化工分离工程重点

由天下分享时间：2024/9/11 13:22:52 加入收藏我要投稿点赞

化工分离工程复习题

第一章

1、求解分子传质问题的基本方法是什么？

1）分子运动理论2）速率表示方法（绝对、平均）3）通量 2、漂流因子与主体流动有何关系？

p/pBM反映了主体流动对传质速率的影响，定义为“漂流因子”。因p＞pBM，所以漂流因数p/pBM＞1，这表明由于有主体流动而使物质A的传递速率较之单纯的分子扩散要大一些。 3、气体扩散系数与哪些因素有关？

一般来说，扩散系数与系统的温度、压力、浓度以及物质的性质有关。对于双组分气体混合物，组分的扩散系数在低压下与浓度无关，只是温度及压力的函数。 4、如何获得气体扩散系数与液体扩散系数？

测定二元气体扩散系数的方法有许多种，常用的方法有蒸发管法，双容积法，液滴蒸发法等。液体中的扩散系数亦可通过实验测定或采用公式估算。 5、描述分子扩散规律的定律是费克第一定律。 6、对流传质与对流传热有何异同？

同：传质机理类似；传递的数学模型类似；数学模型的求解方法和求解结果类似。异：系数差异：传质：分子运动；传热：能量过去

7、提出对流传质模型的意义是：对流传质模型的建立，不仅使对流传质系数的确定得以简化，还可以据此对传质过程及设备进行分析，确定适宜的操作条件，并对设备的强化、新型高效设备的开发等作出指导。

8、停滞膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的要点是什么？各模型求得的传质系数与扩散系数有何关系，其模型参数是什么？

停滞膜模型要点：①当气液两相相互接触时，在气液两相间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，溶质A经过两膜层的传质方式为分子扩散。②在气液相界面处，气液两相出于平衡状态。③在两个停滞膜以外的气液两相主体中，由于流体的强烈湍动，各处浓度均匀一致。关系：液膜对流传质系数k°G=D/(RTzG),气膜对流传质系数k°L=D/zL对流传质系数可通过分子扩散系数D和气膜厚度zG或液膜厚度zL来计算。模型参数：组分A通过气膜扩散时气膜厚度为模型参数，组分A通过液膜扩散时液膜厚度为模型参数。溶质渗透模型要点：①液面是由无数微笑的流体单元所构成，当气液两相出于湍流状态相互接触时，液相主体中的某些流体单元运动至界面便停滞下来。在气液未接触前，液体单元中溶质的浓度和液相主体的浓度相等，接触开始后，相界面处立即达到与气相平衡状态。②随着接触时间的延长，溶质A通过不稳态扩散方式不断地向液体单元中渗透。?液体单元在界面处暴露的时间是有限的，经过时间θc后，旧的液体单元即被新的液体单元所置换而回到液相主体中去。在液体单元深处，仍保持原来的主体浓度不变。④液体单元不断进行交换，每批液体单元在界面暴露的时间θc 都是一样的。关系：kcm=2[D/(πθc)]对流传质系数可通过分子扩散系数D和暴露时间θc计算。模型参数：暴露时间。

表面更新模型要点：?溶质向液相部传质为非稳态分子扩散过程。?界面上液体单元有不同的暴露时间或称年龄，界面上各种不同年龄的液体单元都存在。?不论界面上液体单元暴露时间多长，被置换的概率是均等的。单位时间表面被置换的分率称为表面更新率，用符号S表示。关系：kcm=(DS)对流传质系数可通过分子扩散系数D和表面更新率S计算。模型参数：表面更新率。

9、对流传质系数有哪几种求解方法，其适用情况如何？

对流传质系数的分析解法和类比解法，仅适用于一些较为简单的传质问题；由于传质设备的结构各式各样，传质机理、尤其是湍流下的传质机理又极不完善，所以目前设计上还要靠经验方法，即通过实验整理出来的对流传质系数关联式来计算对流传质系数。 10、雷诺类比有何意义？

雷诺类比把整个边界层作为湍流区处理，但根据边界层理论，在湍流边界层中，紧贴壁面总有一层流层存在，在层流层进行分子传递，只有在湍流中心才进行涡流传递，故雷诺类比有一定的局限性。第二章

1、温度和压力对吸收过程的平衡关系有何影响？

加压和降温有利于吸收操作，因为加压和降温可提高气体溶质的溶解度。 2、亨利定律的适用条件是在一定温度小，当总压不很高时。

1/2

3、传质推动力的表达方式：气相组成差：△y=y-ye，液相组成差：△x=xe-x。气相分压差：△p=p-pe以液相组成差：△c=ce-c。

4、相平衡关系在吸收过程中的作用：可以判断传质进行的方向，确定传质推动力的大小，指明传质过程所能达到的极限。

5、如何判断吸收过程是属于哪种过程控制

对于易溶气体，H值很大， 1/HkL<<1/kG，此时传质总阻力的绝大部分存在于气膜之中，吸收的总推动力主要用来克服气膜阻力，这种情况称为气膜控制。对于难容气体，H值很小， H/ kG<<1/kL，此时传质阻力的绝大部分存在于液膜之中，气膜阻力可以忽略，吸收总推动力的绝大部分用于克服液膜阻力，这种情况称为液膜控制。

6、总吸收速率方程与膜吸收速率方程的不同：总吸收速率方程多了一个有效比表面积a 7、亨利系数很大的条件是：温度升高，难溶气体的亨利系数大。 8、吸收剂萃取剂各为最小用量的多少倍

吸收剂萃取剂用量都为最小用量的1.1~2.0倍。 9.质速度为气膜控制或液膜控制时为易溶还是难溶物质？答：气膜控制为易溶物质，液膜控制为难溶物质。 10.气体吸收时，操作线斜率代表什么意义？

答：操作线斜率L/V称为液气比，它是溶剂与惰性气体摩尔流量的比值。它反映单位气体处理量的溶剂消耗量的大小。 11.气体吸收时，操作线如何获得？

答：无论是逆流操作还是并流操作的吸收塔，其操作线方程及操作线都是由物料衡算求得的，与吸收系统的平衡关系、操作条件以及设备的结构型式等均无任何牵连。 12.传质单元高度和传质单元数有何物理意义？

答：传质单元高度反映了传质阻力的大小、填料性能的优劣以及润湿情况的好坏。吸收过程的传质阻力越大，填料层有效比面积越小，则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。

传质单元数反映吸收过程进行的难易程度。生产任务所要求的气体组成变化越大，吸收过程的平均推动力越小，则意味着过程的难度越大，此时所需的传质单元数也就越大。 13.气相总体积吸收系数与气相总吸收系数有何不同之处？

答：体积吸收系数KYa是有效比表面积和吸收系数的乘积；体积吸收系数是表示填料层传质特性的动力学参数；体积吸收系数的物理意义：在推动力为一个单位的情况下，单位时间，单位体积，填料层所吸收溶质的量。 14.脱吸因数和吸收因数有何物理意义？

答：纲为一。

\\* MERGEFORMAT 称为脱吸因数，是平衡线斜率与操作线斜率的比值，量

\\* MERGEFORMAT ,即脱吸因素S的倒数，称为吸收因数，它是操作线斜

率与平衡线斜率的比值，量纲为一。 15.吸收塔计算中的理论级表示何种含义？

答：设填料层由N级组成，吸收剂从塔顶进入第Ｉ级，逐级向下流动，最后从塔底第N级流出；原料气则从塔底进入第N级，逐级向上流动，最后从塔顶第Ｉ级排出。在每一级上，气液两相密切接触，溶质组分由气相向液相转移。若离开某一级时，气液两相的组成达到平衡，则称该级为一个理论级，或称为一层理论板。 16.填料层的等板高度表示何种含义？

答：等板高度HETP是指分离效果与一个理论级（或一层理论板）的作用相当的填料层高度，又称当量高度。等板高度与分离物系的物性、操作条件及填料的结构参数有关。 17.多组分吸收非关键组分操作线斜率与关键组分操作线斜率区别如何？答：斜率：轻组分>关键组分>重组分 18.常用解吸方法有哪些？

答：（1）气提解吸（?以空气、氮气、二氧化碳作载气，又称为惰性气体气提?以水蒸气作载气，同时又兼作加热热源的解吸常称为汽提?以吸收剂蒸汽作为载气的解吸。）（2）减压解吸（3）加热解吸（4）加热—减压解吸。 19.选择吸收剂有哪些基本原则？

答：（1）溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大，这样可以提高吸收速率并减少吸收剂的耗用量。（2）选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力，而对混合气体中的其他组分无吸收或吸收甚微，否则不能直接实现有效的分离。

（3）挥发度操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，因为吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和，吸收剂的挥发度越高，其损失量便越大。

（4）黏度吸收剂在操作温度下的黏度越低，其在塔的流动性越好，这有助于传质速率和传热速率的提高。

（5）所选用的吸收剂还应尽可能满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求。 20.什么情况下选择化学吸收？

答：①净化或精制气体②制取某种气体的液态产品③分离混合气体以回收所需组分④工业废气的治理。第三章

1.多组分精馏如何计算泡点、露点？（1）泡点及平衡气相组成的计算

因y1+y2+……+yn=1，将其带入ki=yi/xi可得 \\* MERGEFORMAT 。要应用试差

法，即先假设泡点，根据已知的压力和所设的温度，求出所设的温度，求出平衡常数，再核对

\\* MERGEFORMAT 是否等于1。若是，则所设的泡点正确，否则应另设温度，重

\\* MERGEFORMAT ≈1为止，此时的温度和气相温度即为所求。