第五章 蒸 馏 一、名词解释：
1、蒸馏：
利用混合物中各组分间挥发性不同的性质，人为的制造气液两相，并使两相接触进
行质量传递，实现混合物的分离。 2、拉乌尔定律：
当气液平衡时溶液上方组分的蒸汽压与溶液中该组分摩尔分数成正比。 3、挥发度：
组分的分压与平衡的液相组成（摩尔分数）之比。
4、相对挥发度：
混合液中两组分挥发度之比。
5、精馏：
是利用组分挥发度的差异，同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程。
6、理论板：
气液两相在该板上进行接触的结果，将使离开该板的两相温度相等，组成互成平衡。
7、采出率：
产品流量与原料液流量之比。
8、操作关系：
在一定的操作条件下，第n层板下降液相的组成与相邻的下一层（n+1）板上升蒸汽的组成之间的函数关系。
9、回流比：
精流段下降液体摩尔流量与馏出液摩尔流量之比。
10、最小回流比：
两条操作线交点落在平衡曲线上，此时需要无限多理论板数的回流比。
11、全塔效率：
在一定分离程度下，所需的理论板数和实际板数之比。
12、单板效率：
是气相或液相通过一层实际板后组成变化与其通过一层理论板后组成变化之比值。
二、填空题：
1、在精馏塔的任意一块理论板上，其离开塔板的液相泡点温度与离开塔板的气相露点温度的大小相比是_________。 相等
2、当塔板上____________________________________________________时，称该塔板为理论塔板。 离开的汽相与液相之间达到平衡时 3、直接水蒸汽加热的精馏塔适用于
__________________________________________________的场合。
难挥发组分为水，且要求釜液中易挥发组分浓度很低
4、简单蒸馏过程中，釜内易挥发组分浓度逐渐________，其沸点则逐渐_________。
1
降低，升高
5、间歇精馏操作中，若欲保持馏出液组成不变，必须不断______________，若保持回流比不变，则馏出液组成________________。 增加回流比，不断下降 6、在精馏塔设计中，若
NT，间xF、xD、R、qxW，间，D/F相同时，直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，
xW，直????????
NT，直，?????????。 < , >
7、总压101.3kPa、95℃温度下苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为155.7kPa与63.3kPa，则平衡时汽相中苯的摩尔分率为_______，液相中苯的摩尔分率为_________，苯与甲苯的相对挥发度=_______。 0.632、0.411、2.46
8、精馏操作的依据是__________________________________________________。实现精馏操作的必要条件包括____________________________________________和___________________________________________。 混合液中各组分挥发度的差异由塔板或填料层所构成的若干个接触级、塔顶有液相回流、塔底有上升气流。
9、精馏塔操作时，保持F、xF、q、R不变，增加塔底排液量W，试定性画出变化前、后塔的操作线。
y y y x 附图1 x 附图2 x 附图3
10、精馏塔塔顶某理论板上汽相的露点温度为t1、液相的泡点温度为t2，塔底某理论板上汽相的露点温度为t3、液相的泡点温度为t4，试按从大到小顺序将以上4个温度排列如下：??????????????????????????。t4?t3＞t2?t1
11、简单蒸馏的主要特点是 __________________________________________。
间歇、不稳定、分离程度不高
12、测得在精馏塔操作中，离开某块理论板的两股物流的组成分别为0.82和0.70，则其中________是汽相组成。 0.82
13、已知在塔顶为全凝器的连续精馏塔中，完成一定分离任务需N块理论板。现若按下图流程设计，则在相同回流比条件下，完成相同的分离任务，所需理论板数将为???????块。 N-1
2
L , Lx D D F,Fx W
14、间歇精馏与连续精馏不同点在于：_________________________________________和____________________________________________。 前者为非稳态，而后为稳态 前者只有精馏段，没有提馏段。
15、某二元理想混合物（相对挥发度为3）中易挥发组分xF?0.4（摩尔分率），用平衡蒸馏方法使50%的物料汽化，则汽相中易挥发组分的回收率为?????????????。 66% 16、精馏塔中第n?1、n、n+1三块实际塔板的板效率小于1，与汽相组成yn相平衡的液
**相组成为x*,则x*____xn，与液相组成xn+1相平衡的汽相组成为yn,则yn___yn?1?和nn?1?1yn___xn?1。 ＜，＞，＞
17、试比较某精馏塔中（从塔顶往下）第n?1，n，n?1层理论板上参数的大小,即:
yn-1___yn,Tn?1___Tn,yn___xn,Tn___tn,Tn___Tn+1?
（T—气相温度；t—液相温度） ＞，＜，＞，＝，＜
18、对于二元理想溶液，x-y图上的平衡曲线离对角线越近，说明该物系 。
不容易分离
19、在精馏塔设计中，若xF、xD、R、q、xW相同，则直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比，?D??D?NT，间???????NT，直；?????????????。 > ， >
F??间?F?直20、某二元物系的相对挥发度α=3,在具有理论板的精馏塔内作全回流精馏操作,已知
x2?0.3，则y1=____(由塔顶往下数)。 0.794
3
21、平衡蒸馏和简单蒸馏的主要区别
__________________________________________________。前者为稳态过程，后者为非稳态过程
22、精馏塔设计中，回流比并不总是越大越好，原因是____________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ ____________________________________________________。
回流比增大，所需理论板数减少，塔设备所引起的设备费降低；但冷凝器、再沸器热负 荷增大，换热器设备费及加热蒸汽、冷却水所消耗的动力费增大。当R大到一定值后，总 费用（设备费和动力费之和）呈现上升趋势。
23、有三个精馏塔分离相同的理想混合液，塔顶冷凝部份如图，塔顶第一板上升气相流率均为Vkmol/s，其摩尔组成均为y1，相对挥发度相同且均为常数。
请对图示的三种冷凝器情况，按从大到小的顺序排列回流液浓度xL1，xL2，xL3，以及产品浓度xD1，xD2，xD3的相对大小：?????????????????????????????????????????????? ??????????????????。 xL1?xL3?xL2 xD3?xD2?xD 1
V V 13V V 14V 全凝 分凝 全凝 分凝 全凝 y1 y1 y1 xL1 xD1 xL2 xD2 xL3 xD3
24、在分离要求一定的条件下，当回流比一定时，________状况进料所需的总理论板数最少。 冷液
25、用连续精馏方法分离双组分理想混合液，原料中含易挥发组分0.40，馏出液中含易 挥发组分0.90（以上均为摩尔分率），溶液的平均相对挥发度为2.5，最小回流比 为2，则料液的热状况参数q=________。 q=0.38
26、溶液被加热到鼓起第一个气泡时的温度称为 温度。 泡点
27、气相混合物被冷却到有第一滴液滴析出时的温度称为 温度。 露点 28、对于二元理想溶液，若轻组分含量越高，则泡点温度 。 越低 29、对于二元理想溶液，若重组分含量越高，则泡点温度 。 越高 30、对于二元理想溶液，相对挥发度大，说明该物系 。 容易分离
31、在相同的外压及温度下，沸点越低的物质其饱和蒸气压 。 越高 32、完成一个精馏操作的两个必要条件是 和塔底上升蒸气。 塔顶液相回流 33、为完成精馏操作，需要在 设置冷凝器。 塔顶 34、为完成精馏操作，需要在 设置再沸器。 塔底
35、设计一精馏塔时，回流比选的大，则塔板数 。 少 36、精馏操作中，回流比的上限称为 。 全回流
4
37、精馏操作中，回流比的下限称为 。 最小回流比
38、精馏操作中，全回流时塔顶的产品量 。 为零
39、精馏操作中，再沸器相当于一块 板。 理论板
40、用逐板计算法求理论板层数时，用一次 方程就计算出一层理论板。
相平衡 41、用图解法求理论板层数时， 代表一层理论板。 一个梯级 42、精馏操作中，当q=0.6时，表示进料中的 含量为60%。 液相 43、对于正在操作中的精馏塔，若加大操作回流比，则塔顶产品浓度会 。 提高
三、单选择题
1、连续精馏塔设计时，当采用塔顶全凝器、泡点回流方案时，为完成分离任务所需理 论板数为Ｎ。若采用塔顶分凝器，而回流比和前方案相同时，则完成同样分离任务 所需理论板数为Ｎˊ，其相对大小是______。 C
Ａ、Ｎˊ＞Ｎ； Ｂ、Ｎˊ＝Ｎ；
Ｃ、Ｎˊ＜Ｎ； Ｄ、判断依据不足。
002、对某双组分理想物系，当温度t=80℃时，PA?106.7kpa，PB?40kpa，液相摩尔组成
xA?0.4，则与此液相组成相平衡的汽相组成yA为??????????。 B
A、0.5 ； B、0.64 ； C、0.72 ； D、0.6
3、恒摩尔流假定主要前提是两组分的分子汽化潜热相近，它只适用于理想物系。此 话________。 B
A、对 ; B、错; C、无法判断 4、精馏段操作线方程为：y=0.75x+0.3，这绝不可能。此话______________。A
A、对; B、错; C、无法判断
5、某二元混合物，其中Ａ为易挥发组分，液相组成ｘ＝0.6相应的泡点为ｔ，与之相平衡的汽相组成ｙ＝0.7，相应的露点为T，则：（ ）。 A A、ｔ＝T B、ｔ＜T C、ｔ＞T D、不能判断 6、对有恒沸现象的二元体系，用恒沸精馏比萃取精馏好，因为前者能耗小。B
A、对 B、错 C、无法判断
7、在常压下苯的沸点为80.1℃，环己烷的沸点为80.73℃，为使这两组份的混合液能得到分离，可采用哪种分离方法？ C
Ａ、恒沸精馏 Ｂ、普通精馏 Ｃ、萃取精馏 Ｄ、水蒸汽直接加热精馏 8、某二元混合物，汽液相平衡关系如图。t1和t2分别表示图中1，2点对应的温度。则?????????。 D
A、t1?t2 B、t1?t2 C、t1?t2 D、t1与t2大小关系不能判断
5
1 x 0 1 2 y 1 .
9、精馏塔引入回流，使下降的液流与上升的汽流发生传质，并使上升汽相中的易挥发组分浓度提高，最恰当的说法是由于________。D
A、液相中易挥发组分进入汽相；
B、汽相中难挥发组分进入液相；
C、液相中易挥发组分和难挥发组分同时进入汽相，但其中易挥发组分较多； D、液相中易挥发组分进入汽相和汽相中难挥发组分进入液相的现象同时发生。 10、对于某理想溶液的平衡蒸馏，若维持进料量F、物料温度tF、蒸发室压强P不变，而将物料浓度xF增加，则气相馏出物组成xD ?????????,气相馏出物量D??????????。C、A
A、变大 B、变小 C、不变 D不确定
11、精馏塔设计时，若F、xF、xD、x、V均为定值，将进料热状态从q=1变为q>1，则设计所需理论板数??????。B
A、多 B、少 C、不变 D、判断依据不足
12、以下说法中不正确的是________。C
精馏段操作线方程式是描述精馏段中
A、某板下降的液体浓度与下一板上升的蒸汽浓度间的关系式；
B、某板上升的蒸汽浓度与上一板下降的液体浓度之间的关系式； C、进入某板的气体与液体的浓度之间的关系式；
D、在相邻两板间相遇的汽相与液相浓度之间的关系式。
13、精馏设计时，若回流比R增加并不意味产品D减小，精馏操作时也可能有类似情况。 此话___________。A
A、对; B、错; C、无法判断
14、操作中的精馏塔，若保持F、q、xD、V?不变，而增大xF，则R???????、D???????。
B、A
A、变大 B、变小 C、不变 D、不确定
15、二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起以下线的变化______________。B
Ａ、平衡线； Ｂ、操作线与ｑ线； Ｃ、平衡线与操作线； Ｄ、平衡线与ｑ线。 16、某精馏塔的设计任务为：原料为F、xf，塔顶为xD，塔底为xW，若塔釜上升蒸汽量V?不变，加料热状态由原来的饱和蒸汽改为饱和液体，则所需理论板NT??????。A
A、增加 B、减少 C、不变 D、不确定
6
17、精馏分离??2.5的二元理想混合液，已知回流比
R=3，塔顶xD=0.96，测得第三层塔板
（精馏段）的下降液体浓度为0.4，第二层板下降液体浓度为0.45，则第三层塔板的汽相单板效率Emv为???????。 C
A、22.2% B、32.68% C、44.1% D、107.5%
18、被分离物系最小回流比Rmin的数值与___________无关。 D
A、被分离物系的汽液平衡关系； B、塔顶产品组成； C、进料组成和进料状态； D、塔底产品组成。 19、蒸馏是分离（ ）混合物的单元操作。 B
A、气体； B、液体； C、固体； D、刚体。 20、蒸馏是利用各组分的（ ）不同的特性实现分离的目的。 C
A、溶解度； B、等规度； C、挥发度； D、调和度。 21、在二元混合液中，（ ）的组分称为易挥发组分。 A
A、沸点低； B、沸点高； C、沸点恒定； D、沸点变化。 22、在二元混合液中，（ ）的组分称为难挥发组分。 B
A、沸点低； B、沸点高； C、沸点恒定； D、沸点变化。 23、（ ）是保证精馏过程连续稳定操作的必不可少的条件之一。 A A、液相回流； B、进料； C、侧线抽出； D、产品提纯。
24、在（ ）中溶液部分气化而产生上升蒸气，是精馏得以连续稳定操作的一个必不可少条件。 C
A、冷凝器； B、蒸发器； C、再沸器； D、换热器。 25、再沸器的作用是提供一定量的（ ）流。 D
A、上升物料； B、上升组分； C、上升产品； D、上升蒸气。 26、（ ）的作用是提供塔顶液相产品及保证有适宜的液相回流。 A
A、冷凝器； B、蒸发器； C、再沸器； D、换热器。 27、在精馏塔中，原料液进入的那层板称为（ ）。 C
A、浮阀板； B、喷射板； C、加料板； D、分离板。 28、在精馏塔中，加料板以上的塔段称为（ ）。 A A、精馏段； B、提馏段； C、进料段； D、混合段。 29、在精馏塔中，加料板以下的塔段（包括加料板）称为（ ）。 B
A、精馏段； B、提馏段； C、进料段； D、混合段。 30、（ ）是指离开这种板的气液两相相互成平衡，而且塔板上的液相组成也可视为均匀的。 C
A、浮阀板； B、喷射板 C、理论板； D、分离板。
四、判断题：
1、若过热蒸汽状态进料，q线方程的斜率>0；( ) 对
2、理论板图解时与下列参数:F,xF,q，R，α，xD，xW无关；( ) 错
3、连续精馏塔，塔顶及塔底产品分别为D及W，则提馏段液汽比总是大于1，精馏段液汽比总是小于1。( ) 对
7
4、精馏设计时,采用相同的塔釜蒸发量，则冷加料比热加料需要较少理论板数。( ) 错
五、问答题：
1、试分析精馏过程中回流比大小对操作费与设备费的影响并说明适宜回流比如何确定。 取较小回流比时，为达到一定的分离程度需要的理论板层数要多，使设备费高，随回流比加大，所需理论板数减少，使设备费降低，同时操作费增加；但若继续加大回流比，则会因塔径，换热器的加大，而使设备费又将上升。操作回流比Ｒ应尽可能使设备费与操作费总和为最小，通常取R＝（1.1～2）Rmin。
2、在设计连续精馏塔时，欲保持馏出液组成xD和易挥发组分的收率η不变，试定性判断分别改变如下操作参数（其它参数不变）时所需理论板层数将如何变化： （１）加大回流比R，＿＿＿＿；
（２）提高操作压强P，＿＿＿＿；
（３）提高加料温度t，回流比R保持不变＿＿＿＿＿； （４）增加生产能力30％（仍能正常操作）。＿＿＿＿
(1)ＮT↓； (2)α↓，ＮT↑； (3)ｑ↓，ＮT↑； (4)不变
3、精馏操作时，若F、xF、q、R均不变，而将塔顶产品量D增加，其结果将导致塔顶组成xD、塔底残液xW如何变化？试定性分析。
xD、xW均下降。
理由：由F不变、D增加可知W变小；由F、q、R不变，可知V??R?1?D??q?1?F随
，D增大而增大，因而，提馏段操作线斜率力提高，xW?。
L?V??V??WV??1?WV?将变小，提馏段理论板分离能
至于xD的变化情况需用排除法确定，过程如下：R不变，则精馏段操作线斜率不变。假设xD不变或变大，作图可知，理论板数均比原工况时的多（见附图1、2），这与理论板数固定相矛盾。所以，xD只能变小。
附图 附图2
8
’4、某板式精馏塔，提馏段ｎ'板上液相浓度为Xn，试在下面y?x图中表示该板下一层板上
升的汽相组成y，。如ｎ'板为理论板，标示出ｎ'板上升蒸汽的组成。如n'板为实际板，定n?1性标示出n'板上升蒸汽组成。
5、简述简单蒸馏与精馏的区别。
简单蒸馏是一次部分气化与部分冷凝，而精馏则是多次部分气化与部分冷凝。
6、精馏塔的塔顶和塔底为什么要分别设置冷凝器和再沸器?
冷凝器提供液相产品与液相回流，再沸器提供塔内上升的蒸气。
7、设计一精馏塔时，回流比选取的大小对塔板数有何影响?
回流比越大，达到要求的分离精度所需要的塔板数越少。
8、精馏操作中，在下限操作时，能否达到所要求的分离精度？为什么?
不能，若要达到所要求的分离精度需要有无穷多块理论板，实际上是不可能的。 9、精馏操作中，在上限操作时对实际生产有无意义？一般在什么情况下采用?
在上限操作时，产品量为零，对实际生产无意义，一般在科研、装置开工期间或紧
急停工时采用。
10、为什么再沸器相当于一块理论板?
在再沸器中，物料又一次部分气化，气液两相达到平衡，与理论板的效果相同。
11、用逐板计算法求理论板层数时，为什么用一次相平衡方程就计算出一层理论板?
使用一次相平衡方程，就意味着物料达到一次气液平衡，就相当于越过一块理论板。
12、用图解法求理论板层数时，为什么一个梯级代表一层理论板?
每一个梯级与平衡线相交一次，表示汽、液两相达到一次平衡，因此代表一层理论板。
13、对于正在操作中的精馏塔，若改变其操作回流比，对塔顶产品浓度会有何影响? 回流比越大，塔顶产品浓度越高。
14、设计一精馏塔时，进料量对塔板层数有无影响？为什么?
进料量对塔板层数无影响，影响塔板层数的因素主要有进料和产品的浓度、进料热
状况以及回流比。
15、用q代表进料热状况，说明q=0，q=1，0＜q＜1时的意义。
q=0表示饱和气相进料，q=1表示饱和液相进料，0＜q＜1表示气液混合进料。
16、塔板的作用是什么?
9
塔板的作用是提供气液接触的场所。
六、计算题：
1、（15分）
分离苯一甲苯混合液，原料液中含苯0.5（摩尔分率，下同），泡点进料，馏出液中要求含苯0.95，塔顶用分凝器一全凝器流程（如图），测得塔顶回流液中含苯0.88，离开塔顶第一层理论板的液体含苯0.79，求：
(1)操作条件下平均相对挥发度?； (2)操作回流比R； (3)最小回流比Rmin。
V 分 凝 器 全 凝器 L D D,x
解：（1） xD??xL1?(??1)xL
将xD?0.95,xL?0.88代入得：
0.95? 解之得： ??2.59 (5分)
1?(??1)?0.88??0.88(2)设离开第一块理论板的汽相组成为y1，y1??xL1?(??1)xL?2.59?0.791?1.59?0.79?0.907
?Vy1?LxL?DxD?V?0.907?L?0.88?D?0.95??) 即 ?V?(R?1)D又 ?V?L?D?(R?1D
?L?RD?L?RD??解之得： R?1.5 9 （5分） （3）q?1, yF?*?xF1?(??1)xFxD?yFyF?xF**?2.59?0.51?1.59?0.5?0.721
Rmin?2、（15分）
?0.9?50.721?1.04 （5分）
0.72?10.5由一层理论板及塔釜组成的常压连续回收塔，每小时加入甲醇水溶液100kmol，其中甲
醇含量为0.3（摩尔分率，下同），要求塔顶得到甲醇含量为0.6的馏出液。塔顶采用全凝器，泡点进料，塔内只有一层理论板，料液就在这一板上加入，且不用回流。在操作范围内，相对挥发度??5.8。试求：
10
（1）釜液组成；
（2）馏出液量（kmol/h）。
解：（1）如图所示。
y1 D D,x F,Fx L x 1 yW W W
y1?xD?0.6
x1?y1??(??1)y1'?0.65.8?4.8?0.6?0.205 （5分）
L?F,V?V?D
'yW??LV''x1?WxWV'?FDx1?FxF?DxDD
100D?0.205?9.5D100?0.3?D?0.6D
?0.6? （1） （5分）
又 yW??xW1?(??1x)W??5.8xW?14xW.8 （2）
且 D?F(xF?x)WxD?xW10?0(0?.3xW0.6?xW5.8xW1?4.x8W?)?30x100W0.6?xW9?.53?0 （3）
将式2、3代入式1得： ?0.6?(?0x.W61xW00
)6解之得：xW?0.0914 xW?0.39（舍去）
（2）将xW?0.0914代入式3得： D?41.0k1mol/ h （5分） 3、（15分）
在常压连续精馏塔内分离苯和甲苯混合液，混合液的流量为1000kmol/h，其中含苯40%，要求塔顶馏出液中含苯90%，塔釜残液中含苯2%（均为摩尔分率）。泡点进料，塔顶冷凝器为全凝器，塔釜间接蒸汽加热，取回流比为最小回流比的1.5倍。全塔平均相对挥发度为
11
2.5。试求：
（1）塔顶与塔底产品量D、W； （2）回流比R；
（3）从上往下数的塔内第二块理论板上升气体组成；
（4）若在塔操作中，将进料状态改为饱和蒸汽进料，而保持F、R、D、xF不变，此时能否完成分离任务？为什么？ ?F?D?W解：（1） ??D?FxF?Dx 即 ?
100?0.4?D?0.9?W?0.02WWx? （3分）
?100?D?W解之得：??D=43.2kmol/h?W=56.8kmol/h｛2｝泡点进料，xe?xF?0.4 ye?xD?yeye?xe?xe1????1?xe?2.5?0.41?1.5??0.62 50.4Rmin??0.9?0.6250.625?0.4?1.22 （3分）
R?1.5?Rmin?1.5?1.22?1.83（3）精馏段操作线方程： yn?1?y1?xD?0.9 x1?RR?1xn?xDR?1?1.83xn?2.830.9?0.65x?n2.830.3 18y1??(??1)y1?0.92.?5?0.78 31?.50.9y2?0.65x1?0.318?0.65?0.783?0.318?0.827 （4分）
（4）F、R、D不变，而进料状态由饱和液体改为饱和蒸汽时，q?，故V???R?1?D
??q?1?F随q?而?，
L?V??V??WV??1?WV??，提馏段塔板分离能力?，xW必?，又由全塔物
料衡算可知，xD?。可见不能完成分离任务。 （5分） 4、（15分）
由一层理论板与塔釜组成的连续精馏塔，每小时向塔釜加入含甲醇40%（摩尔分率）的甲醇水溶液100kmol，塔顶采用全凝器，塔釜间接蒸汽加热，回流比R=3，要求塔顶馏出液组成xD=0.84，在操作条件下的平衡关系为y?0.45x?0.55，求：
（1）塔釜组成x；
（2）每小时能获得的馏出液量D。 解：（1）y1?xD?0.84 x1?y1?0.550.84?0.55??0.64 4 （4分）
0.450.45RR?1x1?xDR?1?34?0.644?0.844?0.693 （4分）
y2? 12
xW?y2?0.550.45?0.693?0.550.45?0.318 （3分）
(2) D?5、（15分）
F(xF?xW)xD?xW?100?(0.4?0.318)0.84?0.318?15.7kmol/h （4分）
组成为xF?0.45的原料以汽液混合状态进入精馏塔，其中气液摩尔比为1?2，塔顶，塔顶易挥发组分回收率为95%，回流比R?1.5Rmin，塔xD?0.95（以上均为摩尔分率）
釜间接蒸汽加热，相对挥发度??2.5，试求： (1)原料中汽相和液相组成； (2)列出提馏段操作线方程；
解：(1)设原料中汽相组成为ye，液相组成为xe，则
2?1y??3e3xe?xF? ? 将xF?0.45，??2.5代入得：
?xe?ye?1?(??1)xe??2?1y??3e3xe?0.45? ?解之得：xe?0.375 ye?0.6 （5分）
2.5xe?ye?1?1.5xe??(2) q?23 Rmin?xD?yeye?xeDF?0.9?50.6?0.6?1.55 6R?1.5Rmin?1.5?1.556?2.334 0.3750.450.?95?0.95?DxDFxF?0.95 ??0.9?5xFxD? .450DxDFxF''?WxWFxF?1
WxWFxF?1?DxDFxF?0.0 5 （5分）
LV?RD?qF(R?1)D?(q?1)F0.05FxFR?(R?1)?DFDF?q??(q?1)2.334?0.45?3.334?0.45?(?23?1)?0.0193 ?1)23?1.47
WxWV'?0.05xF(R?1)DF?(q?1)0.05?0.453.334?0.45?(23(R?1)D?(q?1)F?提馏段操作线方程为：y?LV''x?WxWV'?1.47x?0.0193 （5分）
13
6、（15分）
在一连续常压精馏塔中分离某理想混合液，xD?0.94，XW=0.04。已知此塔进料q线方程为y?6x?1.5y，采用回流比为最小回流比的1.2倍，混合液在本题条件下的相对挥发度为2，求：
（1）精馏段操作线方程。
（2）若塔底产品W＝150kmol/h，求进料量F和塔顶产品量D。 （3）提馏段操作线方程。 解：（1）由q线方程 ?qq?1?6,xFq?1?1.5?q?1.2,xF?0.3联立方程 y?2x1?x与 y?6x?1.5
得 xq?0.333,yq?0.5Rmin?xD?yqyq?xq?0.94?0.50.5?0.333?2.635
R?1.2Rmin?1.2?2.635?3.162
y?RR?1x?xDR?1?0.76x?0.226 （5分）
?F?D?W（2）?
Fx?Dx?WxDW?FD=60.94kmol/h F=210.94kmol/h （5分） （3）
V???R?1?D??q?1?F?60.94?4.162??1.2?1??210.94?285.8kmol/hL??L?qF?RD?qF?60.94?3.162?1.2?210.94?445.8kmol/h
y??L?V?x?wxWV??1.507x?0.0203 （5分）
7、（15分）
一常压连续操作的精馏塔，用来分离苯和甲苯混合物。混合物含苯0.6摩尔分率，以100Kmol/h流量进入精馏塔，进料状态为气液各占50%摩尔数，操作回流比为最小回流比的
1.5倍；要求塔顶馏出液组成为0.95(苯的摩尔分率，下同)，塔底釜液组成为0.05。在操作条件下，苯和甲苯的相对挥发度为2.5。试求： （1）塔顶和塔底产品量； （2）最小回流比；
（3）精馏段操作线方程； （4）提馏段操作线方程。
14
?F?D?W解：（1）由 ??D?FxF?Dx
WWx?100?(0.6?0.5)0.95?0.05?61.11kmol/h
得D?F(xF?xW)xD?xWW?F?D?100?61.11?38.89kmol/h （4分）
（2）由题可知：q?0.5
q线方程为：y?0.5xxF0.5?1?0.5?1
y??x?1.2 ①
平衡线方程为：y??x1?(??1)x
y?2.5x1?1.5x ②
令①=②并化简得：1.5x2?1.7x?1.2?0 求得q线与平衡线交点：
xq?0.492，yq?0.708
?RxD?yq0.95?0.708min?y q?x?q0.708?0.492?1.12 （3）R?1.5Rmin?1.5?1.12?1.68
ynxDn?1?Rx(R?1)?(R?1)?1.68xn0.951.68?1?1.68?1 yn?1?0.627xn?0.354（4）L'?L?qF?RD?0.5F?1.68?61.11?0.5?100?152.66
V'?V?(q?1)F?D(R?1)?(0.5?1)?100?113.77V
'yxmm?1?LV'?WxWV'?152.66xm0.05?38.89113.77?113.77
ym?1?1.34xm?0.017 8、（15分）
一连续精馏塔，泡点进料。已知操作线方程如下： 精馏段 y?0.8x?0.1 7
15
5分）
3分）3分）（ （
（
提馏段 y?1.3x?0.0 1求原料液、馏出液、釜液组成及回流比。 解：由精馏段操作线方y?RRR?1x?1R?11xD?22?1x?12?1?0.9?0.667x?0.3
xD?0.17，得2xD?0.86 5分
R?1将提馏段操作线方程与对角线方程y?x联立
R?1?0.8，得R?4；
?y?1.3x?0.018 解得x?0.06，即xw?0.06 5分 ??y?x将两操作线方程联立
?y?0.8x?0.172 解得x?0.38 ?y?1.3x?0.018?因是泡点进料，q?1，q线垂直，两操作线交点的横坐标即是进料浓度， ∴xF?0.38 5分
9、（15分）
用一连续精馏塔分离由组分A、B所组成的理想混合液。原料液中含A 0.44，馏出液中含A 0.957（以上均为摩尔分率）。已知溶液的平均相对挥发度为2.5，最小回流比为1.63，说明原料液的热状况，并求出q值。
解：采用最小回流比时，精馏段操作线方程为 yn?1?1.631.63?111.63?1RminRmin?1xn?1R?1xD
即y?x??0.957?0.62x?0.364 5分
由相平衡方程 y??x1?(??1x)，
得y?2.5x1?(2.5?1)x?2.5x1?1.5x 5分
2??y?0.6x?联立两方程 ?2.5xy??1?1.x5?0.3647y?0.592 ， 解得 x?0.36，
此点坐标（0.367，0.592）即为(xq,yq)。
因xF?0.44，即xq?xF?yq，说明进料的热状况为气液混合进料。 由q线方程 y?qq?1qq?1xF，
x? 16
此线与平衡线的交点即是操作线与平衡线的交点 有 0.59?2qq?1?q0.3?67?q?1 0.44解出q?0.676 5分 10、15分）
用连续精馏塔每小时处理100kmol含苯40%和甲苯60%的混合物，要求馏出液中含苯90%，残液中含苯1%（组成均以mol%计），求：
（1）馏出液和残液的流率（以kmol/h计）；
（2）饱和液体进料时，若塔釜的气化量为132kmol/h132，写出精馏段操作线方程。 ?F?D?W?100?D?W解：（1）? 代入数据?
?100?0.4?0.9D?0.01W?FxF?DxD?WxWkmol/，hW?56.2kmol/h 5分 解此方程组，得 D?43.8（2）饱和液体进料时，V?V'，即V?132kmol/h，则
L?V?D?132?43.8?88.2kmol/h
L88.2R???2
D43.8精馏段操作线方程
y?RR?1x?RR?1xD?22?1x?12?1?0.9?0.667x?0.3 10分
第六章 吸 收 一、选择题（每题2分）
１、 对极易溶的气体，气相一侧的界面浓度yi__________ye。 A 大于 B 等于 C 接近于 D 小于
C
2、 在吸收塔设计中，当吸收剂用量趋于最小用量时，____________________。
A 回收率趋向最高； B 吸收推动力趋向最大 C 操作最为经济； D 填料层高度趋向无穷大
D
3、选择题：（按A 增加 B减少C 不变 D 不定 填入括号内） 随温度增加，气体的溶解度（ ），亨利系数E（ ）。
B A
4、 选择题：（请按A 增加 B 减少C 不变 填入括号内） 对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当温度和压力不变，而液相总浓度增加时其溶解
17
度系数H 将（ ），亨利系数Ｅ将（ ）。
C C
5、 选择题：（请按A增加 B 减少 C 不变 填入括号内）
在常压下用水逆流吸空气中的CO2，若将用水量增加，则出口气体中的CO2含量将（ ）气相总传质系数Ky将（ ），出塔液体中CO2浓度将（ ）。 B A B 6、 选择题：（按 A增加 B减少C 不变 填入括号内）
含低浓度溶质的气体在逆流吸收塔中进行吸收操作，若其他操作条件不变，而入口气体量增加，则对于气膜控制系统： 其出口气体组成y2将（ ）； 出口液体组成x1将（ ）； 溶质回收率将（ ）。
A A B
7、 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度（或分压）——————。
A y增大一倍 B p增大一倍 C y减小一倍 D p减小一倍。
C
8、 对含低浓度溶质的气体与溶液的平衡系统，溶质在气相中的摩尔浓度与其在液相中摩 尔浓度的差值是__________。
A 正值 B 负值 C 等于零 D 不定
D 9、用水作为吸收剂来吸收某低浓度气体，生成稀溶液（服从亨利定律），操作压力为113kPa，相平衡常数m = 0.25，已知其气膜吸收分系数kG=1.23?10-2kmol/(m2?h?kPa)，液膜吸收分系数kL=0.85m/h，则该系统属于__________控制过程。 A 气膜控制 B 液膜控制 C 双膜控制 D 不确定 A
10、吸收塔设计中，最大吸收率?max与_____无关。
A 液气比 B 液体入塔浓度x2 C 相平衡常数m D 吸收塔型式
D
11、在吸收中，当相平衡关系为直线，且气液浓度都很低时，以下说法中_________是错误的。
A ky沿塔高的变化可以忽略不计 B Ky随浓度的变化可以忽略不计
C kx随塔高的变化可以忽略不计 D Ky随溶解度系数的变化可以忽略不计。 D
12、 只要组分在气相中的分压__________液相中该组分的平衡分压，吸收就会继续进行， 直至达到一个新的平衡为止。
A 大于 B 小于 C 等于 D 不等于
A
13、 吸收中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数＿＿＿＿＿（增大，减小，不变）， 传质推动力＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ A 增大 B 减小 C 不变
B C
14、在填料塔中用清水吸收混合气中NH3,当水泵发生故障水量减少时,气相总传质单元数NOG___________
A 增加 B 减少 C 不变
18
A
15、根据双膜理论,当被吸收组分在液体中溶解度很小时,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 Ｂ
16、单向扩散中的漂流因子_____。
A >1 B <1 C =1 D 不一定 A
17、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=0.00652atm,则______ A t1
A
18、低浓度液膜控制系统的逆流吸收，在塔操作中，若其他操作条件不变，而入口气量有所增加，则：
液相总传质单元高度HOL（A 增加 B 减少 C 基本不变 D 不定） 液相总传质单元数NOL（ A 增加 B 减少 C 基本不变 D 不定） 气相总传质单元高度HOG（A 增加 B 减少 C 基本不变 D 不定） 操作线斜率将（A增加 B 减少 C 基本不变 D 不定）
C C A B
19、采用化学吸收可使原来的物理吸收系统的液膜阻力（A 增加 B 减少 C 不变） 气膜阻力（A 增加 B 减少 C 不变）。
B C
20、某吸收过程，已知其气相传质分系数ky=4?10-4kmol/(m2?s)，液相传质分系数
kx=8?10-4kmol/(m2?s) 由此可判断该过程为__________。
A 液膜控制 B 气膜控制 C 判断依据不足 D 气膜阻力和液膜阻力相差不大 C
21、在以下情况中，哪一个属液相扩散控制？_________ A 操作线极平（斜率极小） B 溶解度系数H极高；
C 平衡线为y=mx，常数m极小 D 系统服从亨利定律，亨利系数E极高。 D
22、 两个低浓度溶质的汽液平衡系统。系统1液相总浓度大于系统2，若浓度溶质相等，气相分压相等，则溶解度系数H1________H2，亨利系数E1_________E2
A 大于 B 小于 C 等于 D 不确定 C A
23、扩散通量式 JA=-D(dCA/dZ)
A 可以用于多组分系统 B只能用于双组分系统, 但可以同时用于液相或气相系统 C只能用于稀溶液 D 只能用于理想气体 E 只能用于液相 B
24、在双膜模型中，气液界面没有传质阻力的假定等同于下述论点____________。
A y*=y B x*=x C xi*=xi D yi=xi C
25、传质速率NA等于扩散通量JA的条件是____________。
A 单向扩散 B 等分子相互扩散 C 湍流流动 D 稳定过程
19
B
26、双组分气体 （A、B）在进行定常分子扩散，JA及NA分别表示在传质方向上某截面处溶质A 的分子扩散速率与传质速率，当整个系统为单向扩散时：
┃JA┃（A 大于 B 等于 C 小于）┃JB┃ ┃NA┃（A 大于 B 等于 C 小于）┃NB┃
B A
27、 双组分理想气体混合物中，组分A 的扩散系数是——————（A系统的物质属性 B 组分A 的物质属性C 只取决于系统的状态）；当系统总浓度增加时，此扩散系数将——————（A增加B 减少 C不变 D 不定）；当系统中组分B 的分子量增加时，此扩散系数将 ——————（A
增加B减少 C不变 D 不定）。
A B B
28、在一个低浓度液膜控制的逆流吸收塔中，若其他操作条件不变，而液量与气量成比例同 时增加，则：
气体出口组成y2为（A 增加 B 减少 C 不变 D 不定） 液体出口组成x1为（A 增加 B 减少 C 不变 D 不定） 回收率将（A 增加 B 减少 C 不变 D 不定） A B B 29、对解吸因数
1A＝0.6的系统进行逆流吸收，相平衡关系y＝mx，当塔高为无穷大时，若
系统压力减小一倍，而气液摩尔流量与进口组成均不变，则此时气体入口组成y1将__________ ye 。
A 大于 B 小于 C 等于 D 不确定
C
30、对常压操作的低浓度吸收糸统，当糸统总压在较小范围内增加时，亨利糸数E将（ ），相平衡常数将（ ），溶液解糸数H将（ ）。 A 增加 B 降低 C 不变 D 不确定
C B C 31、操作中的吸收塔，当其它操作条件不变，仅降低吸收剂入塔浓度，则吸收率将（ ）；又当用清水作吸收剂时，当其它操作条件不变，仅降低入塔气 体浓度，则吸收率将（ ）。 A 增大 B 降低
C 不变 D 不确定
A C
32、低浓度逆流吸收操作中，若其它操作条件不变，仅增加入塔气量，则气相总传质单元高度将（ ）；气相 总传质单元数将（ ）。
A 增加 B减少
C 不变 D不确定；
A B
33、“液膜控制”吸收过程的条件是（）
A易溶气体，气膜阻力可忽略 B难溶气体，气膜阻力可忽略 C易溶气体，液膜阻力可忽略 D难溶气体，液膜阻力可忽略 B
20
二、填空题（每题2分）
1、 如图所示为同一温度下A、B、C三种气体在水中的溶解度曲线。由图可知，它们溶解度大小的次序是__________________；因为___________________________________。
p kPa A B C 0 C kmol/m3
C >B > A，在相同气相分压下，Cce?CBe?CAe
2、 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__________。 大于，上方
3、 对一定操作条件下的填料吸收塔，如将填料层增高一些，则该塔的HOG将__________，NOG将__________ 。 不变，变大
4、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=2×10-4Kmol/(m3 s),kxa=0.4kmol/(m3.s)。则该吸收过程为_________膜阻力控制。气膜阻力占总阻力的百分数为______;该气体为_____溶气体。漂流因数可表为______,它反映_____________________。
气膜 100% 易 P/PBm 由于总体流动的存在使传质速率比单纯分子扩散增加的倍数。
5、在某填料塔中，用清水逆流吸收某溶液，如果被吸收下来的溶质量为NA时，可使出塔溶液达到平衡，其组成为x1e，则此时溶剂用量最小，其值Lmin＝__________。
NAx1e
6、对低浓度溶质的气液传质系统A、B，在相同操作条件下，A系统中的溶质溶解度较B系统中的溶质溶解度高，则A系统的亨利系数EA____EB,相平衡常数mA_____mB。 <，< 7、 在101.3kPa、20℃下，某低浓度气体被清水吸收，气相传质分系数kG=9.87?10-4 kmol/(m2?h? kPa)，液膜吸收分系数kL=0.25 kmol/(m2?h?kmol/m3)，溶质的溶解度系数H＝1.48 kmol/(m3? kPa)，则该溶质为__________溶气体，气相总传质系数Ky=__________ kmol/(m2?h)，液相总传质系数Kx=__________ kmol/(m?h)。
易，0.1，0.0369
8、对低浓溶质的气液平衡系统，当系统温度增加时，其溶解度系数E将__________；而气相分压不变，当系统中液相总浓度增加时，其平衡常数m将__________。 增加，增加
2
21
9、吸收塔底部的排液管成Ｕ形，目的是起＿＿＿＿＿＿作用，以防止＿＿＿＿＿＿＿。操作中的吸收塔，若使用液气比小于设计时的最小液气比，则其操作结果是吸收效果＿＿＿＿＿＿＿＿；若吸收剂入塔浓度ｘ2降低，其它操作条件不变，吸收结果将使吸收率＿＿＿＿＿＿＿出口气体浓度＿＿＿＿＿＿＿。 液封作用 气体倒灌
达不到要求 吸收率增大，出口气体浓度降低
10、若某一低浓气体吸收塔的气相总传质单元数NOG＝1，这就意味着此塔的气相进出口浓度差将等于________________________________________ 。 气相平均总推动力
11、某操作中的吸收塔，用清水逆流吸收气体混合物中A组分。若进塔气体浓度y1下降，其余操作条件不变，则回收率将 __________。 不变
12、在常压下，测定知稀水溶液中溶质A的摩尔浓度为0.56kmol/m，此时气相中A的平衡摩尔分率为0.02，则此物系的相平衡常数m = __________ 。若将总压增加一倍，则相平衡常数m? = __________。 2、1
13、总传质系数与分传质系数之间的关系可以表示为1/KL=1/kL+H/kG其中1/kL表示__________,当_______________项可忽略时,表示该吸收过程为液膜控制。 液膜阻力 气膜阻力 H/kG
14、亨利定律的表达式之一为p=Ex,若某气体在水中的亨利系数E值很大,说明该气体为______________气体。
难溶
15、低浓气体吸收中,已知平衡关系y=2x, ky=0.2 kmol/m2.s, kx=2×10-4 kmol/m2.s,则此体系属_______控制，总传质系数近似为kx=_________ kmol/m2.s 。 液膜 2×10-4 16、液相中，液相黏度增加则物质的扩散系数__________。 减小
17、写出以下形式的传质速率方程：NA=KG ( __________ )。式中KG为总传质系数，
2
kmol/(m?h?kPa)。
p – p* 18、双组分理想气体中进行定常单向扩散，如维持气相总摩尔浓度及溶质的摩尔浓度梯度不变，则：当气相中溶质摩尔浓度增高时，溶质通量NA将＿＿＿＿＿＿＿＿。当系统温度升高时NA将＿＿＿＿＿＿＿＿。当系统总压降低时NA将＿＿＿＿＿＿＿＿。 增加 增加 减少
19、一般而言，两组分A、B的等摩尔相互扩散体现在__________单元操作中。 精馏
20、在气体吸收中，若可溶气体组分的浓度越大，则总体流动对传质的影响______________。 也越大
21、在一个稳定的传质过程中，若两点间传质推动力越大，则表明此两点间的传质阻力__________。 越大
22、漂流因数可表示为__________，它反映了________________________________________。
PpBm，总体流动对传质速率的影响。
3
22
23、对气膜控制的系统,气体流量越大,则气相总传质系数Ky_________,气相总传质单元高度HOG___________。 越大；越大
24、对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统A.B.在同样条件下,A系统中溶质的溶解度较B系统中溶质的溶解度为高,则A 系统的溶解度系数(kmol3/m3.kPa)HA ____HB，,亨利系数EA____EB,相平衡常数 mA___mB。 大于 小于 小于
25、 吸收过程物料衡算时的基本假定是：
⑴＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
⑵＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 气相中惰性气体不溶于液相 吸收剂不挥发
26、接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增加时，亨利系数E＿＿＿＿，相平 衡常数m＿＿＿＿＿＿＿，溶解度系数H＿＿＿＿＿＿＿。 不变 减少 不变
27、在设计吸收塔时，增加吸收剂用量，将使操作线的斜率__________和吸收过程的推动力_______。
变大 变大
28、实验室用水逆流吸收空气中的CO2，当水量和空气量一定时，增加CO2量，则入塔气体浓度________，出塔气体浓度_______，出塔液体浓度______
增加 增加 增加
29、吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于__________________________和__________________________________之差。
气相主体摩尔浓度 同液相主体浓度相平衡的气相浓度 30、完成下列方程，并指出吸收糸数的单位。
N?kci?N?Km，
，
?? k的单位__________________.
? KG 的单位_______________.
kmol2(m?s?kPa)
G?P?
31、吸收过程中的传质速率等于分子扩散速率的条件是___________________ 层流或静止。
32、实验室用水吸收空气中的CO2，基本属于_________控制，其气膜中的浓度梯度________液膜中的浓度梯度，气膜阻力______液膜阻力。 液膜控制 小于 小于
33、享利定律是____________________________________________________。
其数学表达式__________，_____________，_______________，____________。 总压不太高时，在一定温度下，稀溶液上方溶质组分的平衡分压与它在液相中的浓度之间的关系。p?E.x，
??p?C*H，y?mx，Y?mX。
c s P?
*34、所谓气膜控制，即吸收总阻力集中在______一侧，而_______一侧阻力可忽略；如果说吸收质气体是属于难溶气体，则此吸收过程是________控制。 气膜 液膜 液膜。
23
35、填料层高度的计算将要涉及_________，__________与_________这三种关系式的应用。 物料衡算 传质速率 相平衡
36、在选择吸收剂时，应主要考虑的4个方面是_____________、___________、_____________、______________。
溶解度 选择性 挥发度 黏性。 37、对于低浓度气体吸收操作，在求传质单元数时，解析法的适用条件是__________________ _____________________，对数平均推动力法的适用条件是_________________________。 操作范围内平衡线为直线 操作范围内平衡线为直线
38、生产上常见的脱吸方法有___________、____________、__________。
通入惰性气体 通入水蒸汽 降压
39、吸收操作的依据是__________________，以达到分离气体混合物的目的。混合气体中，能够溶解于溶剂中的组分称为＿＿＿＿＿或＿＿＿＿＿。
各组分在同一种溶剂中溶解度的差异 吸收质 溶质 40、由于吸收过程中气相溶质分压总是＿＿＿＿＿溶质的平衡分压，因此吸收操作线总在平衡线的＿＿＿＿＿。 大于 上方。
41、当V，Y1，Y2及X2一定时，增加吸收剂用量，操作线的斜率_________，吸收推动力_________；此斜率又称为_________。 增大 增加 液气比
42、吸收因数S可表示为_________，它是_________________与_________________的比值。 MV/L 平衡线斜率m 操作线斜率L/V
43、当吸收剂用量为最少用量时，吸收过程的推动力为_________，则所需填料层高度将为__________。 零 无限高
44、双膜理论是将整个相际传质过程简化为 _______________________________________。 经由气、液两膜层的分子扩散过程
45用水吸收氨-空气混合气体中的氨，它是属于___________控制的吸收过程，对于该过程来说，要提高吸收速率，则应该设法减小______________。 气膜 气膜阻力
46求传质单元数时，对于低浓度气体吸收，当平衡线为直线可用____________法，当平衡线为弯曲程度不大的曲线时可用_____________法，当平衡线为任意形状曲线时可用____________法。
解析法 梯形图解 图解积分
47在吸收过程中，由于吸收质不断进入液相，所以混合气体量由塔底至塔顶____________。在计算塔径时一般应以_________的气量为依据。 逐渐减少 塔底
48 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____________。 传质单元高度 传质单元数
49、对于低浓度气体吸收操作，在求传质单元数时，梯级图解法的适用条件是__________________________________, 图解积分法的适用条件是_________________。 操作范围内平衡线弯曲程度不大 各种情况。
24
三、判断题（每题1分）
1、在相际传质中,由于两相浓度相等,所以两相间没有净物质传递。( ) × 2、计算填料层的高度可以用传质单元数乘上填料的等板高度。( ) × 3、当亨利系数E很大时,根据双膜理论,可判断过程的吸收速率为气膜控制。( ) × 4、对某一吸收系统,如果1??1,则为气膜控制; 1??1,则为液膜控制。( ) ×
kykxkykx5、在吸收计算中，用摩尔比组成来表示是为了计算上的方便。（ ）√
6、吸收操作线总是位于平衡线的上方是由于气相中的温度高于液相中的温度。（ ）× 7、一个气相传质单元高度是指这段填料层内的浓度变化与推动力相等。（ ）×
8、用水吸收空气中微量氨的操作，在一定的温度和压强下，只要用水量足够小，接触时间足够长，就能得到很浓的氨水。（ ）×
9、亨利定律是描述互成平衡的气，液两相间组成关系的。所以可用于任意条件下的气，液平衡计算。（ ）×
10、扩散系数是物质的特性常数之一，其值可由实验测定，或从手册中查得。（ ）√
11、在吸收计算中，为方便起见，常采用物质的量之比Y和X分别表示气、液两相的组成。（ ）√
12、利用相平衡关系可判断过程进行的方向，若气相的实际组成Y小于与液相呈平衡的组成Y*(=mx)，则为吸收过程。（ ）× 13、一般来说，增大吸收剂用量，降低入口温度和组成，都可增大吸收推动力，从而提高吸收率。（ ）√
14、加压和降温对吸收操作有利,升温和减压有利于脱吸过程。 （ ）√ 15、在同一溶剂中，难溶气体的E值很小，而易溶气体的E则很大。（ ）× 16、漂流因数反映总体流动对传质速率的影响。（ ）√ 17、分子扩散系数简称扩散系数，它不是物质的特性常数。（ ）× 18、对流传质是指在运动着的流体与相界面之间的传质过程。（ ）√
19、双膜理论把复杂的相际传质过程归结为经由两个流体膜层的分子扩散过程。（ ）√ 20、吸收过程的总推动力应该用任何一相的主体组成与其平衡组成的差值来表示。（ ）√ 21、用水吸收氧气和二氧化碳的过程，都是气膜控制的吸收过程。（ ）×
22、体积吸收系数的物理意义是单位推动力下，单位时间、单位体积填料层内吸收的溶质量。（ ）√
23、传质单元数反映吸收过程的难易程度。（ ）√ 24、脱吸因数是平衡线斜率与操作线斜率的比值。（ ）√
25、吸收过程进行的方向与限度不取决于溶质在气液两相中的平衡关系。（ ）× 26、对于一定的溶质和溶剂，H值随温度升高而减小。（ ）√ 27、易溶气体的H值很小，难溶气体的H值则很大。（ ）×
28、一切偏离平衡的气液系统都是不稳定，溶质必由一相传递到另一相，其结果是使气液两相渐趋于平衡。（ ）√
29、传质过程的推动力通常用一相的实际组成与其平衡组成的偏离程度表示。（ ）√ 30、发生在流体中的扩散有分子扩散与涡流扩散两种。（ ）√
31、若混合气体中只有一个组分进入液相，其余组分皆可认为不溶解于吸收剂，这样的吸收过程称为单组分吸收。（ ）√ 32、如果混合气体中有两个或多个组分进入液相，则称为多组分吸收。（ ）√
25
33、吸收过程进行的方向与限度取决于溶质在气液两相中的平衡关系。（ ）√
34、当气相中溶质的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由气相向液相转移，即发生吸收过程。（ ）×
35、当气相中溶质的实际分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由液相向气相转移，即发生解吸过程。（ ）√ 36、吸收操作中，液相温度远远低于其沸点，溶剂没有显著的汽化现象。（ ）√ 37、经过吸收操作，能直接取得较纯净的溶质组分。（ ）× 38、吸收是净化工业废气常用的方法之一。（ ）√
三、名词解释(每题2分)
1、吸收：利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。
2、分子扩散：是凭借流体分子无规则热运动而传递物质的，发生在静止或层流流体里的扩散就是分子扩散。
3、扩散通量：单位面积上单位时间内扩散传递的物质量称为扩散通量，其单位为kmol/m2.s。 4、涡流扩散：凭借流体质点的湍动和旋涡来传递物质的现象，称为涡流扩散。 5、体积吸收系数：是在单位推动力下，单位时间、单位体积填料层内吸收的溶质量。 6、脱吸因数：是平衡线斜率与操作线斜率的比值，量纲为1，S=mV/L。 7、吸收因数：是操作线斜率与平衡线斜率的比值，量纲为1，A=L/mV。
8、喷淋密度：单位时间内喷淋在单位塔截面积上的液相体积，m/（mh）即m/h。 9、脱吸：使溶解于液相的气体释放出来的操作称为脱吸。
3
2
四、问答题
1、解释公式1/Kx=1/kx+1/mky的物理意义？
对易溶气体吸收时，欲提高总传质系数，主要可采取什么措施?为什么?(4分)
1/Kx表示以液相组成表示的跨过两膜的总阻力，该总阻力等于气膜与液膜阻力的加和(1/kx表示液膜阻力，1/mky表示气膜的阻力)。(2分)
对易溶气体，欲提高Ky，应加大气相湍动或流速,以加大ky(因为ky∝U0.8)。 (2分) 2、含低浓度溶质和混合气体与溶剂进行并流吸收，如下图所示：
①请在y--x图上示意画出操作线，并标明端点组成。 ②标出用气相组成表示的塔顶及塔底的推动力。
③如液气比L/G 增加，请示意表明操作线的变化。(4分)
26
(4分)
3、逆流解吸塔如右图，其操作线与平衡线如左图，请在左图上标出①塔顶和塔底气液组成②以气相浓度差表示的塔底和塔顶的总推动力；③画出最小气液比下的操作线，并列出其计算公式。(5分)
(3分)
27
x1?x2x1?x2?G??? (2分) ??y1e?y2mx1?y2?L?min五、计算题
1、常压25?C下，气相溶质A的分压为5.47kPa的混合气体与溶质A浓度为0.003kmol/m
的水溶液接触，求溶质A在两相间的转移方向。
3
若将总压增至5大气压，气相溶质的摩尔分率保持原来数值，则A的传质方向又如何？(10分)
解：操作条件下，体系符合亨利定律，亨利常数E?1.52?105kPa。 对于稀水溶液，总摩尔浓度c?100018?55.56kmol/m3 (2分)
于是：x1?c1?0.003?5.40?10?5 (2分)
c55.56
p*?Ex1?1.52?10?5.40?10?1.52??5.47kPa5可见p*?p1 (2分)
，传质方向从液相到气相。 (2分)
?5?8.2kPa
若总压增大到5atm，则气相分压p1'?5?5.47?27.35kPa，
可见p*?p1'，故传质方向从气相到液相。 (2分)
2、在总压P=500 kN/m2、温度t=27℃下使含CO23.0%(体积%)的气体与含CO2370g/m3的水相接触,试判断是发生吸收还是解吸?并计算以CO2的分压差表示的传质总推动力。(10分) 已知:在操作条件下,亨利系数E?1.73?105KN/m2。水溶液的密度可取1000kg/m3,CO2的分子量44。
解：主体中CO2的分压为 pco?500?0.03?15KN/m
22 与溶液成平衡的CO2分压为: 对于稀溶液: 分)
c?100018p*?Ex1
?55.56kmol/m3 (4
28
c1?3701000?44 ?0.00841Ex1?1.73?10?1.513?105?4 x1?c1?0.00841?1.513?10?4 ∴p*?c55.56?26.16kN/m2
∵p*?pco2 于是发生解吸作用。 (4分)
以分压差表示的传质推动力为 ?p?p*?p?11.16KN/m2 (2分)
3、在逆流操作的吸收塔中，用纯溶剂等温吸收某气体混合物中的溶质。在常压、27℃下操作时混合气流量为 1200m/h。气体混合物的初始浓度为0.05（摩尔分率），塔截面积为 0.8m，填料层高为4m，气相体积总传质系数Kya为 100kmol/m.h，气液平衡关系符合亨
利定律，且已知吸收因数为1.2。
试求：混合气离开吸收塔的浓度和回收率。注：计算中可近似用摩尔分率代替摩尔比。(15分) 解：G?1200?273/3000.8?22.4Kya?60.941002?60.94kmol/mh
3
23
HOG?GNOG?LmG?0.6094m NOG?HHOG?40.60941?6.564 (5分)
y1y2?S] (5分)
?1.2
, S?1?1?0.833 NOG?A1.21?Sln[1(?S)
6.564?11?0.833ln[(1?0.833)0.05y2?0.833]
y2?0.00387 ??y1?y2?1?y2?1?0.00387?92.3% (5分)
y1y10.054、某厂使用填料塔，以清水逆流吸收某混合气体中的有害组分A 。已知填料层高度为8m。操作中测得进塔混合气组成为0.06（组分A 的摩尔分率，以下同），出塔尾气中组成为0.008，
出塔水溶液组成为0.02。操作条件下的平衡关系为y=2.5x。试求： 1、该塔的气相总传质单元高度；
2、该厂为降低最终的尾气排放浓度，准备另加一个塔径与原塔相同的填料塔。若两塔串联操作，气液流量和初始组成均不变，要求最终的尾气排放浓度降至0.005 ，求新加塔的填料层高度。 注：计算中可近似用摩尔分率代替摩尔比。(15分)
解：1、L?y1?y2?0.06?0.008?2.6 (2分)
Gx1?x20.02
S?1A?mL/G?2.52.6?0.9615 NOG?11?Sln[(1?S)y1y2?S]?5.80
HOG?HNOG?85.80?1.38m (6分)
2、若两塔串联操作,设串联后两塔总填料高H’
y'2?0.005, 填料相同,流量不变,所以HOG不变 , 则H'?HOG?N'OG
29
N'OG?11?Sln[(1?S)y1y2'?S]?9.17 H'?1.38?9.17?12.7m (5分)
于是:新增塔的填料层高?H?H'?H?4.7m。 (2分)
5、设计一填料塔,在常温常压下用清水吸收空气-丙酮混合气体中的丙酮,混合气入塔流率为80kmol/h,含丙酮5%(体积%),要求吸收率达到95%。已知塔径0.8m,操作条件下的平衡关系可以y=2.0x表示,气相体积总传质系数Kya=150Kmol/m.h。而出塔溶液中丙酮的浓度为饱和浓度的70%,试求:
1、所需水量为多少[m/h]; 2、所需填料层高度,m;
3、用水量是最小用水量的多少倍。(15分) 解：1、y2?y1(1??)?0.05(1?0.95)?0.0025 x*?y1m?0.052.0?0.025 (3分)
3
3
x1?70%x*?70%?0.025?0.0175
y1?y2x1?x20.05?0.00250.0175?0?217kmol/h?3.91m/h (4分)
3L?G??80? 2、 ?Ym?
?Y1??Y2ln(?Y1/?Y2)?(y1?mx1)?(y2?mx2)ln(y1?mx1)/(y2?mx2)?0.00698 (2分)
H?HOGNOG??12?G??D??4?Y1?Y2Kya?Ym??12?80???0.8??4?(0.05?0.025)1500.00698?7.21m (4分)
3、
LLmin?G(y1?y2)/(x1?x2)G(y1?y2)/(x?x2)*?x*x1?0.0250.0175?1.43 (2分)
6、在一吸收塔中，用清水逆流吸收某气体混合物中的溶质组分A，操作条件下的平衡关系为y = 1.2x，操作液气比为1.2，气相入塔含A为0.06（摩尔分率，下同），气相出塔含A为0.01。若气、液初始组成、流量及操作条件不变，当另加一个完全相同的塔，两塔按串联逆流操作组合时，气体最终出塔组成为多少？(10分)
解：低浓度气体吸收 原塔：
1A?mLG?1.21.2?1,操作线与平衡线平行，即?Ym??Y2?y2
所以 HOG?HNOG?H5 (4分)
30
另串联一个完全NOG?y1?y2y2?0.060.01?1?5相同的塔后,
2HH5??相当于塔高加倍HOG不变 NOG2HHOG??10 (4分)
?10?y1?y2???1 y2y111?0.0611 (2分) ?0.005457、今有常压逆流操作的填料吸收塔，用20℃清水吸收原料气中的甲醇。已知处理气量为1000m3/h（标准状态），原料气中含甲醇100g/m3（按标准状态计），吸收后的水溶液中含甲醇量等于与进塔气体相平衡时的浓度的67%。要求甲醇的回收率为98%，吸收平衡关系可取为y = 1.15x，总体积传质系数Kya=95kmol/(m?h)，取塔内的气体空塔气速为0.5m/s。试求：
(1) 用水量；
(2) 塔径；
(3) 填料层高度。 注：甲醇分子量为32。(15分) 解：
(1) 进气浓度y1?10032100022.4?0.07（属低浓气体吸收）
3
?x1e?y1m?0.071.15?0.061 x1?67%x1e?67%?0.061?0.041 (3分)
又y2?y1?1????0.07??1?98%??0.0014 故 又G?100022.4?44.64kmol/hLG?y1?y2x1?x2?0.07?0.00140.041?0?1.67
?L?1.67?44.64?74.5kmo/lh (5分)
1000 (2)D?Vs?4?3600?293.2273.2?0.87m (2分)
u?4?0.5 (3)
H??12?G??D??4?Kya??12?44.64???0.87??4?95?0.79mOG
1A?mGL?1.15?44.6474.5?0.689
NOG???1?y1?ln??1??1??1A?y2A???1?A1?0.07??ln??1?0.689??0.689??8.961?0.689?0.0014?1
31
分)
H?HOG?NOG?0.79?8.96?7.1m (5
8、今拟在一逆流操作的填料塔中，用纯矿物油吸收混合气中的溶质，进口混合气中溶质含量为1.5%（体积%），要求吸收率为85%，操作条件下的平衡关系y = 0.5x。试求：
(1) 出口矿物油中溶质的最大浓度；
(2) 最小液气比；
(3) 取吸收剂用量为最小用量的3倍时的传质单元数； (4) 气相总传质单元高度为1m时的填料层高度。(15分)
解：低浓气体吸收
(1) 出口矿物油中溶质的最大浓度为：x1e?y1m?0.0150.5?0.03 (2分)
(2)y2?y1?1????1.5%??1?85%??0.00225 y?y21.5%?0.00225?L??1??0.425 ??0.03?0x1e?x2?G?min或 (
LG)min?m??0.5?0.85?0.425 (5分)
(3)
?L??3???3?0.425?1.275G?G?minL
1A?mLG?0.51.275?0.392 (3分)
NOG? (4)H111?1A??1?y1?ln??1??1??
A?y2A????0.015??ln??1?0.392??0.392??2.451?0.392?0.00225? (3分)
?HOG?NOG?1?2.45?2.45m (2分)
9、在20℃和101.3kPa条件下，用清水吸收空气混合气中的氨，使其氨的分压从1.33kPa下降到0.0068kPa。混合气体的处理量为1020kg/h，其平均分子量为28.8，操作条件下的平衡关系为y = 0.755 x。若吸收剂用量是最小用量的5倍，求所需的吸收剂用量和气相总传质单元数。(15分) 解：y1?1.33101.3?0.0131 ； y2?0.0068101.3?6.71?10?5?5；
G?102028.8?35.4kmol/h
y1?y2y?y20.0131?6.71?10?L??*?1? ??y10.0131x1e?x2?G?min?0?x20.755m
32
?0.75 (5分)
?L??5????5?0.75?3.75G?G?minL?3.75?35.4?132.75kmol/hL (3分)
1
A?mGL?10.7553.751A?0.20NOG?1???1?y?mx21?ln??1??1??A?y2?mx2A??? (5分)
?0.0131?0??ln??1?0.20??0.20??6.3 ?51?0.20?6.71?10?0?1 (2分)
10、常压下,用煤油从苯蒸汽与空气的混合物中吸收苯,要求吸收率为99%。混合气量为53Kmol/h。入塔气中含苯2%(体积),入塔煤油中含苯0.02%(摩尔分率)。溶剂用量为最小用
量的1.5倍。在操作温度50℃下,相平衡关系为y=0.36x,总传质系数Kya=0.015Kmol/m3.s。塔径为1.1米。试求所需填料层高度。 (15分) 解：x*1e?y1m?0.020.36?0.0556 y2?y1?1????0.02??1?99%??0.0002
y1?y20.02?0.0002?L??*??0.3577??G0.0556?0.0002x?x??min1e2
?L??1.5????1.5?0.3577?0.5366 (5分) G?G?minL x1?x2?y1?y2L/G?0.0002?(0.02?0.0002 (2分) )?0.03710.5366 ?y1?y1?mx1?0.02?0.36?0.0371?0.00664 ?y2?y2?mx2?0.0002?0.36?0.0002?0.00012 8 ?Ym?Y1?Y2?YmGKya??Y1??Y2ln(?Y1/?Y2)??0.00664?0.000128ln(0.00664/0.00012)8?0.00165 (3分)
NOG?0.02?0.00020.0016553/3600?12
HOG??0.015??/4?1.12?1.033m
H?NOG?HOG?1.033?12?12.4m (5分)
11、拟在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收混合气中的溶质A。已知入塔混合气体中
33
含有A1%(体积 %)，要求溶质A的回收效率为80%，若水的用量为最小用量的1.5倍，操作条件下相平衡方程为y=x，气相总传质单元高度为1m，试求所需填料层高度。(15分) 解：
属于低浓气体吸收。
y2?y1?1????0.01??1?80%??0.002y?y2y?y20.01?0.002?L??1?1??0.8??y0.01Gx?x??min11ea?0?x21m?L??1.5???1.5?0.8?1.2G?G?min1A?mGL?111.2?0.833L (5分)
??1?y?mx21?ln??1??1??1A?y2?mx2A???1?A (5分)
NOG?
H?H?0.01?0??ln??1?0.833??0.833?1?0.833?0.002?0?1
?3.06OG?NOG?1?3.06?3.06m (5分)
12、某一逆流操作的填料塔中，用水吸收空气中的氨气。已知塔底进气浓度为 0.026（摩尔比）（下同），塔顶气相浓度为0.0026，填料层高度为1.2ｍ，塔内径为0.2ｍ，吸收过程中亨利系数为50.65kPa，操作压力96.2kPa，平衡关系和操作关系（以摩尔比浓度表示）均为直线关系。水用量为0.1ｍ3/h，混合气中空气量为100ｍ3/h（标准状态下）。试求此条件下，吸收塔的气相总体积吸收系数。 (15分) 解：
Y1?0.026,Y2?0.0026,m?LV?0.1?1000/18100/22.4EP?50.6596.2mL/V??0.5260.5261.244
?0.423?1.244,S? (5分) NOG??Y?mXln??1?S?11?S?Y2?mX122??S??
?0.026??ln??1?0.423??0.423?1?0.423?0.0026? (5分)
1?3.16
34
Kya?V?NOGH?A?100/22.4?3.161.2??/4?0.223?374.2kmol/(m.h) (5分)
13、总压为101.325kPa、温度为20℃时，1000kg水中溶解15kg NH3，此时溶液上方气相中NH3的平衡分压为2.266kPa。试求此时之溶解度系数H、亨利系数E、相平衡常数m。 (10分)
解：首先将此气液相组成换算为y与x。
NH3的摩尔质量为17kg/kmol，溶液的量为15kg NH3与1000kg水之和。故
x?nAn?nAnA?nB?15/1715/17?1000/18?0.0156
y?*
pAP*
?2.266101.325?0.0224 (3分)
溶剂水的密度ρs=1000kg/m3，摩尔质量Ms=18kg/kmol，
H?m?y*x?0.02240.0156?1.436,E?P*Ax?2.2660.0156?145.3kPa
?sEMs?1000145.3?18?0.382 kmol/（m3·kPa） (3分)
溶液中NH3的浓度为
cA?nAV?mA/MA
H??mA?ms?/?s?15/17?15?/1000?1000?0.869kmol/m3
cApA*?0.8692.266?0.383所以 kmol/（m3·kPa） (4分)
14、在20℃及101.325kPa下CO2与空气的混合物缓慢地沿Na2CO3溶液液面流过，空气不溶于Na2CO3溶液。CO2透过厚1mm的静止空气层扩散到Na2CO3溶液中。气体中CO2的摩尔分数为0.2。在Na2CO3溶液面上，CO2被迅速吸收，故相界面上CO2的浓度极小，可忽略不计。CO2在空气中20℃时的扩散系数D为0.18cm2/s。问CO2的扩散速率是多少？ (10分)
解：此题属单方向扩散，
2?52扩散系数 D?0.18cm/s?1.8?10m/s
扩散距离 Z?0.001m，气相总压力P?101.325kPa
气相主体中CO2的分压力pA1?P?yA1?101.325?0.2?20.27kPa 气液界面上CO2的分压力pA2?0
35
气相主体中空气（惰性气体）的分压力pB1为 pB1?P?pA1?101.325?20.27?81.06kPa
气液界面上空气的分压力 pB2?101.325kPa (4分)
空气在气相主体和界面上分压力的对数平均值为
pBm?pB2?pB1lnpB2pB1ppBm?101.325?81.06ln101.32581.06?90.8
NA?DRTZkPa
???pA1?pA2?
? (4分)
?51.8?10
8.314?293?0.001?101.32590.8??20.27?0?
?42 ?1.67?10kmol/m.s (2分)
15、某生产车间使用一填料塔，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，进塔混合气中组分A的摩尔分率为0.04，出塔尾气组成为0.0053,出塔水溶液浓度为0.0125，操作条件下的平衡关系为Y?2.5X。试求：液汽比为最小液汽比的多少倍？，所需的填料层的高度？ (15分)
X2?0Y1?0.041?0.04?0.0417解：
，
，Y2?0.00533，X1?0.01297。(3分)
L
V?Y1?Y20.0417?0.00533??2.804X1?X20.01297。 (3分)
?L??V
Y1?Y20.0417?0.00533????2.18?minY0.0417?12.5m。
2.8042.18?LV?n??LV?minN?OG1??1.286 (4分)
22
??mV?Y1?mXln??1??mVL?Y2?mX?1?L?G?mV???5.11L?。 (3分)
Z?NOG?HO?5.11?1.5?7.67m36
(2分)
16、有一填料吸收塔，填料层高5m，塔径1m，处理丙酮和空气的混合气体，其中空气的流量为
V?92Kmol0h，入塔气体浓度Y1?0.05，操作条件为：P?101.3Kpa，t?25C，
用清水逆流吸收，出塔浓度为Y2?0.0026，X1?0.0194，平衡关系为Y?2X。试求：体积吸收总系数
Z?Kya？每小时可回收丙酮量？ (10分)
V?92KmolV?Y1?YKya2?m解：
.S.?Y，
h。Y1?0.05,Y2?0.0026 (3分)
?Ym?0.006 X1?0.0194,X2?0。?Y1?0.0112，?Y2?0.0026， (3分)
Z?V?Y1?YK2?m5?92?0.05?0.0026K2ya?，
Kya
.S.?Yya
2.1.?.1.0.0064?185Kmolm.h。
3 回收的丙酮量为：
V?Y1?Y??34.361Kmolh。
4.361Kmolh。 (4分) m.h；回收的丙酮量为即体积吸收总糸数为
17、某系统温度为10℃，总压101.3kPa，试求此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水溶解了多少克氧气？由表查得10℃时，氧气在水中的亨利系数E为3.31×106kPa.。
185Kmol(10分)
解：空气按理想气体处理，由道尔顿分压定律可知，氧气在气相中的分压为：
pA?py?101.3?0.21?21.27kPa* (3分)
氧气为难溶气体，故氧气在水中的液相组成x很低，气液相平衡关系服从 亨利定律，由表查得10℃时，氧气在水中的亨利系数E为3.31×106kPa。
H??EMS
*
cA?Hp*cA?A*?pAEMS
?4 (4分)
3故
cA?1000?21.273.31?10?18?46?3.57?10kmol/m
3mA?3.57?10?32?1000?11.42g/m (3分)
37
第七章 干 燥
一、名词解释（每题2分）
1、干燥
用加热的方法除去物料中湿分的操作。 2、湿度（H）
单位质量空气中所含水分量。 3、相对湿度（?）
在一定总压和温度下，湿空气中水蒸气分压与同温度下饱和水蒸气压比值。 4、饱和湿度
(?s)
湿空气中水蒸气分压等于同温度下水的饱和蒸汽压时的湿度。 5、湿空气的焓（I）
每kg干空气的焓与其所含Hkg水汽的焓之和。 6、湿空气比容(vH)
1kg干空气所具有的空气及Hkg水汽所具有的总体积。 7、干球温度(t)
用普通温度计所测得的湿空气的真实温度。 8、湿球温度(tw)
用湿球温度计所测得湿空气平衡时温度。 9、露点(td)
不饱和空气等湿冷却到饱和状态时温度。
10、绝对饱和温度(tas)
湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到的极限冷却温度。 11、结合水分
存在于物料毛细管中及物料细胞壁内的水分。 12、平衡水分
一定干燥条件下物料可以干燥的程度。 13、干基含水量
湿物料中水分的质量与湿物料中绝干料的质量之比。 14、临界水分
恒速段与降速段交点含水量。 15、干燥速率
单位时间单位面积气化的水分质量。
二、单选择题（每题2分）
1、氮气与大量甲醇在填料塔内接触, 若氮气离开时与甲醇之间的热、质传递趋于平衡，系统与外界无热交换，甲醇进出口温度相等, 则氮气离开时的温度等于进入系统氮气的
38
_______ 。
A 干球温度 B 绝热饱和温度 C 湿球温度 D 露点温度
B
2、已知湿空气的下列哪两个参数，利用H—I图可以查得其他未知参数？?????? A（t，tw） B（td，H） C（P，H） D（I，tw） A
3、温度为t0，湿度为H0，相对湿度为?0的湿空气，经一间接蒸汽加热的预热器后，空气的温度为t1，湿度为H1，相对湿度为?1，则______
A H0>H1； B ?0>?1； C H0 5、同一物料, 在一定的干燥速率下, 物料愈厚, 则临界含水量_________。 A 愈低 B 愈高 C 不变 D 不一定 B 6、 ① 湿物料的平衡水份一定是( ) A 非结合水份 ；B自由水份 ； C 结合水份 ； D 临界水份 ②在恒定干燥条件下,将含水20%的湿物料进行干燥,开始时干燥速率恒定,当干燥至含水量为5%时,干燥速率开始下降,再继续干燥至物料恒重,并测得此时物料含水量为0.05%,则物料的临界含水量为( ) A 5% ； B 20% ； C 0.05% ； D 4.55% ③空气的干球温度为t,湿球温度为tw ,露点为td ,当空气的相对湿度φ=98%时,则( ) A t=tW =td ；B t>tw >td； C t C A B 7、干燥器进口的温度计最小分度是 0.1℃,下面是同一温度时的几种记录,哪一种是正确的( ) 。 A 75℃; B 75.0℃; C 75.014℃; D 74.98℃。 D 8、湿空气在温度300K和总压力1.45MPa下,湿度H为0.002kg水/kg绝干空气, 则其比容?应为__________ m3/kg。 A 0.0595 ； B 1.673 ； C 2.382 ； D 0.0224 A 9、在测量湿球温度时，应注意空气速度u ??????。 A u<1m/s B u<3m/s C u >5m/s D u >1m/s C 10、湿空气在换热器中与另一热介质进行热交换后1)如空气温度降低，其湿度肯定不变。 2)如空气温度升高，其湿度肯定不变 则正确的判断是______。 A 两种提法都对； B 两种提法都不对； C（1）对（2）不对； D（2）对（1）不对。 D 11、在下列哪一根线上露点温度相等？______。 A 等相对湿度线; B 等热焓线; C 等湿度线; D 绝热冷却线 C 12、在一定的物料和干燥介质条件下， 1) 临界湿含量是区分结合水与非结合水的分界点. 2) 平衡湿含量是区分可除水份与不可除水份的分界点.则正确的判断是______。 A 两种提法都对; B 两种提法都不对; C (1)对(2)不对; D (2)对(1)不对 D 13、物料中的平衡水分随温度升高而______。 39 A 愈高 B 愈低 C不变 D不一定, 尚与其它因素有关。 A 增大 B 减小 C 不变 D不一定，还与其它因素有关。 D 14、真空干燥的主要优点是________。 A 省钱 B 干燥速率缓慢 C 能避免物料发生不利反应 D 能避免表面硬化 C 15、甲认为物料在转筒干燥器中进行干燥时，整个停留时间都是有效的干燥时间，乙认为只有物料被抄板抛洒而散布在气流中的时间才是有效的干燥时间。________ A 甲对乙不对 B 乙对甲不对 C甲，乙都对 D 甲，乙都不对 A 16、同一物料, 如恒速段的干燥速率增加, 则临界含水量_________。 A 减小; B 不变; C 增大; D 不一定 C 17、在等速干燥阶段中,在给定的空气条件下,对干燥速率正确的判断是 A 干燥速率随物料种类不同而有极大的差异; B 干燥速率随物料种类不同而有较大的差异; C 各种不同物料的干燥速率实质上是相同的; D 不一定。 C 18、在某常压连续干燥器中采用废气循环操作,即由干燥器出来的一部分废气 (t2,H2)和新鲜空气(t0,H0) 相混合, 混合气经预热器加热到必要的温度后再送入干燥。干燥过程中有关参数如下: 混合气状态点M(tm,Hm)预热→点N(t1,H1)干燥(I2=I1) →点B(t2,H2)已知水分蒸发量为W,则根据对整个干燥系统的物料衡算可得绝干空量L为: A L=W/(H2-H0); B L=W/(H1-H0); C L=W/(H2-H1); D A 19、对湿度一定的空气，以下各参数中哪一个与空气的温度无关。______ A 相对湿度； B 湿球温度； C露点温度； D 绝热饱和温度 C 20、已知物料的临界含水量为0.2kg水/ kg绝干料, 空气的干球温度为t, 湿球温度为tW, 露点为td, 现将该物料自初始含水量X1=0.45 kg水/ kg绝干料干燥至X2=0.1 kg水/ kg绝干料, 则在干燥末了时物料表面温度tm?????????。 A tm > tW B tm = tW C tm= t D t m= td C 21、⑴绝热饱和温度tas是少量空气和足量水充分接触，进行绝热增湿过程，直至饱和时的稳态温度，它等于循环水的温度。 ⑵湿球温度tw是湿球温度计所指示的平衡温度，但它并不等于湿纱布中水分的温度。对以上两种说法正确的判断是：_________ L=W/(Hm-H0) Ａ 两者都对； Ｂ 两者都不对； Ｃ ⑴对⑵不对； Ｄ⑵对⑴不对。 C 22、当湿度和温度一定时，相对湿度与总压的关系________。 A 成正比； B 成反比； C 无关； D 不确定。 A 23、气流干燥器一般是在瞬间完成的，故此，气流干燥器最宜于干燥物料的________。 A 自由水分 B 平衡水分 C 结合水分 D 非结合水分 D 24、如图将充分润湿的物料置于高温气体中,气体的运动速度很小,可近似地视为静止,当物料 40 温度达到稳定时,物料温度tm与湿球温度tw相比较:( ) A tm=tw B tm>tw C tm C 25、在下列哪种情况下可认为接近于恒定的干燥条件 1) 大量的空气干燥少量的湿物料；2) 少量的空气干燥大量的湿物料；则正确的判断是______。 A （1）对（2）不对 B （2）对（1）不对 C （1）（2）都不对 D（1）（2）都可以 A 三、填空题（每空2分） 1、不饱和空气中水蒸汽分压越高，其湿度越________。 高 2、判断正误： 干燥过程中，湿物料表面并不总是保持为湿球温度。________ 对 3、对不饱和空气进行加热，使温度由t1升至t2，此时其湿球温度 ，相对湿度 ，露点 ，湿度 。 上升，下降，不变，不变。 4、将原湿空气（温度t0、湿度H0）经预热器加热，温度升高至t1后再送入常压干燥器中， 现若t0、H0及t1均已知，则该预热过程所需热量Q的计算式为Q=____________________ kJ/kg绝干气。 Q=(1.01+1.88H0) (t1-t0) 5、 ①以空气作为湿物料的干燥介质当所用空气的相对湿度较大时,湿物料的平衡水份相应____________,自由水份相应____________。 ②常压下,空气中水汽分压为20mmHg时,其湿度H=_____________。 ③物料干燥时的临界水份是指________________________;它比物料的结合水份____。 ①较大 较小 ②0.0168 ③由恒速干燥转到降速阶段的临界点时物料中的含水率; 大 6、对于湿物料不允许快速干燥而干物料又能耐高温的情况，干燥流程宜采用气固两相_________方式操作。 逆流 7、已知湿空气总压为101.3kN/ m, 温度为40℃, 相对湿度为50%, 已查出40℃时水的饱和蒸气压Ps为7375N/ m2, 则此湿空气的湿度H是____________kg水/kg绝干气,其焓是____________kJ/kg绝干气。 H=0.0235 kg水/kg绝干气 I =100.73 kJ/kg绝干气 41 2 8、若维持不饱和空气的湿度H不变，提高空气的干球温度，则空气的湿球温度___________, 露点_________, 相对湿度________。(变大, 变小, 不变, 不确定) 变大，不变，变小。 9、对于既有恒速段又有较长的降速段的粉粒状物料，可以采用____________干燥器与____________干燥器串联起来进行干燥较为有利。 气流，流化 . 10、流化床干燥器适宜于处理_______________物料。 流化床干燥器中的适宜气体速度应在__________________速度与__________________速度之间。 粉粒状 起始流化速度 带出速度 11、①干燥传质速率方程是____________________;干燥传热速率方程是_______________________。 ②已知在t=50℃、P=1atm时空气中水蒸汽分压pw =55.3mmHg,则该空气的湿含量H=___________;相对湿度φ=_________;(50℃时水的饱和蒸汽压为92.51mmHg)。 ①U=-GC dx/(Adθ) q=Q/(Adθ) ②0.0488,0.598 12、湿球温度是＿＿＿＿＿＿量空气与＿＿＿＿＿＿量水充分接触后＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的温度，对空气--水系统，当空气速度＿＿＿＿＿＿＿时，可取α/KH≈CH。 大 少 水面 流速>5m/s 13、对不饱和湿空气，干球温度_______湿球温度，露点温度______湿球温度。（>、 =、 <） >，< 14、恒定的干燥条件是指空气的_____________、____________、___________以及______________都不变。 湿度、温度、速度、与物料接触的状况。 15、已知在常压及25℃ 下，水份在某湿物料与空气之间的平衡关系为： 相对湿度为?=100%时, 平衡含水量X* =0.02kg水/ kg绝干料；相对湿度Φ=40%时, 平衡含水量X* =0.007。现该物料含水量为0.23 kg水/ kg绝干料, 令其与25℃、?=40%的空气接触, 则该物料的自由含水量为 ____ kg水/ kg 绝干料, 结合含水量为___________kg水/ kg绝干料, 非结合水的含水量为 kg水/ kg绝干料。 自由含水量X-X* =0.23-0.007=0.223 结合水量为Xh=0.02 非结合水量X-Xh=0.23-0.02=0.21 16、非结合水份是指_______________________________________。 在物料表面和大孔隙中附着的水份。 17、进干燥器的气体状态一定，干燥任务一定，若干燥器内部无补充加热，则气体离开干燥器的湿度H越大，干燥器的热效率越_________。 高 18、当物料干燥过程存在降速阶段时，气流干燥器与流化床干燥器两者中以采用____________________较为有利。 流化床干燥器 19、影响降速干燥速率的因素主要____________、_____________、 _________________和_______________________。 物料结构、含水类型、物料与空气接触方式、物料本身的温度。 20、对于为水蒸气所饱和的空气，其干球温度t、湿球温度tw、绝热饱和温度tas及露点温度td间的大小关系是t tw tas td 。 42 =、=、= 21、进干燥器的气体状态一定，干燥任务一定，若干燥器内部无补充加热，则气体离开干燥器的湿度H越大，干燥器的热效率越_________。 高 四、问答题（每题3分） 1、什么叫做空气的露点？若已知空气的总压和湿度，如何求出该空气的露点？试列出所用的公式并加以说明。 将不饱和的空气等湿冷却至饱和状态，此时的温度称为该空气的露点td。 ∵Hd = 0.622ps ? (P－ps) ∴ps = HdP ? (0.622＋Hd) 由于露点是将空气等湿冷却达到饱和时的温度，因此只要知道空气的总压和湿度，即可由上式求得ps，再由水蒸汽表查出对应的温度即为该空气的露点。 2、已知:干球温度T,及湿球温度Tw、总压P=101.3KPa,用湿度图或焓湿图示意表示空气的状态点（Ａ），并标出相应的状态参数ＨA、φA、ＴdA（露点）、ＩA（焓） 如图示 3、湿空气在进入干燥器前常需进行预热，这样做有什么好处？ 先预热，t升高、H不变、j降低，从而提高湿空气的吸收水分能力；另外，t升高，加大传热温差，从而提高干燥速率。 4、湿空气的干球湿度、湿球温度、露点在什么情况下相等, 什么情况下不相等? 饱和空气条件下相等，即t=tw=td 不饱和空气条件下不等。 5、恒速干燥阶段除去的是非结合水，对吗？为什么？ 对的。因为恒速阶段去除的是以机械方式附着在物料表面的水，这部分水恰好属于非结合水分。 6、降速干燥阶段除去的全是结合水，对吗？为什么？ 不对。因为降速阶段的第一阶段去除的水分为非结合水分，第二阶段去除的水分才是结合水分。 7、用湿空气干燥某湿物料,该物料中含水量为50%(干基),已知其临界含水量为120%(干基)。有人建议提高空气温度来加速干燥,你认为他的建议是否可取?为什么? 43 由干燥 U～X图可知该制品处于降速干燥阶段。降速干燥速率主要取决于材料内部自由迁移的速率。而与外界湿空气风速、压力等因素关系不大,只有升高空气温度才能提高物本身温度从而加速内部水分向表面迁移的速率。所以说他的建议是可取的。 8、何谓空气的湿球温度，如何测定？ 大量未饱和湿空气与少量液体（水），在绝热条件下充分接触，进行热、质传递，液相（水）所达到的平衡温度称为湿球温度。温度计的感温泡用湿沙布包裹，并始终保持表面湿润，这样温度计测得温度为湿球温度。 五、计算题 1、湿度为0.02的湿空气在预热器中加热到120℃后通入绝热常压（总压P=101.325kPa）干燥器，离开干燥器时空气的温度为49℃。求离开干燥器时空气的露点温度 td 。 水的饱和蒸汽压数据如下： 温度t ℃ 30 35 40 45 50 55 60 蒸汽压p kPa 4.242 5.623 7.375 9.583 12.333 15.731 19.910 解：I1=(1.01+1.88H1)×120+2490×0.02=175.5kJ /kg绝干气 绝热干燥器中 I1=I2 175.5= (1.01+1.88H2)×120+2490H2 ?H2=0.0488) (5分) ps= H2P / (0.622+H2) = 0.0488×101.325/ (0.622＋0.0488) = 7.371kPa 由水蒸汽表 td?40℃ （5分） 2、在直径为1.2m的转筒干燥器内，将含水30%的湿物料干燥至2%（均为湿基），干燥介质为常压空气。空气进入干燥器的干球温度为110℃，湿球温度为40℃，出干燥器的干球温度为45℃，湿球温度为40℃。为了避免颗粒被吹出，规定湿空气在转筒内的最大质量流速不超过0.871kg/（m2?s）。试求每小时最多能得到多少kg产品。 由t-H图，t1=110℃ tw1=40℃ H1=0.02kg/kg干气 t2=45℃ tw2=40℃ H2=0.046 kg/kg干气 解：X1=30/70=0.429 X2=2/98=0.0204 转筒内的最大质量流速应在干燥器出口处，于是，允许的最大干空气流量为： 44 1 L?4?Du21?4??1.2?0.8711?0.046?0.941kg干气/s 21?H2L?H2?H1??GC?X1?X2? （5分） ?0.0599kg/s GC?L?H2?H1?22X1?X?0.941??0.046?0.02?0.429?0.0204??1?0.0204 G2?GC?1?X??0.0599??0.0611kg/s?220.04kg/h （5分） 3、在常压绝热干燥器内干燥某湿物料。将500Kg的湿物料从最初含水量２０％降至２％（均为湿基）。ｔ0=２０℃，Ｈ0＝０．０１Kg水/(Kg绝干气)的空气经预热器升温至１００℃后进入干燥器，废气温度为６０℃。试计算： １）．完成上述干燥任务所需的湿空气量； ２）．空气经预热器获得的热量； ３）．在恒定干燥条件下对该物料测得干燥速率曲线如图所示。已知恒速干燥段所用时间为１ｈ，求降速段需多少时间。 解：（１）．X1=0.2/0.8=0.25 , X2=0.02/0.98=0.0204 Gc =500(1-0.2)=400kg W=400(0.25-0.0204)=91.84kg/h I1=(1.01+1.88H0)t1+2490H0=127.8=I2 I2=(1.01+1.88H2)t2+2490H2→H2=(127.8-60.6)/2603=0.02582 L=W(H2-H0)=91.84/0.01582=5807kg 绝干气/h （3分） （２）．Ｑp=L(1.01+1.88H0)(t1-t0)=478000kJ/h （2分） （３）． ?1?1?Gc?x1?x0?SU0?400(0.25?0.1)SU0 SU0?60θ1=1= Gc (X1－X0)/SU0=400（0.25-0.1）/SU0求得SU0=60 45 ?2??Gc?x1?xSU060*??lnx0?xx2?x?ln**400(0.1?0.01)0.1?0.010.0204?0.01 ?1.295h（5分） 4、在一干燥器中干燥某湿物料,每小时处理湿物料1000kg,经干燥后物料的含水量由40%减至5%(均为湿基),干燥介质为373K的热空气,其中所含水汽的分压为1.0kN/m,空气在313K及相对湿度70%下离开干燥器,试求所需要的空气量。 水在313K时的饱和蒸汽压可取为7.4kN/m,湿空气的总压为101.3kN/m。 解：1） W?Gc?x1?x2?G1?1000Kg/h?0.278Kg/s?Gc?0.278?1?0.4??0.167Kg/sX1?X2?w11?w1w21?w2??0.401?0.400.051?0.05?0.667Kg/Kg绝干料?0.053Kg/Kg绝干料 （5分） ?W?Gc?x1?x2??0.167?0.667?0.053??0.1025Kg/s2） H1??0.622pP?p0.622?1.0101.3?1.0 ?0.0062Kg/Kg干空气H2?0.62?2pP??p0.62?2101.?30?.70?.77.47.4 ? ?0.033K5gKg/干空气 L?WH2?H1?0.10250.0335?0.00623.76Kg干空气/s （5分） 进口的湿空气量?L(1?H1)?3.76(1?0.0062)?3.783Kg/s5、有一连续干燥器在常压下操作。生产能力为 1000Kg/h（以干燥产品计），物料水分由 12℅ 降到 3℅（均为湿基），空气的初温为 25℃，湿度为 0.01Kg/Kg。经预热器后升温到70℃，干燥器出口废气温度为 45℃，干燥器进出口空气焓值相等，试求：（1）废气的湿度；(2)空气的用量（ m3/h，初始状态下）。（10分） 解： GC=G2(1-w2)=1000(1-0.03)=970kg/h （5分） 46 I2=I1 (1. 01+1.88H0)t1+2490H0=(1.01+1.88H2)t2+249 H2?X1?X2?L?w11?w1w21?w2?1.01?1.88?0.01??70?2490?0.01?1.01?451.88?45?2490??1288397?0.136?0.031970?0.136?0.031?0.020?0.01?0.020 ?10185kg/hGC?X1?X2?H2?H0?vH=(0.772+1.244H0)298/273 （5分） =(0.772+1.244×298/273=0.856m3/kg LS=L×vH=10185×0.856=8718.36m3/h 6、某厂用干燥设备生产某物料，处理量为100kg/h,牛奶经干燥后其含水量由50%减至2%（均为湿基）。所用干燥介质为空气，空气进干燥器前的湿度为0.012kg水/kg干空气，温度为20℃， 出干燥器时的湿度为0.03kg水/kg干空气，试求：(1)水份蒸发量；(2)新鲜空气消耗量L′；(3)若风机装在新鲜空气的进口处，求风机的风量。 解：（1） x1?x2?W11?W1W21?W2??0.51?0.50.021?0.02?1Kg水/Kg干料?0.0204Kg水/Kg干料 Gc?G1?1?W1??100(1?0.5)?50干料/hW?Gc?x1?x2??50?1?0.0204??48.98Kg/h （4分） L?WH2?H1?WH2?H0?48.98（2） ?0.03?0.012??2721Kg干空气/h （4分） L'?L(1?H0)?2721(1?0.012)?2754Kg新鲜气/h（3）V?LVH?L(0.772?1.244H0)(273?t)273?2298m/h （2分） 37、湿空气50℃时总压强为100KPa，湿度为0.0186kg水/kg干空气，求（1）比热容；（2）热焓；（3）湿比容。 解（1）（2） CH?1.01?1.88H?1.01?1.88?0.0186?1.045KJ/(Kg干气?℃）（3分） I?CH?t?2490H?1.045?50?2490?0.0186?98.56KJ/Kg干气（3分） Vh?(0.772?1.244H)?(273?t)273?1.0133?10p?5（1） 47 ?(0.772?1.244?0.0186)?(273?50)273?1.0133?10100?103?5 =0.954m3/kg干气 （4分） 8、有一常压绝热干燥器，已知空气进入加热器前的状态为 t0?20?C,?0?30%，出干燥 器的状态为t2?80?C,H2?0.02kg水/kg干空气，湿物料处理量为5000kg/h，含水w1?0.2，要求干燥产品含水w2?0.02（均为湿基含水量）。试求： （1）离开预热器时空气的温度和湿度； （2）预热器中用潜热为r = 2250 kJ/kg的水蒸汽（饱和）加热湿空气，求饱和水蒸汽的用量（预热器的热损失为换热量的5%）。 [注：20℃时水的饱和蒸汽压为2.33kN/㎡.]（10分） 解：（1）离开预热器时空气的温度和湿度 （5分） H1?H0?0.622?0ps0P??0ps0?0.6220.30?2.33?1033101325?0.3?2.33?10?0.004kg水/kg干空气 由于干燥器为绝热，故空气在其间经历的过程近似为一等焓过程，所以I2?I1，即 (1.01?1.88H1)t1?2490H1?(1.01?1.88H2)t2?2490H2t1?(1.01?1.88?0.02)?80?2490?0.02?2490?0.0041.01?1.88?0.004?121.5?C （2）饱和水蒸汽用量 （5分） QP?L(1.01?1.88H0)(t1?t0)?L?WH2?H1w1?w21?w2918.40.02?0.004,?5000?0.2?0.021?0.02?918.4kg水/hW?G1?L??57400kg干空气/h6?QP?57400?(1.01?1.88?0.004)?(121.5?20)?5.928?10kJ/h故饱和水蒸汽用量m?QP?5%QPr?m为1.05?5.928?1022506?2766.4kg/h 48