《化工原理》（下）复习提要

化学工程教研室——《化工原理》复习

《化工原理》（下）复习提要

1各章要点

1.1传质概论与吸收

基本概念：

分子扩散及对流扩散的概念，菲克定律，一维定常分子扩散速率，等分子反向扩散，单向扩散，总体流动、漂流因素；传质速率与扩散通量，浓度的不同表示法及其关系，膜模型，相内传质速率式；相平衡关系，吸收和解析得传质方向、限度，推动力及其不同得表示形式，双膜模型及传质理论简介；相际传质速率式，传质阻力及表示，气膜控制、液膜控制；吸收操作的基本概念，典型吸收设备与流程，吸收过程的相平衡关系（溶解度曲线，亨利定律），影响平衡的主要因素；吸收过程的物料衡算，操作线方程，吸收剂的选择及用量的确定，最小溶剂用量的概念；传质单元数及传质单元高度的概念，吸收因子（解吸因子）的概念，理论板与等板高度；低浓吸收填料层高度的计算（平衡线为直线及曲线两种情况）；传质系数的测定、准数与准数关联式；高浓度吸收的特点及计算的主要方程及步骤。 基本公式：

*气液平衡：p?Ex?cH*y*?mx*对稀溶液：Y*?mX

传质速率：NA?KY(Y?Y)?KX(X?X)?ky(y?yi)?kx(xi?x) 物料衡算：L(X1?X2)?V(Y1?Y2)Y?Y??12Y1Y1?Y2*?max?Y1??? ?max吸收剂的用量：Lmin?Y1?Y2??V??X*?X???L?1.1~2Lmin

2??1填料层高度：Z?HOGNOG?HOLNOL?NTHETP

HOG?VKYa?HOL?LKXa?NOG?Y1?Y2?YmNOL?X1?X2

?Xm??Y1?Y2*mV1???S??NOG?ln?1?S?S *??L1?S?Y2?Y2???Y1?Y2*L1???A??NOL?ln?1?A?A*? mV1?A?Y?Y11??lnNT?A??1??lnAANT??Y1?X1 ??Y2?X2 1

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1.2精馏

基本概念：

两组分物系的汽液平衡关系，t-x-y图, x-y图，拉乌尔定律，泡点与露点，泡点方程与露点方程，挥发度与相对挥发度及其影响因素；精馏原理；双组分连续精馏塔的物料衡算，恒摩尔流假设，理论板的概念，操作线方程，进料热状况，q的意义及计算，最小回流比的概念及确定，回流比对精馏过程的影响，理论板数的确定；（图解法，逐板计算法及简捷法）；点效率、板效率和塔效率的概念，实际塔板数的确定；精馏装置的热衡算；平衡蒸馏、简单蒸馏的特点及计算；精馏塔全塔效率及点效率的测定方法。 基本公式：

ss?P?pB?pA?pAxA理想物系的汽液平衡：? ?xA?sssp?p?AB?pB?pB(1?xA)yA?KAxAy??x1?(??1)xt~x(y)图和x~y图

F?D?W物料衡算：

FxF?DxD?WxWW(1?xW)

重组分的回收率?F(1?xF)DxD轻组分的回收率?FxFxRxn?DR?1R?1WxWRD?qFxm?操作线：提馏段：ym?1?

(R?1)D?(1?q)F(R?1)D?(1?q)FI?IFxqq线：y?x?Fq?Vq?1q?1IV?IL精馏段：yn?1?回流比：R?1.1~2RminRmin?xD?yqyq?xq

最少理论板数：Nmin?xD1?xW?lg??1?xDxW????1 lg?mEmL?xn?1?xnNTE? 全塔效率： T*NPxn?1?xn单板效率：Emv?yn?yn?1*yn?yn?1利用图解法、捷算法、逐板计算法计算理论板。提馏塔、多侧线塔、蒸汽直接加热、冷

液回流、分凝气、简单蒸馏与平衡蒸馏等的特点与计算。

1.3蒸馏和吸收设备

塔设备的性能参数；板式塔的评价指标，典型塔板的结构特点及分类，塔板上的流体力学特性，正常与非正常操作情况及调节；板式塔的设计原则及步骤；填料的评价指标，填料及填料塔的结构特点，填料塔的流体力学特性，填料塔的设计原则及步骤；板式塔与填料塔的比较，塔的选用原则。

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1.4干燥

基本概念：

干燥过程的基本概念，干燥的必要条件，干燥介质的作用；干燥介质的性质与t-H(I-H)图；干燥过程的物、热衡算，对特殊干燥过程热衡算式的简化，干燥过程的热效率与干燥效率；干燥过程的平衡关系，结合湿份、非结合湿份、平衡湿份、自由湿份及最大吸湿湿含量的概念，传质方向与限度的确定；恒定干燥条件下的干燥曲线及干燥速率曲线及测定方法，恒速段降速段、临界湿含量的概念及影响因素，恒定干燥条件下干燥时间的计算。 基本公式：

H?MvpM?ps?vMgP?pMgP??ps??pps

干燥介质的性质：

CH?Cg?HCvvH?(I?(Cg?HCv)t?r0H51H273?t1.013?10?)?22.4MgMv273Pt、tW、tas、tD的意义与关系物料衡算：L(H2?H1)?Gc(X1?X2)Gc?G1(1?w1)?G2(1?w2)

Qp?L(I1?I0)热量衡算：

'Qd?L(I2?I1)?Gc(I2?I1')?QLQp?Qd?L(Cg?H0Cv)(t2?t0)?Gc(Cs?X2Cw)(?2??1)?W(r0?Cvt2?Cw?1)'Qp?Qd?L(I2?I0)?Gc(I2?I1')?QL

热效率：??W(r0?Cvt2?Cw?1)

Qp?QdGcdX??kH(HS,tw?H)?(t?tw) Sd?rtw干燥速率：U???1?Gc(X1?Xc)UcSUcGc(Xc?X*)Xc?X**干燥时间：U? (X?X)??2?ln**SUcXc?XX2?XU?kXX??2?GcXcXclnSUcX22基本练习

2.1基本概念填空

1.一般而言，两组分A、B的等摩尔相互扩散体现在在 单元操作中，而A在

B中的单向扩散体现在 单元操作中。在传质理论中，有代表性的三个模型分

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别是： 、 、 。在吸收中的理论分析，当前仍采用 模型作为基础。

2.某低浓度气体吸收过程，已知：相平衡常数为m=1，气膜和液膜的体积吸收系数分别为kya=2×10-4Kmol/(m3s)、kxa=0.4Kmol/(m3s)。则该吸收过程为 膜控制过程。气膜阻力占总阻力的百分数为 ，该气体为 溶气体。

3.压力 ，温度 将有利于吸收过程的进行。吸收因数A表示

与 之比，当A>>1时，增加塔高，吸收率将明显 。

4.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，则入塔气体浓度将 ，出塔气体浓度将 ，出塔液体浓度将 。 5.吸收总推动力用气相浓度差表示时，应等于 和 之差。 15.在吸收操作中，气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将 ，操作线将 平衡线，设备费用将 。 6.在气相中，温度升高则物质的扩散系数将 ；压强升高则物质的扩散系数将 。

7.在吸收过程中，若总传质系数近似等于气膜的分传质系数，则该过程称为 控制过程。

8.解吸时的质量传递方向是从 相到 相。

9.溶解度很大的气体在吸收塔内的吸收过程是 控制过程。

10.在传质理论中有代表性的三个模型分别是 、 和表面更新模型。在吸收的理论分析中，当前仍采用 。

11.在吸收操作中，溶质的质量传递方向是从 相到 相，因此，吸收塔中的操作线在平衡线的 方。

12.提高吸收剂的用量对吸收有利。当系统为气膜控制时，提高吸收剂用量将使Kya ；当系统是液膜控制时，提高吸收剂用量将使Kya 。在设计中，采用(L/V)=(L/V)min，则塔高H= 。

13. KX和kx分别是以 、 为推动力的传质系数，它们的单位是 。

14.实验室中用水逆流吸收空气中CO2，当其他条件不变时，增加CO2的流量，则入塔气体的浓度将 ，出塔气体的浓度将 ，出塔液体体的浓度将 。 15.对非液膜控制的吸收过程，增大气体流量，则气相总传质系数KY将 ，气相总传质单元高度将 。

16.物理吸收属传质过程，其溶质由 向 传递。 和 对解吸过程有利。在逆流吸收塔中，吸收因数的定义式是 。当吸收因数小于1，若填料高度为∞，则气液两相将于塔 达到平衡。

17.吸收过程物料衡算的基本假设是： 、 。 18.吸收塔底部的排液管成U形，其目的是起 作用，以防止 短路。 19.在采用溶剂吸收混合气体中的极易溶解的气体时，气相一侧的界面浓度yi接近于 ，而液相一侧的界面浓度xi接近于 。该过程属于 控制。 20.对非液膜控制的低浓度吸收系统，溶剂流量越大，则气相总体积吸收系数KYa将 ，气相总传质单元高度HOG将 。

21.由于吸收过程气相中的溶质分压 液相中溶质的平衡分压，所以吸收过程的操作线在平衡曲线的 。增加吸收剂的用量，操作线的斜率 ，操作线向 平衡线的方向偏移，过程的推动力X*-X将 。

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22.在50℃、760mmHg的空气中水蒸汽的分压为55.3mmHg，50℃水的饱和蒸汽压为92.51mmHg，则此空气的湿度为 ，相对湿度为 。

23.在某填料层高度为8m的填料塔中，所完成的分离任务需要16块理论板（含塔釜），则该填料的等板高度(HETP)= 。

24.对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当系统压强增加时，则相平衡常数m将 ，溶解度系数H将 。

25.溶液中物质的扩散系数不仅与液体的 有关，还与液体的 有关。 26.在气体中，压强升高则物质的扩散系数 。

27.精馏塔的塔顶温度总低于塔釜温度，其原因之一是 ；另一原因是 。在精馏塔的设计中，回流比越 ，所需要的理论板数量越多，其操作的能耗越 。 28.精馏塔设计时采用的参数（F、xF、q、D、xD、R均为定值），若降低塔顶回流液的温度，则塔内各板上下降液相流量将 ，各板上上升蒸汽流量将 ，精馏塔内的液汽比将 ，达到相同的分离程度所需要的理论板数量将 。

29.某精馏塔在操作时，F、xF、q、D保持不变，而增大回流比R，则此时的xD将 ，xW将 ，V将 ，L/V将 。

30.某连续精馏塔中，若精馏段操作线截距等于零，则：回流比等于 ；馏出液量等于 ；操作线斜率等于 。

31.简单蒸馏的主要特点是 、 。简单蒸馏操作时易挥发组分的物料衡算式是 。

32.精馏过程是利用 和 的原理而进行的分离过程。

33.在精馏塔的设计时，提高操作压强，则相对挥发度将 ，塔顶温度将 ，塔釜温度将 。

34.温度为T℃时，纯态物质A、B的饱和蒸汽压分别为pAs、pBs，由A、B两组分组成的理想体系在温度为T℃达到汽液平衡，则A对B的相对挥发度αAB= 。 35.在精馏中，进料的热状态有 进料、 进料、 进料、饱和蒸汽进料、过热蒸汽进料等五种，其中饱和蒸汽进料的热状况参数q= 。

36.某精馏塔的设计任务为：原料量为F，原料组成为xF，要求塔顶馏出液为xD，塔釜残液组成为xW.设计时选定的回流比不变，加料状态由原来的饱和蒸汽该为饱和液体，则所需的理论板数将 ，提馏段上升蒸汽量将 ，提馏段下降液体流量将 ，精馏段上升蒸汽量将 。

37.由苯（A）和甲苯（B）组成的混合液可视为理想溶液，在101.3KPa、90℃在达到汽液平衡，90℃苯和甲苯的饱和蒸汽压分别为135.5KPa、54KPa，此时液相中xA= ，苯的挥发度νA= ，相对挥发度αAB= 。

38.在连续精馏塔中进行全回流操作，已测得相邻两板上下降液相组成分别为xn-1=0.7，xn=0.5（轻组分的摩尔分率）。已知操作条件下的相对挥发度为3，则yn= ，*

xn= ，以液相组成表示的第n块板的板效率EML= 。 39.精馏过程是利用 和 的原理而进行。 40.在精馏操作中，有 种进料热状况，其中 进料的q值最大。

41.某二元物系的相对挥发度α=2.5，于全回流条件下作精馏操作，已知yn=0.4，则第n+1块理论板上的上升汽相组成yn+1= （由塔顶往下数）。全回流操作应用的场合通

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