环境工程原理复习题1

1、环境工程原理习题 1填空：1、对流传质系数为 心,整个有效膜层的传质推动力为C i -CAQ，对流传质速率方程为：。2、按溶质与吸收剂之间发生的作用吸收过程可分为： 。3、亨利定律在三种表达形式为：。4、双组分体系yA（溶质的摩尔分数）与 Ya（摩尔比）之间的关系式为： 。5、双组分体系xa（溶质的摩尔分数）与 Xa（摩尔比）之间的关系式为： 。6、双膜理论假设在两界面处气、液两相在瞬间： 。7、在稳态恒摩尔逆流吸收塔中，废气初始浓度丫1为0.05，吸收率为98%,丫2= _一8、在稳态恒摩尔逆流吸收塔中，全塔物料衡算方程为： 。9、最小吸收剂条件下，塔底截面气、液两相 。10、Freundl

2、ich 方程为：。12、单分子吸附的 Langmuir等温方程为：。1、空气中含有SO2和CH4两种气体，其分压相同，试判断哪种气体更容易被水吸收，为什么？2、用活性炭吸附含酚废水，当采用单级吸附饱和后，将饱和后的活性炭到固定床中，从顶部通入同浓度的含酚废水，问活性炭是否还能吸附？为什么？传质与吸收：一、基本知识1 .吸收的依据是（1 ）。气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异液体均相混合物中各组分挥发能力的差异液体均相混合物中各组分结晶能力不同液体均相混合物中各组分沸点不同2 .一个完整的工业吸收流程应包括（3 ）。吸收部分脱吸部分吸收和脱吸部分难以说明3 .吸收操作的作用是分离（1 ）

3、。气体混合物液体均相混合物互不相溶的液体混合物气一液混合物4 .评价吸收溶剂的指标包括有（1, 2, 3 ）。对混合气中被分离组分有较大溶解度，而对其他组分的溶解度要小，即选择性要高混合气中被分离组分在溶剂中的溶解度应对温度的变化比较敏感溶剂的蒸气压、黏度要低，化学稳定性要好，此外还要满足价廉、易得、无毒、不易燃烧等经济和安全条件5 .有关吸收操作的说法中正确的是（17 ）。实际吸收过程常同时兼有净化与回收双重目的吸收是根据混合物中各组分在某种洛剂中溶解度的不同而达到分离的目的一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分常用的解吸方法有升温、减压和吹气。其中升温与吹气特别是升温与吹气同时使用

4、最为常见用吸收操作来分离气体混合物应解决下列三方面问题：a.吸收剂的选择；b.吸收剂的再生；C.吸收设备根据不同的分类方法，吸收可分为物理吸收和化学吸收；也可分为单组分吸收和多组分吸收；又可分为等温吸收和非等温吸收按气、液两相接触方式的不同，可将吸收设备分为级式接触与微分接触两大类6 .由二氧化碳、空气、水构成的气液平衡体系，若总压及温度选定，那么当空气被视为不溶于水的惰性组分时，该体系的自由度数是（3 ）3 2 1 07 .下列关于分子扩散与分子热运动的比较与分析中不正确的是（ 3 ） 。没有分子热运动就不可能有分子扩散运动分子扩散与分子热运动都是一种无定向的运动 分子扩散只能发生在非平衡体

5、系无论体系平衡与否分子运动总是在进行8. 费克定律可以解答的问题为（3 ） °分子热运动方向及其速度大小分子扩散方向及其扩散系数大小分子扩散方向及其速率大小扩散传质方向及其速率大小9. 下列对扩散系数的理解和认识中不对的是（ 2 ） 。扩散系数不是物性参数，而是物系中物质的一种传递性质扩散系数与浓度场中的浓度梯度成正比比气相中物质的扩散系数因温度的增高而加大，因压强的增高而减少液相中物质的扩散系数受浓度的影响显著10. 关于亨利定律与拉乌尔定律的下述讨论中错误的是（ 1 ） 。亨利定律与拉乌尔定律都是关于理想溶液的气液平衡定律是亨利定律与拉乌尔定律都适用于稀溶液的气液平衡亨利常数E

6、越大，物质的溶解度越小温度越低，亨利常数E值越小11. 在一符合亨利定律的气液平衡系统中，溶质在气相中的摩尔浓度与其在液相中的摩尔浓度的差值为（ 4 ） 。正值负值零 不确定12. 假定空气中的氧为溶质，氮为惰性气体，它们的体积比为1 :4，若视空气为理想气体，则氧在空气中的摩尔分数X、摩尔比X以及质量浓度比 X'的大小顺序为 （1 ）。 x < X < X' X < X' < x X' < x < X x < X' < X13已知SO2水溶液在三种温度 trt2、t3下的亨利系数分别为 Ei = 361.

7、55Pa, E2 = 1136.3Pa, E3 = 671.45Pa ,则（ 1 ）。 tl < t2 t3 > t2 t3 < tl tl > t214吸收过程的推动力为（ 4 ） 。浓度差温度差压力差实际浓度与平衡浓度差15. 在吸收操作中，吸收塔某一截面上总推动力（以气相浓度差表示）为 （ 1 ） ：丫 - Y* Y* - Y Y- Yi Yi - Y16. 与对某一气液平衡物系，在总压一定时，若温度升高，则其亨利系数E 将 （ 2 ）减小增加不变不确定17. 相平衡在吸收操作中的作用很重要，其应用主要是（ 1， 2， 3 ） 。判断吸收过程的方向，指明不平衡的气

8、液两相接触时，溶质是被吸收，还是被脱吸指明过程的极限，这是由气液相平衡是过程的极限决定的计算过程的推动力。这是因为吸收的推动力是以实际的气、液相组成与其平衡组成的偏离程度来表示的。实际组成偏离平衡组成越远，过程的推动力越大，过程速率也越快18. 吸收过程所发生的是被吸收组分的（ 1 ）单向扩散等分子反向扩散主体流动分子扩散19. 吸收操作时溶质从气相转入液相的过程主要有下列中的（ 1， 2， 3） 步骤组成。溶质从气相主体传递到两相界面在界面上溶质由气相转人液相，即在界面上的溶解过程溶质从界面传递到液相主体 、两步属于相内的传质过程，而属于两相间的传质过程20 .下列论断中正确的是（ 1， 2

9、， 3， 4 ） 。分子扩散是由于系统内某组分存在浓度差而引起的分子的微观的随机运动严格地讲，只要不满足等分子反方向的扩散条件，必然出现主体流动。主体流动是由于分子扩散而产生的伴生运动双组分理想洛液的精馏过程可视为等分子反向扩散过程吸收过程所发生的是组分A 的单向扩散，而不是等分子反向扩散21 .有效膜理论的基本要点为（ 1,2,3,4 ） 。气液相间有一稳定的界面，界面两侧各有一层静止的气膜和液膜，溶质以分子扩散方式通过此二膜界面上的气液两相呈平衡，即Pi = f（ i）膜以外的气液两相中心区无传质阻力，即浓度梯度（分压才度）为零对具有自由相界面的系统，对于高度揣动的两流体间的传质过程，理论

10、与实际情况不一致传质系数与扩散系数的0.67 次方成正比22 溶质渗透理论的基本要点为（ 1， 2， 3， 4 ） 。液体在下降过程中每隔一定时间。发生一次完全的混合，并使液体的浓度均匀化在。时间内发生的是非定态的扩散过程在发生混合的最初瞬间，只有界面处的浓度处于平衡浓度，界面以外区域浓度均与主体浓度相同；界面处的浓度梯度最大，传质速率也最快传质系数与扩散系数的0.5 次方成正比23 .关于扩散传质中的漂流因子概念，下列讨论中正确的是（ 1 ） 。漂流因数永远大于或等于1漂流因数反映分子扩散速率对单向分子扩散传质速率之比漂流因数概念只适用于分子扩散传质过程，而不适用于对流扩散传质过程漂流因数概

11、念只适用于气相扩散传质，而不适用于液相扩散传质24 .表面更新理论的基本要点为（ 1， 2， 3 ） 。液体在下流过程中不断有液体从主体转为界面而暴露于气相中，从而大大强化了传质过程随时的表面更新使得深处的液体有机会直接与气体接触以接受溶质传质系数与扩散系数的0.5 次方成正比25 .下列论断中正确的是（ 1， 2， 3 ）对于氨溶于水的过程而言，吸收过程的阻力主要集中于气膜，称为气膜控制过程，要想提高其吸收速率，应设法增加气相的揣动程度对于CO2溶于水的过程而言，吸收过程的阻力主要集中于液膜，称为液膜控制过程，要想提高其吸收速率，应设法增加液相揣动程度一般情况下，对于中等溶解度的吸收过程，气

12、膜阻力和液膜阻力均不可忽略，称为双膜控制吸收过程，要想提高其吸收速率，必须同时增加两相揣动程度吸收过程不论什么情况下都不存在控制步骤26 .某相际传质过程为气膜控制，究其原因，甲认为是由于气膜传质速率小于液膜传质速率的缘故;乙认为是气膜传质推动力较小的缘故。正确的是（ 4 ） 。甲对乙对甲、乙都对甲、乙都不对27.下列吸收操作中为液膜控制的传质过程为2， 3 ）用氢氧化锅溶液吸收二氧化碳气体用水吸收氧气用水吸收二氧化碳气体用水吸收二氧化硫气体28 .依据“双膜理论”，下列判断中可以成立的是（2 ）可溶组分的溶解度小，吸收过程的速率为气膜控制可溶组分的亨利系数大，吸收过程的速率为液膜控制可溶组分

13、的相平衡常数大，吸收过程的速率为气膜控制液相的黏度低，吸收过程的速率为液膜控制29 .某溶质A在气液相中的溶解平衡遵循亨利定律，今以yg、Ce分别表示A组分在气液两相中的浓度，以yi、Ci分别表示它在相界面的浓度，据相际传质的"双膜理论”，下列关系成立的是 （1 ）生常数 玉二常数型=常数也=常数匕匕Pe：工30 .根据双膜理论，当被吸收组分在液体中溶解度很小时，以液相浓度表示的传质总系数Kl （2 ）大于液相传质分系数 kL近似等于液相传质分系数kL大于气相传质分系数 kG近似等于气相传质分系数 kG31 .当进塔混合气中的溶质浓度不高（例如小于5%-10%）时，称为低浓度气体（贫

14、气）吸收，其特点为 （1,2,3,4）。气液两相在吸收塔内流量变化不大，即全塔内流体流动情况基本不变，故气膜传质系数和液膜传质系数在塔内基本不变，可视为常数由于全塔内溶质组成在涉及的范围内可视为稀溶液，平衡关系符合亨利定律，即相平衡常数m为定值，故在全塔内总传质系数可视为常数，或可取全塔的平均值因吸收量少，由溶解热而引起的液体温度的升高并不显著，故认为吸收过程是等温的，故可不作热量衡算因被吸收的溶质量很少，流经全塔的混合气体流率与液体流率变化不大，可视为常量32 .下列论断中正确的是（15 ）。塔高可看成传质单元数与传质单元高度的乘积，这只是变量的分离和合并，并无实质性的变化传质单元数所含的变

15、量只与物质的相平衡以及进出口的浓度条件有关，与设备的型式和设备中的操作条件（如流速）等无关传质单元高度表示完成一个传质单元所需的塔高，是吸收设备效能高低的反映；它的数值变化数量级不像传质系数那样大，常用吸收设备的传质单元高度约为0.15m-l.5m传质单元数的大小反映了分离过程进行的难易传质单元高度所含的变量与设备型式、操作条件有关。它的大小反映吸收设备效能的优劣33 .;在某逆流操作的填料塔中，进行低浓度吸收，该过程可视为液膜控制。若入气量增加而其他条件不变，则液相 总传质单元高度 H OL 为：（4）增加减小不定基本不变34 .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

16、入口气量有所增加，则液相总传质单元数Nol（ 3 ）,气相总传质单元高度 Hog（ 1 ）,操作线斜率将 （2 ） 增加减少基本不变不变35 .吸收塔的操作线是直线，主要基于（4 ）物理吸收化学吸收高浓度物理吸收低浓度物理吸收36 .对于逆流接触分离过程，若被分离组分的相平衡关系和操作线均为直线，即相平衡关系：Y*=mX;操作线：Y -Y =4（X1 X）,则qnG(1)最小液气比(qnL/qnG)min下的吸收因数 Smin>Smin <*Smin =9Smin = (q nL/mq nG) min 与该组分的回收率中的关系为(3 ) A min =1/ '（2）这一关系

17、式对板式塔和填料塔（1 ）。都适用板式塔适用填料塔适用（3）气相总传质单元高度 Hog和气相传质单元高度 Hg及液相传质单元高度 Hl的关系式为（1 ）。 Hog= Hg + Hl/SHog = H l+H g/S Hog = Hg-Hl/S Hog= H l-H g/S（4）气相传质单元数 Ng和气相总传质单元数 Nog的关系式为（1 ）。 Ng/Nog= 1+ H l/SH g Ng/Nog= 1+ Hg/SHl Nog / Ng = 1+ Hl/SHg Nog / Ng = 1+ Hg/SHl37 .放在一气液逆流接触的吸U塔内气体进入量为V（mol/（m 2?s）,液体进入量为 L（m

18、ol/（m 2?s）;气体进口浓度为 Vi,出口浓度为y2,液体进口浓度为 X2,出口浓度为xi,浓度均为摩尔分数，塔内气体平衡关系符合亨利定律y*=mx阳，则当解吸因数=1时，气相总传质单元数为（3 ）。 Nog=+1 N0G=m2+1y2 -mx2y1 - mx2Nogyi - mix2一 I y2 - mx2Nogy2 一 mx2y1 一 mx2-18图吸收操作示意图44.若吸收剂的溶质浓度为零，完成液的浓度及原料气组成如图6-1所示，pM定为Xb、ya,当取液气比等于 0.6时,；乙认为将增大并流吸收过程的推动力，正确的是38提高吸收塔的液气比，甲认为将增大逆流吸收过程的推动力 （4

19、）。甲对 乙对 甲、乙都不对 甲、乙都对39 .据图6-1,有人做出以下三点判断： 甲:该吸收操作在填料塔中进行 乙:气、液两相逆流接触。丙:若按a C操作线完成吸收，（X d - Xc） 则是塔顶以液相浓度表示的相际传质推 动力。这些判断中正确的是（2 ） 甲、乙错误甲、丙错误乙、丙错误甲、乙、丙都不对40 .据图6-1 ,以下讨论中错误的是（1 ）（假定吸收剂、原料 气、吸收尾气组成不变）。按“c操作线完成吸U任务比按ad线要经济，因为吸收剂消耗少若对同一吸收设备，按 “c操作线进行吸收比按 ad操作线进行吸收，设备的生产能力要小些若对同一吸收设备，按 “c操作线进行吸收比按 ab操作线进

20、行吸收，流体输送的能耗要小些对于相同的吸收任务，采用板式塔设备，按a c操作线进行吸收比按 ac操作线进行吸收，所需的塔板数要多些41 .当原料气、吸收剂的组成一定，尾气浓度亦如图6-1限定，假若吸收操作的液气比选3:5,那 么如图所示的吸收操作，完成液的浓度应是 （3 ）。x" xb xcxd42 .据图6 -1,若按ab操作线进行吸收，吸收因数等于（3 ）。3/515/35/243 .据图6 -1,将按“c操作线进行的吸U过程改为按ab操作线进行，那么气相总传质单元数Nog将会（2 ）。增大减小不变无法判断则据图可判定吸收尾气的浓度大小为（1 ）。大于Va 等于Va 小于Va零4

21、5在吸收操作中，下列各项数值的变化不影响吸收传质系数的是（1 ）。传质单元数的改变传质单元高度的改变吸收塔结构尺寸的改变吸收塔填料类型及尺寸的改变46 .在吸收操作的设计计算中，吸收传质系数通常可以通过下列三种途径获得：A、采用相同过程，同型设备的生产实测数据。 B、采用同类过程及设备的经验方程推算。C、据传质相似原理，采用相应的准数关联式求算。为保证设计计算的精确，应当（4）。优先考虑C,其次为B优先考虑B,其次为C优先考虑B,其次为A优先考虑A,其次为B47 .下列论断中正确的是（1, 2, 3）。填料塔为连续接触的气液传质设备，可应用于吸收、蒸储等分离过程填料塔的主要流体力学性能为气体通

22、过填料层的压强降和液泛气速填料塔的主要附件有：“填料支承装置；b液体分布装置；C液体再分布装置；d沫事装置 二、填空1 .亨利定律的表达式为P*=Ex或P*=C/H或y*=mx ;它适用于 稀溶液 。2 .气体的溶解度一般随温度的升高而降低 （或减小）。3 .吸收操作中，压力升高和温度下降都可提高气体在液体中的溶解度.而有利于吸收操作。4 .对于脱吸过程而言，压力降低和温度升高都有利于过程的进行。5 .以分压差为推动力的总传质速率方程可表示为Na=Kg（PF*）, Na的单位为kmol/（m 2 s）,由此式可推知气相体积总传质系数 KGa的单位是 kmol/（m 3 s , A P）,其中

23、a代表 单位体积填料层中传质面积。6 .若Kg、k» kL分别为气相总传质系数、气膜吸收系数和液膜吸收系数，H为亨利系数，则它们之间的关系式为Kg kG HkL11 H7,吸收总系数与分系数间的关系可表示为：，若Kl近似等于h,则该吸收过程为力膜 控制。Kl kL kG8 .吸收操作中，温度不变，压力增大，可使相平衡常数减小 ，传质推动力增大。9 .假设气液界面没有传质阻力，故 Pi与Ci的关系为 平衡 。如果液膜传质阻力远小于气膜的，则 Kg与kG的 关系为 相等 。在填料塔中，气速越大，Kg越 大；扩散系数D越大，Kg越 大。10 . （l）d在实验室用水吸收空气中的CO2基本属

24、于液膜 控制,其气膜中的浓度梯度大于 （大于，等于，小于）液膜中的浓度梯度。气膜阻力小于（大于，等于，小于）液膜阻力。（2）吸收塔操作时，若脱吸困数1/S增加，而气液进料组成不变，则溶质回收率将减少（增加，减少，不变，不定）。11 .在一逆流吸收塔中，若吸收剂入塔浓度下降，其他操作条件不变，此时该塔的吸收率升高,塔顶气体出口浓度降低 。12 .漂流因数表示式为p/pBm,它反映总体运动对吸收的影响。当混合气体中组分A的浓度很低时，漂流因数 近似为1 ,当A浓度高时，漂流因数大于1 。13 .压力 降低 温度 升高 将有利干解吸的讲行。吸收因数S表示为qnL/mqnG，当S/时，增加塔高，吸收率

25、增加 。14 .解吸时，溶质由液相一向 气相传递，在逆流操作的填料塔中，吸收因数S=_qnLZmqnG,当S < 1时，若填料层高度h=8,则气液两相将在塔 底 达到平衡。15 .在气体流量、气相进出口组成和液相进口组成不变时，减少吸收剂用量，则传质推动力将减小 ，操作线将 _包平衡线靠近，设备费用将增加 。16 . （1）在一个低浓度液膜控制的逆流吸收塔中，若其他操作条彳不变，而液量与气量同时成比例增加，则：气体出口组成 1 ；液体出口组成 2 ;回收率将 2。增加 减少 不变 不定（2）传质速率等于分子扩散速率的条件是2, 3。单向扩散双向扩散 静止或层流流动湍流流动定流过程17 .

26、用水吸收空气中少量氨，总气量V、气温t及气体进出口浓度均一定，而进塔水温提高后，总传质单元数加，理论塔板数 增加，总传质单元高度不变，最小液气比提高 ，相平衡常数提高 。三、计算1.某合成氨厂变换气中含CO 2 27% （体积），其余为N2、H2、CO（可视为惰性气体），含量分别为 18%、52.4%、2.6% , CO 2对惰性气体的摩尔比浓度和质量比浓度分别为：（1）0.37, 1.74 1.74, 0.37 1.37, 0.740.74, 1.372 .由于册中查得稀氨水的密度为0.9939,若100g水中含氨1g其浓度为（3） kmol/Lm3. 0.99 0.85 0.58 0.29

27、3 . 20c时氨水浓度为 26% （质量），则氨的浓度为（kmol/m3）和对水的比摩尔分数分别为（1）。 13.77, 0.37 0.37, 13.77 0.77, 13.0 1.77, 1.374 .某混合气体中含 H2s 2% （摩尔分数），混合气体的温度为 20C,操作压强为常压，在此条件下符合亨利定律， （E = 4.893X 104kPa）则H2s水溶液的m值和100g水中最多可溶解 H2s （g）分别为（1）.4.83X 102, 7.82X 10 2 7.82X10?, 4.83X1026.0X 102, 7X 10 27X10 2, 6.0X1025 .温度为20 C ,压

28、强为101.3kPa的空气与水充分接触时，水中氧的溶解度为 9.32g（O2）/m3（H 2。）（已知该条件下O2在水中的亨利系数 E = 4.06 X 106kPa,空气中氧的体积分数为21%）。6 .在507kPa 30 CT,水与CO2-空气混合气充分接触，测得100g水中溶解0.0132g CO2,上方平衡分压为10. 14kPa,则相平衡常数 m= 370 ,溶解度系数 H为2.96X 10 kmol/（Kpam 3）.7 . 20c时与2.5% SO 2水溶液成平衡时气相中SO2的分压为Pa （已知E = 0.245 X 107pa） 1.013X105 1.65 16.54 10

29、1.38 .某气体中氢的含量为0.263%（摩尔），在101.3kPa, 293K条件下用水进行吸收。由氢溶解在水中的亨利系数E =9 .44X 104kPa,则所得最大质量分数为（） 26.3 10.13 4.59X 10-7 2.6 X 10-79 .己知总压为1atm,温度为20C,列出H2溶解于水的平衡关系式：分别为：p*= f（x）, p*= f（c）, y*=f（x）分别为p*= 6.92x, p*= 1.25 X 105 c, y*= 6.83X 104 x。又若气相中 H2 的分压为 200mmHg 时，E = 6.83 X 104atm,则 100kg 水中能溶解 4.18X10-5kgH2.10 .常压20c下稀氨水的相平衡方程为y*= 0.9x ,今使含氨5%（摩尔分数）的含氨混合气体和 x = 0.1的氨水接触，则发生（）。吸收过程脱吸过程平衡过程无法