化工过程设计

模拟考试试题 （1）卷

一、填空(每空2分,共20分)

1、气液传质分离过程的热力学基础是( )。如果所有相中的温度压力相等、每一组分的逸度也相等，则此时达到了 。

2. 一烃类混合物送入精馏装置进行分离，进料组成和相对挥发度a值如下，现有A、B 两种方案可供选择（见下图），你认为哪种方案合理？为什么？

异丁烷 正丁烷 戊烷 异丁烷 正丁烷 戊烷

摩尔% 25 30 45 相对挥发度：1.24 1.00 0.34 2、精馏塔计算中每块板温度变化是由于 改变，每块板上的温度利

用 确定。

3、多组分精馏根据指定设计变量不同可分为 型计算和 型计算。

4、只在塔顶或塔釜出现的组分为 。

5、 超滤是以 为推动力，按( )选择分离溶液中所含的微粒和大分子的膜分离操作。 6、吸收操作在传质过程上的主要特征是 二、推导分析(20分)

1. 由物料衡算，相平衡关系式推导图1单级分离基本关系式。

?czi(Ki?1)?0i?1(Ki?1?)?1 式中： Ki——相平衡常数；?——气相分率

“化工传递过程”复习大纲

一 课程基本内容

(1)动量传递建立动量传递方程组，介绍方程组礁层流、湍流中的应用。其应用是指在特定的条件下求解：流体的速度分布、应力分布及流量计算。介绍边界层概念和方程，湍流概念和方程。这部分内容是学习传递过程的基础，务必一开始就扎扎实实地加以掌握。

(2)热量传递在这部分内容中首先建立了热量传递方程组，接着在稳态、非稳态热传导和稳态层流、湍流传热领域展开讨论。主要解决在定解条件下固体、流体内的温度分布、局部热量通量和总热流率。稳态导热中要掌握一维导热例子(直角坐标和柱坐标)。在非稳态导热中注意对毕渥特数(Bi)的判别，掌握集总热容法(Bi<0.1)，和无限大物体导热的高斯误差函数法，其它情况可采用图解法计算。对沿板的精确解、近似解所导出的公式会正确使用，如利用公式求解温度分布、边界层层厚及热流通量。类比解主要是用在湍流传递中，其思想是利用较易得到的摩擦阻力系数类推得出湍流传热系数和湍流传质系数或是用对流传热系数类推出对流传质系数，类比解注意对J因数类似法的掌握运用。

(3)质量传递在上述部分基础上，进一步讨论了与化工生产最为密切的质量传递，它是传递与分离过程间的桥梁。在这部分中建立了组元的质量传递方程，用于解决浓度分布问题，介绍了传质方式和原理，介绍了对流传质系数的定义和在层流、湍流下传质系数的求解公式。这部分内容在方程的建立，求解思路和所用的数学解法与(1)(2)部分雷同，学习时可注意借鉴上述知识。学完这部分内容后，注意全篇的融会贯通、归纳整理。如每一部分开始都是建立各自的微分方程。三传的层流解、湍流解、类比解、图解等都可加以归纳。进行对

“化工传递过程”复习大纲

一 课程基本内容

(1)动量传递建立动量传递方程组，介绍方程组礁层流、湍流中的应用。其应用是指在特定的条件下求解：流体的速度分布、应力分布及流量计算。介绍边界层概念和方程，湍流概念和方程。这部分内容是学习传递过程的基础，务必一开始就扎扎实实地加以掌握。

(2)热量传递在这部分内容中首先建立了热量传递方程组，接着在稳态、非稳态热传导和稳态层流、湍流传热领域展开讨论。主要解决在定解条件下固体、流体内的温度分布、局部热量通量和总热流率。稳态导热中要掌握一维导热例子(直角坐标和柱坐标)。在非稳态导热中注意对毕渥特数(Bi)的判别，掌握集总热容法(Bi<0.1)，和无限大物体导热的高斯误差函数法，其它情况可采用图解法计算。对沿板的精确解、近似解所导出的公式会正确使用，如利用公式求解温度分布、边界层层厚及热流通量。类比解主要是用在湍流传递中，其思想是利用较易得到的摩擦阻力系数类推得出湍流传热系数和湍流传质系数或是用对流传热系数类推出对流传质系数，类比解注意对J因数类似法的掌握运用。

(3)质量传递在上述部分基础上，进一步讨论了与化工生产最为密切的质量传递，它是传递与分离过程间的桥梁。在这部分中建立了组元的质量传递方程，用于解决浓度分布问题，介绍了传质方式和原理，介绍了对流传质系数的定义和在层流、湍流下传质系数的求解公式。这部分内容在方程的建立，求解思路和所用的数学解法与(1)(2)部分雷同，学习时可注意借鉴上述知识。学完这部分内容后，注意全篇的融会贯通、归纳整理。如每一部分开始都是建立各自的微分方程。三传的层流解、湍流解、类比解、图解等都可加以归纳。进行对

第五章 气-固相催化反应动力学

本章核心内容：介绍了气-固相催化反应的特点、固体催化剂的特征参数和均匀及不均匀吸附等温方程的要点，在此基础上，阐述了不同控制步骤的气-固相催化反应本征动力学方程。本章的重点在于讨论有关固体催化剂的反应-传质-传热耦合的宏观过程、宏观动力学方程的建立及求解方法。

前已述及，化学反应可分为均相反应和非均相反应两大类。均相反应动力学因无相间传质传热阻力属于本征动力学范畴，而气固两相催化反应存在相间传递阻力，使可测的主体气流温度和浓度与实际反应值不同，为了描述真实的反应速率，进行有效的气固催化反应器设计，从第五章开始，将学习和讨论气固非均相反应动力学及其反应器设计内容。本章从它的机理方程入手，详细讨论气固相催化反应宏观动力学规律。 5-1 气-固相催化反应 5-1-1 气-固相催化反应概述

所谓气固相催化反应是指在反应条件下，在固体催化剂表面上进行的、反应物和产物均呈气态的一类化学反应。例如，氮气和氢气在固体铁催化剂表面上进行的合成反应，二氧化硫在固体钒催化剂表面上转化为三氧化硫的反应，合成气在铜基催化剂表面上进行合成甲醇的反应等等，都属于气固相催化反应。这一类型的催化反应在化工生产中所占的份额相当大，因此气固相催

“化工传递过程”复习大纲

一 课程基本内容

(1)动量传递建立动量传递方程组，介绍方程组礁层流、湍流中的应用。其应用是指在特定的条件下求解：流体的速度分布、应力分布及流量计算。介绍边界层概念和方程，湍流概念和方程。这部分内容是学习传递过程的基础，务必一开始就扎扎实实地加以掌握。

(2)热量传递在这部分内容中首先建立了热量传递方程组，接着在稳态、非稳态热传导和稳态层流、湍流传热领域展开讨论。主要解决在定解条件下固体、流体内的温度分布、局部热量通量和总热流率。稳态导热中要掌握一维导热例子(直角坐标和柱坐标)。在非稳态导热中注意对毕渥特数(Bi)的判别，掌握集总热容法(Bi<0.1)，和无限大物体导热的高斯误差函数法，其它情况可采用图解法计算。对沿板的精确解、近似解所导出的公式会正确使用，如利用公式求解温度分布、边界层层厚及热流通量。类比解主要是用在湍流传递中，其思想是利用较易得到的摩擦阻力系数类推得出湍流传热系数和湍流传质系数或是用对流传热系数类推出对流传质系数，类比解注意对J因数类似法的掌握运用。

(3)质量传递在上述部分基础上，进一步讨论了与化工生产最为密切的质量传递，它是传递与分离过程间的桥梁。在这部分中建立了组元的质量传递方程，用于解决浓度分布问题，介绍了传质方式和原理，介绍了对流传质系数的定义和在层流、湍流下传质系数的求解公式。这部分内容在方程的建立，求解思路和所用的数学解法与(1)(2)部分雷同，学习时可注意借鉴上述知识。学完这部分内容后，注意全篇的融会贯通、归纳整理。如每一部分开始都是建立各自的微分方程。三传的层流解、湍流解、类比解、图解等都可加以归纳。进行对

一、填空题

1. 分离作用是由于加入（ ）而引起的，因为分离过程是（ ）的逆过程。

2. 吸收有（ ）关键组分，这是因为（ ）的缘故。 3. 常用吸附剂有（ ），（ ），（ ）。 4. 工业上常用（ ）表示特定物系的分离程度，汽液相物系的最大分离程度又称为（ ）。

5. 固有分离因子是根据（ ）来计算的。它与实际分离因子的差别用（ ）来表示。

6. 在多组分精馏计算中为了给严格计算提供初值，通常用（ ）或（ ）方法进行物料预分布。

7. 吸收过程计算各板的温度采用（ ）来计算，而其流率分布则用（ ）来计算。

8. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（ ）。 四、简答题

1. 简述绝热闪蒸过程的特点。

2. 简述精馏过程最小回流时的特点。

3. 工艺角度简述萃剂的选择原则。

4. 表观吸附量等于零，

《化工过程设备设计》期末复习题答案

一、名词解释

1．外压容器

内外的压力差小于零的压力容器叫外压容器。 2．边缘应力

由于容器的结构不连续等因素造成其变形不协调而产生的附加应力为边缘应力。 3．基本风压值

以一般空旷平坦的地面、离地面10米高处，统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速为标准计算而得的值叫基本风压值。 4．计算厚度

由计算公式而得的壁厚叫计算壁厚。 5．低压容器

对内压容器当其设计压力为0.1MPa?P?1.6MPa时为低压容器。 6．等面积补强法

在有效的补强范围内，开孔接管处的有效补强金属面积应大于或等于开孔时减小的金属面积。 7．回转壳体

一平面曲线绕同一平面的轴旋转一周形成的壳体为回转壳体。 8．公称压力

将压力容器所受到的压力分成若干个等级，这个规定的标准等级就是公称压力。 9．计算压力

在相应设计温度下，用以确定容器壁厚的压力为计算压力。 10．20R

20表示含碳量为0.2%，R表示容器用钢。

11．设计压力

设定在容器顶部的最高压力，与相应的设计温度一起作为设计载荷，其值不低于工作压力。 12．强制式密封

完全依靠螺栓力压紧垫片使之密封为强制式密封。 13．强度

构件在外力作用下不至发生过大变形或断裂的能力。

绪论1化工过程：原料经过物理或化学加工制成产品的过程。

2化工过程分析：化工过程系统的分析主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数；目标是使决择方案，技术上先进、可行，经济上优越、合理，对于操作工况的分析也就是通常说的生产操作调优。

的线性关系，然后将各单元简化模型与系统的机构模型联立求解。以低阶的线性方程组的解逼近原非线性方程组的解。

3序贯模块法的基本思想： 从流程的第一个单元设备开始计算，即调用与该单元所对应的单元模块，由已知的输入与参数求输出流股变量，而该输出变量即为下一个单元的输入，再依次调用各单元模块，直至流程的最后一个单元模块，就可优化1过程系统优化（实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化）可用于管理、过程设计和装置规范、车间操作。

2结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联接，以优化过程系统。 3参数优化：对于一确定的过程系统，对其中的操作参数进行优选，以使某些指标达到最优。（最终目的是以最小的投入获得最大的收益） 它的三个核心部分是确定最优目标、调优因素的分析、统计模型的建立。

换热网络 1换热网络的作用：换热是化工过程不可或缺的单元操作过程，换热器与

绪论1化工过程：原料经过物理或化学加工制成产品的过程。

2化工过程分析：化工过程系统的分析主要是分析过程系统的运行机制、影响因素、过程模型的数学描述、目标函数的建立、优惠工况下的最佳操作参数；目标是使决择方案，技术上先进、可行，经济上优越、合理，对于操作工况的分析也就是通常说的生产操作调优。

的线性关系，然后将各单元简化模型与系统的机构模型联立求解。以低阶的线性方程组的解逼近原非线性方程组的解。

3序贯模块法的基本思想： 从流程的第一个单元设备开始计算，即调用与该单元所对应的单元模块，由已知的输入与参数求输出流股变量，而该输出变量即为下一个单元的输入，再依次调用各单元模块，直至流程的最后一个单元模块，就可优化1过程系统优化（实现过程系统最优运行，包括结构优化和参数优化）可用于管理、过程设计和装置规范、车间操作。

2结构优化：改变过程系统中的设备类型或相互间的联接，以优化过程系统。 3参数优化：对于一确定的过程系统，对其中的操作参数进行优选，以使某些指标达到最优。（最终目的是以最小的投入获得最大的收益） 它的三个核心部分是确定最优目标、调优因素的分析、统计模型的建立。

换热网络 1换热网络的作用：换热是化工过程不可或缺的单元操作过程，换热器与

得分 阅卷人 段 ）。

2. 吸收因子为（A?L ），其值可反映吸收过程的（ 难易程度 ）。 KV一、 填空题(每空1分，共30分) 1. 萃取精馏塔在萃取剂加入口以上需设（萃取剂回收3. 多组分精馏根据指定设计变量不同可分为（设计）型计算和（操作）型计算。

4. 在塔顶和塔釜同时出现的组分为（ 分配组分 ）。

5. 吸收有（1个）关键组分，这是因为（ 单向传质 ）的缘故。 6. 当原溶液为非理想型较强的物系，则加入萃取剂起（ 稀释 ）作用。 7. 要提高萃取剂的选择性，可（增大）萃取剂的浓度。 8. 流量加合法在求得方程求j。

9. 当两个易挥发的组分为关键组分时，则以（ 塔釜 ）为起点逐板计算。 10. 通过精馏多级平衡过程的计算，可以决定完成一定分离任务所需的（ 理论板数 ）

11.分离最小功是分离过程必须消耗能量的下限它是在分离过程（ 可逆 ）时所消耗的功。

12.在相同的组成下，分离成纯组分时所需的功（大于）分离成两个非纯组分时所需的功。

13.传质分离过程分为（ 平衡分离过程）和（ 速率控制过程 ）两大类。

14.气液相平衡常数定义为（ 气相组成和液相组成的比值（y/x） ）。