化工原理下册习题及答案

第八章传质过程导论习题集一、填空题1.当压力不变时，温度提高1倍，溶质在气相中的扩散系数提高_________倍。假设某液体黏度随温度的变化很小，绝对温度降低1倍，则溶质在该溶液中的扩散系数降低_________倍。2.等摩尔相互扩散，扩散通量_____传质通量NA；单向扩散，扩散通量______传质通量NA。3.在双膜理论中，传质过程的阻力主要集中在__________。4.气体分子A在B中扩散，则扩散系数DAB_________DBA。5.双组分理想气体进行单向扩散。当总压增加时，若维持溶质A在气相各组分分压不变，传至速率将__________；温度提高，则传质速率将__________；气相惰性组分摩尔分数减少，则传质速率将__________。6.理想气体混合物的总摩尔浓度表达式为_______。7.一般来说，两组份的等摩尔相互扩散体现在

_______单元操作中，而A组份通过B组份的单相扩散体现在_______操作中。8.在膜内，主要通过_________进行传质。9.质量传递的最终状态_________，热量传递的最终状态_________。二、选择题1.下列哪种单元操作不属于均相混合物的分离过程？（）A.吸收B.蒸馏C.萃取D.沉降2.单向扩散中，扩散通量JA和传质通量NA的大小关系是？（）A.大于B.小于C.等于D.不确定3.下列选项中扩散系数D的说法不正确的是？（）A.代表单位浓度梯度下的扩散通量B.是物质的一种属性C.表达某个组分在介质中的扩散快慢D.其值随温度的变化不大4.气体A分子在B中扩散，B的密集程度对A的扩散系数有何影响？（）A.B分子越密集，扩散系数越大B.B分子越密集，扩散系数越小C.扩散系数的大小和B分子的密集程度无关D.扩散系数的大小与温度T成正比，与压力P成反比5.传质过程的最终状态是？（）。A.气液两相浓度相等B.气相浓度大于液相浓度C.气相浓度小于液相浓度D.气液两相处于相平衡状态6.单向扩散，漂流因子（）A.大于1B.小于1C.等于1D.不确定7.分子扩散中，气相中的分子扩散系数D随温度升高而（），随压力增加而（）。A.增大，减小B.增大，增大C.减小，增大D.减小，减小8.下述说法中正确的是（）。

A．

气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量大于在液相中的扩散通量；B.气相中的扩散系数小于液相中的扩散系数，故物质在气相中的扩散通量小于在液相中的扩散通量；

C.气相中的扩散系数与液相中的扩散系数在数量级上接近，故气液两相中可达到相同的扩散通量；

D.

气相中的扩散系数大于液相中的扩散系数，但在一定条件下，气液两相中仍可达到相同的扩散通量9.等摩尔相互扩散中，分压PA，PB沿扩散路径z的变化关系是（）；单向扩散中，分压PA，PB沿扩散路径z的变化关系是（）A.直线，直线B.指数，指数C.直线，指数D.指数，直线10.下列不属于传质设备的共同点是（）。A.提供给传质的两相（或多相）以良好的接触机会B.运行周期短，能量消耗小C.结构简单，紧凑，操作便利，稳定。D.两相接触后要求进了能的分离三、简答题1.简述质量传递和热量传递的区别？答：（1）传质过程的推动力是浓度差，传热过程的推动力是温度差（2分）（2）传质过程的最终状态是两相达到相平衡，虽然在每一相内浓度相等，但两相之间浓度一般不等（2分）（3）传热过程的最终状态是各处温度相等（1分）。2.质量分数与质量比、摩尔分数与摩尔比有何异同，他们的关系如何？答：质量分数：表示某组分占总质量的分数或百分比，；（1分）质量比：表示一个组分对另一个组分的质量比，;（1分）摩尔分数：表示某组分的物质的量占总物质的量的分数或百分比，；（1分）摩尔比：表示一个组分对另一个组分的物质的量的比，；（1分）对于双组份体系：，。（1分）3.质量浓度、物质的量浓度、密度有何异同，他们的关系如何？.答：质量浓度：单位总体积内某组分的质量，；（1分）物质的量浓度：单位总体积内某组分的物质的量，；（1分）密度：单位总体积内所有物质的质量，；（1分）密度和质量浓度的关系：（1分）质量浓度和物质量浓度的关系：（1分）4.单向扩散的过程中，总体流动是如何形成的，总体流动对传质过程有何影响？.答：以吸收为例，在单向扩散中，当气相中的A被吸收时，A分子向下扩散后留有空位，只能由其上方的混合气来填补，因而产生趋向于相界面的“总体流动”（3分）。总体流动和扩散方向一致有利于传质（2分）。5.利用菲克定律证明扩散系数DAB=DBA=D?答:设有A,B两种气体相互扩散，A在B中的扩散系数为DAB，B在A中的扩散系数为DBA,根据菲克定律：，（1分）又因为：（1分）总压为一常数（1分）则：（1分）因此，（1分）。第九章吸收习题集一、填空题1.常压，25℃低浓度气体的氨水溶液，若氨水的浓度和压力不变，而氨水温度升高，则亨利系数E_________，溶解度系数H_________，相平衡常数m_________。2.难溶气体的吸收过程属于_________控制过程，传质阻力主要集中在_________侧，提高吸收速率的有效措施是提高_________相流体的流速和湍流程度。3.溶质A的摩尔比xA=0.2的溶液与总压为2atm，yA=0.15(摩尔分数)的气液接触，此条件下的平衡关系为(atm)。则此时将发生_________过程；用气相组成表示的总传质推动力Δy=_________;若系统温度略有提高，则Δy将_________;若系统压力略有提高，则Δy将_________。4.传质单元数与_______________、_______________、_______________有关。5.低浓度气体吸收时，当减少吸收剂用量，yb、ya和xa不变，则传质推动力_________，操作线将_________平衡线，吸收塔设备费用将_________。6.吸收因数可表示为__________，它在x-y图上的几何意义_____________________。7.一定操作条件下的填料吸收塔，若增加填料层高度，则传质单元高度HOG将__________，传至单元数NOG__________。8.吸收的依据是气相混合物各组分在液相溶剂中的__________不同。9.理论板是______________________________________________。10.传质单元需满足______________________________________________。11.在传质理论中有代表的三个模型分别是_______________、_______________、_______________。12.易溶气体溶液上方的分压__________，难溶气体溶液上方的分压__________，只要组份在气相中的分压

__________液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行。13.气体吸收计算中，表示设备（填料）效能高低的一个量是__________

，而表示传质任务难易程度的一个量是__________。14.某低浓度气体吸收过程，

已知相平衡常数m=1

，气膜和液膜体积吸收系数分别为，

，

则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数为

_______；该气体为

________溶气体。二、选择题1．用纯溶剂吸收混合气中的溶质。逆流操作，平衡关系满足亨利定律。当入塔气体浓度yb上升，而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度ya和吸收率η的变化为：（）。A.ya上升，η下降B.ya下降，η上升C.ya上升，η不变D.ya上升，η变化不确定2．在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不变，但入口气量增加，则气相总传质单元数（）。A.增加B.减少C.不变D.不定3．低浓度的气膜控制系统，在逆流吸收操作中，若其它条件不变，但入口液体组成增高时，则气相总传质单元高度将（）。A.增加B.减少C.不变D.不定4.最大吸收率与（）无关。A.液气比B.液体入塔浓度C.相平衡常数D.吸收塔型式5.逆流填料吸收塔，当吸收因数A<1且填料为无穷高时，气液两相将在（）达到平衡?A.塔顶B.塔底C.塔中部D.塔外部6.下列选项正不是传质系数的影响因素的（）？A.液体在填料表面的上散布的均匀性B.气体通过填料层的速度分布C.气液是否有与主流方向相反的运动引起的混合机相互大小D.气液两相的液气比7.对于气膜控制体系，若气体流量变大，气相分传质单元高度将（）A.减小B.增大C.不变D.不确定8.对于液膜控制体系，若气体流量改变，液相分传质单元高度将（）A.减小B.增大C.不变D.不确定9.下列有关吸收的描述不正确的是（）。A.吸收分离的是气体混合物B.吸收的依据是利用气相中各组分在溶剂中的溶解度不同C.低浓度气体的吸收符合亨利定律D.化学吸收主要适用于气模控制体系10.在吸收的过程中，升高温度（）吸收，升高压力（）吸收。A.有利，不利B.有利，有利C.不利，不利D.不利，有利11.吸收过程中，若气相组成为y，液相组成为x，则下列有关传至推动力的描述不正确的是（）。A.B.C.D.12.在吸收塔某处，气相主体浓度y=0.025，液相主体浓度x=0.01，气相传质分系数，气相传质总，则该处气液界面上气相浓度yi应为（）。平衡关系。A.0.01B.0.02C.0.015D.0.00513.已知SO2水溶液在三种温度t1、t2、t3下的亨利系数分别为E1=0.0035atm、E2=0.011atm、E3=0.00625atm，则（）。A.

t1<t2

B.

t3>t2

C.

t1>t2

D.

t3<t1

14.吸收塔的设计中，若填料性质及处理量（气体）一定，液气比增加，则传质推动力（）

，

传质单元数

（）。A.增大，增大B.增大，减小C.减小，减小D.减小，增大15.

根据双膜理论，当被吸收组分在液相中溶解度很小时，以液相浓度表示的总传质系数（）。

A.大于液相传质分系数

B.

近似等于液相传质分系数C.小于气相传质分系数

D.

近似等于气相传质分系数16.当被吸收的组分在液相中的溶解度很大时，吸收过程主要受（）控制，总吸收系数Ky近似等于（）。A.气膜，kyB.气膜，kxC.液膜，kyD.液膜，kx17.在常压塔中用水吸收二氧化碳，ky和kx分别为气相和液相传质分系数，Ky为气相总传质系数，m为相平衡常数，则（）A.为气膜控制，且

B.为液膜控制，且

C.为气膜控制，且D.为液膜控制,且18.在y-x图上,操作线若在平衡线下方,则表明传质过程是（）。

A.吸收B.解吸C.相平衡D.不确定

19.下述说法中正确的是（）。

A．

用水吸收氨属难溶气体的吸收，为液膜阻力控制；

B．

常压下用水吸收二氧化碳属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制；

C．

用水吸收氧属难溶气体的吸收，为气膜阻力控制；

D．

用水吸收二氧化硫为具有中等溶解度的气体吸收，气膜阻力和液阻力均不可忽略。20.对同一温度和液相浓度的稀溶液，如果总压减小1倍，则与之平衡的气相浓度（或分压）（）.

A.y增大１倍；

B.p增大１倍；

C.y减小１倍；

D.p减小１倍21.下述说法中错误的是（）。A.板式塔内气液逐级接触，填料塔内气液连续接触；

B.精馏用板式塔，吸收用填料塔；C.精馏既可以用板式塔，也可以用填料塔；

D.吸收既可以用板式塔，也可以用填料塔。22.由于吸收过程气相中的溶质分压总是（）液相中溶质的平衡分压，所以吸收过程的操作线总是在其平衡线的（）。

A.小于，上方B.

大于，上方C.

小于，下方D.

大于，下方

三、计算题1.拟用一逆流操作的填料吸收塔处理流率为0.04的空气混合气，含氨2%（体积分数），回收其中95%的氨。塔顶喷入浓度为0.0004（摩尔分率）的稀氨水溶液，液气比为最小液气比的1.5倍，操作范围内的平衡关系为，所用填料的气相总体积传质系数，试求：

(1)液体离开塔底时的浓度（摩尔分率）；(2)全塔平均推动力△y

m；(3)填料层高度。

1.解：（1）属于低浓气体的吸收。（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（2）（1分）（1分）（3）(1分)(1分)(1分)2.拟设计一填料吸收塔,用清水处理3000（标准状况下）、含NH35%(体积分数)的空气，要求NH3的去除率为99%，实际用水量为最小水量的1.5倍。塔内径为1m，平衡关系为y=1.3x，气相体积总传质系数，试求：（1）用水量和出塔溶液浓度；（2）填料层高度。解：（1）属于低浓气体的吸收。（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）(2)该体系属于气模控制体系。（1分）（1分）（1分）（1分）3.在内径为800mm，填料层高度为3.5m的常压吸收塔中，用清水吸收丙酮-空气混合物中的丙酮（逆流操作），清水用量为3200kg/h；入塔混合气中含丙酮7%（体积分数），混合气体流量为1500（标准状态），要求吸收率为97%，丙酮溶解于水的平衡关系可用y=1.68x表示，该体系可视为气膜控制过程，试计算：（1）求溶液的出口浓度？在此情况下，塔进出口的推动力△y各为多少？（2）该塔的传质单元高度和气相体积总传质系数？.解：(1)（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）(2)（1分）（1分）（1分）（1分）4.在逆流填料吸收塔中，用纯水吸收空气-氨混合气中的氨。入塔气体含氨9%（体积分数），要求吸收率为90%，用水量为最小用量的1.2倍，操作状态下平衡关系为y=1.8x，HOG=1m.试求：（1）填料层的高度；（2）若改用含氨0.08%的稀氨水作吸收剂，气体进口浓度及其他条件不变，吸收率为多少？.解：(1)（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）(2)（1分）（1分）（1分）（1分）5.在填料吸收塔内用清水吸收空气中所含的丙酮蒸汽，丙酮的初含量为5%（体积分数）。丙酮的吸收率为98%，混合气入塔流率，操作压力P=101.3kPa，温度T=293K。此时的平衡关系可用y=1.75x，以△y为推动力的体积总传质系数，若出塔水溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的70%。求：（1）所需水量；（2）填料层高度.解：（1）属于低浓气体的吸收。（1分）（1分）（1分）根据物料衡算式子，得：（1分）（2）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）第十章蒸馏习题集一、填空题1.精馏设计中，回流比越_______，所需理论板越少，操作能耗_______，随着回流比的逐渐增大，操作费和设备费的总和将呈现_______的变化过程。2.分离任务要求一定，当回流比一定时，在5种进料状况中_______进料的q值最大，提馏段操作线与平衡线之间的距离_______,分离所需的总理论板数_______。3.精馏操作的依据是_______，实现精馏操作的必要条件包括_______和_______。4、双组分溶液的相对挥发度α是溶液中_______的挥发度对_______的挥发度之比，物系的α值愈大，在x-y图中的平衡曲线愈_______对角线。某精馏塔的精馏操作线方程为y=0.72x+0.275，则该塔的操作回流比为_______，馏出液组成为_______,操作线的斜率为：_______选择题1.精馏塔中由塔顶向下的第n-1、n、n+1层塔板，其气相组成的关系为（）。A.yn+1＞yn＞yn-1

B.

yn+1=yn=yn-1

C.yn+1＜yn＜yn-1

D.不确定

在精馏的过程中，当进料为正处于泡点的饱和液体时，则（

）。

A.q＞1

B.q＜0

C.q=1

D.0＜q＜1二元溶液连续精馏计算中，物料的进料热状况变化将引起（

）的变化。

A.相平衡线

B.进料线和提馏段操作线

C.精馏段操作线

D.相平衡线和操作线

4.某精馏塔的理论板数为17块（包括塔釜），全塔效率为0.5，则实际塔板数为（

）块。

A.31

B.32

C.33

D.345.当回流从全回流逐渐减小时，精馏段操作线向平衡线靠近。为达到给定的分离要求，所需的理论板数（

）。A.

逐渐减少

B.

逐渐增多

C.

不变

D不确定一操作中精馏塔，若保持F、xF、q、V（塔釜上升蒸汽量）不变，而增大回流比R，则______。

xD增大、xW减小

xD增大、xW增大

xD减小、xW增大

D.

xD减小、xW减小

7、增大精馏塔塔顶冷凝器中的冷却水量，可以（

）塔顶压力；

A.降低

B.提高

C.不改变D.无法确定在常压下苯的沸点为80.1，环乙烷的沸点为80.7，欲使该两组分混合物得到分离，则宜采用（）。A.恒沸精馏B.普通精馏C.萃取精馏D.水蒸汽蒸馏对理论板的叙述错误的是（

）

A.板上气液两相呈平衡状态

B.实际上不可能存在C.是衡量实际塔板分离效率的一个标准

D.比实际塔板数多若进料量、进料组成、进料热状况都不变，要提高xD，可采用（）A.减小回流比B.增加提馏段理论板数C.增加精馏段理论板数D.塔釜保温良好当xF、xD、xW和q一定时，若减小回流比R，其他条件不变，则（）A.精馏段操作线的斜率变小，两操作线远离平衡线B.精馏段操作线的斜率变小，两操作线靠近平衡线C.精馏段操作线的斜率变大，两操作线远离平衡线D.精馏段操作线的斜率变大，两操作线靠近平衡线对于饱和蒸汽进料，则有L’（）L。A.等于B.小于C.大于D.不确定精馏塔采用全回流时，其两操作线（）A.与对角线重合B.距平衡线最近C.斜率为零D.在y轴上的截距为1某精馏塔，进料量为100kmol/h，xF=0.6，若塔高不受限制，塔顶馏出物浓度xD不小于0.9，则塔顶最大产量为（）。A.60kmol/hB.66.7kmol/hC.90kmol/hD.不确定15、水蒸汽蒸馏时，混合物的沸点（

）；

A.比低沸点物质沸点高

；

B.比高沸点物质沸点高

；

C.比水沸点低

；

D.比水沸点高三计算题在一两组分连续精馏塔中，进入精馏段中某层理论板n的气相组成yn＋1为0.75，从该板流出的液相组成xn为0.65（均为摩尔分数），塔内气液比V/L=3，物系的相对挥发度为2.5，求：（1）从该板上升的蒸气组成yn；（2）流入该板的液相组成xn－1；（3）回流比R。解：（1）（2分）（2）由精馏段操作线方程，得解出（3分）又因，代入已知量得:，解出（3分）（3）由（1分）可解出：3R＝R＋1，R＝0.5（1分）在连续精馏塔中分离某两组分混合物。已知原料液流量为100kmol/h，组成为0.5（易挥发组分摩尔分数，下同），饱和蒸气进料；馏出液组成为0.98，回流比R为2.6，若要求易挥发组分回收率为96％，求：（1）馏出液的摩尔流量D；（2）提馏段操作线方程。解：（1），可得，解出D＝48.98kmol/h（2分）（2）提馏段操作线方程①kmol/h（1分）②kmol/h（1分）③由（1.5分）可得（1.5分）④提馏段操作线方程为：q＝0即（4分）苯和甲苯构成的理想混合物中，含苯0.4，流量1000kmol/h，在一常压精馏塔内进行分离，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，取回流比为最小回流比的1.5倍。已知α＝2.5。试求：(1)塔底残液量W及组成；(2)精馏段操作线方程；(3)提馏段操作线方程。解：（1）已知：(1分)（1分）（2）,(1分)（1分）(1分)（1分）（3）(1分)欲用连续精馏塔分离苯－甲苯溶液。已知xF=0.5，xW=0.1，xD=0.9（均为摩尔分率）。采用回流比R＝2Rmin，系统相对挥发度α=2。饱和液体由塔中部加入，泡点回流，塔釜间接蒸汽加热。试求：(1)采出率D/F；(2)精馏段及提馏段操作线方程。解：（1）（1分）（1分）（1分）（1分）