zB-ZA)+pg(z>-zA)

=(A-P)gR+PigR'-PgH

=(13600-1000)x9.81x0.04+13600x9.81x1.2-1000x9.81x1

1.552x105Pa

［运用位差输液］

如本题附图所示，水从贮水箱A经异径水平管B及C流至大气中。已知水箱内液面与管子中心线间的垂直距离为5.5m,保持

恒定，管段B的直径为管段C的两倍。水流经B.C段的摩擦阻力分别为•由水箱至管段B及由管段B至管段C的忽然缩小损

失可以忽略，而管段C至外界的出口损失不能忽略°试求:

（1）水在管路C中的流速：（2）水在管路B中的流速；（3）管段B末端内侧的压强。

补，充水

解：（1）水在管路C中的流速

在水箱1-1面入管C出口内侧2-2面间列柏努利方程，以水平管中心线为位能基准面:

%+5

Z1-5.5m；一。（表压）；«0；z2-0；p2-0（表压）；«2

Zw门2=15+30=45J/kg

9.81x5.5二”+45

2

14c=4.232m/s

（2）水在管路B中的流速

uB=%建/或）=4.23274=1.058m/s

（3）管段B末端内侧的压强

在水箱1T面与管B出口内侧3-3面向列柏努利方程，以水平管中心线为位能基准面：

翁+黄1gZ3+号+申+工匕.1

4=5.5m：P］=0（表压）；w,®0：z3=0：4=1.058m/s

2»5J/kg

9.81x5.5=-^-4-^^l+15

100（）2

管段B末端内侧的乐强〃3=3.84x10,Pa

［离心泵的工作原理】离心泵采用后弯叶片的因素是。（后弯叶片比前弯

叶片能量运用率高）

1.离心泵叶轮按有无盖板可分为开式叶轮、闭式叶轮和半闭式叶轮。

离心泉的泉壳制成蜗壳形，其作用有二：（1）____汇集液体—，（2）—转能装置，即使部分动能转换为静压

能

2.［离心泵的性能参数与特性曲线】产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的_______下，输送

时的性能曲线。〔转速20℃清水）

3.离心泵的扬程（又称压头）意指窝心泵对单位重量液体所提供的有效机械能。

4.离心泵铭牌上标明的流量:是指效率最高时的流显。

5.离心泵的性能曲线通常涉及曲线、和曲线。产品样本上离心泵的性能曲线是在一定的―转速_

下，输送.20℃清水时的性能曲线。

6.离心泵的能量损失涉及容积损失,机械损失和水力损失。

7.离心泵的性能参数涉及流量,扬程（压头），效率,轴功率,汽蚀余量。

8.离心泵在一定转速下的最高效率点称为设计点。

［离心泵的安装高度】

9.离心泵启动后不输液，其因索也许是吸入管漏液或灌液不够、安装高度过高、堵塞和电机接线错误。

10.当离心泵叶轮入II处压强等于或小于被输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时，液体将部分汽化，致使离

心泵不能正常操作，此种现象称为现象。（汽蚀）

11.离心泵在启动之前应向泵内充满被输送的液体，目的是防止现象。（气缚）

12.导致离心泵气缚的因素是泵内流体平均密度太小。

13.某泵在运营后发现有气缚现象，应采用何措施停泵，向泵内灌液o

14.离心泵的安装高度与。D

A.泵的结构无关B.液体流量无关C.吸入管路的阻力无关D.被输送流体的密度有关

［离心泵的工作点与流量调节】

15.离心泵的工作点是泵的特性曲线与管路特性曲线的交点。

16.离心泵的流量调节事实上是改变泵的点。（工作）

17.离心泵采用并联操作的目的是提高流量；离心泵采用串联操作的目的是一提高扬程°

用离心泵把江水送至敞口高位槽，若管路条件不变，而江面下降，则泵的输液量，轴功率。

（减小减小）

解：管路特性方程H=2+至+Kq：当江面下降时，AzT,管路特性曲线上移，工作点相应的流量I,扬

Pg

程f,轴功率I。

用窝心泵向锅炉供水，若锅炉中的压力忽然升高，则泵提供的流量_______,扬程______________。

解：管路特性方程H=Az+包•十心；当锅炉中的压力忽然升高时，△〃点管路特性曲线上移，工作点相应

Pg

的流量I,扬程t。

18.离心泵的出口流量调节阀安装在离心泵管路上，关小出口阀门后，真空表的读数,压力表的读数

o（出口减小增大）

19.在输送机械的流量调节中，旁路阀门的调节方法通常用于类型的输送机械。（正位移泵）

20.若被输送流体的粘度增大，则离心泵的扬程，流量效率。（减少减少减

少）

在离心泵的选型时，除应满足系统所需之流量和扬程外，还应使该泵在高效区工作。

离心泵在一定的管路系统工作，如被输送液体的密度发生变化（液体其余性质不变）则（D）。

..A.任何情况下扬程与P无......B.只有当时扬程与P无关

..C.只有在阻力损失为0时扬程与。无..I）.只有当时扬程与P无关

【流体输送机械的的操作、往复泵及其他类型化工泵】

21.启动离心泵前应关闭出II阀，以减小启动电流，保护电机。停泵前先关闭出口阀是为防止高压液体倒流入泵

损坏叶轮。

22.离心泵开泵之前要先灌液，目的是防止气蚀现象发生。（）X

23.为减少吸入管路的阻力损失，一股应使吸入管径小于排出管径（）X

24.当关小离心泵的出口阀时，泵的扬程增大了，其升扬高度提高了（）。X

若将同一转速的同一型号离心泵分别装在一条阻力很大，一条阻力很小的管路中进行性能测量时，其测出泵的性

能曲线就不同样（），其实际供应管路的最大流量也不同样（）。XJ

♦复习题

一、填空题

1.悬浮液中加入助滤剂进行过滤的目的是.0

2.球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是.。滞流沉降时，其阻力系

数=.

3.板框压滤机每个操作循环由________________________________________五个阶段组成。

4.板框压滤机重要由,三种板.的顺序排列组成。

5.板框压滤机采用横穿洗涤滤渣，此时洗液穿过一层谑布及一个滤框厚度的滤渣，流通过长度约为过

滤终了滤液流动路程的倍，而供洗液流通的面积又仅为过滤面积的—。

参考答案：

L在滤饼中形成骨架，使滤渣疏松，孔隙率加大，滤液得以畅流.2.

粒子所受合力的代数和为零，24.Repo3.装合板框、过滤、洗涤、卸

渣、整理。4,滤板、滤框、主梁（或支架）压紧装置等组成，1—2—3—

2—1—2—3—2-lo5•二;一\二.一^半。

二、选择题

1.回转真空过滤机的转速越快，单位时间所获得的滤液量就越（）,形成的滤饼层厚度就越（）,

过滤阻力越（）。

（A）少，薄，小（B）少，厚，大

（C）多，薄，小（D）多，薄，大

2.离心沉降速度是（）。

（A）颗粒运动的绝对速度（B）径向速度

。切向速度（D）气流速度

3.在恒压过滤操作中，忽略过滤介质的阻力，且过滤面积恒定，则所得的滤液量与过滤时间的（）次

方成E比，而对一定的滤液量则需要的过滤时间与过滤面积的（）次方成反比。

(A)1/2,2(B)2,1/2(01,1/2(D)1/2,1

4.助滤剂应具有以下特性（）。

（A）颗粒均匀，柔软，可压缩⑻颗粒均匀，坚硬，不可压缩

（C）颗粒分布广，坚硬，不可压缩（D）颗粒均匀，可压缩，易变形

5.滤液在滤饼层中的流动属于（）流动。

（A）层流（B）湍流（C）过渡流（D）不拟定

6.降尘室的生产能力只与降尘室（）和（）有关，而与（）无关。

（A）长度、宽度、高度（B）长度、高度、宽度

©宽度、高度、长度（D）宽度、长度、面积

7.固体颗粒在流体中运动，所受的阻力是（）。

（A）表皮阻力（B）形体阻力（C）表皮阻力和形体阻力

参考答案

l.C;2.B3.C4.B5.A6.A7.C

女颗粒的自由沉降是指颗粒间不发生碰撞或接触等互相影响的情况下的沉降过程。

叱在重力场中，微小颗粒的沉降速度与颗粒的几何形状、尺寸大小、流体与颗粒的密度有关，而与流体的

速度无关。

①层流区沉降速度的计算

球形粒子在介质中自由沉降时，匀速沉降的条件是。滞流沉降时，其阻力系数

答案:粒子所受合力的代数和为零24/Rep

例1.两颗直径不同的玻璃球分别在水中和空气中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度为2500kg/m3,

水的密度为998.2kg/m3,水的粘度为1.005（10-3Pa（s,空气的密度为1.205kg/m3,空气的粘度为1.81（10-5Pa（s°

若在层流区重力沉降，则水中颗粒直径与空气中颗粒直径之比为。

答案:9.612

解：由

得d产产'

V(pp-p)g

所以WA=怛三区=，2500-L205)xL005xl(T3二研

J⑷)一皿4一4)4一"(25()0-998.2)x1.81x1(尸",

2.降尘室的颗粒分离的条件与生产能力

例1.降尘室内，颗粒可被分离的必要条件是;而气体的流动应控制在流型。

答案：气体在降尘室内的停留时间2颗粒的沉降时间，滞（层）流

降尘室做成多层的目的是.

答案:增大沉降面积,提高生产能力

例2.含尘气体通过长4m,宽3m,高1m的降尘室，己知颗粒的沉降速度为0.25m/s,则降尘室的生产能力为

答案:3m3/s

欲提高降尘室的生产能力,重要的措施是（C）。

•・A.提高降尘宝的高度.B.延长沉降时间.C.增大沉降面积

沉降速度一定期，降尘室的生产能力与底面积有关,而与其高度无关。

答案：离心过滤，离心沉降

含尘气体中尘粒直径压75um以上的，一般应选用除尘；若尘粒直径在5Pm以上，可选用

或：尘粒直径在1mn以下，可选用o

答案：降尘室旋风分离器泡沫除尘器袋滤器

L热量衡算

例冷热水通过间壁换热器换热，热水进口温度为9（）C,出口温度为50C,冷水进口温度为15°C,出口温度

为53°C,冷热水的流量相同,且假定冷热水的物性相同，则热损失占传热量的。答:5%

分析：由，

徨Qh-Qc_-r2）-（r2-r,）_（90-50）-（53-15）_40-38_

QhT}-T290-5040

Z总传热系数

热传导例在包有两层相同厚度保温材料的圆形管道上,应当将导热系数小的材料包在内层，其因素是减

少热损失,减少壁面温度。

例平壁定态传热过程，通过三层厚度相同的不同材料，每层间温度变化为，则每层导热系数的顺序为，以

及每层热阻的大小顺序。

例随着温度的增长，空气的粘度空气的导热系数0答：增大增大

例对流给热系数各准数的含义

努塞尔准数Nu——对流传热与厚度为1的流体层的热传导之比。Nu越大，对流传热的强度越大。它反映了

固体壁面处的无因次温度梯度的大小。

雷诺准数Re——惯性力与粘性力之比。

普兰特准数Pi一一反映物性影响的准数。

格拉斯霍夫准数Gi——反映自然对流影响的准数

例（给热系数的计算）一定流量的液体在一（25mmX2.5mm的直管内作湍流流动，其对流传热系数（i=l000

W/m2・℃；若流量与物性都不变，改用一（19mmX2mm的直管，则其（将变为W/m2•℃；若管子规格信用

仍为（25mmX2.5mm,但流量增长1倍，则（将变为W/m2・℃。答：1678

例（传热过程的强化）在蒸汽一空气间壁换热过程中，为强化楮热,在工程上可采用提高空气流速,不能采用

提高蒸气流速或提高蒸汽压强。

例（壁温与总传热系数的计算）在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气,此时传热管的壁温接近________的温

度，总传热系数K接近_____的对流给热系数。答:蒸汽，空气

例圆筒壁总传热系数K与间壁两侧对流传热系数a1,a2以及间壁导热系数X的关系为。当间壁管规

格为0108X4,导热系数为45W・m-1-K-1时,管内外两侧的对流传热系数分别为8000W•m-2・K-1和1200

W・m-2-K-1时，总传热系数K1=W•m-2・K-1,总传热系数K2=W-m-2・K-1。

答：—=-^-+-^-ln^-+—1018943

K2axdx224a2

3.传热平均温差

4.设计型计算

例用冷却水将定量的热流体由100℃冷却到40℃,冷却水初温为15℃,在设计列管式换热器时，采用两种方

案比较，方案I是令冷却水终温为30℃,方案H是令冷却水终温为35C,则用水量W1—W2,所需传热面积

AIA2o答：〉v

5.操作型计算

例套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸汽，假如蒸汽压力一定，空气进U温度一定，那么当空气流量增

长时,传热系数K应增大：空气出口温度减小：壁温应略有减小。

分析：①，所以当空气流量增长时，传热系数增大。②，在设备不变，且忽略物性随温度的变化时，增大空

气流景:，则有I,即I;而T与tl不变，所以12减小。③，因，故；当空气流量增长，t，所以壁温略有减

小。

例在反映器的单根冷却蛇管内通冷却水，其进、出口温度分别为tl.t2,蛇管外有热流体稳定流过,借搅拌

器作月，使热流体保持均匀温度T（T为热流体出口温度），如冷却蛇管长度增大一倍，其它条件不变，则出口水温t

2应。答：增大

分析：，因操作条件不变,A增天，所以t,即f。因T与tl不变，所以t2增大。

6.换热器

例（流体流动通道的选择）在拟定列管换热器冷热流体的流动途径时，一般来说，蒸汽走;易结垢的流

体走;高压流体走:有腐蚀性流体走:粘度大或流量小的流体走管o

答:管外（壳程）管内（管程）管由（管程）管内（管程）管外（壳程）

例举出五种间壁式换热器;;;;。提高间壁式换热器传热系数的重要方

法是o

答:夹套式,蛇管式,套管式,列管式,板式，螺旋板式,板翅式等任选五种。

提高传热系数的重要途径是提高流体流速，增强人工扰动；防止结垢,及时清除污垢。

例列管式换热器的壳程内设立折流挡板的作用在于,折流挡板的形状有,等。

答:提高壳程流体的流速，使壳程对流传热系数提高，圆缺形（弓形），圆盘和环形。

例列管换热器管程常用流速范围为：一般液体，气体。答：0.5〜3m.s-l5〜30m.s-l

例翅片管换热器的翅片应安装在a小的•侧,

1.吸取的概念

吸取是运用混合气体中各组分在吸取剂中溶解度的差异实现分离的单元操作。

吸取操作的依据是—各组分在同一种溶剂中溶解度的差异—，以达成分离气体混合物的目的。

吸取操作仅能分离气体混合物.

2气液相平衡

例由于吸取过程气相中的溶质分压总液相中溶质的平衡分压，所以吸取操作线总是在平衡线的o增

长吸取剂用最，操作线的斜率.则操作线向平衡线的方向偏移，吸取过程推动力（y-ye）

答：大于上方增大远离增大

例在常压下,2（）℃时,氨在空气中的分压为15.2kPa,与之平衡的氨水浓度为15kgNH3/IOOkgH20,此时

m=。

解:

例对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增长时，其亨利系数H溶

解度系数H将,亨利系数E将,相平衡常数m将。答：减小增大不变不变

3.传质速率

例单向扩散中漂流因子＞1。

例当温度升高时，溶质在气相中的分子扩散系数将一,在液相中的分子扩散系数将____。

答：增大增大

例若亨利系数E值很大,依据双膜理论,则可判断过程的吸取速率为液膜控制。

例当吸取质在液相中的溶解度甚大时，吸取过程重要受控制,此时，总传质系数近似等于一,提高吸

取速率，则应当设法减小—或增大，举例：。当吸取质在液相中的溶解度甚小时，吸取过程重要受

控制，此时，总传质系数近似等于提高吸取速率，则应当设法减小—或增大，举例：

答:气膜ky气膜阻力气相的湍动限度用水吸取氨

液膜kx液膜阻力液相的湍动限度用水吸取C02

例低浓度气体吸取中，已知平衡关系为y=2x,kxa=0.2kmol/m3.s,kya=2X10-5kmol/m3.s,则此体系属

控制,答:气膜或气相阻力

例吸取系数的准数关联式中，反映物性影响的准数是—Sc_.

例简述双膜理论的基本论点？

答：其基本论点如下：①互相接触的气、液流体间存在着稳态的相界面，界面两侧分别存在气膜和液膜，

吸取质以分子扩散方式通过此两腴层。②在相界面处，气液两相处在平衡。③膜内流体呈滞流流动，膜

外流体呈湍流流动，所有组成变化集中在两个有效膜层内。

例根据双膜理论，吸取质从气相主体转移到液相主体整个过程的阻力可归结为气液两相滞流层（或层流层）

中分子扩散的阻力。

例双膜理论是将整个相际传质过程简化为经由气、液两膜层的分子扩散过程°

4.吸取过程的数学描述

例用纯溶剂吸取某气体混合物中的可溶组分，回收率为90%,mV/L=l,则传质单元数N0G=_9—。

解：心=上二=q=4$9

y2-rnx2y21-771-0.9

例传质单元数与设备形式无关,只与物系相平衡及进出口浓度有关。

传质单元高度取决于物系、设备、填料几何特性和气、液流率等操作条件.

例对数平均推动力法的合用条件是:在吸取操作所涉及的组成范围内，平衡线和操作线均为直线.

5.设计型计算

例通常所讨论的吸取操作中，当吸取剂用量趋于最小用量时，则吸取推动力趋向零，填料层高度趋向无穷

大。

例影响最小液气比的因素为:物系的相平衡和分离规定。

6.操作型计算

例某逆流吸取塔，用纯溶剂吸取混合气中易溶组分，设备高为无穷大，入塔（体积分数），平衡关系。试

问：⑴若液气比（摩尔比,下同）为2.5,吸取率=%；（2）若液气比为1.5,吸取率=%,

答：100%75%

解：设备高为无穷大意味着塔内某一截面的气液两相达成平衡，即必有一操作点落在平衡线上。

L/G=2.5时，气液两相在塔顶达成平衡，%所以吸取率为10°猊

L/G=1.5时，L/G<m,气液两相在塔底达成平衡，x,=xlt.=^//??=0.08/2=0.04,

>2=y-----（X]—）=0.08—1.5（0.04—0）=0.02

Gr

所以吸取率〃=豆二&==o.75

y}0.08

例用气体吸取方法分离某气体混合物，已知气液平衡关系符合亨利定律，塔设备为无穷高，吸取因子A=3/2,

则ylyle,y2y2e；若其他操作条件不变，但操作压力减小了1/3,则ylyle,y2y2e。

答：大于等于等于等于

分析:拟定气液两相达成平衡的截面，即拟定落在平衡线上的操作点。

因，落于平衡线的操作点必是塔顶组成点，见附图a；

当压力减小1/3时，因E仅与温度有关，所以

因此时平衡线与操作线的斜率相等，而塔高为无穷高，只有一种也许,那就是操作线与平衡线重合。

例操作条件:入塔气体流量、溶质浓度；入塔吸取剂流量、溶质浓度；温度、压强

操作中的吸取塔,若其他操作条件不变,仅减少吸取剂入塔浓度，则出塔气体浓度，吸取率将—，出塔

吸取液浓度______;而当用清水作吸取剂时,若其他操作条件不变，仅减少入塔气体浓度,则吸取率将。

答案：减小，增大，减小，不变

分析：当吸取剂入塔浓度下降时

方法一bbbb塔内传质推动力增大传质效果提高从而使气体出塔浓度下降吸取率增大。

pM98.64x28.98/3

p=--=-----------------=0.511kg/m*

♦〜百bb方法二：原工况：RT8.314x673新工况：

pM98.64x28.98,/

p=-----=-----------------=0n.5c1i1kg/rrr3

RT8.314x673因气液流量及操作温度、压力不变所以传质单元高度不变

传质单元数也不变即

-nixx-mx'_y\-mx_吊-毛)

----------2-------------2--y2—uK—

,wx

y2-mx2y；-mx；y2-%-<+(/一2)

nK一只一风\丁2)一加3一工,)=加(石-x,)(i-l)

b~b

因(芯-x,)<0b>l=>(--])<0=^>y-y'>0

b22

曰物料衡算的近似式Gy-x2)=L(x\-有阳I

月清水作吸取剂时占二0

由于Z、〃OG不变，可知NOG也不变

由及不变，可知不变。

例正常操作的逆流吸取塔,因故吸取剂入塔量减少，以致液气匕小于原定的最小液气比，则y2

xl。

答：f,f

解：原工况

新工况因气体解决量、填料种类及高度不变，所以

H'=(/G(Xj=N0(Xry

但，所以即t

由物料衡算的近似式Gy«L(x,-x2)=L\x；-x2)有3

例对一定操作条件下的填料吸取塔,如将塔料层增高一些,则塔的HOG将NOG将.

答：不变增大

解：原工况H=H^N0G新工况H'=H£N羡

因气体解决量、填料种类不变，则，所以

例在常压下川水逆流吸空气中为CO,若将用水量增长则山口气体中的CO含量将气相总传质系数Kya

将_,出塔液体中CO浓度将。答:减少增长减小

分析：，当用水量t时，液膜阻力I,所以总阻力I,总传质系数t;

,Lf,I

例影响溶质吸取率的因素有哪些？吸取塔在操作过程中可调节的因素是什么？

答：影响溶质吸取率的因素有：物系自身的性质，设备情况（结陶，传质面积等）及操作条件（温度，压强，

液相流量及入口组成。

由于气相入口条件不能随意改变，塔设备又固定，所以吸取塔在操作过程中可调节的因素只能改变吸取剂的入

口条件，涉及流量，组成和温度三个因素。

复习题

1蒸溜概述

蒸储操作是借混合液中各组分挥发性的差异而达成分离目的。

轻组分：混合物中的易挥发组分；重组分：混合物中的难挥发组分

例：蒸馅是分离的一种方法，其分离依据是混合物中各组分的，分离的条件是O

答：均相液体混合物，挥发性差异.导致气液两相系统

精做操作压力的选择

减压蒸储：减少了液体的沸点。应用场合：分离沸点较高的热敏性混合液,

混合物沸点过高的物系（避免采用高温载热体）。

加压蒸储：提高冷凝温度避免使用冷冻剂。应用场合：分离常压下呈气

态的物系，储出物的冷凝温度过低的物系。举例：脱丙烷塔操作压力提高

到1765kPa时，冷凝温度约为50℃,便可使用江河水或循环水进行冷却,

石油气常压呈气态,必须采用加压蒸储。

2双组分溶液的气液相平衡

例：当混合物在t-x-y图中的气液共存区内时，气液两相温度，但气相组成液相蛆成,而两相的量可

根据来拟定。答:相等，大于，杠杆规则

例：当气液两相组成相同时，则气相露点温度液相泡点温度。答:大于

例：双组分溶液的相对挥发度a是溶液中的挥发度对的挥发度之比，若a=1表达。物系的a值愈大,

在X-y图中的平衡曲线愈对角线。答：易挥发组分，难挥发组分，不能用普通蒸储方法分离，远离

抱负溶液的含义

例：抱负溶液满足拉乌尔定律，也满足亨利定律；非抱负稀溶液满足亨利定律，但不满足拉乌尔定律;服从亨

利定律并不说明溶液的抱负性，服从拉乌尔定律才表白溶液的抱负性

例：精储塔分离某二元物系，当操作压强减少时，系统的相对挥发度a

,溶液的泡点,塔顶蒸汽冷凝温度______o答:增大,减小,减小

例.已知75°C时甲醇(A)、水(B)的饱和蒸汽压为pA0=149.6kPa,

pB0=38.5kPa,平衡的气液两相浓度分别为y=0.729,x=0.4,则其相对挥发度

之值为.(4.035)

3平衡蒸僧与简朴蒸储

简朴蒸储过程中,釜内易挥发组分浓度一，其沸点则,答：不断减

少不断升高

4精tg

例：精僧塔的作用是。答:提供气液接触进行传热和传质的场合。

例：在连续精储塔内，加料板以上的塔段称为，其作用是；加料板以下的塔段(涉及加料板)称为

_____，其作用是。答:精镭段提浓上升蒸汽中易挥发组分提储段提浓下降液体中难挥发组分

例：离开理论板时,气液两相达成状态，即两相相等,一互成平衡。答:平衡温度组成

例：精德塔的塔顶温度总是低于塔底温度，其因素有(1)和(2),答：塔顶易挥

发组分含量高塔底压力高于塔顶

加料热状态参数q的计算

例：已知汽液混合物进料中,汽相与液相的摩尔数之比为3:2,易挥发组分的摩尔分数为0.3,则q=o

答:0.4(q=2/(3+2)=0.4)

例：精储塔有进料热状况,其中以进料q值最大，进料温度一泡点温度。答：五种冷液体小于

对于不同的进料热状况,xq、yq与xF的L与，丫与的关系为

(1)冷液进料：xq>xF,yq>xF,q>l,>L+F,V<；

（2）饱和液体进料：xq=xF,yq>xF；q=1,=L+EV=：

（3）气液混合物进料：xqVxF,yq>xF0<q<l,>L,V>；

（4）饱和蒸汽进料:xqVxF,yq=xF；q=0,=L,V=+F；

（5）过热蒸汽进料：xq<xF,yq<xF；q<0,<L,V>+F；

操作线方程

例：某连续精佣塔，己知其精微段操作线方程为y=O.8Ox+O.I72,且塔顶产品量为100kmol/h,则镭出液组成

塔顶上升蒸汽量。答:0.86,500kmol/h

例：某连续精储塔中，若精储段操作线方程的截距等于零,则回流比等于一,储出液流量等于,操作线方

程为。答：8零yn+l=xn

例：在操作的精储塔中，第一板及第二板气液两相组成分别为yl,xl及

y2,x2（自塔顶开始计数），则它们的大小顺序为。答：yl>y2>xl>x2

例：精僧的两操作线都是直线，重要是基于恒摩尔流假设

5双组分精僧的设计型计算

例：精饰过程回流比R的定义式为：对于一定的分离任务来说，当R=时，所需理论板数为最少，此

种操作称为；而R=时，所需理论板数为8。答案：oo全回流Rmin

例：完毕某分离任务需理论板数为NT=7（涉及再沸器），若ET=50%,则塔内需实际板数（不涉及再沸器）

为（）答：12层（7-1）/0.5=12

例：在精储操作中，若进料位置过高,会导致釜残液中易挥发组分含量增高。

例：精福塔采用全回流时，其两操作线与对•角线重合

最优加料位置

例：精储计算中，以下说法对的的是。

A.再沸器算一块理论板B.分凝器算一块理论板C.加料板算一块理论板答:A.B

例：图解法求理论板时与下列参数F、xF、q、xD、xW、a中的哪一个量无关？F

例：设计精储塔时，若将塔釜日本来的直接蒸汽加热改为间接蒸汽加热，而保持进料量、进料量、进料热

状况、塔顶溜出液量、储出液浓度及回流比等不变，则提储段操作线斜率，残液浓

度。（3）；（1）

⑴变大⑵变小⑶不变（4）不拟定

6双组分精微