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化工原理王志魁第四版课后思考题答案

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4-1 根据传热机理的不同,有哪三种基本传热方式他们的传热机理有何不同

答:根据传热机理的不同,热的传递有三种基本方式:热传导、对流传热和辐射传热。 热传导(简称导热):热量不依靠宏观混合运动而从物体中的高温区向低温区移动的过程。在固体、液体和气体中都可以发生。

对流传热:由流体内部各部分质点发生宏观运动而引起的热量传递过程,只能发生在有流体流动的场合。

热辐射:因热的原因而产生的电磁波在空间的传递。可以在完全真空的地方传递而无需任何介质。

4-3 固体、液体、气体三者的热导率比较,哪个大,哪个小 答:一般固体>液体>气体

4-13 答:一是液体的温度要达到沸点,二是需要从外部吸热。

4-20 答:能透过全部辐射能的物体,称为透热体;能全部反射辐射能的物体,称为白体;能全部吸收辐射能的物体,称为黑体或绝对黑体;能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体,称为灰体。 4-21 答:在同一温度下,实际物体的辐射能力与黑体的辐射能力之比,定义为灰体的黑度。 影响固体表面黑度的主要因素有:物体的性质、温度及表面情况(如表面粗糙度及氧化程度)。 4-29

答:根据公式可以采取如下措施:

提过对流换热系数,尤其是提高较小一层的对流换热系数 降低污垢热阻,及时清洗换热器,

降低热传导热阻,选择导热率大的材料,降低换热壁的厚度。

第五章 吸收

5-1 选择吸收剂时,应从哪几个方面考虑 答:(1) 溶解度 吸收剂对溶质组分的溶解度越大,则传质推动力越大,吸收速率越快,且吸收剂的耗用量越少。

(2) 选择性 吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度,而对混合气体中的其它组分溶解度甚微,否则不能实现有效的分离。

(3) 挥发度 在吸收过程中,吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。故在操作温度下,吸收剂的蒸汽压要低,即挥发度要小,以减少吸收剂的损失量。 (4) 粘度 吸收剂在操作温度下的粘度越低,其在塔内的流动阻力越小,扩散系数越大,这有助于传质速率的提高。

(5) 其它 所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得,且化学性质稳定。

5-2 对于物理吸附,在一定温度下,如何判断气体在水中的溶解的难与易 答:溶液浓度相同时,难溶气体在溶液上方的平衡分压大。 5-3 亨利定律中的E、H、m三者与温度、压力有什么关系

答:由;; 可得

5-4 气液相平衡关系中,(1)若温度升高,亨利常数将如何变化(2)在一定温度下,气相总压升高,相平衡常数m如何变化若气相组成y为一定值,总压升高,液相x将如何变化 答:(1)温度升高,亨利常数增加 (2)总压增加,m减小;x增加

5-5 若溶质分压为p的气体混合物与溶质浓度为c的溶液接触,如何判断溶质是从气相向液向传递还是从液向向气相传递

答:根据公式与的关系来判断,如果>,从气相向液相传递

5-6 气体分子扩散系数与温度、压力有何关系液体分子扩散系数与温度、粘度有何关系

答:气体分子扩散系数与温度的次方成正比,总压力成反比;液体的扩散系数与温度成正比,与粘度成反比。

5-7 何谓对流传质的有效膜理论如何根据有效膜理论写出传质速率方程式

答:单相对流传质的传质阻力全部集中在一层虚拟的膜层内,膜层内的传质形式仅为分子扩散。有效膜厚zG由层流内层浓度梯度线延长线与流体主体浓度线相交于一点E,则厚度zG为E到相界面的垂直距离。

5-8 何谓两相间传质的双膜理论其基本论点是什么 答:(1)气液两相存在一个稳定的相界面,界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为层流,A以分子扩散方式通过气膜和液膜。(2)相界面处两相达平衡,无扩散阻力。(3)有效膜以外主体中,充分湍动,溶质主要以涡流扩散的形式传质。

5-9 在稳态传质过程中,若气液相平衡关系符合亨利定律,如何应用双膜理论推导出总传质速率方程式气相总传质系数KY(或液相总传质系数KX)与气膜传质系数ky及液膜传质系数kx有何关系

答:气相传质速率方程,

5-10在气液两相传质过程,什么情况下属于气膜阻力控制,什么情况下属于液膜阻力控制

答:当时属于气膜阻力控制;当时属于液膜阻力控制

5-11 在逆流操作的吸收塔中,当进塔气体组成Y1及进塔液体组成X2已定,最小液气比与溶质的吸收率有何关系

答:由可知,与吸收率成正比。

5-12 传质单元数与传质推动力有何关系传质单元高度与传质阻力有何关系

答:传质推动力越小,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。 传质阻力越大,填料层有效比表面越小,则每个传质单元所相当的填料层高度就越大。 5-13 气相传质单元高度与气相总压力p有何关系液相传质单元高度与液相总浓度c有何关系 答:

5-14 吸收因数的大小对气相总传质单元数有何影响如何说明其原因 5-15 吸收率对有何影响

5-16 在一定的条件下,若L、G、温度t、总压p、吸收剂进口组成X1等改变,对混合气的出口组成Y2有何影响

答:

第六章 蒸馏

6-1 何谓拉乌尔定律

答:溶液中溶剂A的蒸汽分压等于纯溶剂的蒸气压与其液相组成的乘积。 6-2 何谓理想溶液

答:在全部范围内符合拉乌尔定律的溶液

6-3 在一定总压p下,理想溶液的气液两相达到平衡时,液相组成x与平衡温度的关系式如何表示气相组成y与平衡温度的关系式如何表示 答:;

6-4何为泡点、露点对于一定的压力与组成,二者大小关系如何

答:冷液恒压加热,溶液开始沸腾起泡的温度称为泡点;过热蒸汽恒压冷却,开始冷凝而析出像露珠似的液滴对应的温度称为露点。露点高于泡点。 6-5 双组分理想溶液的气液两相达到平衡时,若已知平衡温度t与液相组成x,如何计算气相组成y反之,若已知总压p与气相组成y,如何计算平衡温度t与液相组成x 答:;

6-6 双组分理想溶液的相对挥发度如何计算与什么因素有关的大小对两组分的分离有何影响 答:;与组分种类、系统总压有关;数值越大,两组分就越容易分离。

6-7 如何应用平均相对挥发度表示平衡条件下的液相组成x与气相组成y之间的关系 答:,

6-8 在一定的总压p下,双组分理想溶液的平均相对挥发度是如何计算的 答:取最低温度的值与最高温度的值之几何平均值。 6-9 相对挥发度=1时,用普通精馏是否能分离混合物 答:不能

6-10 何谓非理想溶液在什么条件下出现最低恒沸点或最高恒沸点 答:各组分的蒸气压不服从拉乌尔定律;

当组分蒸气压对拉乌尔定律有最大正偏差时,出现最低恒沸点。 6-11 平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同

答:简单蒸馏过程为不稳定过程。平衡蒸馏为稳定连续过程,生产能力大。 6-12 精馏塔的塔顶液相回流及塔底的气相回流对溶液的精馏起什么作用 答:提供系统所需的热量和冷量;改变产品的组分浓度。

6-13 在板式精馏塔的塔板上,气液两相是怎样进行传热、传质的

答:在板式精馏塔的塔板上,从上面板下来的液体与从下面板上来的气体在该板上接触,气相温度高于液相温度,气相发生部分冷凝,把热量传递给液相,使液相部分气化。难挥发组分B从气相向液相传递。

6-14 何谓理论板实际塔板上汽液两相传质情况与理论板有何不同

答:使气液两相达到平衡状态的塔板称为一块理论板。实际塔板的分离程度要比理论板小。

6-15 精馏塔一般有精馏段与提馏段,他们的作用有什么不同

答:精馏段得到含轻组分较多的产品,提馏段得到含重组分较多的产品。 6-16 上下相邻两层塔板的温度、液相组成与气相组成有何不同 答:上板的温度低于下面板;液相和气相组成高于下面板。 6-17 精馏塔中气相组成、液相组成及温度沿塔高是如何变化的 答:精馏塔中气相组成、液相组成下降;温度升高。

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