广东工业大学化工原理下册总结

一、填空与选择题试题范围（30分）1、蒸馏定义及概念，实现精馏的理论依据（国庆+李军PPT）定义：利用液体混合物中各组分挥发性的差异来分离液体混合物的传质过程。概念：是质量传递过程（传质过程），即由浓度差引起的物质转移过程精馏的理论依据（1314）：即多次蒸馏。液体混合物经过多次部分汽化和多次部分冷凝后，几乎被完全分离。2、进料热状况的种类，q值大小与进料状况的关系；q线的物理意义，不同进料状况下 q线的变化（国庆+李军PPT）对于饱和液体、气液混合物以及饱和蒸汽而言，q值就等于进料的液相分率。进料焓值(温度)增加，q 值减小， 则 q 线与精馏操作线的交点(相应加料热状态下两操作线的交点)沿着精馏操作线朝 x、y 减小的方向移动。从塔设备的角度，这意味着加料板位置下移。 3、精馏塔计算时，塔内上升蒸汽量与R的关系回流比 L精馏段下降液体的摩尔流量，kmol/h ；D馏出液摩尔流量，kmol/h4、相对挥发度与饱和蒸气压的关系（国庆PPT） 分别为组分A、B的液体蒸汽压，Pa，即纯液体的饱和蒸汽压；5、在yx相图上，相对挥发度大小与平衡线、对角线、组分的分离难易程度等之间的关系（李军PPT）a 时， ；对于大多数溶液，两相平衡时，y 总是大于 x，故平衡线位于对角线上方。平衡线偏离对角线越远，表示该溶液越易分离。恒沸点时，x-y 线与对角线相交，该点处汽液相组成相等。越大，组分在汽、液两相中的摩尔分数相差越大，分离也越容易6、精馏塔实际板数计算（李军PPT）全塔板效率 ET （总板效率）为完成一定分离任务所需的理论塔板数 N 和实际塔板数 NT 之比若已知一定操作条件下的全塔效率，便可求得实际板数。 7、二元理想混合液精馏，平衡关系已知，全回流下两板间的液相组成计算全回流时，精馏塔顶y1=x1，利用相平衡关系求相对应的x或y 精馏段操作线与对角线重合 提馏段操作线与对角线重合8、全回流的概念塔顶上升蒸汽冷凝后全部回流至塔内的操作方式。全回流时操作线和平衡线的距离为最远，达到相同的分离程度所需的理论板数最少9、吸收的定义及概念（国庆+李军PPT）定义：利用气体在液体中溶解度的差异来分离气体混合物的传质过程。概念：是质量传递过程（传质过程），即由浓度差引起的物质转移过程（不知道）蒸馏中气相中重组分向液相传递，液相中轻组分向气相传递，是双相传递；吸收中溶质分子由气相向液相单相传递，惰性组分及溶剂组分处于“停滞”状态。 10、脱吸因数S概念。脱吸因数 m相平衡常数；V惰性气体的摩尔流量，kmol/s；L溶剂的摩尔流量，kmol/s11、吸收剂用量、液气比、传质推动力、传质单元数、填料层高度、吸收塔的费用等之间的关系（国庆+李军PPT）12、双膜理论要点及特定体系(如氧气、二氧化碳气体、氨气等)的吸收控制类型（国庆+李军PPT）双膜理论1气液两相间存在稳定的相界面，界面两侧各有一层有效膜，溶质以分子扩散的传质方式由气相主体进入液相主体。2在相界面处，气液两相达到平衡。3在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。在气液两相主体中，溶质浓度均匀。吸收控制当溶质溶解度很大，即H很大时， ，传质阻力主要在气膜，称为气膜控制传质过程。如水吸氨。当溶质溶解度很小，即H很小时， ，传质阻力主要在液膜，称为液膜控制传质过程。如水吸氧。13、享利定律概念，亨利系数E与溶解度大小的关系，E、m随系统中压强和温度的变化趋势（李军PPT）概念：在一定的温度和压力（不太高）下，稀溶液中溶质在气相中的平衡分压与其在液相中的溶解度成正比亨利系数E与溶解度大小的关系，对稀溶液 在一定温度下达到平衡时，溶液的浓度随气体压力的增加而增加。温度下降则气体的溶解度增高亨利系数的值随物系的特性及温度而异。物系一定，E 值一般随温度的上升而增大14、吸收过程的控制因素计算一、 物料衡算由， 得 或 式中：V惰性气体的摩尔流量，kmol/s；L溶剂的摩尔流量，kmol/s Y1，Y2分别为进出塔气体中溶质组分的摩尔比； X1，X2 分别为出进塔液体中溶质组分的摩尔比 回收率：溶质被吸收的百分率，即 所以 二、 吸收操作线方程 或 显然，吸收操作线为一直线。式中：液气比。 最小液气比 15、湿空气的性质，湿度图的构成使用。湿空气的性质湿度H(绝对湿度，湿含量)：湿空气中水汽质量与干空气质量之比空气饱和时，式中，Ps为空气温度下纯水的饱和蒸汽压。相对湿度j：水汽分压与水的饱和蒸汽压之比得 比体积vH：单位质量干空气所具有的湿空气体积比热容cH(湿热)：常压下1kg干空气和其所带的Hkg水汽升高1C所需的热量焓I：1kg干空气和其所带的Hkg水汽的焓干球温度t：真实温度湿球温度tw：当空气传给水分的显热等于水分汽化所需的潜热时，水温维持稳定，该温度即为空气的湿球湿度tw绝热饱和温度tas：当气温下降放出的显热等于水分汽化所需潜热时，出口气温和水温维持稳定，该温度即为空气的绝热饱和温度tas。稳定后，汽化所需潜热完全来自气温下降放出的显热，同时水汽又以潜热的形式将显热带回气相，所以过程等焓。露点td：不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度。露点就是以水汽分压作为饱和蒸汽压来确定的温度。由得 不饱和空气 饱和空气 湿度图等H线：与纵轴平行 等I线：与斜轴平行 等t线 等线 水汽分压线已知一对独立参数，求状态点t 和tw t 和td t 和j16、恒速干燥，降速干燥的影响因素（李军PPT）恒速干燥：由水份汽化速率控制(取决于物料外部的干燥条件)降速干燥：取决于湿份与物料的结合方式，以及物料的结构，物料外部的干燥条件对其影响不大17、结合水分、非结合水分、自由水分、平衡水分的概念，它们之间的关系及参数表达。平衡水分：物料在不饱和空气中不能汽化的水分。当物料中水分的蒸汽压降至空气中水汽分压时，水分不再蒸发(汽化)。自由水分：物料在不饱和空气中能汽化的水分，即总水分与平衡水分之差。结合水分：物料中细胞壁内的水分、毛细管中的水分以及结晶水。由于结合力强，其蒸汽压低于同温度下纯水的饱和蒸汽压，所以分离较困难。非结合水分：物料表面的水分以及较大孔隙中的水分。由于结合力弱，其蒸汽压等于同温度下纯水的饱和蒸汽压，所以分离较容易。它们之间的关系及参数表达：（214，图4-10）18、关于湿空气性质的相关计算公式。见15题19、干燥速率曲线与物料表面温度的关系（李军PPT）预热段：物料吸热升温以提高汽化速率 恒速干燥段：物料温度恒定在 tw，Xt变化呈直线关系，气体传给物料的热量全部用于湿份汽化。降速干燥段: 气体传给物料的热量仅部分用于湿份汽化，其余用于物料升温20、空气经干燥系统的预热器后，其状态的变化物料含水量下降，表面温度升高，但变化不大21、恒定干燥条件（李军PPT）一定的气固接触方式下，固定空气的温度、湿度，流过物料表面的速度22、不饱和空气的温度、湿度、相对湿度、水气分压的关系见15题23、干燥器的临界含水量（李军PPT）概念：恒速干燥终了时的含水量。Xc 决定两干燥段的相对长短，是确定干燥时间和干燥器尺寸的基础数据，对制定干燥方案和优化干燥过程十分重要。影响因素：Xc 与物料的厚度、大小以及干燥速率有关，所以不是物料本身的性质。一般需由实验测定。物料层越厚，临界含水量越大，转入降速段越早，干燥时间越长。减小物料层厚度、加强对物料的搅拌均可减小临界含水量。24、理想干燥、等焓干燥（李军PPT）理想干燥：气体放出的显热全部用于湿分汽化。如果散热损失可视为零且物料的初始温度与产品温度相同，则加热物料所消耗的热量为零；或当干燥器的补充加热量恰等于加热物料和散热损失的热量，则干燥过程可视为理想干燥过程。理想干燥过程可近似为等焓过程等焓干燥：又称绝热干燥过程。a.不向干燥器重补充热量，即QD=0. b.忽略干燥器向周围散失的热量，即QL=0.c.物料进出干燥器的焓相等，即G(I2- I1 )=0 d.沿等I线 ，空气t1 、t2，即可确定H1 、H2。25、实现干燥的必要条件（李军PPT）只要物料表面的湿份分压高于气体中湿份分压，干燥即可进行，与气体的温度无关。二、问答题（10分）湿度图的应用（李军PPT）1、由测出的参数确定湿空气的状态 a水与空气系统，已知空气的干球温度t和湿球温度tw，确定该空气的状态点A(t,H)。b水与空气系统中，已知t和td，求原始状态点A(t,H)。c水与空气系统中，已知t和，求原始状态点A的位置2、已知湿空气某两个可确定状态的独立变量，求该湿空气的其他参数和性质 干燥流程预热器的作用（李军PPT）预热器的作用在于加热空气。根据加热方式可分为两类：直接加热式：如热风炉。将燃烧液体或固体燃料后产生的高温烟气直接用作干燥介质；间接换热式：如间壁换热器。干燥过程图解（李军PPT）等焓干燥（李军PPT）等焓干燥过程又称绝热干燥过程。a.不向干燥器重补充热量，即QD=0. b.忽略干燥器向周围散失的热量，即QL=0.c.物料进出干燥器的焓相等，即G(I2- I1 )=0 d.沿等I线 ，空气t1 、t2，即可确定H1 、H2。干燥机理（对流干燥过程原理，李军PPT）温度为 t、湿份分压为 p 的湿热气体流过湿物料的表面，物料表面温度 ti 低于气体温度 t。由于温差的存在，气体以对流方式向固体物料传热，使湿份汽化；在分压差的作用下，湿份由物料表面向气流主体扩散，并被气流带走。影响干燥过程的因素（李军PPT）1物料尺寸和气固接触方式：减小物料尺寸，干燥面积增大，干燥速率加快。2干燥介质条件：通过强化外部干燥条件 (t，H，u) 来增加传热传质推动力，减小气膜阻力，可提高恒速段 (表面汽化控制) 的干燥速率，但对降速段 (内部扩散控制) 的改善不大。3物料本性：物料本性不影响恒速段的干燥速率；物料结构不同，与水分的结合方式、结合力的强弱不同，降速段干燥速率差异很大。临界含水量的概念及其影响因素（李军PPT）概念：恒速干燥终了时的含水量。Xc 决定两干燥段的相对长短，是确定干燥时间和干燥器尺寸的基础数据，对制定干燥方案和优化干燥过程十分重要。影响因素：Xc 与物料的厚度、大小以及干燥速率有关，所以不是物料本身的性质。一般需由实验测定。物料层越厚，临界含水量越大，转入降速段越早，干燥时间越长。减小物料层厚度、加强对物料的搅拌均可减小临界含水量。干燥过程的平衡关系和速率关系、干燥速率曲线（李军PPT）平衡关系：1平衡状态：当湿含量为 X 的湿物料与湿份分压为 p 的不饱和湿气体接触时，物料将失去自身的湿份或吸收气体中的湿份，直到湿份在物料表面的蒸汽压等于气体中的湿份分压。2.平衡含水量：平衡状态下物料的含水量。不仅取决于气体的状态，还与物料的种类有很大的关系。 速率关系干燥速率U：干燥器单位时间内汽化的湿分量干燥速率曲线干燥速率 U 或干燥速度 N 与湿含量 X 的关系曲线。干燥过程的特征在干燥速率曲线上更为直观。以临界湿含量 Xc 为界，可将干燥过程只分为恒速干燥和降速干燥两个阶段。恒速干燥段：由物料内部向表面输送的水份足以保持物料表面的充分湿润，干燥速率由水份汽化速率控制(取决于物料外部的干燥条件)，故恒速干燥段又称为表面汽化控制阶段。三、吸收计算题（20分）1、物料衡算、液气比和最小液气比、吸收液的出口浓度2、填料层高度的计算（对数平均推动力法和脱吸因数法）；传质单元数、传质单元高度的计算3、操作条件的改变对吸收率和填料层高度的影响四、精