第一章蒸餾1-1蒸餾過程概述與汽液平衡關系1-1正戊烷（C5H12）和正己烷96Hl4）的飽和蒸汽壓數據列于本題附表，試計算總壓P=13.3kPa下該溶液的汽液平衡數據和平均相對揮發度。假設該物系為理想溶液。習題1-1附表溫度T/KCH512223.1233.0244.0251.0260.6275.1291.7309.3CH614248.2259.1276.9279.0289.0304.8322.8341.9飽和蒸汽壓 P0/kPa1.32.65.38.013.326.653.2101.31-2某精餾塔再沸器的操作壓力為105.0kPa，釜液中含苯0.15（摩爾分率），其余為甲苯。苯與甲苯的安托尼常數列于本題附表，安托尼方程中溫度的單位為。C，壓力單位為kPa。本物系可視作理想溶液。求此溶液的泡點及其平衡汽相組成。習題1-2附表組分ABC苯6.0231206.35220.24甲苯6.0781343.94219.581-2平衡蒸餾與簡單蒸餾1-3常壓下對含苯0.6（摩爾分率）的苯一甲苯混合液進行蒸餾分離，原料處理量為100kmol。物系的平均相對揮發度為2.6,汽化率為0.45,試計算：（1）平衡蒸餾的汽液相組成;（2）簡單蒸餾的餾出液量及其平均組成。1-4兩組分連續精餾的計算（I）1-4在連續精餾塔中分離某理想二元混合液。已知原料液流量為100kg/h,組成為0.5（易揮發組分的摩爾分率，下同），若要求釜液組成不大于0.05,餾出液回收率為95%。試求餾出液的流量和組成。1-5在連續精餾塔中分離含甲醇0.45（摩爾分率，下同）的甲醇一水溶液，其流量為

100kmol/h,要求餾出液中甲醇的含量為0.96,釜液中甲醇的含量為0.03,回流比為2.6。試求：（1）餾出液的流量；（2）飽和液體進料時，精餾段和提餾段的操作線方程。1-6在連續精餾操作中，已知加料量為100kmol/h,其中汽、液各半，精餾段和提餾段的操作線方程分別為y=0.75x+0.24及y=1.25x-0.0125試求操作回流比，原料液的組成、餾出液的流量及組成。1-5兩組分連續精餾的計算（II）1-7在連續精餾塔中分離某理想二元混合液。已知精餾段操作線方程為『=叱2rM2叱提餾段操作線方程為嚴1.2方-口.口1即。若原料液于露點溫度下進入精餾塔中，試求原料液、餾出液和釜殘液的組成及回流比。1-8在連續精餾塔中，分離苯一甲苯混合液。若原料為飽和液體，其中含苯0.5（摩爾分率，下同）。塔頂餾出液組成為0.95,塔底釜殘液組成為0.06,回流比為2.6。試求理論板層數和加料板位置。苯一甲苯混合液的平衡數據見例1—2附表。1-6兩組分連續精餾的計算（III）1-9在常壓連續精餾塔內分離甲醇一水溶液，料液組成為0.4（甲醇的摩爾分率，下同）,流量為100kmol/h,于泡點下加入塔內。要求餾出液組成為0.96,釜液組成為0.04,塔釜間接蒸汽加熱，回流比R=1.86Rmin。試求：（1）所需理論板層數及加料板位置；（2）若改為直接水蒸汽加熱，其它均保持不變，餾出液中甲醇收率將如何變化。常壓下物系平衡數據列于本題附表中。習題1-9附表溫度t℃液相中甲醇的摩爾分率汽相中甲醇的摩爾分率溫度t℃液相中甲醇的摩爾分率汽相中甲醇的摩爾分率1000.00.075.30.400.72996.40.020.13473.10.500.77993.50.040.23471.20.600.82591.20.060.30469.30.700.87089.30.080.36567.60.800.91587.70.100.41866.00.900.95884.40.150.51765.00.950.97981.70.200.57964.51.01.078.00.300.6651-10在常壓連續精餾塔內分離乙醇一水混合液，原料液為飽和液體，其中含乙醇0.30（摩爾分率，下同），餾出液組成不低于0.80,釜液組成為0.02；操作回流比為2.5,若于精餾某一塔板處側線取料，其摩爾流量為餾出液摩爾流量的1/2,側線產品為飽和液體，組成為0.6。試求所需的理論板層數、進料板及側線取料口的位置。物系平衡數據見本題附表。習題1-10附表

液相中乙醇的摩爾分率汽相中乙醇的摩爾分率液相中乙醇的摩爾分率汽相中乙醇的摩爾分率0.00.00.450.6350.010.110.500.6570.020.1750.550.6780.040.2730.600.6980.060.3400.650.7250.080.3920.700.7550.100.4300.750.7850.140.4820.800.8200.180.5130.850.8550.200.5250.8940.8940.250.5510.900.8980.300.5750.950.9420.350.5951.01.00.400.6141-7兩組分連續精餾的計算（IV）1-11在連續操作的板式精餾塔中分離苯一甲苯混合液。在全回流條件下測得相鄰板上的液相組成分別為0.255、0.385和0.575,試求三層板中較低的兩層的單板效率EM。操作條件下苯一甲苯混合液的平均相對揮發度可取作2.5。1-12在常壓連續精餾塔中分離兩組分理想溶液。已知進料量為100kmol/h,組成為0.35（易揮發組分的摩爾分率，下同），飽和蒸汽進料，塔頂全凝器，泡點回流，餾出液流量為35kmol/h,物系的平均相對揮發度為2.5。「?”士不匕…口小小、7=0,8r+0.18S已知精餾段操作線方程為「試求：（1）提餾段操作線方程;(2)自塔頂第1層板下降的液相組成為0.90時的汽相默弗里板效率。1-13在常壓連續精餾塔中分離某理想二元混合物。已知完成規定的分離任務所需的理論板層數為12(包括再沸器)，若該精餾塔的全塔效率為55%,塔板間距為0.45m,試計算該精餾塔的有效高度。1-14在常壓連續精餾塔中分離兩組分理想溶液。已知進料量為100kmol/h,組成為0.48,餾出液組成為0.98(均為摩爾分率)。飽和液體進料，塔頂全凝器，泡點回流，操作回流比為最小回流比的1.65倍。在本題范圍內，汽液平衡方程為了=0"14cMl汽相默弗里板效率為0.5,餾出液采出率為0.48。試求：(1)釜殘液組成；(2)經過塔頂第一層實際板汽相組成的變化。1-8間歇精餾與特殊精餾1-14在例1-12的精餾塔內若進行恒回流比的間歇精餾，試計算一批精餾所需的時間。第二章氣體吸收2-1吸收過程概述與氣液平衡關系2-1在25℃及總壓為101.3kPa的條件下，氨水溶液的相平衡關系為p*=93.90xkPa。試求(1)100g水中溶解1g的氨時溶液上方氨氣的平衡分壓和溶解度系數H；(2)相平衡常數m。2-2已知在20℃和101.3kPa下，測得氨在水中的溶解度數據為：溶液上方氨平衡分壓為0.8kPa時，氣體在液體中溶解度為1g(NH3)/1000g(H2O)。試求在此溫度和壓力下，亨利系數E、相平衡常數m及溶解度系數H。2-3在總壓為101.3kPa,溫度為30℃的條件下，含有15%(體積％)SO2的混合空氣與含有0.2%(體積％)SO2的水溶液接觸，試判斷SO2的傳遞方向。已知操作條件下相平衡常數m=47.9。2-2傳質機理2-4組分A通過厚度為了的氣膜擴散到催化劑表面時，立即發生化學反應：方-"，生成的B離開催化劑表面向氣相擴散。試推導穩態擴散條件下組分A、B的擴散通量叫及“日2-5假定某一塊地板上灑有一層厚度為1mm的水，水溫為297K，欲將這層水在297K的靜止空氣中蒸干，試求所需時間為若干。已知氣相總壓為101.3kPa，空氣濕含量為0.002kg/(kg干空氣)，297K時水的飽和蒸汽壓為22.38kPa。假設水的蒸發擴散距離為5mm。2-3吸收速率2-6采用填料塔用清水逆流吸收混于空氣中的COd已知25℃時CO2在水中的亨利系數為1.66X105kPa,現空氣中CO2的體積分率為0.06。操作條件為25℃、506.6kPa,吸收液中32的組成為'?? ? 。試求塔底處吸收總推動力Ap、Ac、AX和AY。2-7在101.3kPa及20℃的條件下，在填料塔中用清水逆流吸收混于空氣中的甲醇蒸汽。若在操作條件下平衡關系符合亨利定律，甲醇在水中的溶解度系數H=1.995kmol/(m3?kPa)。塔內某截面處甲醇的氣相分壓為6kPa,液相組成為2.5kmol/m3,液膜吸收系數kL=2.08X10-5m/s,氣相總吸收系數K=1.122X105kmol/(m2?s-kPa)。求該截面處G(1)膜吸收系數5、ky及工；(2)總吸收系數K「Kx及Ky；(3)氣膜阻力占總阻力的百分數。2-4低濃度氣體吸收的計算2-8在101.3kPa、20℃下用清水在填料塔內逆流吸收空氣中所含的二氧化硫氣體。單位塔截面上混合氣的摩爾流量為0.02kmol/(m2-s),二氧化硫的體積分率為0.03。操作條件下氣液平衡常數m為34.9,%a為0.056mol/(m3-s)。若吸收液中二氧化硫的組成為飽和組成的75%,要求回收率為98%。求吸收劑的摩爾流速及填料層高度。2-9已知某填料吸收塔直徑為1m,填料層高度為4m。用清水逆流吸收某混合氣體中的可溶組分，該組分進口組成為8%,出口組成為1%(均為mol%)。混合氣流率為30kmol/h,操作液氣比為2,操作條件下氣液平衡關系為心試求：.操作液氣比為最小液氣比的多少倍；.氣相總體積吸收系數或,口；.填料層高度為2m處的氣相組成。2-10在101.3kPa及27℃下，在吸收塔內用清水吸收混于空氣中的丙酮蒸汽。混合氣流量為32kmol/h，丙酮的體積分率為0.01，吸收劑流量為120kmol/h。若要求丙酮的回收率不低于96%，求所需理論級數。設操作條件下的氣液平衡關系為Y*=2.53X。2-4低濃度氣體吸收的計算2-11在一填料塔中，裝有直徑為15mm的亂堆瓷環填料。在20℃、101.3kPa下，用該填料塔吸收混于空氣中的氨氣。已知混合氣中氨的平均分壓為6.5kPa,氣體的空塔質量速度G=4.0kg/(m2?s)；操作條件下氨在空氣中的擴散系數為1.89X10Tm2/s,氣體的粘度為1.81X10"pa-s、密度為1.205kg/m3。試計算氣膜吸收系數k。G2-12在裝填有25mm拉西環的填料塔中，用清水吸收空氣中低含量的氨。操作條件為20℃及101.3kPa,操作時，氣、液相的質量速度分別為0.6kg/(m2?s)、4.5kg/(m2?s),平衡關系為口”=]￡9仃了5Y*=1.2*。已知：20℃及101.3kPa時氨在空氣中的擴散系數為 m2/s,20℃氨在水中的擴散系數為口海-1方*1口^mz/s。試估算傳質單元高度I、Hl及氣相體積吸收總系數KYa。第三章蒸餾和吸收塔設備3-1板式塔

3-1如圖所示為某塔板的負荷性能圖，已知操作時的氣相負荷為2500m3/h,液相負荷為7.2m3/h。試判斷此塔板的操作上、下限各為什么控制，計算其操作彈性。習題3-1附圖第四章液-液萃取4-1液-液相平衡及萃取操作原理4-125℃時醋酸(A)-庚醇-3(B)-水(S)的平衡數據如本題附表所示。習題4-1附表1溶解度曲線數據(質量分數)醋酸(A)庚醇-3(B)(333(B)水(S)醋酸(A)庚醇-3(B)3(B)水⑸096.43.648.512.838.73.593.03.547.57.545.08.687.24.242.73.753.619.374.36.436.71.961.424.467.57.929.31.169.630.758.610.724.50.974.6

41.439.319.319.60.779.745.826.727.514.90.684.546.524.129.47.10.592.447.520.432.10.00.499.6習題4-1附表2聯結線數據（醋酸的質量分數）水層庚醇-3層水層庚醇-3層6.45.338.226.813.710.642.130.519.814.844.132.626.719.248.137.933.623.747.644.9（1）在等腰直角三角形坐標圖上繪出溶解度曲線及輔助曲線，在直角坐標圖上繪出分配曲線。（2）確定由100kg醋酸、100kg庚醇-3和200kg水組成的混合液的物系點的位置。混合液經充分混合并靜置分層后，確定兩共軛相的組成和質量。（3）求（2）中兩液層的分配系數3及選擇性系數才。（4）從上述混合液中蒸出多少kg水才能成為均相溶液。［答：（1）圖略；（2）和點：“乃，工占:口酒；”叫g,乙了，九二口.3,R=148kg,心"加，心=CU4…）儲,L35,日」加；⑷需蒸出約156kg水］4-2液-液萃取過程的計算4-2.在單級萃取裝置中，以純水為溶劑從含醋酸質量分數為0.3的醋酸-庚醇-3混合液中提取醋酸。已知原料液的處理量為2000kg/h,要求萃余相中醋酸的質量分數不大于0.1。試求:（1）水的用量；（2）萃余相的量及醋酸的萃取率。操作條件下的平衡數據見習題4-1。［答：（1）S=2560kg/h;（2）R=1614kg/h,萃取率73.1%4-3.在三級錯流萃取裝置中，以純異丙醚為溶劑從含醋酸質量分數為30%的醋酸水溶液中提取醋酸。已知原料液的處理量為200kg，每級的異丙醚用量為80kg，操作溫度為20℃，試求:（1）各級排出的萃取相和萃余相的量和組成；（2）若用一級萃取達到同樣的殘液組成，則需若干kg萃取劑。20℃時醋酸（A）-水（B）-異丙醚（S）的平衡數據如下：習題3附表20℃時醋酸（A）-水（B）-異丙酸⑸的平衡數據（質量分數）水相有機相醋酸（A）水（B）異丙醚（S）醋酸（A）水（B）異丙醚（S）0.6998.11.20.180.599.31.4197.11.50.370.798.92.8995.51.60.790.898.46.4291.71.91.91.097.113.3484.42.34.81.993.325.5071.73.411.43.984.736.758.94.421.66.971.544.345.110.631.110.858.146.4037.116.536.215.148.7

馬與曷禺=192Skg￡馬與曷禺=192Skg￡=lS02ks旦=1招阪（2）S=300kg嗎=Q227M=QO95［答L口皿m7g［答4-4在多級逆流萃取裝置中，以水為溶劑從含丙酮質量分數為40%的丙酮-醋酸乙酯混合液中提取丙酮。已知原料液的處理量為1000kg/h,,操作溶劑比（芯俯）為0.9,要求最終萃余相中丙酮質量分數不大于0.06,試求：（1）所需的理論級數；（2）萃取液的組成和流量。操作條件下的平衡數據列于本題附表。習題5附表丙酮（A）-醋酸乙酯（B）-水（S）的平衡數據（質量分數）萃取相萃余相丙酮（A）醋酸乙酯（B）水⑸丙酮（A）醋酸乙酯（B）水⑸07.492.6096.33.53.28.388.54.891.04.26.08.086.09.485.65.09.58.382.213.580.56.012.89.278.016.677.26.214.89.875.420.073.07.017.510.272.322.470.07.621.211.867.027.862.010.226.415.058.632.651.013.2第五章固體物料的干燥5-1濕空氣的性質及濕度圖5-1.已知濕空氣的總壓為100kPa，溫度為60℃，相對濕度為40%，試求：（1）濕空氣中水汽的分壓；（2）濕度；（3）濕空氣的密度。［答：(1)7.97Pa；(2)0.05387kg/kg絕干氣；(3)1.016kg/m3濕空氣5-2.在總壓為101.3kPa下，已知濕空氣的某些參數。利用濕空氣的H-I圖查出附表中空格項的數值，并繪出分題4的求解過程示意圖。習題2附表序號干球溫度/（℃）濕球溫度/（℃）濕度/（kg/kg絕干氣）相對濕度/（%）焓/（kg/kg絕干氣）水汽分壓/（kPa）露點/(℃)16035240253207543045-2干燥過程的物料衡算與熱量衡算5-3將t0=25℃、30=50%的常壓新鮮空氣與循環廢氣混合，混合氣加熱至90℃后用于干燥某濕物料。廢氣的循環比為0.75,廢氣的狀態為：7=50℃、臼=80%。流量為1000kg/h的濕物料，經干燥后濕基含水量由0.2降至0.05。假設系統熱損失可忽略，干燥操作為等焓干燥過程。試求（1）新鮮空氣耗量；（2）進入干燥器時濕空氣的溫度和焓；（3）預熱器的加熱量。[答：（1）2782kg新鮮空氣/h,（2）t1=83.26℃,\=224.1kJ/kg絕干氣，（3）QP=132.8kW]5-4將溫度％=26℃、焓I0=66kJ/kg絕干氣的新鮮空氣送入預熱器，預熱到％=95℃后進入連續逆流干燥器，空氣離開干燥器的溫度t2=65℃。濕物料初態為：曾=25℃、WJ0.015、G/=9200kg濕物料/h,終態為：凡=34.5℃、WJ0.002。絕干物料比熱容q=1.84kJ/（kg絕干物料.℃）。若每汽化1kg水分的總熱損失為580kJ,試求：（1）干燥產品量G：；（2）作出干燥過程的操作線；（3）新鮮空氣消耗量；（4）干燥器的熱效率。［答：(1)9080kg/h,(2)略，(3)17403kg新鮮空氣/h,(4)24.18%］5-5狀態為％=25℃、3口=55%的新鮮空氣經預熱器加熱至t1=85℃后送入干燥器，離開干燥器時的溫度t=30℃。預熱器的熱源為180kPa的飽和蒸汽，總傳熱系數為50W/(m2-K),熱2損失可忽略。濕物料初態為：q=24℃、WJ0.037,終態為：q2=60℃、、WJ0.002、G；=1000kg/h。絕干物料的比熱容cj1.507kJ/(kg絕干物料?℃)。轉筒干燥器的直徑D=1.3m、長度Z=7m。干燥器外壁向空氣的對流-輻射體積傳熱系數為35kJ/(m3?h?℃),試求：(1)絕干空氣流量；(2)預熱器加熱蒸汽的消耗量；(3)預熱器的傳熱面積。［答：(1)3102kg/h,(2)86.60kg/h,(3)18.89m2］5-3干燥過程物料的平衡關系與速率關系5-6對10kg某濕物料在恒定干燥條件下進行間歇干燥，物料平鋪在0.8X1m的淺盤中，常壓空氣以2m/s的速度垂直穿過物料層。空氣t=75℃,H=0.018kg/kg絕干空氣，2.5小時后物料的含水量從X「0.25kg/kg絕干物料降至X2=0.15kg/kg絕干物料。此干燥條件下物料的X=0.1kg/kg絕干物料、X*=0。假設降速段干燥速率與物料含水量呈線性關系。(1)求將物料干c燥至含水量為0.02kg/kg絕干物料所需的總干燥時間；(2)空氣的t、H不變而流速加倍，此時將物料由含水量0.25kg/kg絕干物料干燥至0.02kg/kg絕干物料需1.4小時，求此干燥條件下的Xj［答：(1)1.625h；(2)0.121kg/kg絕干料］5-7某濕物料經過5.5h恒定干燥后，含水量由耳=0.35kg/kg絕干料降至'z=0.10kg/kg絕干物料，若物料的臨界含水量X=0.15kg/kg絕干料、平衡含水量X*=0.04kg/kg絕干料。假設在降速階段中干燥速率與物料的自由含水量(X-X*)成正比。若在相同的干燥條件下，要求將物料含水量由\=0.35卜848絕干料降至X；=0.05kg/kg絕干物料，試求所需的干燥時間。［答:9.57h］5-8在常壓并流的干燥器中，用熱空氣將某種物料由初含水量^^Mlg/kg絕干料干燥到最終含水量，2=0.1kg/kg絕干料。空氣進口溫度為135℃、濕度為0.01kg/kg絕干氣；空氣離開干燥器時溫度為60℃.空氣在干燥器中經歷等焓過程。根據實驗得出第一干燥階段的干燥速度表達式為式中———干燥速度，kg/（kg絕干料?h）.第二干燥階段的干燥速度表達式為試計算完成上述干燥任務所需的干燥時間。第五章蒸發討論與答疑問：通過與一般的傳熱過程比較，簡述蒸發操作的特點。答：蒸發操作是從溶液中分離出部分溶劑，而溶液中所含溶質的數量不變，因此蒸發是一個熱量傳遞過程，其傳熱速率是蒸發過程的控制因素。蒸發所用的設備屬于熱交換設備。但蒸發過程又具有其自身的特點，主要表現在：（1）溶液沸點升高被蒸發的料液是含有非揮發性溶質的溶液，由拉烏爾定律可知，在相同的溫度下，溶液的蒸汽壓低于純溶劑的蒸氣壓。換言之，在相同壓力下，溶液的沸點高于純溶劑的沸點。因此，當加熱蒸汽溫度一定，蒸發溶液時的傳熱溫度差要小于蒸發溶劑時的溫度差。溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。在進行蒸發設備的計算時，必須考慮溶液沸點上升的這種影響。（2）物料的工藝特性蒸發過程中，溶液的某些性質隨著溶液的濃縮而改變。有些物料在濃縮過程中可能結垢、析出結晶或產生泡沫；有些物料是熱敏性的，在高溫下易變性或分解；有些物料具有較大的腐蝕性或較高的粘度等等。因此，在選擇蒸發的方法和設備時，必須考慮物料的這些工藝特性。（3）能量利用與回收蒸發時需消耗大量的加熱蒸汽，而溶液汽化又產生大量的二次蒸汽，如何充分利用二次蒸汽的潛熱，提高加熱蒸汽的經濟程度，也是蒸發器設計中的重要問題。問：什么是溫度差損失和溶液的沸點升高？并簡要分析產生的原因。答：蒸發計算中，通常將總溫度差與有效溫度差的差值稱為溫度差損失，即』=一"網。d亦稱為溶液的沸點升高。蒸發器內溶液的沸點升高（或溫度差損失），應由如下三部分組成，即d= 1V+ 。（1）由于溶液中溶質存在引起的沸點升高金’由于溶液中含有不揮發性溶質，阻礙了溶劑的汽化，因而溶液的沸點永遠高于純水在相同壓力下的沸點。溶液的沸點tB主要與溶液的種類、濃度及壓力有關。（2）由于液柱靜壓頭引起的沸點升高A'由于液層內部的壓力大于液面上的壓力，故相應的溶液內部的沸點高于液面上的沸點tB，二者之差即為液柱靜壓頭引起的沸點升高。（3）由于流動阻力引起的沸點升高二次蒸汽從蒸發室流入冷凝器的過程中，由于管路阻力，其壓力下降，故蒸發器內的壓力高于冷凝器內的壓力。換言之，蒸發器內的二次蒸汽的飽和溫度高于冷凝器內的溫度，由此造成的沸點升高以d留表示。金“與二次蒸汽在管道中的流速、物性以及管道尺寸有關，但很難定量分析，一般取經驗值，約為1?1.5℃。對于多效蒸發，效間的沸點升高一般取1℃。問：并流加料的多效蒸發裝置中，一般各效的總傳熱系數逐效減小，而蒸發量卻逐效略有增加，試分析原因。答：在多效蒸發中，各效的操作壓力依次降低，相應地，各效的加熱蒸汽溫度及溶液的沸點亦依次降低。因此，只有當提供的新鮮加熱蒸汽的壓力較高或末效采用真空的條件下，多效蒸發才是可行的。平流加料時溶液從壓力和溫度較高的蒸發器流向壓力和溫度較低的蒸發器，故溶液在效間的輸送可以利用效間的壓差，而不需要泵送。同時，當前一效溶液流入溫度和壓力較低的后一效時，會產生自蒸發（閃蒸），因而可以多產生一部分二次蒸汽。但是隨著溶液從前一效逐效流向后面各效，其濃度增高，而溫度反而降低，致使溶液的粘度增加，蒸發器的傳熱系數下降。問：多效蒸發中為什么有最佳效數？答：多效蒸發中隨著多效蒸發效數的增加，溫度差損失加大。某些溶液的蒸發還可能出現總溫度差損失大于或等于總溫度差的極端情況，此時蒸發操作則無法進行。因此多效蒸發的效數是有一定限制的。一方面，隨著效數的增加，單位蒸汽的耗量減小，操作費用降低；而另一方面，效數越多，設備投資費也越大。而且由表5-3可以看出，盡管口,討隨效數的增加而降低，但降低的幅度越來越小。因此，蒸發的適宜效數應根據設備費與操作費之和為最小的原則權衡確定。通常，工業多效蒸發操作的效數取決于被蒸發溶液的性質和溫度差損失的大小等各種因素。每效蒸發器的有效溫度差最小為5~7℃。溶液的沸點升高大，采用的效數少。問：提高生產強度的措施有哪些？各有什么局限性？答：提高蒸發強度的基本途徑是提高總傳熱系數K和傳熱溫度差出＞"。（1）傳熱溫度差且"的大小取決于加熱蒸汽的壓力和冷凝器操作壓力。但加熱蒸汽壓力的提高，常常受工廠供氣條件的限制，一般為0.3~0.5MPa，有時可高到0.6~0.8MPa。而冷凝器中真空度的提高，要考慮到造成真空的動力消耗。而且隨著真空度的提高，溶液的沸點降低，粘度增加，使得總傳熱系數K下降。因此，冷凝器的操作真空度一般不應低于10?20kPa。由以上分析可知，傳熱溫度差的提高是有限制的。（2）提高蒸發強度的另一途徑是增大總傳熱系數。總傳熱系數K取決于兩側對流傳熱系數和污垢熱阻。蒸汽冷凝的傳熱系數』通常總比溶液沸騰傳熱系數丐大，即在總傳熱熱阻中，蒸汽冷凝側的熱阻較小，但在蒸發器操作中，需要及時排除蒸汽中的不凝氣體，否則其熱阻將大大增加，使總傳熱系數下降。管內溶液側的沸騰傳熱系數凡是影響總傳熱系數的主要因素。如前所述，影響叫的因素很多，如溶液的性質、蒸發器的類型及操作條件等等。由前面介紹的沸騰傳熱系數的關聯式可以了解影響內的若干因素，以便根據實際的蒸發任務，選擇適宜的蒸發器型式及其操作條件。管內溶液側的污垢熱阻往往是影響總傳熱系數的重要因素。特別當蒸發易結垢和有結晶析出的溶液時，極易在傳熱面上形成垢層，使K值急劇下降。為了減小垢層熱阻，通常的辦法是定期清洗。此外，亦可采用減小垢層熱阻的其它措施。例如，選用適宜的蒸發器型式（如強制循環或列文蒸發器等）；在溶液中加入晶種或微量阻垢劑等等。問：稀釋熱明顯，如何影響生蒸汽的用量？答：有些溶液，如CaCl2、NaOH的水溶液，在稀釋時其放熱效應非常顯著。因而在蒸發時，作為溶液稀釋的逆過程，除了提供水分蒸發所需的汽化潛熱之外，還需要提供和稀釋熱效應相等的濃縮熱。溶液濃度越大，這種影響越加顯著。第二章氣體吸收討論與答疑問：在多組分系統中，若有A、B兩個組分在混合物中進行傳質，而其余的組分為惰性組分，此時應如何用摩爾比表示它們的組成？答：組分A的摩爾比為組分B的摩爾比為冬=---。問：在分子傳質中，總體流動是如何形成的?答：現以液體吸收氣體混合物中溶質組分的過程說明這一問題。設由A、B組成的二元氣體混合物，其中A為溶質，可溶解于液體中，而B不能在液體中溶解。這樣，組分A可以通過氣液相界面進入液相，而組分B不能進入液相。由于A分子不斷通過相界面進入液相，在相界面的氣相一側會留下“空穴”，根據流體連續性原則，混合氣體便會自動地向界面遞補，這樣就發生了A、B兩種分子并行向相界面遞補的運動，這種遞補運動就形成了混合物的總體流動。很顯然，通過氣液相界面組分A的通量應等于由于分子擴散所形成的組分A的通量與由于總體流動所形成的組分A的通量的和。此時，由于組分B不能通過相界面，當組分B隨主體流動運動到相界面后，又以分子擴散形式返回氣相主體中。問：在用費克定律求解穩態分子傳質問題時，若沿擴散方向的擴散面積是變化的，應如何解決？答：對于穩態分子傳質，擴散速率為(kmol/m3)為常數，而擴散通量為[kmol/(m2?s)]不一定為常數。若沿擴散方向的擴散面積不變，則瓦川為常數，否則理《不為常數。此時應按如下方法求解：根據數學知識，確定出‘二/⑺關系，將此關系代入上式，分離變量得積分后，即可求出擴散速率^盤。問：什么是吸收過程的機理，討論吸收過程的機理的意義是什么？答：吸收操作是氣液兩相間的對流傳質過程。對于相際間的對流傳質問題，其傳質機理往往是非常復雜的。為使問題簡化，通常對對流傳質過程作一定的假定，即所謂的吸收過程的機理，亦稱為傳質模型。討論吸收過程的機理的意義是把復雜的對流傳質問題化成分子傳質問題求解。問：在推導用傳質單元數法計算填料層高度的基本計算式時，為何采用微元填料層高度衡算，式2-76的右側為何有負號？答：填料塔是一種連續接觸式設備，隨著吸收的進行，沿填料層高度氣液兩相的組成均不斷變化，傳質推動力也相應地改變，塔內各截面上的吸收速率并不相同。因此，在推導填料層高度的基本計算式時，需要對微元填料層進行物料衡算。式2-76的右側的負號表示隨著填料層高度的增加，壯丁和空均減小。問：計算填料層的高度有傳質單元數法和等板高度法兩種方法，計算中如何選用？答：主要根據已知的數據確定，若已知吸收系數數據，采用傳質單元數法，若已知等板高度數據，則采用等板高度法。本章的重點掌握傳質單元數法。第三章蒸餾和吸收塔設備討論與答疑問：一般而言，設備都有一定的性能參數指標，板式塔和填料塔作為氣液傳質設備有哪些性能評價指標？答：從工程的角度講，塔設備主要有三個參數作為其性能好壞的評價指標，即通量、分離效率和操作彈性。通量是指單位塔截面的生產能力，其表征塔設備的處理能力和允許的空塔氣速。分離效率是指單位壓力降的分離效果，板式塔以板效率表示，填料塔以等板高度表示。操作彈性即塔的適應能力，表現為對處理物料的適應性和對氣液負荷波動的適應性。塔的通量大、分離效率高、操作彈性大，塔的性能就好。問：如附圖所示為兩塔板的負荷性能圖，圖（a）的適宜操作區是由漏液線、氣相負荷上限線、液相負荷上限線和液相負荷下限線所圍成的區域，而液泛線在適宜操作區之上，是不是意味著該塔板不會發生液泛？答：不是的，對于任何塔板，只要氣液負荷足夠大，都會發生液泛。在圖（a）中，液泛線在適宜操作區之上，只是說明當氣速增大時，在發生液泛之前，塔板的液沫夾帶已非常嚴重了，即液沫夾帶量evE超過0.1kg（液）/kg（氣）的界限，這在實際生產操作中是不允許的。若再增大氣相負荷，液沫夾帶量將進一步增大，最終必將導致液泛的發生，這在生產中更應加以禁止。第四章液-液萃取討論與答疑.問：三角形坐標圖有多種類型，在實際應用時如何選擇？答：三角形坐標圖的基本類型有等邊三角形坐標圖、等腰直角三角形坐標圖和普通直角三角形坐標圖。一般情況下選用等腰直角三角形坐標圖，在普通坐標紙上以縱坐標為A組分、以橫坐標為S組分采用同一分度進行標繪，即可得三元物系的溶解度曲線。讀圖時，物系點的縱橫坐標值分別是混合物系的A組分的質量分率和S組分的質量分率，在根據歸一化條件可得B組分的質量分率。等腰直角三角形坐標圖的繪圖及讀圖與普通直角坐標圖類似，應用時最為方便。等邊三角形坐標圖繪圖時要采用專門的坐標紙，并且繪圖及讀圖均較麻煩，一般不采用。普通直角三角形坐標圖，僅當某組分的組成較低或各線條太密集而不便于繪制時，為提高圖示的清晰度及讀數的準確度才被采用。.問：根據輔助曲線的作法，可得多條輔助曲線，在實際應用時如何選擇?答：過共軛的兩個相點作三角形兩條邊的平行線的交點之平滑聯結線即為輔助曲線（共軛曲線），共可得六條輔助曲線。作輔助曲線的目的是通過其尋找已知相的平衡相，為提高作圖的準確度，總是希望所作的輔助曲線是這樣一條曲線：（1）曲率及其變化不大；（2）與溶解度曲線靠得不是太近；（3）有適當的長度，即不能太短。對于大多數溶解度曲線，通過萃余相點作底直角邊的平行線，通過萃取相點作豎直角邊的平行線，可得到一條高質量的輔助曲線；通過萃余相點作斜邊的平行線，通過萃取相點作豎直角邊的平行線，可得到另一條高質量的輔助曲線。.問：萃取的計算有多種方法，計算時如何選用？答：萃取的計算有三角形坐標圖解法、直角坐標圖解法、解析法等，要根據各計算方法的使用條件，以方便為準來進行選用。三角形坐標圖解法是萃取計算的通用方法，它適合于任何萃取體系。當三角形坐標圖解所作的線條較多，在三角形坐標圖上不易清晰表達時，可將三角形坐標圖解轉變成x-y直角坐標圖解，x-y直角坐標圖解法也是通用的計算方法，顯然其要比三角形坐標圖解麻煩。當稀釋劑與萃取劑不互溶時，可采用類似于解吸計算的X-Y直角坐標圖解法；再若平衡關系為直線，則可采用解析法計算，避免作圖的麻