化工原理第三版(陈敏恒)下册课后思考题答案(9页).doc

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1、-第 1 页化工原理第三版化工原理第三版(陈敏恒陈敏恒)下册课下册课后思考题答案后思考题答案-第 2 页第八章第八章气体吸收气体吸收问题问题 1.吸收的目的和基本依据是什么?吸收的主要操作费用花费在哪?答答 1吸收的目的是分离气体混合物。基本依据是气体混合物中各组份在溶剂中的溶解度不同。操作费用主要花费在溶剂再生，溶剂损失。问题问题 2.选择吸收溶剂的主要依据是什么?什么是溶剂的选择性?答答 2溶解度大，选择性高，再生方便，蒸汽压低损失小。溶剂对溶质溶解度大，对其他组份溶解度小。问题问题 3.E,m,H 三者各自与温度、总压有何关系?答答 3m=E/P=HCM/P，m、E、H 均随温度上升而增

2、大，E、H 基本上与总压无关，m 反比于总压。问题问题 4.工业吸收过程气液接触的方式有哪两种?答答 4级式接触和微分接触。问题问题 5.扩散流 JA,净物流 N,主体流动 NM,传递速率 NA相互之间有什么联系和区别?答答 5N=NM+JA+JB,NA=JA+NMCA/CM。JA、JB浓度梯度引起；NM微压力差引起；NA溶质传递，考察所需。问题问题 6.漂流因子有什么含义?等分子反向扩散时有无漂流因子?为什么？答答 6P/PBm表示了主体流动对传质的贡献。无漂流因子。因为没有主体流动。问题问题 7.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?答答 7D气T1.

3、81/P，D液T/。问题问题 8.修伍德数、施密特数的物理含义是什么?答答 8Sh=kd/D 表征对流传质速率与扩散传质速率之比。Sc=/D 表征动量扩散系数与分子扩散系数之比。问题问题 9.传质理论中，有效膜理论与表面更新理论有何主要区别?答答 9表面更新理论考虑到微元传质的非定态性，从 kD 推进到 k D0.5。问题问题 10.传质过程中，什么时侯气相阻力控制?什么时侯液相阻力控制?答答 10mkykx 时，液相阻力控制。问题问题 11.低浓度气体吸收有哪些特点?数学描述中为什么没有总物料的衡算式?答答 11G、L 为常量，等温过程，传质系数沿塔高不变。问题问题 12.吸收塔高度计算中，

4、将 NOG与 HOG分开,有什么优点?答答 12分离任务难易与设备效能高低相对分开，便于分析。问题问题 13.建立操作线方程的依据是什么?答答 13塔段的物料衡算。问题问题 14.什么是返混?答答 14返混是少量流体自身由下游返回至上游的现象。问题问题 15.何谓最小液气比?操作型计算中有无此类问题?答答 15完成指定分离任务所需塔高为无穷大时的液气比。无。问题问题 16.x2max与(L/G)min是如何受到技术上的限制的?技术上的限制主要是指哪两个制约条件?答答 16通常，x2max=y2/m，(L/G)min=(y1-y2)/(x1e-x2)。相平衡和物料衡算。问题问题 17.有哪几种

5、NOG的计算方法?用对数平均推动力法和吸收因数法求 NOG的条件各是什么?-第 3 页答答 17对数平均推动力法，吸收因数法，数值积分法。相平衡分别为直线和过原点直线。问题问题 18.HOG的物理含义是什么?常用吸收设备的 HOG约为多少?答答 18 气体流经这一单元高度塔段的浓度变化等于该单元内的平均推动力。0.151.5 m。问题问题 19.吸收剂的进塔条件有哪三个要素?操作中调节这三要素,分别对吸收结果有何影响?答答 19 t、x2、L。t，x2，L均有利于吸收。问题问题 20.吸收过程的数学描述与传热过程的数学描述有什么联系与区别?答答 20传热过程数学描述可视作 m=1 时的吸收过程

6、的情况。问题问题 21.高浓度气体吸收的主要特点有哪些?答答 21G、L 沿程变化，非等温，传质分系数与浓度有关。问题问题 22.化学吸收与物理吸收的本质区别是什么?化学吸收有何特点?答答 22溶质是否与液相组分发生化学反应。高的选择性，较高的吸收速率，降低平衡浓度 ye。问题问题 23.化学吸收过程中，何时成为容积过程?何时成为表面过程?答答 23快反应使吸收成表面过程；慢反应使吸收成容积过程。第九章第九章 精馏精馏问题问题 1.蒸馏的目的是什么?蒸馏操作的基本依据是什么?答答 1分离液体混合物。液体中各组分挥发度的不同。问题问题 2.蒸馏的主要操作费用花费在何处?答答 2加热和冷却的费用。

7、问题问题 3.双组份汽液两相平衡共存时自由度为多少?答答 3自由度为 F=2(P 一定，tx 或 y；t 一定，Px 或 y)；P 一定后，F=1。问题问题 4.何谓泡点、露点?对于一定的组成和压力,两者大小关系如何?答答 4泡点指液相混合物加热至出现第一个汽泡时的温度。露点指气相混合物冷却至出现第一个液滴时的温度。对于一定的组成和压力，露点大于或等于泡点。问题问题 5.非理想物系何时出现最低恒沸点,何时出现最高恒沸点?答答 5强正偏差出现最低恒沸点；强负偏差出现最高恒沸点。问题问题 6.常用的活度系数关联式有哪几个？答答 6范拉方程、马古斯方程。问题问题 7.总压对相对挥发度有何影响?答答

8、7P、。问题问题 8.为什么=1 时不能用普通精馏的方法分离混合物?答答 8因为此时 y=x，没有实现相对分离。问题问题 9.平衡蒸馏与简单蒸馏有何不同?答答 9平衡蒸馏是连续操作且一级平衡；简单蒸馏是间歇操作且瞬时一级平衡。问题问题 10.为什么说回流液的逐板下降和蒸汽逐板上升是实现精馏的必要条件?答答 10唯其如此，才能实现汽液两相充分接触、传质，实现高纯度分离，否则，仅为一级平衡。问题问题 11.什么是理论板?默弗里板效率有什么含义?答答 11离开该板的汽液两相达到相平衡的理想化塔板。经过一块塔板之后的实际增浓与理想增浓之比。问题问题 12.恒摩尔流假设指什么?其成立的主要条件是什么?答

9、答 12在没有加料、出料的情况下，塔段内的汽相或液相摩尔流量各自不变。组分摩尔汽化热相近，热损失不计，显热差不计。问题问题 13.q 值的含义是什么?根据 q 的取值范围,有哪几种加料热状态?-第 4 页答答 13一摩尔加料加热至饱和汽体所需热量与摩尔汽化潜热之比。它表明加料热状态。五种：过热蒸汽，饱和蒸汽，汽液混和物，饱和液体，冷液。问题问题 14.建立操作线的依据是什么?操作线为直线的条件是什么?答答 14塔段物料衡算。液汽比为常数（恒摩尔流）。问题问题 15.用芬斯克方程所求出的 N 是什么条件下的理论板数?答答 15全回流条件下，塔顶塔低浓度达到要求时的最少理论板数。问题问题 16.何

10、谓最小回流比?挟点恒浓区的特征是什么?答答 16达到指定分离要求所需理论板数为无穷多时的回流比，是设计型计算特有的问题。气液两相浓度在恒浓区几乎不变。问题问题 17.最适宜回流比的选取须考虑哪些因素?答答 17设备费、操作费之和最小。问题问题 18.精馏过程能否在填料塔内进行?答答 18能。问题问题 19.何谓灵敏板?答答 19塔板温度对外界干扰反映最灵敏的塔板。问题问题 20.间歇精馏与连续精馏相比有何特点?适用于什么场合?答答 20操作灵活。适用于小批量物料分离。问题问题 21.恒沸精馏与萃取精馏的主要异同点是什么?答答 21相同点：都加入第三组份改变相对挥发度；区别：前者生成新的最低恒沸

11、物，加入组分塔从塔顶出；后者不形成新恒沸物，加入组分从塔底出。操作方式前者可间隙，较方便。前者消耗热量在汽化潜热，后者在显热，消耗热量较少。问题问题 22.如何选择多组分精馏的流程方案？答答 22选择多组分精馏的流程方案需考虑经济上优化；物性；产品纯度。问题问题 23.何谓轻关键组分、重关键组分？何谓轻组分、重组分？答答 23对分离起控制作用的两个组分为关键组分，挥发度大的为轻关键组分；挥发度小的为重关键组分。比轻关键组分更易挥发的为轻组分；比重关键组分更难挥发的为重组分。问题问题 24.清晰分割法、全回流近似法各有什么假定？答答 24清晰分割法假定轻组分在塔底的浓度为零，重组分在塔顶的浓度为

12、零。全回流近似法假定塔顶、塔底的浓度分布与全回流时相近。问题问题 25.芬斯克-恩德伍德-吉利兰捷算法的主要步骤有哪些？答答 25全塔物料衡算，得塔顶、塔底浓度；确定平均，用芬斯克方程算最少理论板数 Nmin；用恩德伍德公式计算 Rmin，R；查吉利兰图，算 N；以加料组成、塔顶组成，用芬斯克方程、恩德伍德公式、吉利兰图，算加料位置。第十章第十章气液传质设备气液传质设备问题问题 1.板式塔的设计意图是什么?对传质过程最有利的理想流动条件是什么?答答 1气液两相在塔板上充分接触，总体上气液逆流，提供最大推动力。总体两相逆流，每块板上均匀错流。问题问题 2.鼓泡、泡沫、喷射这三种气液接触状态各有什

13、么特点?答答 2鼓泡状态：气量低，气泡数量少，液层清晰。泡沫状态：气量较大，液体大部分以液膜形式存在于气泡之间，但仍为连续相。喷射状态：气量很大，液体以液滴形式存在，气相为连续相。问题问题 3.何谓转相点?答答 3由泡沫状态转为喷射状态的临界点。-第 5 页问题问题 4.板式塔内有哪些主要的非理想流动?答答 4液沫夹带、气泡夹带、气体的不均匀流动、液体的不均匀流动。问题问题 5.夹带液泛与溢流液泛有何区别?答答 5是由过量液沫夹带引起还是由溢流管降液困难造成的。问题问题 6.板式塔的不正常操作现象有哪几种?答答 6夹带液泛、溢流液泛、漏液。问题问题 7.为什么有时实际塔板的默弗里板效率会大于

14、1?答答 7因为实际塔板上液体并不是完全混和（返混）的，而理论板以板上液体完全混和（返混）为假定。问题问题 8.湿板效率与默弗里板效率的实际意义有何不同?答答 8湿板效率与默弗里板效率的差别在于前者考虑了液沫夹带对板效的影响，可用表观操作线进行问题的图解求算，而后者没有。问题问题 9.为什么既使塔内各板效率相等,全塔效率在数值上也不等于板效率?答答 9因两者定义基准不同。问题问题 10.筛板塔负荷性能图受哪几个条件约束?何谓操作弹性?答答 10过量液沫夹带；漏液；溢流液泛；液量下限(how6mm)；液量上限(HTAf/Lmax35 s)。上、下操作极限的气体流量之比。问题问题 11.评价塔板优

15、劣的标准有哪些?答答 11通过能力；板效率；板压降；操作弹性；结构简单成本低。问题问题 12.什么系统喷射状态操作有利?什么系统泡沫状态操作有利?答答 12用 x 表示重组分摩尔分率，且重组分从气相传至液相时，喷射状态对负系统(d/dx0)有利。问题问题 13.填料的主要特性可用哪些特征数字来表示?有哪些常用填料?答答 13比表面积，空隙率，填料的几何形状。拉西环，鲍尔环，弧鞍形填料，矩鞍形填料，阶梯形填料，网体填料等。问题问题 14.何谓载点、泛点?答答 14填料塔内随着气速逐渐由小到大，气液两相流动的交互影响开始变得比较显著时的操作状态为载点；气速进一步增大至出现压降陡增的转折点即为泛点。

16、问题问题 15.何谓等板高度 HETP?答答 15分离效果相当于一块理论板的填料层高度。问题问题 16.填料塔、板式塔各适用于什么场合?答答 16填料塔操作范围小，宜处理不易聚合的清洁物料，不易中间换热，处理量较小，造价便宜，较宜处理易起泡、腐蚀性、热敏性物料，能适应真空操作。板式塔适合于要求操作范围大，易聚合或含固体悬浮物，处理量较大，设计要求比较准确的场合。第十一章第十一章液液萃取液液萃取问题问题 1.萃取的目的是什么?原理是什么?答答 1分离液液混合物。各组分溶解度的不同。问题问题 2.溶剂的必要条件是什么?答答 2与物料中的组份不完全互溶，对组份具有选择性的溶解度。问题问题 3.萃取过

17、程与吸收过程的主要差别有哪些?答答 3萃取中稀释剂 B 组分往往部分互溶，平衡线为曲线，使过程变得复杂；萃取，较小，使不易分相，设备变得复杂。问题问题 4.什么情况下选择萃取分离而不选择精馏分离?-第 6 页答答 4出现共沸，或0 时，（分散相向连续相传质）有利于液滴分散；当 d/dx0 时，（连续相向分散相传质）有利于液滴分散。问题问题 14.分散相的选择应考虑哪些因素?答答 14应考虑：d/dx 的正负，两相流量比，粘度大小，润湿性，安全性等。问题问题 15什么是超临界萃取？超临界萃取的基本流程是怎样的？答答 15用超临界流体作溶剂进行萃取。等温变压，等压变温。问题问题 16液膜萃取的基本

18、原理是什么？液膜萃取按操作方式可分为哪两种类型？答答 16在液膜的两边同时进行萃取和反萃取。乳状液膜、支撑液膜。第十二章第十二章其它传质分离方法其它传质分离方法问题问题 1结晶有哪几种基本方法？溶液结晶操作的基本原理是什么？答答 1溶液结晶，熔融结晶，升华结晶，反应沉淀。溶液的过饱和。问题问题 2溶液结晶操作有哪几种方法造成过饱和度？答答 2冷却，蒸发浓缩。问题问题 3与精馏操作相比，结晶操作有哪些特点？答答 3分离纯度高，温度低，相变热小。问题问题 4什么是晶格、晶系、晶习？答答 4晶体微观粒子几何排列的最小单元。按晶格结构分类。形成不同晶体外形的习性。问题问题 5超溶解度曲线与溶解度曲线有

19、什么关系？溶液有哪几种状态？什么是稳定区、介稳区、不稳区？答答 5在一定温度下，开始析出结晶的溶液浓度大于溶解度，所以，超溶解度曲线在溶解度曲线上面。饱和，不饱和，过饱和状态。-第 7 页当溶液浓度处于不饱和状态，属于稳定区。当溶液浓度介于超溶解度曲线和溶解度曲线之间，属于介稳区。当溶液浓度大于超溶解度曲线浓度时，属于不稳区。问题问题 6溶液结晶要经历哪两个阶段？答答 6晶核生成，晶体成长。问题问题 7晶核的生成有哪几种方式？答答 7初级均相成核，初级非均相成核，二次成核。问题问题 8什么是再结晶现象？答答 8小晶体溶解与大晶体成长同时发生的现象。问题问题 9过饱和度对晶核生成速率与晶体成长速

20、率各自有何影响？答答 9过饱和度C 大，有利于成核；过饱和度C 小，有利于晶体成长。问题问题 10选择结晶设备时要考虑哪些因素？答答 10选择时要考虑溶解度曲线的斜率，能耗，物性，产品粒度，处理量等。问题问题 11什么是吸附现象？吸附分离的基本原理是什么？答答 11流体中的吸附质借助于范德华力而富集于吸附剂固体表面的现象。吸附剂对流体中各组分选择性的吸附。问题问题 12有哪几种常用的吸附解吸循环操作？答答 12变温，变压，变浓度，置换。问题问题 13有哪几种常用的吸附剂？各有什么特点？什么是分子筛？答答 13活性炭，硅胶，活性氧化铝，活性土，沸石分子筛，吸附树脂等。活性炭亲有机物，硅胶极性、亲

21、水，活性氧化铝极性、亲水，活性土极性，沸石分子筛极性可改变、筛选分子、选择性强，吸附树脂可引入不同的官能团。分子筛是晶格结构一定，微孔大小均一，能起筛选分子作用的吸附剂。问题问题 14工业吸附对吸附剂有哪些基本要求？答答 14内表面大，活性高，选择性高，有一定的机械强度、粒度，化学稳定性好。问题问题 15有利的吸附等温线有什么特点？答答 15随着流体相浓度的增加，吸附等温线斜率降低。问题问题 16如何用实验确定朗格缪尔模型参数？答答 16先将朗格缪尔模型线性化mLmxpkxx1111，然后实测 p、x，确定参数 xm、kL。问题问题 17吸附床中的传质扩散可分为哪几种方式？答答 17分子扩散，

22、努森扩散，表面扩散，固体(晶体)扩散。问题问题 18吸附过程有哪几个传质步骤？答答 18外扩散，内扩散，吸附。问题问题 19何谓负荷曲线、透过曲线？什么是透过点、饱和点？答答 19固定床吸附器中，固体相浓度随距离的变化曲线称为负荷曲线。出口浓度随时间的变化称为透过曲线。透过曲线中，出口浓度达到 5%进口浓度时，对应的点称为透过点；出口浓度达到 95%进口浓度时，对应的点称为饱和点。问题问题 20固定床吸附塔中吸附剂利用率与哪些因素有关？答答 20传质速率，流体流速，相平衡。问题问题 21常用的吸附分离设备有哪几种类型？答答 21固定床，搅拌釜，流化床。问题问题 22什么是膜分离？有哪几种常用的

23、膜分离过程？答答 22利用固体膜对流体混合物各组分的选择性渗透，实现分离。反渗透，超滤，电渗析，气体渗透分离。问题问题 23膜分离有哪些特点？分离过程对膜有哪些基本要求？答答 23不发生相变化，能耗低，常温操作，适用范围广，装置简单。截留率，透过速率，截留分子量。问题问题 24常用的膜分离器有哪些类型？答答 24平板式，管式，螺旋卷式，中空纤维式。-第 8 页问题问题 25反渗透的基本原理是什么？答答 25施加的压差大于溶液的渗透压差。问题问题 26什么是浓差极化？答答 26溶质在膜表面被截留，形成高浓度区的现象。问题问题 27 超滤的分离机理是什么？答答 27 膜孔的筛分作用，或各组分通过的

24、速率不同。问题问题 28电渗析的分离机理是什么？阴膜、阳膜各有什么特点？答答 28离子交换膜使电解质离子选择性透过。阴膜带正电，只让阴离子通过；阳膜带负电，只让阳离子通过；问题问题 29气体混合物膜分离的机理是什么？答答 29努森流的分离作用；均质膜的溶解、扩散、解吸。第十三章第十三章热质同时传递热质同时传递问题问题 1.热质同时传递的过程可分为哪两类?答答 1以传热为主，如直接接触换热；以传质为主，如增减湿。问题问题 2.传质方向或传热方向发生逆转的原因和条件是什么?答答 2.气相的独立变量有两个(t,p)，液相的独立变量只有一个(决定 pe)。一个过程的继续打破另一过程的瞬时平衡。问题问题

25、 3.热质同时传递的过程极限有什么新特点?答答 3.可以t，ppe(如:大量气，少量水)。问题问题 4.湿球温度 tw受哪些因素影响?绝热饱和温度 tas与 tw在物理含义上有何差别?答答 4.t、H、P。t,tw；H,tw；P,tw。tas由热量衡算和物料衡算导出，属于静力学问题；tW是传热传质速率均衡的结果，属动力学问题。问问题题5.以焓差为推动力计算凉水塔高有什么条件?答答5.忽略液量变化dL，且/kHCH。第十四章第十四章固体干燥固体干燥问题问题 1.通常物料去湿的方法有哪些?答答 1 机械去湿、吸附或抽真空去湿、供热干燥等。问题问题 2.对流干燥过程的特点是什么?答答 2热质同时传递

26、。问题问题 3.对流干燥的操作费用主要在哪里?答答 3空气预热。问题问题 4.通常露点温度、湿球温度、干球温度的大小关系如何?什么时侯三者相等?答答 4tdtWt。=100%时，td=tW=t。问题问题 5.结合水与非结合水有什么区别?答答 5平衡水蒸汽压开始小于饱和蒸汽压的含水量为结合水，超出部分为非结合水。问题问题 6.何谓平衡含水量、自由含水量?答答 6指定空气条件下的被干燥极限为平衡含水量，超出的那部分含水为自由含水量。问题问题 7.何谓临界含水量?它受哪些因素影响?答答 7由恒速段向降速段转折的对应含水量为临界含水量。物料本身性质、结构、分散程度、干燥介质（u、t、H）。结构松、颗粒

27、小、u、t、H、都会使 Xc。问题问题 8.干燥速率对产品物料的性质会有什么影响?答答 8干燥速率太大会引起物料表面结壳，收缩变形，开裂等等。问题问题 9.连续干燥过程的热效率是如何定义的?答答 9热效率汽化水分、物料升温需热/供热。问题问题 10.理想干燥过程有哪些假定条件?答答 10预热段、升温段、热损失忽略不计；水分都在表面汽化段除去。问题问题 11.为提高干燥热效率可采取有哪些措施?答答 11提高进口气温 t1，降低出口气温 t2，采用中间加热，废气再循环。-第 9 页问题问题 12.评价干燥器技术性能的主要指标有哪些?答答 12对物料的适应性 设备的生产能力 能耗的经济性(热效率)。