化工原理吸收部分模拟试题及答案(共20页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 化工原理吸收部分模拟试题及答案一、填空1气体吸收计算中,表示设备(填料)效能高低的一个量是 传质单元高度 ,而表示传质任务难易程度的一个量是 传质单元数 。2 在传质理论中有代表性的三个模型分别为 双膜理论 、 溶质渗透理论 、表面更新理论。3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。4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ky=2kmol/m2h,气相传质总Ky=1.5kmol/m2h,则该处气液界面上气相浓度yi应为_0.01_。平衡关系y=0.5x。5逆
2、流操作的吸收塔,当吸收因素A1 。漂流因数可表示为 ,它反映 由于总体流动使传质速率比单纯分子扩散增加的比率。7在填料塔中用清水吸收混合气中HCl,当水量减少时气相总传质单元数NOG 增加 。8一般来说,两组份的等分子反相扩散体现在 精流 单元操作中,而A组份通过B组份的单相扩散体现在 吸收 操作中。9 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。10分子扩散中菲克定律的表达式为_ ,气相中的分子扩散系数D随温度升高而_增大_(增大、减小),随压力增加而_减小_(增大、减小)。12易溶气体溶液上方的分压 小
3、 ,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。13压力 减小 ,温度 升高 ,将有利于解吸的进行 ;吸收因素A= L/mV ,当 A1 时,对逆流操作的吸收塔,若填料层为无穷高时,气液两相将在塔 顶 达到平衡。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kya=210-4kmol/m3.s, kxa =0.4 kmol/m3.s, 则该吸收过程及气膜阻力占总阻力的百分数分别为 气膜控制,约100% ;该气体为 易 溶气体。二、选择1 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
4、传质系数 B 。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2 单向扩散中飘流因子 A 。A 1 B 1 C =1 D 不一定3 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ky=2kmol/m2h,气相传质总Ky=1.5kmol/m2h,则该处气液界面上气相浓度yi应为_B_。平衡关系y=0.5x。A 0.02 B 0.01 C 0.015 D 0.0054 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_
5、A t1t2 C t1t2 D t3t15 逆流操作的吸收塔,当吸收因素A1且填料为无穷高时,气液两相将在_B_达到平衡。A 塔顶 B 塔底 C 塔中部 D 不确定6 对一定操作条件下的填料吸收塔,如将填料层增高一些,则塔的HOG将_C_,NOG将_A_。A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断7 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 A ,传质单元数 B ,传质单元高度 C ,所需填料层高度 B 。A 增大 B 减小 C 不变 D 不能判断8 料塔中用清水吸收混合气中NH3,当水泵发生故障上水量减少时,气相总传质单元数NOG A .A增加 B 减少 C不
6、变 D不确定三、计算1 某填料塔用水吸收混合气中丙酮蒸汽。混合气流速为V=16kol/,操作压力P=101.3kPa。已知容积传质系数,相平衡关系为(式中气相分压的单位是kPa,平衡浓度单位是)。求:(1)容积总传质系数及传质单元高度;(2)液相阻力占总传质阻力的百分数。解: (1)由亨利定律 =(1) 液相阻力占总阻力的百分数为: 2 低含量气体逆流吸收,试证: 式中为塔底的吸收推动力;为塔顶的吸收推动力。证明:由物料衡算得: 低浓度吸收 得 3 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
7、使吸收剂入口摩尔分数升至,试求:(1) 可溶组分的回收率下降至多少?(2) 液相出塔摩尔分数升高至多少?解: (1) = 当上升时,由于不变,不变 也不变,即(3) 物料衡算 =4 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3 m3,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
8、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。5 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。 6在一逆流操作的吸收塔内
9、用吸收剂吸收混合气中的溶质A 。混合气的摩尔流量为105kmol/h,溶质浓度为0.05(摩尔分率,下同),回收率为95%。进入系统的吸收液量为65 kmol/h,其中溶质浓度为0.01。操作压强为202.7 kPa,操作温度下的溶液的亨利系数为16.2 kPa,要求:(1) 在Y-X图上画出吸收过程的操作线和平衡线,并标出塔顶、塔低的状态点,再计算气相总传质单元数;(2) 若采用吸收液部分循环流程,循环量为20 kmol/h,进入系统的吸收剂量和组成不变,回收率不变。且知吸收过程为气膜控制,试绘出该过程的操作线并求出气相传质单元数。解:(1)X1及NOG的计算进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为:
10、 进塔气体中溶质A的浓度为: 出塔气体中溶质A的浓度为:原操作线 进塔纯溶剂的摩尔流量为: 进塔吸收剂中溶质的浓度为: 物系的相平衡常数: 脱吸因数 对全塔作溶质A的物料衡算可求得塔低吸收液中溶质浓度为: 根据(和(在本题附图1中画出原操作线。循环操作线 附图1 气相总传质单元数可由下式计算,即: (3) 吸收液部分循环时的情况 根据题意画出如本题附图2所示的流程图。 循环吸收液的摩尔流量用表示,其中纯溶剂的 流量为,对整个系统作溶质的物料衡算可知不 变,即则 新鲜吸收液与循环吸收液混合后的浓度为: 附图2解得 因要保持回收率不变,故吸收液部分循环时的传质单元数为: 已知吸收过程为气膜控制,液
11、体流量对的影响可忽略不计,故在吸收液有部分循环情况下,要达到同样的回收率,需较高的填料层。根据上述的计算值,即:(和(可在本题附图1上画出相应的循环操作线。由图可看出,操作线与平衡线之间距离变小,也即吸收推动力变小了。7某逆流操作的吸收塔,用清水洗去气体中的有害组分。已知该塔填料层总高度为9m,平衡关系Y=1.4X,测得气体进、出口浓度Y1=0.03,Y2=0.002,液体出口浓度X1=0.015(均为摩尔比)。试求:(1)操作液气比L/V;(2)气相总传质单元高度HOG,(3)如果限定气体出口浓度Y2=0.0015,为此拟增加填料层高度,在保持液气比不变的条件下应增加多少?解:(1)操作液气
12、比L/V; (2)气相总传质单元高度HOG, 因 故 (3)? 由题意知 =0.0015 其它条件不变,则 不变新情况下的传质单元数为: 故 8某厂吸收塔填料层高度为4m,用水吸收尾气中的有害组分A,已知平衡关系为Y=1.5X,塔顶X2=0,Y2=0.004,塔底X1=0.008,Y1=0.02,求:(1) 气相总传质单元高度;(2) 操作液气比为最小液气比的多少倍;(3) 由于法定排放浓度Y2必须小于0.002,所以拟将填料层加高,若液气流量不变,传质单元高度的变化亦可忽略不计,问填料层应加高多少?解:(1)气相总传质单元高度 (2)操作液气比为最小液气比的多少倍因为X2=0,故 则 (3)
13、? 则 所以 所以 化工原理蒸馏部分模拟试题及答案一、填空1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。2精馏设计中,当回流比增大时所需理论板数 减小 (增大、减小),同时蒸馏釜中所需加热蒸汽消耗量 增大 (增大、减小),塔顶冷凝器中冷却介质消耗量 减小 (增大、减小),所需塔径 增大 (增大、减小)。3分离任务要求一定,当回流比一定时,在5种进料状况中, 冷液体 进料的q值最大,提馏段操作线与平衡线之间的距离 最远 , 分离所需的总理论板数 最少
14、。4相对挥发度=1,表示不能用 普通精馏分离 分离,但能用 萃取精馏或恒沸精馏分离 分离。5某二元混合物,进料量为100kmol/h,xF=0.6,要求得到塔顶xD不小于0.9,则塔顶最大产量为 66.7 kmol/h 。6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 。7负荷性能图有 五 条线,分别是 液相上限线 、 液相上限线 、 雾沫夹带线 、 漏液线 和 液泛线 。8写出相对挥发度的几种表达式 a=。二、选择1 已知q=1.1,则加料中液体量与总加料量之比为 C 。A 1.1:1 B 1:1.1 C 1:1 D 0.1:12
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- 化工 原理 吸收 部分 模拟 试题 答案 20
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