中石油化工原理作业题

一、填空

1. 某流体的相对密度（又称比重）为0.8，在SI制中，其密度

______，重度______。

2. 按定义写出传热速率（单位时间所传递的热量）的SI单位______及工程单位______。 3. 将30℃时水的粘度0.008g/cm•s换算成SI单位______。

4. 下列关于化工过程进行的速率、推动力及阻力关系的四种议论，正确的是______。 A. 化工过程进行速率的大小决定于过程的推动力

B. 一个确定了推动力的过程，其进行速率决定于过程的阻力 C. 任何化工过程的阻力，决定于过程进行的初终状态 D. 一个化工过程的阻力与其进行速率成反比 5. 国际单位制中，粘度的因次式是______。

A. 〔ML-1T-1〕 B. 〔MLT-2〕 C. 〔ML2T-2〕 D. 〔ML-1T-2〕

二、计算题

1. 气体常数R8.314J/(mol•K)，试通过换算分别以kcal/(kmol•K)、kgf•m/(kmol•K)和atm•m3/(kmol•K)等单位表示。

2. 苯的饱和蒸汽压与温度的关系符合下述经验公式：

lnp15.9008

式中：

2788.51T52.36

p——饱和蒸汽压，mmHg；

T——热力学温度，K。

今需将式中第二章

p的单位改为Pa，试对该式加以变换

一、判断题（正确的划√，错误的划×并改正）

1. 如图所示的管道中有流体流过。从所装的压差计显示的情况，可以判断流动方向一定是由左向右。 2. 同一流体以同样的质量流过不同管径的管子时，管径愈大，流体的雷诺数愈大。

3. 层流流动时，雷诺数愈大，摩擦系数愈大。

4. 湍流流动时，相同的雷诺数下，相对粗糙度愈大，摩擦系数λ愈小。

5. 不可压缩流体流经串联管路各截面的质量流量相等，它们的体积流量也相等。

6. 根据连续性方程式可知，流体通过串联管路中任一截面的体积流量均相等。

7. 孔板流量计的节流口面积不变，流体流经节流口所产生的压强降随流量不同而变化。

8. 用转子流量计测量流量，无论转子悬浮在什么位置（量程范围内），转子上下的流体压差是不变的。

二、填空

1. 当地大气压为745mmHg，测得一容器内的绝对压强为350mmHg，则真空度为______。测得另一容器内的表压强为1360mmHg，则其绝对压强为______。

2. 在重力场内，当容器液面上方的压强关；当液面上方的压强

p0一定时，静止液体内部任一点压强

p的大小与______有

p0有改变时，液体内部各点的压强

p______。

3. 混合式冷凝器处于负压下操作，真空表指示数为700 mmHg。当地大气压强为760 mmHg。为使冷凝器内的水能连续排入水池，冷凝器下部的排水管（又称大气腿）高度最少应为______米。

4. 气体的粘度随温度的升高而______，水的粘度随温度的升高而______。

5. 在水管某断面上，水的流速为1m/s，压强为147kPa，每kg质量水的动能______；静压能为______。

6. 空气在内径一定的圆管中稳定流动，若气体质量一定，当气体温度升高时，雷诺准数Re将______。

7. 水在内径d=50mm的管内流动，其流速u1.5m/s，水的密度

1000kg/m3，水的粘度

103Pa·

s，则其雷诺准数为______，流动类型为______。

8. 流体在管内做湍流流动时（不是阻力平方区），其摩擦系数λ随______和______而变。

9. 流体在水平圆直管内作滞流时，若流速从0.5m/s增加到1.0m/s，则流经同长度管的压降从2000Pa增加到______。

10. 因次分析法的目的在于______。

11. 某流体在管中作层流流动，在流速不变的情况下，管长、管径同时增加一倍，其阻力损失为原来的______倍。

12. 在测速管中，测压孔正对水流方向的测压管液面代表 ，流体流过测速管侧壁小孔的测压管液位代表______。

13. 孔板流量计的节流口面积不变，流体流经节流口所产生的______随______不同而变化。

14. 某转子流量计，其转子材料为不锈钢，测量密度为1.2 kg/ m3的空气时，最大流量为400m3/h。

现用来测量密度为0.8 kg/ m3的氨气时，其最大流量为______ m3/h。

15. 分析流体在如附图所示管路中流动时，能量是如何变化的(阻力不计)。

从截面1-1’到截面2-2’， 转变成 ；

1

1’

2 2’ 从截面2-2’到截面3-3’， 转变成 ；

3 4

从截面3-3’到截面4-4’， 转变成 。

3’

4’

16. 边长为0.5m的正方形通风管道，其润湿周边长为______，其当量直径为_______。

17. 某液体分别在本题附图所示的三根管道中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上游截面1-1’的压强、流速也相等。则：

11； 1222222

①在三种情况中，下游截面2-2’的流速

u(a)22'______

u(b)22'______

u(c)22'(a)

1(b)

1

1(a)(b)(c)ppp22'22'2 ②在三种情况中，下游截面2-2’的压强____________2'。

(c)

18. 有一并联管路如图所示，并联的两个管内的流体均作滞流流动。两管的直径、长度、体积流量分别为d1,d2,l1,l2,V1,V2。若d1=2d2,l1=2l2,则V2/V1等于 。

A. 1:2 B. 1:4 C. 1:8 D. 1:16

三、计算题

1. 用水银压强计测量容器内水面上方的压强p0，测压点C位于水面以下0.2m处，测压点C与U形

管内水银界面的垂直距离为0.3m，水银压强计的读数R =300mm，

水银=13600kg/m3。试求：

① 容器内压强p0为多

p少？

0.2m 0.3m

CR A

② 若容器内表压增加一倍，压差计的读数R’为多少？（容器内液面维持恒定）

2. 质量为6kg，尺寸为60cm×50cm的一块木板，沿着涂有滑油并与水平面称45°的斜面等速向下运动。已测得木块下滑速度u1m/s，油膜厚度1mm，求滑油的粘度。

3. 如附图所示，为测量管道中煤气的密度，在一直立的煤气管下部用Ｕ形管测得此处管内煤气压强

为

h1200mm（H2O），在距此处H20m的煤气管上部测得管内煤气压强为h2150mm

（H2O），煤气管外的空气密度为1.29kg/m3，试求管内煤气的密度。

4. 二根长度为L的管子，直径分别为d及d/2，总流量为Q，设二管在流动情况下摩擦阻力系数相同，试

比较二管在作串联布置及作并联布置时的沿程阻力大小。

5. 用一虹吸管将水从池中吸出，水持液面与虹吸管出口的垂直距离为5m，管路最高点与水面的垂直距离

2为2m，虹吸管出口流速及虹吸管最高点压强各为多

少？

5m

（忽略阻力损失，大气压按101.3kPa计算，

水=1000kg/m3）

6. 密度为1000kg/m3，粘度为1×10-3 Pa·s的水，以每小时10m3流量在

51×3mm的水平钢管中流动，

在管路上的某处流体的静压力为1.5 kg/cm2（表），若管路的局部阻力忽略不计，问距该处100m的下游处流体的静压力有多大？

 湍流时摩擦系数与雷诺数关系为：

0.31 (Re=31031105)0.25Re

7. 图示管道中通过流量Ｖ=3×10-3 m3/s的水，在1-1’截面处和2-2’截面处管道直径分别为d1=5cm，

d2=2.5cm，同时测得1-1’截面处的压强p1=0.1atm(表)。从1-1’截面到2-2’截面间的压头损失较小，

1 水2 1’ 2’

可以略去不计。试问：

pa h ① 联接在该收缩断面2-2’上的小管，可将水自容器内吸上多大高度？ ② 如果用阀门调节流量，当流量增加或减少时，小管中水面将如何变化？为什么？

8. 某输水管道中有一段由垂直转为水平的管子（如图所示），水流方向如箭头所示，A，B两点与

一U形管压差计相联，压差计指示液为二氯乙烷，试画出U形管内指示液的液面，并定量计算压差计的液面高度差。若水流方向与图示方向相反，则压差计的指示液面又如何?已知：

① 管子内径为100 mm，90°弯头的当量长度为30d ；

② 水的密度为1000 kg/m3，粘度为1 cp；二氯乙烷的密度为1260 kg/m3 ；

③ 水流量为25 m3/h ；

10m ④ 管内摩擦系数可按下式计算

0.16Re0.16 5m ● B 。 ●

9. 一丙烯精馏塔的回流系统如图所示。塔顶操作压强为14×105 Pa（表压，下同），回流液贮罐

内丙烯的密度为600 kg/m3，其液面上方压强为21×105 Pa。塔的回流液入口距贮罐液面高度为30 m。 输送管路为

159×4.5 mm。回流液的流量为10 t/h。设全部管路的压头损失为15 m液柱。试核算将

丙烯由贮罐送至精馏塔顶是否需要泵。

塔 30m

贮 10. 高位槽内的水面高于地面6 m，水从

108×4 mm的管道中流出，管路出口高于地面1 m。在

hf9.5u2计算（不包括出口阻力），其中u为

本 题特定条件下，水流经系统的能量损失可按水在管内的流速，m/s。试计

算：

① A-A’截面处水的流速；

② 水的流量，以m3/h计。

11. 密度为860 kg/m3的本和甲苯混合物在图示管段内流动，管轴线与水平面的夹角为30°，管

径

d120mm，d240mm。在突然扩大的前后接一U形压差计，压差计两臂接点相距0.5m，指

示

液为CCl4（

1630kg/m3），若忽略直管阻力，当压差计读数为0.2m时，管内流量和两接点间的压差为多少？若将管段水平放置，则压差计读数R变为多少？

12. 图为一直径相同的输水管路，液面1至截面3全长300m（包括局部阻力的当量长度）。截面3至截

面2间有一闸阀（全开时局部阻力系数摩

=0.17），其间的直管阻力可以忽略。输水管内径为53mm，

p

1 擦系数为0.03。当闸阀全开时，求：

10m

pa ① 管路的输水量V（m3/s）；

5m 3

② 截面3处的表压，以水柱高度表示。

13. 一个直径为0.6m的水平管道输送相对密度为0.825的油，以0.44m3/s的流量流动。要求沿管道的四台泵相同，即吸入口和排出口的压强均分别为—0.55×105 Pa和＋24.1×105 Pa。设在上述情况下输油时，每1000m管道的压头损失是6.0m。这样配置的油泵可以间隔多少公里？

14. 用泵将水从水池输送到高处密闭容器。容器内压强为500 kPa（表），输水量15 m3/h，输送管内径为53 mm，其出口位置高于水池水面以上20 m，能量损失为40 J/kg，试计算输送功率。设泵效为0.6，求泵的轴功率。

15. 某离心风机输送空气时，已测得其进口处真空度为104Pa，出口处表压为140Pa，空气流量为9000m3/h。空气温度为20℃，风机吸管内径为300mm，送出管内径为400mm，空气经过风机的机械能损失为40Pa，求风机的有效功率。

2

16. 原油用规格为

114mm×4mm钢管从贮油码头送到炼油厂，总管长为4000m（包括当量长度），

根据油泵提供的出口压头，油输送过程中允许的压强降为3×105 Pa，若油的相对密度为0.85，粘度为5.0mPa·s，管子的绝对粗糙度取0.3mm，试计算管路中油的流量（单位：m3/h）。

17. 用皮托管测定风道中热空气的流量，风道直径为910mm，空气温度为95℃，将皮托管插入风道中心，皮托管压差计读数为15mm（H2O）,测量点的空气静压为4000Pa，求风道中空气的流量。

18. 在内径为150mm的空气管道中安装一个孔径为75mm的标准孔板，孔板前空气的压强为0.13MPa，温度为25℃。当U形压差计的读数为150mm(H2O)时，试计算管道中空气的质量流量。

19. 现有一个型号为LZB-40的转子流量计，其流量刻度范围在250～2500L/h，转子材质为不锈钢，

其相对密度为7.9，若将此流量计用来测量相对密度为1.5的溶液时，其测量范围又为多少？

第三章

一、判断题（正确的划√，错误的划×并改正）

1. 为了防止气蚀现象发生，启动离心泵前必须向壳体内灌满液体。

2. 进行离心泵的流量调节时，改变离心泵出口管线上的阀门开度，实质是改变了泵的特性曲线。

3. 被输送的液体中混有部分腐蚀性气体，因而对离心泵叶片产生腐蚀作用的现象称为气蚀现象。

4. 离心泵的允许安装高度是指离心泵的安装位置距地面的垂直距离。

二、填空题

1. 离心泵的主要部件有 、 和 。

2. 是离心泵直接对液体做功的部件，而 则是将动能转变为压力能的部件。

3. 离心泵的泵壳制成蜗牛状的作用是 。

4. 已知泵的型号为2B19，试填写下列内容：输送介质为 ；泵的扬程为 ；泵的吸入口直径为 。

5. 在相同流量下，离心泵的实际压头比理论压头 ，这是因为 存在。

6. 离心泵扬程的含义是 。离心泵铭牌上标明的流量和扬程指的是 时的流量和扬程。

7. 离心泵的流量调节阀安装在离心泵 管路上，关小出口阀门后，真空表的读数 ，压力表的读数 。

8. 当离心泵出口阀门开大时，流量 ，泵出口压力 。

9. 离心泵的主要性能参数包括 ， ， ， 等。

10. 离心泵的工作点是 曲线与 曲线的交点。

11. 调节离心泵工作点的方法主要有 ， ， 。

12. 离心泵的安装高度超过允许安装高度时，离心泵会发生 现象。

13. 离心泵铭牌上的允许吸上真空高度是当大气压力= ，且被输送的液体为 ℃时的数值。

14. 若被输送的流体粘度增高，则离心泵的扬程______、流量______、效率______、轴功率______。

15. 已知离心泵的允许吸上高度为—2.5m，该泵最高可安装在吸入液面______处。

16. 在管路特性曲线不变的情况下，把单台离心泵并联上一台性能相同的泵，则并联后的排量________，扬程________。

17. 两台相同的泵串联后，与单台泵操作相比，每台泵的流量 ，压头 。（增大，减小，不变）

18. 离心通风机的全风压的单位是 ，其物理意义是 。

19. 往复压缩机的排气量（生产能力）是指 。

20. 选择压缩机时，首先应根据 选定压缩机的种类。结构形式确定后，再根据生产中所要求的 和 确定规格型号。

21. 离心泵铭牌上标明的流量是指______。

A. 效率最高时的流量 B. 泵的最大流量

C. 扬程最大时的流量 D. 最小扬程时的流量

22. 某泵在运行一年后发现有气缚现象，应______。

A. 停泵，向泵内灌液 B. 降低泵的安装高度

C. 检查进口管路是否有泄漏现象 D. 检查出口管路阻力是否过大

23. 已知离心泵的允许吸上高度为-2.5米，该泵可安装在______。

A. 吸入液面上方2米处 B. 吸入液面上方3米处

C. 吸入液面下方2米处 D. 吸入液面下方3米处

24. 在如图的管路中，离心泵于额定点下操作。当调节阀门使流量增加时，则泵前真空表读数 ，泵后压力表读数 ，泵的扬程 ，泵的轴功率 ，泵的效率 。

A. 升高; B. 降低; C. 不变; D. 不确定。

三、计算题 1. 测得某离心泵的牌水量为12m3/h，泵出口处压力表的读数为3.8at（表），泵入口处真空表的读数为200mmHg，轴功率为2.3kw，压力表和真空表的两测压点的垂直距离为0.4m,吸入管和排出管的内径分别为68mm和41mm，大气压强为760mmHg。试求此泵产生的压头及其效率。因两测压点距离很短，摩擦阻力可以忽略。

2. 内径为150mm，长200m的管路输送某液体，液体提升高度为20m，管路上的全部管件当量长度为60m，管路中的摩擦系数取0.03，上、下游液面上的压强均为大气压。试写出该管路特性方程式。

3. 某厂一离心泵每分钟排放1.2 m3的水，测得该泵出口管路上的表压强为38 mH2O，吸入管路上的真空度为2.86 mH2O。真空表测压截面与压强表测压截面间的垂直距离为0.41m，泵的进、出口管径相等，水在管中的摩擦阻力可以忽略。已知泵效率为74%，求该泵的轴功率。

4. 常压贮槽内盛有石油产品，其密度为760 kg/m3粘度小于20cSt，在贮存条件下的饱和蒸汽压强为80 kPa。现拟用65Y-60B型油泵将此油品以15 m3/h的流量送往表压为177 kPa的设备内。贮槽液面维持恒定，设备的油品入口比贮槽液面高5m。吸入管路和排出管路的全部压头损失分别为1m及4m。试计算该泵是否适用。

，

若油泵位于贮槽液面以下1.2m处，问此泵能否正常操作？泵安装地区大气压按101.33 kPa计。

65Y-60B型油泵的主要性能参数如下：

流量 19.8 m3/h

扬程 38 m 效率 55 % 轴功率 3.75 kw 允许气蚀余量 2.6 m

5. 温度为20℃的水从地下水池送到水塔，要求水流量为80m3/h，已知泵的安装高度为3m，泵入口至水塔液面高30m，泵吸入管长度为14m，压出管长度为78m，吸入管上装有底阀1个、90°的弯头1个；压出管上装有闸阀、止逆阀各一个、90°弯头6个，试选用合适的水泵。

6. 有一离心泵，在转速为1450 r/min下其特性参数如下表所示：

流量qV，L/s 0 11 0 2 10.8 15 4 10.5 30 6 10 45 8 9.2 60 10 8.4 65 12 7.4 55 14 6 30 压头H，m 效率，% 管路特性方程式为

2He60.024qV，其中流量

qV为L/s，求：

① 该离心泵在此管路中提供的流量、压头和效率；

② 当用改变转速使工作点下的流量变为6L/s，泵的转速为多少？相应的其他工作参数为多少？

7. 用一离心泵输送稀氨水，该泵的特性参数为流量

qV468m3/h，压头H38.5m，允许吸

上真空度为6m。现根据氨水池到泵的距离及所用管径和流量，估计泵吸管流动阻力压头损失单位为2.5m(H2O)，试计算：

① 输送20℃水时，泵的允许安装高度为多少米？

② 输送80℃稀氨水，泵的允许安装高度为多少米？（设稀氨水的蒸气压与水相同）。

8. 如图的输水系统。已知管内径为d摩擦系数可取50mm，在阀门全开时输送系统的(lle)50m，

0.03，泵的性能曲线在流量为6m3/h至15m3/h范围内可用下式描述：

H18.920.82Q0.8，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量m3/h。问：

① 如要求输送量为10m3/h，单位质量的水所需外加功为多少？此泵能否完成任务？

10m

② 如要求输送量减至8 m3/h（通过关小阀门来达到），泵的轴功率减少百分之多少？

（设泵的效率变化忽略不计）

9. 一水泵的名牌上标有：流量39.6 m3/h，扬程15m，轴功率2.02kw，效率80%，配用电机容量2.8kw，转数2400转/分钟。今欲在以下使用是否可以？如果不可以采用什么措施才能满足要求？（要求计算结果说明）

① 输送密度为1800kg/m3的溶液，流量38m3/h，扬程15m；

② 输送密度为800kg/m3的油类，流量40m3/h，扬程30m。

10. 用离心泵在两敞口容器间输液，该水泵铭牌标有：流量39.6m3/h，扬程15m，轴功率2.02kW，效率80%，配用2.8 kW 电机，转数1400r/min，今欲在以下情况使用是否可以？如不可以采用什么措施才能满足要求（要用计算结果说明）。

① 输送比重为1.8的溶液，流量为38 m3/h，扬程30 m。

② 输送比重为0.8的油类，流量为40 m3/h，扬程30 m。

③ 输送比重为0.9的清液，流量为38m3/h，扬程15 m。

11. 水库将水打入一水池。水池水面比水库水面高50m，两水面上的压力均为常压，要求的流量为90m3/h，输水管内径均为Φ156mm。在阀门全开时，输水管路的管长和各种局部阻力的当量长度的总和为1000m，对所使用的离心泵在Q=65～135 m3/h范围内属于高效区。在高效区中，泵的性能曲线可以近似地用直线H=124.5－0.392Q表示，此处H为泵的扬程m，Q为泵的流量m3/h。泵的转速为2900 r/min，管子摩擦系数λ=0.025，水的密度ρ=1000 kg/m3。求：

① 核算一下此泵能否满足要求？

② 如泵的效率在90 m3/h时可取为68％，求泵的轴功率。如用阀门进行调节，由于阀门关小而损失的功率为多少？

③ 如将泵的转速调为2600 r/min，并辅以阀门调节使流量达到要求的90 m3/h，比第（2）问的情况节约能量百分之多少？

第四章

一、判断题（正确的划√，错误的划×并改正）

1. 传热面积相同、材料不同的三层平壁稳定热传导过程，其中导热系数λ1>λ3>λ2，各层的温度差为Δt1>Δt2>Δt3，则各层的热阻R12. 传热面积相同、材料不同的三层平壁稳定热传导过程，其中厚度b3>b1>b2，热阻R1>R2>R3, 则三层的温度差为Δt1<Δt2<Δt3。

3. 导热系数及对流传热系数均为流体的物性参数。

4. 现有比重为0.3、0.5的两种玻璃棉用作保温材料。从利于保温考虑，最好选用比重为0.3的玻璃棉。

5. 水在管内作湍流流动。若使流速提高至原来的2倍，则其对流传热系数约为原来的3倍。

6. 一般工程材料，其辐射能力愈大，则其吸收辐射的能力愈小。 7. 欲提高总传热系数K值，关键在于提高热阻较小一侧的。

二、填空题

1. 单层圆筒壁热阻的表达式为______。

2. 平壁稳定传热过程，通过三层厚度相同的不同材料，每层间温度变化如图所示，则可判断各层导热系数的大小

顺序为______，以及每层热阻的大小顺序为______。

3. 在多层平壁稳定热传导中，通过各层的热通量 __。

4. 一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉泥受潮后，其保温效果应 ____，主要原因是______。

5. 对流传热的特点是______。

6. 在对流传热过程中，总热阻是由______那一侧的对流传热所控制。当两个对流传热系数相差较大时，要提高总传热系数Ｋ值，关键在于提高______。

7. 液体的沸腾曲线分成______、______、______区，工业锅炉的设计是依据______。

8. 627℃时钢的黑度为0.87，则此温度下对热辐射的反射率为______；吸收率为______；透过率为______；辐射能力为______。

9. 影响两固体表面间辐射传热量大小的主要因素有 __， __， __， __。

10. 黑体表面温度由40℃加热到347K，则辐射能力增加为原来的______倍。

11. 有一套管换热器，环隙有119.6℃蒸汽冷凝，管内空气从20℃被加热到50℃，管壁温度应接近 __ ℃。

12. 如图所示为间壁式换热器中冷热流体稳态传热过程的温度分布曲线，该传热过程是由______、______及______三个

串联的传热环节组成，由图分析可知：过程，应从______侧

1______ 2；控制热阻应在______侧，因此若强化该传热

着手。

13. 在相同温度下，实际物体的吸收率

A与黑体的吸收率Ab的关系为______。

A.

AAb B.

AAb C.

AAb D. 不一定

三、计算题

1. 壁炉系用厚225mm的耐火砖、厚120mm的绝热砖及厚225mm的建筑砖筑成。炉内壁温度为1200K，外壁温度为330K。若各种砖的热传导系数分别为1.4W/m·K，0.2 W/m·K和0.7W/m·K，求单位面积的热损失及耐火砖与绝热砖交界处的温度。

2. 有一内径50mm的圆管，壁厚3mm，包以两层同心的绝热层，内层厚25mm，热传导系数为0.04W/m·K；外层厚为40mm，热传导系数为0.06。若管内壁温度为550K，外表面温度为330K，问每米管长的热损失速率为多少？

3. 有一外径150mm的钢管，为减少热损失，今在管外包以两层绝热层。已知两种绝热材料的热传导系数之比

212，两层绝热层厚度相等皆为30mm。试问应把哪一种材料包在里层时，管壁热

损失较小。设两种情况下两绝热层的总温度不变。

4. 苯通过一套管换热器的环隙，自20℃升至80℃，该换热器的内管规格为f19mm×2.5mm，外管规格为f38mm×3mm。苯的质量流量为1800kg/h。试求苯对内管壁的表面传热系数。

5. 饱和温度为100℃的水蒸汽在长为2.5m，外径为38mm的竖直圆管外冷凝。管外壁温度为92℃。试求每小时蒸汽冷凝量。又若将管子水平放置每小时蒸汽冷凝量又为多少。

6. 用热电偶测量管内空气温度，测得热电偶温度为420℃，热电偶的发射率为0.6，空气对热电偶的表面传热系数为35W/m2·K，管内壁温度为300℃，试求空气温度。

7. 某一逆流操作的套管换热器。冷却水进口温度度

t130℃，出口温度t284℃；热流体进口温

T1180℃，出口温度T2120℃。改为并流操作，其他条件均不变，两流体的进出口温度分别

为多少？

8. 一列管换热器，管外用2.0×105Pa的饱和水蒸汽加热空气，使空气温度从20℃加热到80℃，质量流量为2000kg/h。现因生产任务变化，如空气流量增加50%，进、出口温度仍维持不变，问在原换热器中采用什么方法可完成新的生产任务？

9. 在一逆流换热器中，将1.25kg/s的苯用冷却水从350K冷却到300K，苯的平均比热取1.9 kJ/kg·K。冷却水入口温度290K，出口温度320K。换热器中采用外径25mm，内径20mm的钢管。水走管程，水和苯的对流传热系数分别为0.85和1.7 kw/m2·K，管壁导热系数为45 w/m·K，水的比热为4.18 kJ/kg·K。若忽略污垢热阻，试求所需管子总长。

10. 在一管壳式换热器中，要求用初温为30℃的原油来冷却重油，使重油从180℃冷却到120℃。重油的流量为10000 kg/h，比热为2177 J/kg·℃；原油的流量为14000 kg/h，比热为1926 J/kg·℃。若换热时的总传热系数Ko=116.3 w/m2·℃，试问当原油和重油为并流操作时：

① 原油的出口温度为多少？

② 所需换热器的换热面积为多少？

11. 今欲设计一台管壳式换热器，将流量为每小时80吨、温度为25℃的水，用2.025 kg/cm2的饱和水蒸汽加热到60℃。已知水一侧的对流传热系数为0.46 kw/m2·℃，蒸汽一侧的对流传热系数为116 kw/m2·℃。管子为壁厚仅1 mm的薄壁管。若忽略管壁及污垢热阻，问：

① 所需换热面积为多少m2?

② 单位时间的蒸汽耗量为多少kg/h?

2.025 kg/cm2的饱和水蒸汽的温度为120℃，冷凝潜热为2205 kJ/kg,水的比热取4.18 kJ/kg·℃。

12. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为15℃和40℃，油的进、出口温度分别为140℃和95℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1 m，试求将此换热器的管长增至多少米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。

13. 在传热面积为10m2的管壳式换热器中，用工业水集中冷却车间内各离心泵的轴封冷却用水，工业水走管程，进口温度为20℃；轴封冷却水走壳程，进口温度为70℃，采用逆流操作方式。当工业水流量为1.0 kg/s时，测得工业水与轴封冷却水的出口温度分别为40℃与29℃；当工业水流量增加一倍时，测得轴封冷却水出口温度为24℃。假设管壁两侧刚经过清洗，试计算：

① 工业水流量变化前后的总传热系数；

② 管程和壳程的对流传热系数。

（传热管可看作薄壁管，水的比热可近似取为4.2 kJ/kg·℃，管内流动已达湍流。）

14. 在壁温为38℃的房间内，有长6m，直径为12.5cm的水平管道，管壁温度为150℃，房间内的空气温度为20℃，若管道的黑度为0.7,试计算管道通过对流和辐射一共散失多少热量。已知管道与空气的对流传热系数为7.496 w/m2·℃。

15. 某厂在单壳程双管程换热器中，用130℃的饱和水蒸汽将乙醇水溶液从25℃加热到80℃，列管换热器由90根ф25×2.5mm，长3m的钢管所构成，乙醇水溶液处理量为36000kg/h，并在管内流动。饱和水蒸汽在管间冷凝。已知钢的导热系数为45 W/m·℃，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m3，粘度为1.2cP（厘泊），比热为4.02kJ/kg·℃,导热系数为0.42 W/m·℃，水蒸汽的冷凝传热系数为10000 W/m2·℃，在操作条件下，垢层热阻及热损失可忽略不计，试确定：

① 此换热器能否完成生产任务？

② 当乙醇水溶液处理量增加20％，在溶液进口温度和饱和水蒸汽温度不变的情况下，仍在原换热器中加热乙醇水溶液，则乙醇水溶液的出口温度变为多少？（乙醇水溶液的物性可视为不变）

第五章

一、填空

1. 在管壳式换热器中，热流体与冷流体进行换热。若将壳程由单程改为双程，则传热温差______。

2. 在列管换热器中，拟用饱和蒸汽加热空气，则传热管的壁温接近______的温度；总传热系数Ｋ接近______的对流传热系数；饱和蒸汽应流经______。

3. 将单程列管式换热器改为双程的作用是 __，但这将使 __ 减小， __ 增大。

4. 在一卧式加热器中，利用水蒸气冷凝来加热某种液体，应让加热蒸汽在 ___程流动，加热器顶部设置排气阀是为了 _。

5. 在设计列管式换热器中，设置折流挡板，以提高 __程流速，设置隔板以提高______程流速，以达到强化传热的目的。

6. 在确定列管换热器冷热流体的流径时，一般来说，蒸汽走管 ____ ；易结垢的流体走管 _____ ；高压流体走管 ____ ；有腐蚀性流体走管 ____ ；粘度大或流量小的流体走管______。

二、计算题

1. 一列管换热器，由

25×2mm的136根不锈钢管组成。平均比热为4.187kJ/kg·

℃的某溶液在管内

作湍流流动，其流量为15000kg/h，并由15℃被加热到100℃。温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷凝。

已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数

i为520w/m2·

℃，蒸汽对管壁的对流传热系数o为

1.16×104w/ m2·℃，不锈钢管的导热系数17 w/ m·℃，忽略垢层热阻和热损失。试求：

① 管程为单程的列管长度（有效长度，下同）；

② 管程为四程时的列管长度（总管数不变，仍为136根）。

2. 某厂用两台结构完全相同的单程列管换热器（由44根φ25×2.5mm、长2m的管子构成），按并联方式预热某种料液。122℃饱和蒸汽在两换热器列管外冷凝，料液以等流量在两换热器管内流过。料液的比热为4.01 kJ/kg·℃，密度为1000 kg/m3，当料液总流量为1.56×10-3m3/s时（料液在管内呈湍流流动），料液由22℃被加热到102℃，若蒸汽冷凝给热膜系数为8 kW/m2·℃，管壁及污垢热阻均可忽略不计。试问：

① 管内料液对流给热膜系数为多少？

② 料液总流量与加热条件不变，将两台换热器由并联改为串联使用，料液能否由22℃加热到112℃?

③ 两台换热器由并联改为串联后，在料液总流量不变情况下，流经列管的压力降将增加多

0.250.31Re少倍?（湍流时可按考虑）

3. 拟在单程逆流列管换热器中用35℃的冷水将流量为1kg/s、温度为150℃的热油冷却至65℃，油走管内，水走壳程，水的出口温度为75℃。管子的规格为Ф25×2.5mm。已知油与水均处于湍流，并知此条件下对流传热系数分别为：水2000W/(m2·℃)，油1000 W/(m2·℃)。油的平均比热为4kJ/(kg ·℃)。若换热器传热面积为13 m2（以管外表面为基准），热损失、垢层及管壁热阻均可不计，试求：

① 该换热器是否可用？

② 若油的流量增至1.2kg/s，其它条件均不变，仅将单程改为双程，并知双程时温度校正系数为0.86，该换热器能否用？

4. 拟设计由

25×2mm的136根不锈钢管组成的列管换热器。平均比热为4187J/(kg·

℃)的某溶液在

管内作湍流流动，其流量为15000kg/h，并由15℃加热到100℃。温度为110℃的饱和水蒸汽在壳方冷

凝。已知单管程时管壁对溶液的对流传热系数

i520W/(m2·

℃)，蒸汽冷凝时的对流传热系数

o1.16104W/(m2·℃)，不锈钢的导热系数17W/(m·℃)，忽略污垢热阻和热损失。试求：

① 管程为单程时的列管有效长度。

② 管程为4程时的列管有效长度。（总管数不变，仍为136根，温差校正系数

0.94）

5. 比定压热容为2.0kJ/kg·K的油流进一列管式换热器，从300K加热到325K，金属换热管的内径为10mm。水在管外流动，其入口温度为372K，出口温度为361K。从水到油的总传热系数基于管内面积计算时可设为230W/m2·K不变，每根管内油的质量流量为75g/s。

油在换热器内作两程流动，水则按单程沿管外流过，试计算所需的管长。

6. 用两个相同结构的换热器按并联方式加热某物料。换热器的管束由32根长3m的

25×2.5mm钢

管组成。壳程为120℃的饱和蒸汽。料液总流量为20m3/h，按相同流量分配在两个换热器管程中作湍流流动，由25℃加热到80℃。蒸汽冷凝对流表面传热系数为8kW/m2·K，管壁及污垢热阻可不计，热损失也可不计。料液比定压热容为4.1kJ/kg·K，密度为1000kg/m3。试求：

① 管壁对料液的对流表面传热系数；

② 料液总流量不变，将两换热器串联，料液加热程度有何变化？

③ 此时蒸汽的用量有无变化？若有变化，为原来用量的多少倍？

（将两种情况下蒸汽一侧的对流表面传热系数和料液的物性视为不变）

第六章

一、判断题（正确的划√，错误的划×并改正）

1. 球形颗粒的自由沉降过程为匀加速运动。

2. 在非均匀物系重力沉降分离过程中，颗粒开始沉降时的速度谓沉降速度。

3. 颗粒在旋风分离器内沿径向沉降的过程中，其沉降速度为常数。

4. 过滤速度是单位过滤面积上的过滤速率。

5. 恒压过滤是最常见的过滤方式。连续过滤机上进行的过滤都是恒压过滤，其特点是随着过滤的进行，过滤速率逐渐变小。

二、填空题

1. 一球形石英颗粒，在空气中按斯托克斯定律沉降，若空气温度由20℃升到50℃，则其沉降速度将______。

2. 颗粒群筛分组成中用到的“目”是指：______；目数越多，则粒径越______。

3. 颗粒的粒度分布愈不均匀，所形成床层的空隙率越______。在器壁附近床层空隙率较______，床层中心处空隙率较______。

4. 降尘室的生产能力只与降尘室的______和______有关，而与______无关。

5. 含尘气体通过长为4m、宽为3m、高为1m的除尘室。已知颗粒的沉降速度为0.03m/s，则该除尘室的生产能力为______m3/s。

6. 含细小颗粒的气流在降尘室内除去小粒子（沉降在斯托克斯区），正常情况下能100%除去50μm的粒子，现气体处理量增大一倍，原降尘室能100%除去的最小粒径为______μm。

7. 降尘室是用来分离______的设备，如内设隔板形成多层降尘室，其优点在于______。

8. 对于一定的非均相体系，当例子的密度行分离，其沉降速度的差别在于：______。

s大于介质密度

时利用重力沉降法或离心沉降法进

9. 旋风分离器的分离总效率是指______。

10. 在讨论旋风分离器性能时，临界直径这一术语是指______。

11. 旋风分离器当切向进口气速相同时，随着旋风分离器的直径越大，其离心分离因数越______；而离心分离机随着转鼓直径的增大其分离因数越______。

12. 过滤操作中，恒速过滤是通过______来实现的。

13. 板框过滤机过滤终了后，以与滤液同性质的液体，在相同的压差下，采用横穿洗涤法，对滤饼进行洗涤，则洗涤速率是过滤终了速率的______倍，洗涤面积是过滤面积的______倍，洗涤阻力是过滤终了阻力的______倍。若洗涤液量是所得滤液量的1/4，则洗涤时间是过滤时间的______倍。

14. 恒压过滤时，滤浆温度降低，则滤液粘度______，过滤速率______。

15. 某真空转筒过滤机，当提高其转速后，每周所获得的滤液量将______，滤饼量______，转鼓上滤饼厚度______，过滤的阻力______，该过滤机的生产能力______。

16. 转筒真空过滤机，整个转鼓回转操作时大致可分为______，______，______和______四个区域。

17. 某悬浮液在板框机中进行恒压过滤，若滤饼不可压缩，介质阻力忽略不计；过滤时间为洗涤时间为

F，

W，拆装时间为R，为使过滤机具有最大生产能力，应使 。

Ａ.

FW Ｂ. FWR Ｃ. FRW Ｄ. FR

三、计算题

1. 尘粒的直径为50m，密度为2000kg/m3，试计算该尘粒在空气中的沉降速度。空气的密度为1.2 kg/m3，粘度为0.02mPa·s。

2. 一降尘室高4m，宽2m，长5m，沿沉降方向等距离安装有19块隔板，降尘室每小时通过的含尘气体量为2000m3，气体的密度为1.6kg/m3（标准态），含尘气体的实际温度为400℃，压强为常压，粘度为0.03mPa·s，尘粒的密度为3700kg/m3，求此降尘室可除去的最小尘粒直径。

3. 奶粉从喷雾干燥器出口排出并随150℃的热空气进入一旋风分离器，进入时的切线速度为20m/s，在分离器内的旋转半径为0.5m，奶粉的密度可取1050kg/m3，粒径为m50。求奶粉的离心沉降速度。

4. 用过滤面积为0.1m2的小型板框过滤机在0.1MPa下对某悬浮液进行恒压过滤实验，得到实验数据如下：

过滤时间t (s) 滤液体积V (m3) 60 0.003 600 0.01 同时测到滤饼体积与滤液体积之比为0.12m3/m3。

工业化生产中此悬浮液拟采用一台BAY30-635/25型板框过滤机（共有38个框）进行分离，其操作条件及所用介质与实验相同，求：

① 过滤常数K，Ve，te。

② 将滤框充满滤饼时所需的过滤时间及生产能力，设过滤机辅助时间为12min，不洗涤。 ③ 若用滤液量体积的30%的水进行洗涤，洗涤时间为多少？生产能力有何变化？ ④ 若滤饼的压缩性指数为0.15，且过滤压力加倍，过滤常数又为多少？

5. 拟用一板框过滤机在3kgf/cm2的压差下过滤某悬浮液。已知过滤常数K7×10-5m2/s，

qe 0.015m3/m2，现要求每一操作周期得到10m3滤液，过滤时间为0.5h，设滤饼不可压缩，且滤饼

与滤液体积比C0.03 m3/m3。试问：

① 需要多大的过滤面积；

② 如操作压差提高至6 kgf/cm2，现有一台板框过滤机，每一个框的尺寸为635×635×25（长×宽×厚，单位为mm），若要求每个过滤周期得到的滤液量仍为10 m3过滤时间不得超过0.5h，则至少需用多少个框才能满足要求？

，

6. 用转筒过滤机分离一种固水质量比为0.2的悬浮液，固体的相对密度为3，转筒的长和直径均为600mm，每3min回转一周，转筒表面的浸没百分数为25%，过滤真空度为0.0666MPa，滤液的排出速率为1200kg/h，滤饼中固相占总体积的50%，水占30%，其余为空气。设滤饼为不可压缩，介质阻力不计，试计算：

① 滤饼的厚度。

② 为提高生产能力，将转筒转速提高到2min回转一周，此时生产能力和滤饼厚度又为多少？ 第七章 一、填空题

1. 在固体流态化的操作过程中，增大流体的流速，则流化床的压降压降

px______，单位床层高度的

p1______，床层的高度L1______。

2. 腾涌现象主要发生在______流化床中，应采用______及______，以避免腾涌现象发生。

3. 固体颗粒在水平管内稀相输送时最低气速称为______。实际输送气速应采用______为宜。

4. 混合比在______以下的气力输送称为稀相输送。

5. 理想流化床中，床层高度随气速的加大而______，整个床层压强降______，床层压强降等于______。

6. 当颗粒层处于流化阶段，床层的压降约等于 __。

7. 正常操作的气固流化床，其气速应大于______速度，小于______速度。水平管气力输送气速的下限是______速度，垂直管气力输送气速的下限是______速度。

8. 用流化床进行某分子反应，反应气体的密度为0.568kg/m3（实际操作条件下），粘度为2.9×10-5Pa.s，催化剂颗粒平均直径为0.2mm，颗粒密度为3500 kg/m3。根据工艺要求，流化数为3，已知床层压降为1.98×104Pa。在此条件下，床层实际操作气速为 __ __。若床层空隙率为0.77，则床层高度为 __。

9. 某气固流化床的静床高为100mm。起始流化时的床层空隙率为0.475，加大气速使其均匀流化后，其床层空隙率增至0.65，则该流化床的动床高应为 。

Ａ. 136.8mm Ｂ. 150mm Ｃ. 475mm Ｄ. 650mm

二、计算题

1. 在内径为1.2m的丙烯腈流化床反应器中，堆放了3.62t磷钼铋催化剂，其颗粒密度为1100kg/m3，堆积高度为5m，流化后床层高度为10m。试求：

① 固定床空隙率；

② 流化床空隙率；

③ 流化床的压降。

2. 流化床干燥器中颗粒的直径为0.5mm，密度为1400 kg/m3，静止床高为0.3m。热空气在床中的平均温度为200℃，试求流化床的压降及起始流化速度。空气可假设为常压下的干空气，颗粒视为球形，

mf

可取为0.4。

3. 某流化床燃烧炉直径为1m。操作中测得底部和顶部压强差为425mmH2O，距底0.3m处与底部的压强差为150mmH2O，通过床层的气体量为848m3/h，气体（操作条件下）的密度为1.165kg/ m3 ，粘度为2.084×10-6kg·s/m2 。颗粒密度为1250 kg/ m3 ，堆积密度为5 kg/ m3 ，试计算：

① 床层中颗粒物料的藏量及床层高度；

② 操作状况下床层的空隙率和膨胀比；

③ 气流带走的最大颗粒直径。

4. 欲用流化床进行某分子反应，反应气体的体积流量V250m3/h，密度为1.4 kg/m3（皆为标准状

况下），催化剂颗粒的平均直径为0.2mm，颗粒密度为3500kg/m3。根据工艺要求催化剂用量为4000kg，流化数为3。已知实际反应温度为400℃，压降为大气压，汽体粘度为2.9×10-3Pa·s，床层密相区空隙率与表观气速的关系为1.65u0.31，试求流化床的直径、密相区高度和床层压降。

第八章

一、填空题

1. 三传类比是指 、 、和 之间的类比。

2. 漂流因子的数值=1，表示______。已知分子扩散时，通过某一考察面PQ有四股物流：

NA，JA，

、表示： N和Nm。试用、 等分子反向扩散时：

JA____NA____N____Nm____0，

Nm

____N____

A组分单向扩散时：

NA____JA____0。

3. 在描述传质的费克定律中，扩散通量

JA与______成正比，其比例系数称为______系数，表示

______的倒数。分子扩散是凭借流体______来传递物质的，而涡流扩散是凭借______来传递物质的。

4. 当流体呈湍流流动时，物质的传递是 扩散和 扩散共同作用的结果，这时的物质传递过程称为 过程。

5. 双组分混合物中，组分A的扩散系数除了与系统的物质属性有关外，还随 、 及 的不同而变化，对于气体中的扩散， 的影响可以忽略。当系统总浓度增加时，扩散系数将 ，当系统中组分B的分子量增加时，扩散系数将 。

6. 费克定律可以解答下列问题：

A. 分子热运动方向及其速度大小

B. 分子扩散方向及其扩散系数大小

C. 分子扩散方向及其速率大小

7. 双组分理想气体进行单向扩散，如维持气相各部分量NA将如何变化：总压增加，

pA不变，则在下述情况下，气相中的传质通

；气相中惰性组分的摩尔分率减少，则NA ；温度增加，

NANA

______。

A. 增加 B. 减少 C. 不变

二、计算题

1. 含有CCl4蒸汽的空气，由101.3 kPa（绝）、293 K压缩到1013 kPa（绝）后，进行冷却冷凝，测出313 K下开始有CCl4冷凝，混合气出冷凝器时的温度为300 K，求：

① 压缩前、压缩后开始冷凝前与出冷凝器时，CCl4蒸汽的质量分率、质量比和摩尔浓度。

② 出冷凝器时CCl4蒸汽冷凝的百分率。

四氯化碳的饱和蒸汽压数据如下：

T，K p°，mmHg 273 33.7 283 55.6 288 71.1 293 .8 300 123 313 210 注：1mmHg=133.3Pa，下同。

2. 试用Fuller等人的方法分别估算20℃、101.3kPa下氨和二氧化硫在空气中的扩散系数D。

3. 试估算25℃下CCl4在很稀的苯溶液中的扩散系数。实测数据为1.92×10-5cm2/s。

4. 一浅盘内存有2mm厚的水层，在20℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5mm的静止空气膜层，此膜层以外空气中的水蒸汽分压为零。扩散系数为2.60×10-5 m2/s，大气压强为101.3kPa。求蒸干水层所需时间。

水层表面蒸汽压即20℃水的饱和蒸汽压为2.3346kPa，密度为998.2kg/m3，R=8.314。

5. 在101.3kPa、0℃下的O2与CO混合气中发生稳定扩散过程。若相距0.2cm的两截面上，O2的分压分别为100mmHg和50mmHg，已知扩散系数为0.18cm2/s。试分别计算在下列两种情况下O2的传质速率。

① O2与CO两种气体作等分子反向扩散；

② CO气体为停滞组分。

6. 空气在47℃及101.3kPa下，以7m/s的初速向下流过内径40mm、高度为1m的圆管段，该管段内壁被一薄层水膜所润湿，水温保持在27℃，空气出该管段的温度为40℃。假定空气只向水膜传热

且水膜厚度可忽略，试以柯尔本类比求空气流过该管段的压降及水汽化的传质系数。已知管段内空气的Pr=0.70、Sc=0.61。

第九章一、填空题

1. 吸收操作的基本依据是______。

2. 亨利定律有______种表达形式。在总压P5atm下，若P增大，则m______，E______，

H______。若温度t下降，则m______，E______，H______。

1H1KkkLG 3. 用水吸收二氧化碳可看作______控制的吸收过程。若L，则

KL______。

LmNV 4. 用纯溶剂吸收，已知，回收率为0.9，则OG______。

NOG 5.

y1y2ym的适用条件是______，用数值积分法求

NOG时的平衡关系是______。

6. 吸收、解吸操作时低温对______有利，低压对______有利；高温对______有利，高压对______有利。

7. 最小液气比

LGmin对______（设计型、操作型）是有意义的。如实际操作时

，则产生结果是______。

LGLGmin 8. 设计时，用纯水逆流吸收有害气体，平衡关系为塔气体浓度最低可降至______。若采用

y2x，入塔y10.1，LG3，则出

LG1.5，则出塔气体浓度最低可降至______。

9. 常压25℃下，气相溶质A的分压为0.0 atm的混合汽体与溶质A浓度为0.0018mol/l的水溶液接触，如果在该工作条件下，体系符合亨利定律，亨利系数E溶质A的传质方向是______。

A. 吸收 B. 平衡 C. 解吸 D. 无法判断

0.15×104atm，H2O1000kg/m3，问

10. 用纯溶剂吸收混合气中溶质。在操作范围内，平衡关系满足亨利定律，逆流操作。当气体入塔浓度yb上升而其它入塔条件不变，则气体出塔浓度ya和吸收率η的变化为 。

A. ya上升，η下降 B. ya 下降，η上升

C. ya 上升，η不变 D. ya 下降，η不变

11. 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______。

A. 传质单元数的改变 B. 传质单元高度改变 C. 吸收塔结构尺寸改变

二、计算题

1. 已知在总压101.3kPa（绝）及温度25℃时，100g水中含氨1g的溶液上方，氨的平衡分压为986Pa，在此浓度范围内溶液服从亨利定律，试求：

① 溶解度系数H〔kmol/(m3·kPa)〕，亨利系数E(kPa)及相平衡常数m； ② 总压提高到202.6kPa（绝）时的H、E、m值。

2. 已知总压101.3kPa及温度10℃时，氧在水中的溶解度可用下式表示：

pe3.27104x

式中：

pe——氧在气相中的平衡分压，atm；

x——氧在液相中的摩尔分率。

试求在此温度与压力下，空气与水充分接触后，水中氧的最大浓度（分别以g/m3及Nm3/m3表示）。氧在空气中的体积百分率为21%。注：1atm=101.3kPa。

3. 将含CO220%、惰性气体80%（体）的混合气，在体积为2m3的密闭容器中，与1m3的清水在25℃下长期充分接触。若刚开始接触时混合气的压力为101.3kPa（绝），试求：

① CO2在水中的最终浓度及混合气的最终压力各为多少。

② 刚开始接触时的总传质推动力，分别以分压差、摩尔分率差及液相浓度差表示。

4. 在填料塔中用清水吸收混于空气中的低浓度甲醇蒸汽，操作温度27℃，压力101.3kPa。甲醇在气液两相中的浓度都很低，平衡关系服从亨利定律，亨利系数E28.4kPa。若气相传质系数

kG1.55105kmol/(m2·s·kPa)，液相传质系数

kL2.08105m/s，试求：

① 气相总传质系数

KG，并算出气相阻力在总阻力中所占的百分数；

②

kx、

ky及

Kx、

Ky。

5. 要设计一个用清水作吸收剂的吸收塔，因算出的填料层过高，拟改用两个低塔代替，提出如图所示的三个流程。试在Y应的组成。

X图上定性画出与各个流程相对应的操作线与平衡线位置，注明流程中相

Xc Xa Ya Xc Yc Xa Xa Ya 1 Yb 2 Yc 1 Yb 2 1 Ya Yb 2 Yc Xb Xb Xb1 Xb2 (a) (b)

(c)

6. 在逆流操作的吸收塔中，于101.3kPa（绝）、20℃下用清水吸收空气—氨混合气中的氨。入塔混合气的流量为1000kg/h，其中氨的分压为1.33kPa，出塔气体中氨的分压为26.7Pa，操作条件下的平

衡关系为

Ye0.753X。若吸收剂用量为理论最小用量的1.3倍，要求吸收率为98%，试求操作液气

比、吸收剂用量及出塔液相组成

Xb。若操作压力改为202.6kPa（绝），而其他条件不变再求操作液

气比、吸收剂用量及出塔液相组成。

7. 某填料吸收塔塔径1m，填料层高度5m，用清水逆流吸收空气中所含的丙酮蒸汽，入塔混合气的流量为2250m3/h，其中含丙酮3%（体积），要求吸收率不小于95%。出塔液相中1kg水含有37g

丙酮。操作在101.3kPa、25℃下进行，物系的平衡关系为

Ye2X。试求：

① 该塔的传质单元高度

HOG及气相总体积传质系数

KYa；

② 每小时回收的丙酮量（以kg/h）计；

③ 若填料层减小1/4，回收量会减小多少？

8. 某填料吸收塔用含溶质摩尔分率气比

xa0.0002的溶剂逆流吸收混合气中的溶质组分，操作液

LV2.5，物系的平衡关系为Ye1.8X，入塔气相中溶质的摩尔分率为

yb0.01，吸收

率可达90%。

今因解吸不良使入塔吸收剂中溶质的摩尔分率 ① 溶质组分的吸收率下降至多少？

xa升至0.00035，试求：

② 液相出塔浓度升高至多少？

9. 含H2S摩尔分率

xa2.5105的水，在解吸塔内与空气逆流接触以使水中的H2S脱出，操

作在101.3kPa，25℃下进行，物系的平衡关系为

Ye5X，水的流率为278kmol/(m2·h)。试求：

① 为使水中H2S降至

xb0.1105所需的最小空气量；

② 当空气的用量为0.4 kmol/(m2·h)，若设计时塔高不受，可以规定离解吸塔的水中H2S含最低浓度是多少？示意画出该种情况下的解吸操作线。

10. 已知某吸氨塔，填料层高度

h03m，进塔气体含氨

yb0.06，吸收率

0.99，操作

压力100kPa，温度20℃，平衡关系为

y0.9x，气相流率G580kg/(m2·

h)，液相流率

0.7KakGaGL720kg/(m2·h)，传质系数G方可保持

。问：当

p（L或G）加倍时，应如何改变h0不变？

第十章

一、判断题（正确的划√，错误的划×并改正）

1. 一个精馏塔中易挥发组分在塔顶产品中的组成为xD，在塔底产品中的组成为xW（均为摩尔分率）。根据物料衡算则xD+ xW = xF。

2. 一个双组分混合溶液加热到泡点时，因其汽相量非常少，所以汽相中易挥发组分的摩尔分率也可以认为是零，即汽化率e =0，所以y =0。

3. 精馏过程中最小回流比是保证精馏操作所需板数最少的回流比。

4. 若精馏段操作线方程为

y0.75x0.3，这绝不可能。

5. 若精馏塔过热蒸汽状态进料，q线方程斜率小于零。

6. 已知q =-0.1，则进料中汽相量与总进料量的比为0。

7. 精馏塔设计时，若F,xF ,xD ,xW ,V',α均一定，将进料从q =1变为冷液进料，则理论板数减少。

8. 设计时，保持流比

F、xD、xW一定，分别采用

xF1、xF2两种料液时（xF1xF2），则最小回

Rm2（对应

xF2）必大于Rm1。

9. 图解法求理论板时与下列参数 F、xF 、q、R、α、xD、xW中的α无关。

10. 回流比恒定的间歇精馏时馏出液的浓度也是恒定的。

二、填空题

1. 精馏操作的基本依据是______。

2. 精馏过程设计时，增大操作压强，则相对挥发度______，塔顶温度______，塔釜温度______。

3. 间歇蒸馏操作中，若保持馏出液组成不变，必须不断______，若保持回流比不变，则馏出液组成______，间歇蒸馏与简单蒸馏的区别是______。

4. 直接水蒸气加热的精馏塔适用于______的情况。

5. 水蒸气蒸馏的先决条件是料液与水______，这样可以______体系的沸点。

6. 在x-y相图中，平衡线距离对角线越远则二元混合物越______分离，距离越近________分离；当平衡线和对角线重合时，则用蒸馏的方法______分离混合物。

7. 精馏塔塔顶某理论板上汽相露点温度为t１，该板的液相泡点温度为t２。塔底某理论板上汽相露点温度为t３，该板的液相泡点温度为t４。试按温度大小顺序用>、=、<符号排列如下：______________________________。

8. 进出精馏塔第n块板的汽液组成如图所示（以易挥发组分表示），则

yn____

xn1yn，

____

xn，

yn1

____

xn，

yn1____

xn1。

9. 精馏设计时，F , xF , q, xD , xW , R均已确定，若将原塔釜间接蒸汽加热改为直接蒸汽加热，则所需理论塔板数 、塔顶易挥发组分回收率 。

10. 已知精馏操作q＝1.1，则加料中液体量与总量之比是______。

11. 芬斯克方程应用条件是__________。若

xW0.01，已知

xD10.9时最少理论板数为Nmin1，

xD20.99时最少理论板数为Nmin2，则Nmin2与Nmin1的比值为________。（Nmin包括再沸器）

12. 在二元混合物的精馏中，为达到一定的分离要求所需理论塔板数随回流比的增加而______，当两段操作线的交点落在平衡曲线上时所需的理论板数为______，相应的回流比为______。

13. 精馏塔时，进料热状态由原来的饱和蒸汽进料改为饱和液体进料时，其它参数均不变，则所需理论板数______，提馏段上升蒸汽量______，精馏段下降液体量______。

14. 如图（a）所示一连续精馏塔流程，用图解法求得理论平衡级为图（b）所示。由图可知塔内共有______块理论板，加料板为从上往下数第______块，进料热状况为______，最小回流比数值为______。

1.0

D , xD F , xF y

0. 0.71 0.58 W , xW

15. 理想物系的2，在全回流下操作。已知某理论板上yn0.5，则yn1______。

16. 在多组分精馏的露点温度计算中要应用试差法，用方程______判断所设温度正确与否。

17. 某精馏塔的操作线如图所示。今在操作中保持量，

D、F、xF、、q不变，增大再沸器的蒸发

1.0 p=const

y

试在原图上定性地标出新工况下的操作线。

0

xF

x

1.0

18. 萃取蒸馏是在体系中加入______剂来改善体系的______。一般______剂的加入浓度越大，______变化越______。

19. 对于两组分溶液，当总压不高时，请指出下面三个式子中的正确表达式。

yAxyAyyAxBBAyxA B. 1xB1xA C. 1yBxB A. B 20. 精馏理论中，“理论板”概念提出的充分而必要的前提是______。

A. 塔板无泄漏 B. 板效率为100%

C. 离开塔板的汽液达到平衡 D. 板上传质推动力最大

21. 精馏塔的塔底压强______塔顶压强。

A. 大于 B. 小于 C. 等于 D. 不确定

22. 二元溶液连续精馏计算中，进料热状态的变化将引起 线的变化 。

A. 相平衡线 B. 操作线与

q线 C. 相平衡线与操作线 D. 相平衡线与q线

xD、

23. 在二元连续精馏塔的设计中，

xW、

xF、、R不变，q增大，则理论塔板数______。

A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定

24. 在二元连续精馏塔的操作中，若提馏段汽相流率V下降，而回流量和进料状态(F,及理论板数仍保持不变，则R ；xFq) ,

xD ；

xW ；LV 。

A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不确定

三、计算题

1. 已知（A）苯与甲苯（B）的饱和蒸气压如下表所示，苯与甲苯混合液服从拉乌尔定律，试求含苯的摩尔百分数为20%，含甲苯的摩尔百分数为80%的混合液，在总压为106.5 kPa与4.336kPa下的相对挥发度。

附表 t，℃ 20 10.04 80.1 101.33 90 135.5 100 179.2 104 199.32 105 204 pA，kPa pB，kPa

2.91 40.0 .0 74.3 83.33 86.0 2. 在常压下将含有易挥发组分的摩尔分数为0.40的两组分混合液分别进行简单蒸馏和平衡蒸馏，若汽化率为60%，试求在两种情况下的釜液和馏出液组成。已知在操作范围内，汽液相平衡关系为

y5x。

3. 某间接蒸汽加热的连续精馏塔，原料含易挥发组分的摩尔分数为0.5，泡点进料，进料量为100kmol/h，塔顶采用全凝器，塔顶馏出液的摩尔分数为0.8，塔釜残液的摩尔分数为0.01，回流比取最小回流比的3倍，全塔平均相对挥发度为2.5，试求：

① 塔顶易挥发组分的回收率； ② 塔顶馏出液和塔釜残液量； ③ 最小回流比； ④ 操作线方程。

4. 用连续精馏分离某二元理想混合液，进料含易挥发组分的摩尔分数为0.4，进料为泡点状态下加到塔中部，已知相对挥发度为2。

① 要求塔顶采出率度。

② 若精馏装置有五块理论塔板（包括釜），料液与第三块理论塔板加入，该塔板的液相组成

DF0.4，取回流比为2，试求塔顶和塔底产品理论上可能达到的极限浓

x30.4

，试求此塔可使塔顶和塔底产品分别达到的最大和最小浓度。

5. 一常压精馏塔用以分离相对挥发度为2.5的双组分溶液，若采用回流比R =2.0，可得塔顶产品组成xD=0.95（摩尔分率）。假定塔板为理论板，试分别求出塔由塔顶第一块板流下的回流液组成x1及从第二板进入第一板的蒸汽组成y2（塔顶采用全凝器）。

6. 在一常压连续精馏塔中，分离某理想溶液，原料液的浓度为0.4，塔顶馏出液浓度为0.95（均为易挥发组分的摩尔分率）。回流比为最小回流比的1.5倍，每千摩尔原料液变成饱和蒸汽所需的热量等于原料液的千摩尔汽化潜热的1.2倍，操作条件下溶液的平均挥发度为2.0，塔顶冷凝器采用全凝器，试计算第二块理论板上升的气相浓度（理论板序号自塔顶往下编号）。

7. 有一个苯—甲苯连续精馏塔，塔顶产品含苯的摩尔分数为0.95，泡点液体进料，进料含苯的摩尔分数为0.50。假设塔内为恒摩尔流，塔顶采用全凝器，泡点回流，全塔平均相对挥发度为2.25，实际回流比为最小回流比的1.2倍，每层塔板用液相组成表示的塔板效率为0.50，试求离开塔顶第二块塔板的液相组成 。

8. 某连续精馏塔操作中已知操作线方程式如下： 精馏段 提馏段

y0.723x0.263 y1.25x0.0187

若原料液于露点温度下进入精馏塔中，试求馏出液和塔底液的组成。

9. 某双组分理想溶液其轻组分组成为0.5，相对挥发度=6，今欲得到轻组分组成大于0.7（以上均为摩尔分率）的汽相产品且产品量为进料量的50%，试问用一次平衡汽化可否达到要求？

10. 用常压精馏塔分离某双组分混合溶液，已知进料量F=100 kmol/h，进料组成汽进料。要求塔顶产品组成为饱和液相回流，回流比摩尔分率）？

xF=0.5，为饱和蒸

xD=0.9，易挥发组分的回收率达

90%。相对挥发度=3。塔顶装有全凝器，

R2Rmin，塔底用间接蒸汽加热。试计算提馏段的上升蒸汽量（题中组成均为

11. 用常压精馏塔分离某二元理想混合液，塔顶上升蒸汽中含易挥发组分的摩尔分数为0.95，在分凝器内冷凝蒸汽总摩尔流量的2/3作为回流，余下蒸汽在全凝器冷凝作为塔顶产品，已知平均相对挥发度为2.5，试求：

① 塔顶馏出液和回流液的组成； ② 塔顶第二块理论塔板下降液体的组成。

12. 一连续操作的常压精馏塔用于分离双组分混合物。已知原料液流量为100 kmol/h，含易挥发组分xF =0.4（摩尔分率，下同），进料为泡点下的饱和液体，所达分离效果为塔顶产品xD =0.97，塔釜残液xW =0.02。若该系统的相对挥发度为2，操作时采用的回流比R=1.8Rmin。试计算：

① 易挥发组分的回收率； ② 最小回流比；

③ 精馏段和提馏段操作线方程（要写出斜率和截距的数值）；

④ 若测得第一板下降的液相组成为0.95，求第一板的液相莫弗里板效率。

13. 在连续精馏塔中分离苯—甲苯溶液。间接蒸汽加热，塔顶采用全凝器。进料中苯的含量为0.35（摩尔分率，下同），进料量为100 kmol/h，以饱和蒸汽状态进入塔中部。塔顶馏出液量为40 kmol/h，系统的相对挥发度为2.5。且知精馏段操作线方程为

① 提馏段操作线方程；

② 若塔顶第一板下降的液相中含苯0.70，求该板以气相组成表示的板效率

y0.8x0.16，试求：

EMV；

③ 当再沸器停止供应蒸汽，保持回流比不变，若塔板数不限，塔底产品浓度为多少？

14. 用一个精馏塔分离A（易挥发组分）和B二元混合液，原料中含A的摩尔分数为0.5，泡点进料，塔顶产品含A的摩尔分数为0.95。塔顶用一个分凝器（冷凝液作回流）和一个全凝器（冷凝液作产品）。已知塔顶回流液含A的摩尔分数为0.88，泡点回流，离开塔顶第一块理论塔板的液体含A的摩尔分数为0.79。试求：

① 操作条件下混合液的相对挥发度； ② 实际回流比； ③ 最小回流比。

15. 由A、B两组分组成的二元理想混合液，分成两股组成不同的原料分别在泡点温度下送入一连续精馏塔内进行分离。两股料液含A的摩尔分数分别为0.5和0.3，要求得到塔顶馏出液的摩尔分数为0.98，塔釜残液中A的摩尔分数为不大于0.02，下股进料量为上股进料量的5倍，实际回流比（塔顶）为最小回流比的1.5倍，全塔平均相对挥发度为2.5，试求：

① 塔顶易挥发组分的回收率 ② 最小回流比； ③ 各段操作线方程； ④ 在

16. 有一个分离苯—甲苯混合液的连续精馏塔，已知该塔有10块实际塔板，全塔效率60%，泡点进料，原料液含苯的摩尔分数为0.175，塔顶产品含苯的摩尔分数为0.85，塔釜液含苯的摩尔分数为0.1，试求该塔实际回流比。已知平均相对挥发度

；

xy图示意画出各操作线。

m2.46。

17. 用连续精馏塔分离某二元理想混合液，塔顶采用全凝器。测得塔顶馏出液的摩尔分数为0.84，离开塔顶第一块塔板的液体的摩尔分数为0.78，已知塔顶气相默弗里效率度EMV0.80，混合液的相对挥发

1.6，试求操作回流比。

18. 某二元理想混合液，在一精馏塔中分离提纯，已知进料含易挥发组分的摩尔分数为0.5，泡点进料，

塔顶采出率

DF0.4，相对挥发度为2，假设塔板为无穷多块，试求：

① 当R0.8时，塔釜液的浓度； ② 当R2.5时，塔釜液的浓度； ③ 若进料组成降为

xF0.3，维持DF不变，增大回流比能否得到原浓度的塔顶产品。

19. 苯—甲苯溶液中苯的摩尔分率为0.4，共200kmol，在常压下进行蒸馏，相对挥发度为2.4。试问： ① 若进行简单蒸馏，当釜液中苯的摩尔分率为0.2时，馏出液的量和平均组成是多少？ ② 若在具有3块理论板（包括再沸器）的塔内进行间歇精馏，保持回流比R4不变，当釜液中苯的摩尔分率降至0.2时，馏出液的量和平均组成是多少？并与（1）进行比较。

③ 同样进行间歇精馏，馏出液中苯的摩尔分率始终维持在0.85，最终回流比为该阶段最小回流比的1.8倍，当釜液中苯的摩尔分率降至0.2时，馏出液的量、所需理论板数和总汽化量分别为多少？

20. 某混合物组成如下表所示：

组 分 CH4 0.05 C2H6 0.35 C3H6 0.15 C3H8 0.2 i-C4H10 0.1 n-C4H10 0.15 总计 1.00 zi（摩尔分率） 在精馏塔中进行分离，希望塔顶产品中丙烯摩尔分率不高于0.025，塔底产品中乙烷摩尔分率不高于0.05。试估计各组分在产品中的浓度。

21. 某厂脱乙烷塔进料组成如下： 组 分 CH4 0.0103 C2H4 0.6111 C2H6 0.0728 C3H6 0.2415 C3H8 0.0078 i-C4H10 0.0565 总计 1.0000 zi（摩尔分率） 进料为饱和液相，流率为305kmol/h，塔顶采用部分冷凝器，冷凝温度为12℃。要求丙烯回收率不低于99.1%（摩尔），乙烷回收率不低于97.6%（摩尔），试计算： ① 塔顶和塔底产品量和组成。

② 塔的操作压力（忽略压降）。 ③ 塔底温度。 ④ 最小理论板数。 ⑤ 最小回流比。

⑥ 操作回流比为最小回流比的1.2倍时，用简捷法求所需理论板数和进料位置

第十一章

一、填空题

1. 液—液萃取是利用______而实现分离的。

2. 表示液—液萃取过程的三角形相图中，两相区的面积大小与______和______有关。当操作温度升高至______萃取操作便无法进行。

3. 在B-S部分互溶物系中加入溶质A组份，将使B-S互溶度______；恰当降低操作温度，B-S的互溶度______。

4. 单级萃取操作中，在维持相同萃余相浓度下，用含有少量溶质的萃取剂S’代替溶剂S，则萃取相量与萃余相量之比将______，萃取液的浓度将______。

5. 在一实验室装置中，将含A10%的AB混合液50kg和含A80%的AB混合液20kg混合后，用溶剂S进行单级萃取，所得萃取相和萃余相脱溶剂后又能得到原来的10%A和80%A的溶液。则该工作状态下的选择性系数  =______。

6. 关于溶剂选择性系数β的下列议论正确的是______。

A. 当β=1时对萃取过程最为有利

B. 当β=1时萃取操作能进行，但不是最优操作条件

C. 当β>1时，萃取操作才能进行，而且随β值增加萃取操作越易进行

7. 拟用溶剂Ｓ萃取分离Ａ＋Ｂ液相混合物，当 时不能实现Ａ与Ｂ的分离。

yA、xA分别为Ａ组分在萃取相与萃余相中的质量分率，

Ａ.

yAxA Ｂ. yAxA Ｃ.

yAyBxAxB Ｄ.

yAyBxAxB

8. 关于溶剂选择性的下列议论正确的是______。

A. 溶剂的选择性反映了萃取剂对被萃取组分A溶解能力的大小

B. 溶剂的选择性反映了萃取剂对其它组分B溶解能力的大小

C. 溶剂的选择性反映了萃取剂对被萃取组分A与其它组分B溶解能力之间的差异

9. 液液萃取中三元物系，按其组分之间互溶性可区分为几种情况 。

A. 两种 B. 三种 C. 四种 D. 四种以上

10. 用纯溶剂S对A、B混合液进行单级（理论）萃取，当萃取剂用量增加时（进料量和组成均保持不变）所获得的萃取液相组成是 。

A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不定

11. 单级（理论）萃取中，中维持进料组成和萃取相浓度不变的条件下，若用含有少量溶质的萃取剂代替纯溶剂所得的萃余相浓度将 。

A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 不定

12. 进行萃取操作时，下列哪些选项是正确的 。 A. 分配系数大于1 B. 分配系数小于1

C. 选择性系数大于1 D. 选择性系数小于1

13. 采用多级逆流萃取与单级逆流萃取相比较，如果溶剂比、萃取相浓度一样，则多级逆流萃取可使萃取分率 。

A. 增大 B. 减少 C. 基本不变 D. 增大、减少都有可能

二、计算题

1. 以水为萃取剂，对

xF0.3的丙酮—醋酸乙酯溶液进行单级萃取，当水与原料液的质量相等时，

确定萃取后的结果。平衡数据如下表所示。

醋酸乙酯相 %A 0 4.8 9.4 13.5 16.6 20.0 22.4 26.0 27.8 32.6 %B 96.5 91.0 85.6 80.5 77.2 73.0 70.0 65.0 62.0 .0 %S 3.5 4.2 5.0 6.0 6.2 7.0 7.6 9.0 10.2 13.4 %A 0 3.2 6.0 9.5 12.8 14.8 17.5 19.8 21.2 26.4 水 相 %B 7.4 8.3 8.0 8.3 9.2 9.8 10.2 12.2 11.8 15.0 %S 92.6 88.5 86.0 82.2 78.0 75.4 72.3 68.0 67.0 58.6 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2. 现有含15%（质）醋酸的水溶液30kg，在25℃下用60kg纯乙醚作萃取剂进行单级萃取，试求：（1）萃取相、萃余相的量及组成；（2）平衡两相中醋酸的分配系数；（3）萃取剂的选择性系数。在25℃时醋酸（A）—水（B）—乙醚（S）系统的平衡数据列于附表。

附表[%（质）]

萃 余 相 水 93.3 88.0 84.0 78.2 72.1 65.0 55.7 醋酸 0 5.1 8.8 13.8 18.4 23.1 27.9 乙醚 6.7 6.9 7.2 8.0 9.5 11.9 16.4 水 2.3 3.6 5.0 7.2 10.4 15.1 23.6 萃 取 相 醋酸 0 3.8 7.3 12.5 18.1 23.6 28.7 乙醚 97.7 92.6 87.7 80.3 71.5 61.3 47.7

3. 在单级萃取器内，用800kg水作萃取剂，从醋酸与氯仿的混合液中萃取醋酸。已知原料液的量也为800kg，其中醋酸的组成为35%（质），在操作条件下（25℃）萃取系统的平衡曲线的数据列于附表。试求：

① 萃取相、萃余相中醋酸的组成及两相的量； ② 萃取液和萃余液中醋酸的组成及各自的量； ③ 醋酸的萃取率。

附表[%（质）]

萃 余 相 醋 酸 0.00 6.77 17.72 25.72 27.65 32.08 34.16 42.5 水 0.99 1.38 2.28 4.15 5.2 7.93 10.03 16.5 醋 酸 0.00 25.1 44.12 50.18 50.56 49.41 47.87 42.5 萃 取 相 水 99.16 73.69 48.58 34.71 31.11 25.39 23.28 16.5

4. 原料液量为100kg，纯萃取剂用量为200kg，在操作范围内萃取剂与稀释剂完全不互溶，萃取物系在

操作条件下的平衡关系为Y1.2X（Y、X为比质量分率，即A/S和A/B），xF25%。试求：

① 单级萃取时，萃余相与原料液中溶质的组成之比；

② 如将萃取剂量分成二等分进行两级错流萃取时，最终萃余相与原料液中溶质的组成比。

5. 使用纯萃取剂对二组分混合液进行萃取分离，萃取剂S与稀释剂B极少互溶，在操作范围内溶质A在萃取相和萃余相中的平衡关系可用Y1.3X表示（Y、X为比质量分率A/S和A/B）。要求最终萃余

相中萃余百分率均为

3%（质），试比较单级萃取与三级错流萃取（每级所用萃取剂量相等）中，每

kg稀释剂中萃取剂的消耗量。

6. 以水为萃取剂，对含已醛15%和甲苯85%（质）的混合液进行多级逆流接触萃取，混合液流量为

100kg/h。已醛（A）—甲苯（B）—水（S）物系在操作范围内可视为水与甲苯完全不互溶，平衡关系可用

Y2.2X表示（Y、X为比质量分率A/S和A/B）。要求最终萃余相中已醛的组成降至1%（质），试

求：

① 最小萃取剂用量

Smin；

② 当所用的萃取剂量

S1.5Smin时，所需要的理论级数。

7. 含醋酸0.3（质量分率）的醋酸水溶液在25℃下用异丙醚进行萃取，已知原料液量为100kg，试求： ① 用100kg纯溶剂作单级萃取，所得的萃取相和萃余相的数量与醋酸的浓度；

② 每次用50kg纯溶剂作两级错流萃取，萃余相的最终数量与醋酸浓度；

③ 比较两种操作所得萃余液中醋酸的残余量与原料液中醋酸量之比。 物系在25℃时的溶解度曲线和辅助曲线如图所示。

1醋酸

水0 0

8. 以氯苯为萃取剂在单级接触式萃取器中萃取800kg含35%（质量%，下同）丙酮的水溶液，经分析得知达到平衡后，萃取相中丙酮为30%，试求： ① 萃取剂（氯苯）的需要量； ② 萃取相和萃余相的量。 已知三元物系相图如下图所示。

9. 在25℃时，丙酮（A）—水（B）—三氯乙烷（S）系统的三角形相图如图。每小时用1000kg

三氯乙烷萃取剂从含丙酮32%的水溶液分离出丙酮，原料流量为3000kg/h，最终萃余相的组成

xn不得超过

8%（以上均为公斤分率）。试求采用多级逆流萃取过程，在三角形坐标上图解理论级数、最终萃取液流量和组成。

第十二章一、填空题

1. 塔设备一般包括______塔和______塔两类。

2. 写出板式塔三种不正常的操作状态：______、______、______。

3. 常见的几种（错流）塔板类型是______；______；______。

4. 雾沫夹带是指______的现象。正常操作的板式塔，雾沫夹带量应控制为______kg液/kg汽。影响雾沫夹带的主要因素是______。

5. 精馏塔负荷性能图中有______条线组成，它们分别是______。

6. 塔板中溢流堰的主要作用是为了保证塔板上有______。

7. 当喷淋量一定时，填料塔单位高度填料层的压力降与空塔气速关系线上存在两个转折点，其中下转折点称为______，上转折点称为______。

8. 评价塔板性能的标准是______。

9. 某一操作中的F1型浮阀板式精馏塔。在操作条件下，气体密度为10.4 kg/m3。某层塔板的阀孔速度u0=1.0 m/s，塔中该层塔板的操作状态为______。

A. 正常 B.淹塔 C.严重漏液 D.过量雾沫夹带

10. 塔设备的操作弹性与下列哪几个因素有关？

① 塔的结构 ② 物料性质 ③负荷的液气比

A. ①③ B. ②③ C. ①②③

二、计算题

1. 采用F1型浮阀塔板的精馏塔在减压下分离氯苯—二氯苯混合液。精馏段的平均工艺参数如下：

液相体积流率

L0.00048m3/s V0.59m3/s

气相体积流率

液相密度

L1117kg/m3

V0.943kg/m3

气相密度

液体表面张力

0.0252N/m

精馏段有15层实际板，允许总压降为7330Pa。

试对精馏段的塔板进行工艺设计。

2. 某精馏塔分离甲醇水溶液，现拟采用浮阀塔板，其设计条件如下：（1）气相流率为300kmol/h，其中甲醇的摩尔分率为0.18。（2）液相流率为950kmol/h，其中甲醇的摩尔粉绿为0.029。（3）压力为101.3kPa，温度为95℃。请为此塔设计一块浮阀塔板。物性数据如下：

L960kg/m3

V0.0125mPa·

s

L0.3mPa·

s

0.04N/m

3. 初步设计得筛板塔主要规格如下： 塔径 板距 1000 300 mm mm 堰高 降液管截面积/塔截面积 50 0.068 孔径 板厚 堰长 操作条件如下 气体体积流量 0.77 m/s3 mm 4 2 mm mm 孔面积/塔板工作面积 降液管下沿与塔板面的距离 0.09 30 mm 650 mm 液体密 940 kg/m 3 度 液体体积流量 气体密度 0.0017 2.8 m/s 3液体表面张32 mN/m 力 kg/m 3液体粘0.34 mPa·s 度 试计算：（1）液泛分率； （2）液沫夹带分率； （3）每板压力降。

4. 有一精馏塔用来提纯正丁烷，要求在塔顶获得25000kg/h高纯度正丁烷，其操作回流比为3，压力为450kPa（绝压），塔内装50mm鲍尔环，试求所需塔径及气体通过每米填料层的压降。

5. 用水吸收废气中少量可溶气体，每小时处理废气10t。操作温度40℃。气体的表压为5000Pa，其性质可视为与空气相同。液、气流量比按质量计为2.5。采用内充填40mm陶瓷拉西环填料的吸收塔，填料层高度估计为8m。要求气体借其本身的压力通过填料层（塔顶为大气压）。问塔径应为几米？此情况下的液泛分率是多少？

6. 有一填料塔，内填充40mm陶瓷拉西环，当塔内上升的气量达到8000kg/h时，便在顶部开始液泛。为了提高产量，拟将填料改换为50mm陶瓷矩鞍。问上升气量可提高到多少才会液泛？生产中若采用上升蒸气量1250kg/h，是否合适？