青岛科技大学化工原理考研大纲

课程编号：0101102化工原理IIPrinciplesofChemicalEngineering总学时：48总学分：3课程性质：技术基础课开设学期及周学时分配：第5学期，每周3学时适用专业及层次：化学工程与工艺、生物工程、轻化工程、药物制剂专业本科相关课程：高等数学、物理化学、分离工程、传递过程原理等教材：夏清、陈常贵编著，化工原理（下册），天津大学出版社，2005年推荐参考书：蒋维钧，雷良恒，刘茂林编著，化工原理，清华大学出版社，1993⑵谭天恩、丁惠华等编著，化工原理，化学工业出版社，2000年赵汝溥、管国锋编著，化工原理，化学工业出版社，1999年陈敏恒、丛德滋等编著，化工原理，化学工业出版社，2001年贾绍义，柴诚敬编著，化工传质与分离过程，化学工业出版社，2001J.C.Smith.，UnitOperationsofChemicalEngineering,6thed.W.L.McCabe,NewYork:McGraw.HillInc.,2001一、 课程目的及要求本门课程的目的是为学生今后学习相关的专业课程打好工程技术理论基础，并使他们受到必要的基本工程技能工程训练。本门课程的任务是使学生初步掌握化工过程的基本原理，以三种传递原理为主线，以物料衡算、能量衡算、平衡关系、传递速率等基本概念为理论依据，使学生掌握典型单元操作通用的学习方法和分析问题的思路，培养理论联系实际的观点，进行典型单元操作设备的设计、操作及选型的计算，并进行基本实验技能和设计能力的训练，以增强学生解决工程实际问题的能力。本门课程的要求是，通过该课程的学习，培养学生工程技术观点及独立分析和解决实际工程问题的能力。二、 课程内容及学时分配第一章蒸馏（16学时）第一节两组份理想物系的气液平衡（2学时）相律和拉乌尔定律、理想溶液相图、相对挥发度、非理想溶液相图。第二节蒸馏方式简介（2学时）简单蒸馏、平衡蒸馏、精镏。第三节精馏原理和流程（2学时）第四节两组分连续精馏的计算（8学时）基本概念：理论板、恒摩尔流假定；物料衡算与操作线方程；进料热状况及进料方程；理论板数的确定（含特殊情况）；回流比的选择及影响；塔板效率的计算；塔高和塔径的计算；热量衡算。第五节特殊精馏（2学时）间歇精馏、特殊精馏第二章吸收（12学时）第一节气体吸收的相平衡关系（2学时）气体的溶解度、亨利定律。第二节传质机理及吸收速率方程（2学时）费克定律、一维定态分子扩散、扩散系数、双膜模型、吸收速率方程式。第三节吸收塔的计算（6学时）物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算、理论板数计算。第四节吸收系数、脱吸及其他条件下的吸收（2学时）脱吸、非等温吸收、多组分吸收、化学吸收。第三章蒸馅和吸收塔设备（4学时）第一节板式塔（2学时）塔板类型简介、板式塔流体力学性能、板式塔工艺设计简介。第二节填料塔（2学时）填料类型简介、填料塔流体力学性能、填料塔工艺设计简介、填料塔附件。配合观看塔设备教学课件及教学录像片第四章液-液萃取（4学时）第一节三元体系的液-液相平衡（2学时）三角形液-液平衡相图介绍及组成表达方法、液-液相平衡关系、杠杆规则第二节萃取过程计算及典型萃取设备简介（2学时）单级萃取过程计算、典型萃取设备简介第五章干燥（10学时）第一节湿空气性质及湿焓图（2学时）湿空气性质：湿度、相对湿度、比热、焓、比容、干球温度、湿球温度、绝热饱和温度、露点温度；湿空气的湿焓图构成及使用方法第二节干燥过程的物料衡算和热量衡算（4学时）湿物料性质的表示方法、干燥系统的物料衡算及热量衡算、空气通过干燥器的状态变化。第三节干燥速率和干燥时间的计算（2学时）湿物料中水分性质、干燥速率曲线、干燥时间计算。第四节典型干燥器简介（2学时）第六章其它分离过程（可采用讲座形式）（2学时）第一节膜分离技术第二节吸附及结晶三、教学重点与难点第一章蒸馏本章重点：（1） 两组分理想物系的气液相平衡关系，包括：拉乌尔定律、相图的组成及使用方法（包括温度组成图及汽液相平衡图）、挥发度及相对挥发度；（2） 双组分连续精馏的工艺计算，包括：物料衡算与操作线方程、进料热状态的影响、理论板数的确定（含特殊情况）、回流比的讨论。本章难点：两组分连续精馏工艺计算所涉及的公式较多，学习时不容易记忆，应注意其推导过程，熟练地掌握物料衡算、进料热状况的影响、最小回流比及回流比的讨论、塔板效率等诸多内容之间的联系。第二章吸收本章重点：（1） 气体溶解度和亨利定律、吸收速率方程（2） 吸收塔的工艺计算包括：物料衡算与操作线方程、吸收剂用量的讨论、填料层高度的计算。本章难点：学习中应注意把握亨利定律不同表达形式之间的联系；应注意把握传质机理和吸收过程机理之间的联系，体会讲述传质机理和吸收过程机理的目的和意义。第三章蒸馏和吸收塔设备本章重点：（1） 塔设备的基本结构（2） 填料塔附件、填料的主要类型及性能（3） 板式塔的塔板结构及流体力学性能（4） 填料塔与板式塔的比较。本章难点：要以提高传质速率为目标，来理解各种塔板及填料结构的设计特点、评价塔设备性能的指标及各种塔设备的操作特性（包括流体力学和传质特性）。第四章液-液萃取本章重点：（1） 三角形液-液平衡相图，杠杆规则，（2） 萃取计算的三角形坐标图解法本章难点：如何正确理解三角形坐标图的结构组成，及准确运用该图获得相应信息是本章学习的难点。第五章干燥本章重点：（1） 湿空气性质和湿度图（2） 干燥器的物料衡算和热量衡算，（3） 空气通过干燥器的状态变化，干燥速率和干燥时间的计算。本章难点：注意如何准确地在H-I图上确定湿空气的状态点，进而查取湿空气的性质参数；干燥过程涉及热量传递和质量传递，应注意其复杂性。四、 主要教学方法本课程的理论课主要采用板书课堂教学，在讲解相应的典型单元设备的原理、操作及设计内容时，辅助以实物、模具、录象和多媒体课件。五、 典型作业练习第一章精馏一、选择与填空汽液两相呈平衡状态时，汽液两相温度，但汽相组成液相组成。汽液两相呈平衡状态时，若汽液两相组成相同，则汽相露点温液相泡点温度。A.相等；B.大于；C.小于；D.不确定。所谓理论板是指，且。操作中的精馏塔，保持F、勺、q、R不变，增加附，则"矿，尸'。A.增加；B.不变；C.不确定；D.减小。某二元物系，相对挥发度任=3，对”、两层理论板，在全回流条件下，已知^二口.3,则 0精馏塔中由塔顶向下的第”T、”、”+1层塔板，其汽相组成关系为o

A.B.C.'山^广A.B.C.'山^广JVi；d.不确定。某精馏塔的精馏段操作线方程为i•服皿，则该精馏塔的操作回流比为，馏出液组成为。操作中的精馏塔，保持『、⑰、，、M广不变，减小勺，则有。A.D增加，R减小；B.D不变，R增加；C.D减小，R增加；D.D减小，R不变。在塔的精馏段测得⑰小•财、勺"*、〈心句（均为摩尔分率），已知只=3，勇3.5,则第三层塔板的是®。二、计算题在常压连续精馏塔内分离某理想二元混合物。已知进料量为100kmol/h，其组成为0.55（摩尔分率，下同）；釜残液流量为45kmol/h，其组成为0.05；进料为泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.6倍；物系的平均相对挥发度为2.0。（1） 计算塔釜重组分的收率；（2） 求出提馏段操作线方程。在一连续精馏塔中分离某二元理想混合物。已知原料液的流量为100kmol/h，组成为0.4（易挥发组分的摩尔分率，下同），泡点进料；塔顶采用全凝器，泡点回流，操作回流比为最小回流比的1.6倍;操作条件下平均挥发度为2.4；测得现场操作数据：Xn-1=0.270，xn=0.230。若要求轻组分的回收率为97%，塔釜残液组成为0.02。试求： n（1） 塔顶产品的流量和组成；（2） 操作回流比；（3） 第n块塔板的气相默弗里板效率。某二元混合物以饱和蒸汽状态加入精馏塔的中部，已知w=m、⑰、驴二口出，平均相对挥发度c=3，操作回流比为最小回流比的2倍。塔底直接蒸汽加热，每层塔板的单板效率%小七试求：（1） 塔顶采出率口'『；（2） 进入第一块实际板（由塔顶向下）的汽相组成。第二章吸收一、选择与填空吸收操作的原理是。对接近常压的低浓度溶质的气液平衡系统，当总压增大时，亨利系数危将,相平衡常数用将，溶解度系数夏将。A.增大；B.不变；C.减小；D.不确定。在吸收操作中，以液相浓度差表示的吸收塔某一截面上的总推动力为。A.玲-E；B.E-E二C.招-^；D.厂花。等分子反方向扩散通常发生在单元操作过程中；一组分通过另一停滞组分的扩散通常发生在单元操作过程中。双膜模型、溶质渗透模型和表面更新模型的模型参数分别、和。增加吸收剂用量，操作线的斜率，吸收推动力。脱吸因数的定义式为，它表示之比。在逆流吸收塔中，吸收过程为气膜控制，若进塔液体组成"增大，其它条件不变，则气相总传质单元高度将。A.不变；B.不确定；C.减小；D.增大。推动力（「*"）与吸收系数相对应。A.圣；B.心；C.喝；D.右£。二、计算题在压力为101.3kPa、温度为30°C的操作条件下，在某填料吸收塔中用清水逆流吸收混合气中的NH3。已知入塔混合气体的流量为220kmol/h，其中含阳③为1.2%（摩尔分数）。操作条件下的平衡关系为Y=1.2X（X、Y均为摩尔比），空塔气速为1.25m/s；气相总体积吸收系数为0.06kmol/（m・s）；水的用量为最小用量的1.5倍；要求NH3的回收率为95%。试求：（1）水的用量;（2）填料塔的直径和填料层高度。已知某填料吸收塔直径为1m，填料层高度为4m。用清水逆流吸收某混合气体中的可溶组分，该组分进口组成为8%，出口组成为1%（均为mol%）。混合气流率为30kmol/h，操作液气比为2,操作条件下气液平衡关系为ex。试求：（1） 操作液气比为最小液气比的多少倍；（2） 气相总体积吸收系数"

（3）填料层高度为2m处的气相组成。在一逆流操作的填料塔中，用循环溶剂吸收某混合气体中的溶质。气体入塔组成为0.025（摩尔比，下同），液气比为1.6,操作条件下气液平衡关系为7=1卫了。若循环溶剂组成为0.001，则出塔气体组成为0.0025。现因脱吸不良，循环溶剂组成变为0.01，试求此时出塔气体组成。第三章蒸馏与吸收塔设备一、填空题操作时为2.塔板的主要类型有一等。3.气体通过塔板的总压降包括4.塔板上的异常操作现象包括板式塔是―接触式气液传质设备，操作时为―连续相；填料塔是―接触式气液传质设备，连续相。操作时为2.塔板的主要类型有一等。3.气体通过塔板的总压降包括4.塔板上的异常操作现象包括塔板的负荷性能图由五条线构成，它们是、、、、，塔板适宜的操作区是4.塔板的负荷性能图由五条线构成，它们是、、、、，塔板适宜的操作区是区域，而实际操作时应尽可能将操作点位于适宜操作区的。5.塔板的操作弹性是指一6.填料的几何特性参数主要包括、、等。7.通常根据.及要素衡量填料性能的优劣。8.填料因子是指一9.填料塔内件主要有5.塔板的操作弹性是指一6.填料的几何特性参数主要包括、、等。7.通常根据.及要素衡量填料性能的优劣。8.填料因子是指一9.填料塔内件主要有填料操作压降线（Dp/Z~填料操作压降线（Dp/Z~u）大致可分为三个区域，即区域。、―和。填料塔操作时应控制在二、选择题气液在塔板上有四种接触状态，优良的接触状态是（），操作时一般控制在（）。①鼓泡接触状态②蜂窝接触状态③泡沫接触状态④喷射接触状态板式塔塔板的漏液主要与（）有关，液沫夹带主要与（）有关，液泛主要与（）有关。①空塔气速②液体流量③板上液面落差④塔板间距（）属于散装填料，（）属于规整填料。①格栅填料②波纹填料③矩鞍填料④鲍尔环填料⑤脉冲填料⑥弧鞍填料填料的静持液量与（）有关，动持液量与（）有关。①填料特性②液体特性③气相负荷④液相负荷（）越小，（）越大，越易发生液泛。①填料因子f值②气体密度③液体密度④液体粘度⑤操作液气比三、计算与分析题本题附图为某塔板的负荷性能图，A为操作点。（1） 请作出操作线；（2） 塔板的上下限各为什么控制；（3） 计算塔板的操作弹性；（4） 该塔板设计是否合适，若不合适如何改变塔板的结构参数。第四章液-液萃取一、选择与填空在三角形相图上，三角形的顶点代表（）物系、三条边上的点代表（）物系、三角形内的点代表（）物系。分配系数是指（）。分配系数与下列因素有关（）。A温度；B物系种类；C压力；D组成。分配系数越大，萃取分离的效果（）。通常，物系的温度越高，稀释剂与萃取剂的互溶度（），越不利于萃取操作。选择性系数的定义式为（）。溶质的分配系数越大，稀释剂的分配系数越小，则选择性系数（），越有利于组分的萃取分离。选择萃取剂时，主要考虑的因素有（）。萃取是利用原料液中各组分（）的差异而实现分离的单元操作。溶解度曲线将三角形相图分为两个区域，曲线内为（）区，曲线外为（）区，萃取操作只能在（）进行。进行萃取操作时，应使选择性系数（）1。A等于；B大于；C小于。进行萃取操作时，应使溶质的分配系数（）1。A等于；B大于；C小于。萃取剂的加入量应使原料与萃取剂的和点M位于（）。A溶解度曲线上方区；B溶解度曲线下方区；C溶解度曲线上；D任何位置均可。萃取设备的主要类型有（）。根据两相接触方式的不同，萃取设备可分为（）式和（）式两大类。填料萃取塔属于（），筛板萃取塔属于（）。二、分析题用纯溶剂S对某混合液A+B进行单级萃取，操作条件下的溶解度曲线和辅助曲线如附图所示。请图示分析单独改变下列条件

三、计算题20°C时丙酮(A)-水(B)-氯苯(S)三元物系的三角形相图如本题附图所示。现拟采用多级逆流萃取装置，以氯苯为溶剂从丙酮水溶液中提取丙酮，原料液中丙酮的质量分率为0.35，处理量为1000kg/h,萃取剂用量为680kg/h,要求最终萃余相中丙酮的质量s分率不大于0.05。试求理论级数。第五章干燥一、选择与填空某常压湿空气由t被加热到t,则空气的性质参数变化为：H()H、(p()0、I()I、t1 2 1 2 ' 1 '2 1 2dl()t、t()t、t()t、c()c、v()v。d2w1 w2as1 as2H1 H2H1 H2①大于②等于③小于④不确定湿空气的温度、干球温度、绝热饱和温度和露点之间的关系为：t()匕、tas()tw、tw()td。①大于或等于②等于③小于或等于④不确定⑥大于⑤小于湿空气H-I图由()线群、()线群、()线群、()线群和()线群组成。若已知湿空气的性质参数()，则可在H-I图确定湿空气的状态。①H、t②H、td③I