【密度】某煙道氣（可視為抱負氣體混合物）的組成中含C02為13%,H20為11%,N2為76%,溫度為400C,壓強為

98.64kPu.若以上百分數為體積百分率，該混合氣體的平均分子量為密度為______；若以上百分數為質量百分率,

該混合氣體的平均分子量為___________密度為_________o

解：當所給條件為體枳百分率時

pM98.64x28.98

=0.511kg/m3

~~RT~8.314x673

當所給條件為質量百分率時M=------------------!------------------=27.62g/mol

0.13/44+0.11/18+0.76/28

pM98.64x27.62

=0.487kg/m3

~RT~8.314x673

【表壓、絕壓及真空度】某容器內的絕對壓強為200kPa,本地大氣壓為101.3kPa,則表壓為98.7kPa；另一容器內的絕對壓強

為85.5kPa,本地大氣則表壓為T4.8kPa，真空度為14.8kPa。

【粘度】無粘性的流體，稱為流體。（抱負）

一般情況下，溫度升高,氣體的粘度液體的粘度,（增大減小）

粘度的物理意義是。（促使流體流動產生單位速度梯度的剪應力）

流體流動時產生內摩擦力的主線因素是流體具體粘性。

【適宜流速計算】內徑為27mm的處來水管其設計輸水能力宜為1.03~6.18n'/h.

解：水的適宜流流速范圍為0.5~3m/s,故其流量宜為0.785X0.0272X0.5飛.785X0.0272X3即1.03~6.18m3/h

【連續性方程】以下方程中哪一個方程合用于可壓縮流體？B

A.PU=常數B.PAu=常數C.ulAl=u2A2

D.uldl2=u2d22

【伯努利方程】柏努利方程是以1kg不可壓縮流體為基準推導出的，若用于可壓縮流體時必須符合

_______________________________的條件。

答案：規定式中分母用絕壓。

若忽略A.B間的阻力損失，試判斷B玻璃管水面所處的刻度。

A.位置..B.位置..C.位置c

（流動型態與速度分布】當20C的甘油（密度為1261kg/m3,粘度為1.499cP）,流經內徑為100mm的圓形

直管時，其平均流速為lm/s,其雷諾數為,流動形態為,管中心處的最大流速為

c（84123湍流1.25）

流體在圓管內流動時.，管中心處流速最大，若為層流流動,平均流速與管中心的最大流速的關系為u=0.5umax;若為湍流流動，平均流

速與管中心的最大流速的關系為u=0.8Umax0

層流與湍流的本質區別是層流無徑向流動，而湍流有徑向流動。

【邊界層】

在化工過程中，流動邊界層分離的弊端重要是:其也許的好處則表現在。（增大阻力損失促

進傳熱與傳質）

流體在管內作湍流流動時，層流內層的厚度隨Re數的增大而減薄。層流內層越薄，流體的湍動限度越強。

【摩擦系數】流體在管內作湍流流動時（不是阻力平方區），其摩擦系數入隨________和而變。（雷諾數

管子的相對粗糙度）

流體在管內的流動進入充足湍流區時，其摩擦系數人僅與有關。（管子的相對粗糙度）

【因次分析】量綱（因次）分析法的事要依據是因次一致性或量綱一次性方程.

【阻力損失的計算】流體在網管內作層流流動，如招速度增長?倍，則阻力為本來的倍。（2）

流體在水平等徑直管中流動時的摩擦阻力損失hf所損失的是機械能中的項。（壓強能）

水在圓形直管中作完全湍流時，當輸送量、管長和管子的相對粗糙度不變，僅將其管徑縮小一半，則阻力變為本來的32

倍。

水由敞口恒液位的高位槽通過一管道流向壓力恒定的反映器，當管道上的閥門開度減小后，水流過直管的摩擦系數

,管道總阻力損失0（增大不變）

如右圖所示：已知：，，R=51mm,則Ap=，&=_（兩測壓點A.B間位差不計）

解：（

卜.圖中高位槽液面保持恒定，液體以一定流量流經管路，ab與cd兩段長度相等，管徑與管壁粗糙度相同，貝八）o（1）U

形壓差計讀數R1=R2;（2）液體通過ab與cd段能量損失。hfab=hfcd：⑶ab與cd兩段壓差______6Apab<

Aped：(4)RI值表達。ab段流動能量損失

【流量計】測流體流量時，隨著流體流量的增大，轉子流量計兩端壓差值不變，孔板流量計兩端壓差值增大o

轉子流量計的重要特點是_恒流速、恒壓差、變截面，孔板流量計的重要特點是_變流速、變壓差、恒截面.

用皮托管來測量氣體流速時，其測出來的流速是指皮托管頭部所處位置上氣體的點速度o

孔板流量計的孔流系數C。，當Re數增大，其值先減小，當Re數增大到一定值時，C。保持為定值。

在測速管中，測壓孔正對水流方向的測壓管液位代表—沖壓頭一流體流過測速管側壁小孔的測壓管液位代表—動壓頭

綜合計算題

用泵將20匕的水從敞口貯槽送至表壓為I.5X105Pa的密閉容器,兩槽液面均恒定不變，各部分相對位置如附圖1所示。輸送1.

【靜力學方程與伯努利方程的綜合應用】如圖所示,用泵將水由低位槽打到高位梧(兩水槽均敞口,且液面保持不變)。已知兩槽液面

距離為20m,管路所有阻力損失為5m水柱，泵出口管路內徑為50mm,其上裝有U型管壓力計，AB長為6m,壓力計讀數R為40

mmHg.R為1200mmHg,H為lmH2O。設摩擦系數為0.02。求：⑴泵所需的外加功(J/kg)：⑵管路中水的流速(m/s)：⑶A截面的

表壓強(kPa)。

解：(1)計算泵所需的外加功

以低位槽液面(1-1面)為位能基準面,在低位槽液面(1-1面)與高位槽液面(2-2面)間列柏努利方程:

gZ吟吟”"gZ2吟卷+

P=

p2=Pl=Paa2-Z\=2()m,w,?(),?(白°，E〃/]_2=5

h.=9.81x20+0+0+9.81x5=245.3J/kg

⑵計算管路中水的流速

以A-A面為位能基準面.在A-A面與B-B面間列柏努利方程：

jp2*Bp2乙…

由于，所以

^+―=^+—+Z/7/^

PpJ"

pnV/..(P4+agZA)-(P8+/?gZ8)

。乙p

由壓差計的原理(PA+0-)-(P,{+PRZR)=(2-p)gR

所以yh=3-P)gR=(13600-1000)x9.81x0.04=494

乙3-8p1000

又由于Y/?,.=A^--=0.02x—X—

4=4.94

乙fA-Bd20.052

解得："=2.03m/s

⑶計算A截面的壓強

由第一個u形壓差計pA=(A-p)gR+pR+pg(zB-zA)

對第二個u形壓差計

PR=PC-P虱H+ZB-ZA)=p(l+PigR'-p虱H+zB-zA)

PB(表)=PigR'_pg(H+zB-zA)

所以

(表)=3_

PAp)gR+pjgR'-pgH-pg(zB-ZA)+pg(z>-zA)

=(A-P)gR+PigR'-PgH

=(13600-1000)x9.81x0.04+13600x9.81x1.2-1000x9.81x1

1.552x105Pa

［運用位差輸液］

如本題附圖所示，水從貯水箱A經異徑水平管B及C流至大氣中。已知水箱內液面與管子中心線間的垂直距離為5.5m,保持

恒定，管段B的直徑為管段C的兩倍。水流經B.C段的摩擦阻力分別為?由水箱至管段B及由管段B至管段C的忽然縮小損

失可以忽略，而管段C至外界的出口損失不能忽略°試求:

（1）水在管路C中的流速：（2）水在管路B中的流速；（3）管段B末端內側的壓強。

補，充水

解：（1）水在管路C中的流速

在水箱1-1面入管C出口內側2-2面間列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準面:

%+5

Z1-5.5m；一。（表壓）；?0；z2-0；p2-0（表壓）；?2

Zw門2=15+30=45J/kg

9.81x5.5二”+45

2

14c=4.232m/s

（2）水在管路B中的流速

uB=%建/或）=4.23274=1.058m/s

（3）管段B末端內側的壓強

在水箱1T面與管B出口內側3-3面向列柏努利方程，以水平管中心線為位能基準面：

翁+黃1gZ3+號+申+工匕.1

4=5.5m：P］=0（表壓）；w,?0：z3=0：4=1.058m/s

2?5J/kg

9.81x5.5=-^-4-^^l+15

100（）2

管段B末端內側的樂強〃3=3.84x10,Pa

［離心泵的工作原理】離心泵采用后彎葉片的因素是。（后彎葉片比前彎

葉片能量運用率高）

1.離心泵葉輪按有無蓋板可分為開式葉輪、閉式葉輪和半閉式葉輪。

離心泉的泉殼制成蝸殼形，其作用有二：（1）____匯集液體—，（2）—轉能裝置，即使部分動能轉換為靜壓

能

2.［離心泵的性能參數與特性曲線】產品樣本上離心泵的性能曲線是在一定的_______下，輸送

時的性能曲線。〔轉速20℃清水）

3.離心泵的揚程（又稱壓頭）意指窩心泵對單位重量液體所提供的有效機械能。

4.離心泵銘牌上標明的流量:是指效率最高時的流顯。

5.離心泵的性能曲線通常涉及曲線、和曲線。產品樣本上離心泵的性能曲線是在一定的―轉速_

下，輸送.20℃清水時的性能曲線。

6.離心泵的能量損失涉及容積損失,機械損失和水力損失。

7.離心泵的性能參數涉及流量,揚程（壓頭），效率,軸功率,汽蝕余量。

8.離心泵在一定轉速下的最高效率點稱為設計點。

［離心泵的安裝高度】

9.離心泵啟動后不輸液，其因索也許是吸入管漏液或灌液不夠、安裝高度過高、堵塞和電機接線錯誤。

10.當離心泵葉輪入II處壓強等于或小于被輸送液體在工作溫度下的飽和蒸汽壓時，液體將部分汽化，致使離

心泵不能正常操作，此種現象稱為現象。（汽蝕）

11.離心泵在啟動之前應向泵內充滿被輸送的液體，目的是防止現象。（氣縛）

12.導致離心泵氣縛的因素是泵內流體平均密度太小。

13.某泵在運營后發現有氣縛現象，應采用何措施停泵，向泵內灌液o

14.離心泵的安裝高度與。D

A.泵的結構無關B.液體流量無關C.吸入管路的阻力無關D.被輸送流體的密度有關

［離心泵的工作點與流量調節】

15.離心泵的工作點是泵的特性曲線與管路特性曲線的交點。

16.離心泵的流量調節事實上是改變泵的點。（工作）

17.離心泵采用并聯操作的目的是提高流量；離心泵采用串聯操作的目的是一提高揚程°

用離心泵把江水送至敞口高位槽，若管路條件不變，而江面下降，則泵的輸液量，軸功率。

（減小減小）

解：管路特性方程H=2+至+Kq：當江面下降時，AzT,管路特性曲線上移，工作點相應的流量I,揚

Pg

程f,軸功率I。

用窩心泵向鍋爐供水，若鍋爐中的壓力忽然升高，則泵提供的流量_______,揚程______________。

解：管路特性方程H=Az+包?十心；當鍋爐中的壓力忽然升高時，△〃點管路特性曲線上移，工作點相應

Pg

的流量I,揚程t。

18.離心泵的出口流量調節閥安裝在離心泵管路上，關小出口閥門后，真空表的讀數,壓力表的讀數

o（出口減小增大）

19.在輸送機械的流量調節中，旁路閥門的調節方法通常用于類型的輸送機械。（正位移泵）

20.若被輸送流體的粘度增大，則離心泵的揚程，流量效率。（減少減少減

少）

在離心泵的選型時，除應滿足系統所需之流量和揚程外，還應使該泵在高效區工作。

離心泵在一定的管路系統工作，如被輸送液體的密度發生變化（液體其余性質不變）則（D）。

..A.任何情況下揚程與P無......B.只有當時揚程與P無關

..C.只有在阻力損失為0時揚程與。無..I）.只有當時揚程與P無關

【流體輸送機械的的操作、往復泵及其他類型化工泵】

21.啟動離心泵前應關閉出II閥，以減小啟動電流，保護電機。停泵前先關閉出口閥是為防止高壓液體倒流入泵

損壞葉輪。

22.離心泵開泵之前要先灌液，目的是防止氣蝕現象發生。（）X

23.為減少吸入管路的阻力損失，一股應使吸入管徑小于排出管徑（）X

24.當關小離心泵的出口閥時，泵的揚程增大了，其升揚高度提高了（）。X

若將同一轉速的同一型號離心泵分別裝在一條阻力很大，一條阻力很小的管路中進行性能測量時，其測出泵的性

能曲線就不同樣（），其實際供應管路的最大流量也不同樣（）。XJ

?復習題

一、填空題

1.懸浮液中加入助濾劑進行過濾的目的是.0

2.球形粒子在介質中自由沉降時，勻速沉降的條件是.。滯流沉降時，其阻力系

數=.

3.板框壓濾機每個操作循環由________________________________________五個階段組成。

4.板框壓濾機重要由,三種板.的順序排列組成。

5.板框壓濾機采用橫穿洗滌濾渣，此時洗液穿過一層謔布及一個濾框厚度的濾渣，流通過長度約為過

濾終了濾液流動路程的倍，而供洗液流通的面積又僅為過濾面積的—。

參考答案：

L在濾餅中形成骨架，使濾渣疏松，孔隙率加大，濾液得以暢流.2.

粒子所受合力的代數和為零，24.Repo3.裝合板框、過濾、洗滌、卸

渣、整理。4,濾板、濾框、主梁（或支架）壓緊裝置等組成，1—2—3—

2—1—2—3—2-lo5?二;一\二.一^半。

二、選擇題

1.回轉真空過濾機的轉速越快，單位時間所獲得的濾液量就越（）,形成的濾餅層厚度就越（）,

過濾阻力越（）。

（A）少，薄，小（B）少，厚，大

（C）多，薄，小（D）多，薄，大

2.離心沉降速度是（）。

（A）顆粒運動的絕對速度（B）徑向速度

。切向速度（D）氣流速度

3.在恒壓過濾操作中，忽略過濾介質的阻力，且過濾面積恒定，則所得的濾液量與過濾時間的（）次

方成E比，而對一定的濾液量則需要的過濾時間與過濾面積的（）次方成反比。

(A)1/2,2(B)2,1/2(01,1/2(D)1/2,1

4.助濾劑應具有以下特性（）。

（A）顆粒均勻，柔軟，可壓縮⑻顆粒均勻，堅硬，不可壓縮

（C）顆粒分布廣，堅硬，不可壓縮（D）顆粒均勻，可壓縮，易變形

5.濾液在濾餅層中的流動屬于（）流動。

（A）層流（B）湍流（C）過渡流（D）不擬定

6.降塵室的生產能力只與降塵室（）和（）有關，而與（）無關。

（A）長度、寬度、高度（B）長度、高度、寬度

?寬度、高度、長度（D）寬度、長度、面積

7.固體顆粒在流體中運動，所受的阻力是（）。

（A）表皮阻力（B）形體阻力（C）表皮阻力和形體阻力

參考答案

l.C;2.B3.C4.B5.A6.A7.C

女顆粒的自由沉降是指顆粒間不發生碰撞或接觸等互相影響的情況下的沉降過程。

叱在重力場中，微小顆粒的沉降速度與顆粒的幾何形狀、尺寸大小、流體與顆粒的密度有關，而與流體的

速度無關。

①層流區沉降速度的計算

球形粒子在介質中自由沉降時，勻速沉降的條件是。滯流沉降時，其阻力系數

答案:粒子所受合力的代數和為零24/Rep

例1.兩顆直徑不同的玻璃球分別在水中和空氣中以相同的速度自由沉降。已知玻璃球的密度為2500kg/m3,

水的密度為998.2kg/m3,水的粘度為1.005（10-3Pa（s,空氣的密度為1.205kg/m3,空氣的粘度為1.81（10-5Pa（s°

若在層流區重力沉降，則水中顆粒直徑與空氣中顆粒直徑之比為。

答案:9.612

解：由

得d產產'

V(pp-p)g

所以WA=怛三區=，2500-L205)xL005xl(T3二研

J⑷)一皿4一4)4一"(25()0-998.2)x1.81x1(尸",

2.降塵室的顆粒分離的條件與生產能力

例1.降塵室內，顆粒可被分離的必要條件是;而氣體的流動應控制在流型。

答案：氣體在降塵室內的停留時間2顆粒的沉降時間，滯（層）流

降塵室做成多層的目的是.

答案:增大沉降面積,提高生產能力

例2.含塵氣體通過長4m,寬3m,高1m的降塵室，己知顆粒的沉降速度為0.25m/s,則降塵室的生產能力為

答案:3m3/s

欲提高降塵室的生產能力,重要的措施是（C）。

??A.提高降塵寶的高度.B.延長沉降時間.C.增大沉降面積

沉降速度一定期，降塵室的生產能力與底面積有關,而與其高度無關。

答案：離心過濾，離心沉降

含塵氣體中塵粒直徑壓75um以上的，一般應選用除塵；若塵粒直徑在5Pm以上，可選用

或：塵粒直徑在1mn以下，可選用o

答案：降塵室旋風分離器泡沫除塵器袋濾器

L熱量衡算

例冷熱水通過間壁換熱器換熱，熱水進口溫度為9（）C,出口溫度為50C,冷水進口溫度為15°C,出口溫度

為53°C,冷熱水的流量相同,且假定冷熱水的物性相同，則熱損失占傳熱量的。答:5%

分析：由，

徨Qh-Qc_-r2）-（r2-r,）_（90-50）-（53-15）_40-38_

QhT}-T290-5040

Z總傳熱系數

熱傳導例在包有兩層相同厚度保溫材料的圓形管道上,應當將導熱系數小的材料包在內層，其因素是減

少熱損失,減少壁面溫度。

例平壁定態傳熱過程，通過三層厚度相同的不同材料，每層間溫度變化為，則每層導熱系數的順序為，以

及每層熱阻的大小順序。

例隨著溫度的增長，空氣的粘度空氣的導熱系數0答：增大增大

例對流給熱系數各準數的含義

努塞爾準數Nu——對流傳熱與厚度為1的流體層的熱傳導之比。Nu越大，對流傳熱的強度越大。它反映了

固體壁面處的無因次溫度梯度的大小。

雷諾準數Re——慣性力與粘性力之比。

普蘭特準數Pi一一反映物性影響的準數。

格拉斯霍夫準數Gi——反映自然對流影響的準數

例（給熱系數的計算）一定流量的液體在一（25mmX2.5mm的直管內作湍流流動，其對流傳熱系數（i=l000

W/m2?℃；若流量與物性都不變，改用一（19mmX2mm的直管，則其（將變為W/m2?℃；若管子規格信用

仍為（25mmX2.5mm,但流量增長1倍，則（將變為W/m2?℃。答：1678

例（傳熱過程的強化）在蒸汽一空氣間壁換熱過程中，為強化楮熱,在工程上可采用提高空氣流速,不能采用

提高蒸氣流速或提高蒸汽壓強。

例（壁溫與總傳熱系數的計算）在列管式換熱器中，用飽和蒸汽加熱空氣,此時傳熱管的壁溫接近________的溫

度，總傳熱系數K接近_____的對流給熱系數。答:蒸汽，空氣

例圓筒壁總傳熱系數K與間壁兩側對流傳熱系數a1,a2以及間壁導熱系數X的關系為。當間壁管規

格為0108X4,導熱系數為45W?m-1-K-1時,管內外兩側的對流傳熱系數分別為8000W?m-2?K-1和1200

W?m-2-K-1時，總傳熱系數K1=W?m-2?K-1,總傳熱系數K2=W-m-2?K-1。

答：—=-^-+-^-ln^-+—1018943

K2axdx224a2

3.傳熱平均溫差

4.設計型計算

例用冷卻水將定量的熱流體由100℃冷卻到40℃,冷卻水初溫為15℃,在設計列管式換熱器時，采用兩種方

案比較，方案I是令冷卻水終溫為30℃,方案H是令冷卻水終溫為35C,則用水量W1—W2,所需傳熱面積

AIA2o答：〉v

5.操作型計算

例套管冷凝器的內管走空氣，管間走飽和水蒸汽，假如蒸汽壓力一定，空氣進U溫度一定，那么當空氣流量增

長時,傳熱系數K應增大：空氣出口溫度減小：壁溫應略有減小。

分析：①，所以當空氣流量增長時，傳熱系數增大。②，在設備不變，且忽略物性隨溫度的變化時，增大空

氣流景:，則有I,即I;而T與tl不變，所以12減小。③，因，故；當空氣流量增長，t，所以壁溫略有減

小。

例在反映器的單根冷卻蛇管內通冷卻水，其進、出口溫度分別為tl.t2,蛇管外有熱流體穩定流過,借攪拌

器作月，使熱流體保持均勻溫度T（T為熱流體出口溫度），如冷卻蛇管長度增大一倍，其它條件不變，則出口水溫t

2應。答：增大

分析：，因操作條件不變,A增天，所以t,即f。因T與tl不變，所以t2增大。

6.換熱器

例（流體流動通道的選擇）在擬定列管換熱器冷熱流體的流動途徑時，一般來說，蒸汽走;易結垢的流

體走;高壓流體走:有腐蝕性流體走:粘度大或流量小的流體走管o

答:管外（殼程）管內（管程）管由（管程）管內（管程）管外（殼程）

例舉出五種間壁式換熱器;;;;。提高間壁式換熱器傳熱系數的重要方

法是o

答:夾套式,蛇管式,套管式,列管式,板式，螺旋板式,板翅式等任選五種。

提高傳熱系數的重要途徑是提高流體流速，增強人工擾動；防止結垢,及時清除污垢。

例列管式換熱器的殼程內設立折流擋板的作用在于,折流擋板的形狀有,等。

答:提高殼程流體的流速，使殼程對流傳熱系數提高，圓缺形（弓形），圓盤和環形。

例列管換熱器管程常用流速范圍為：一般液體，氣體。答：0.5?3m.s-l5?30m.s-l

例翅片管換熱器的翅片應安裝在a小的?側,

1.吸取的概念

吸取是運用混合氣體中各組分在吸取劑中溶解度的差異實現分離的單元操作。

吸取操作的依據是—各組分在同一種溶劑中溶解度的差異—，以達成分離氣體混合物的目的。

吸取操作僅能分離氣體混合物.

2氣液相平衡

例由于吸取過程氣相中的溶質分壓總液相中溶質的平衡分壓，所以吸取操作線總是在平衡線的o增

長吸取劑用最，操作線的斜率.則操作線向平衡線的方向偏移，吸取過程推動力（y-ye）

答：大于上方增大遠離增大

例在常壓下,2（）℃時,氨在空氣中的分壓為15.2kPa,與之平衡的氨水濃度為15kgNH3/IOOkgH20,此時

m=。

解:

例對接近常壓的低濃度溶質的氣液平衡系統，當溫度和壓力不變，而液相總濃度增長時，其亨利系數H溶

解度系數H將,亨利系數E將,相平衡常數m將。答：減小增大不變不變

3.傳質速率

例單向擴散中漂流因子＞1。

例當溫度升高時，溶質在氣相中的分子擴散系數將一,在液相中的分子擴散系數將____。

答：增大增大

例若亨利系數E值很大,依據雙膜理論,則可判斷過程的吸取速率為液膜控制。

例當吸取質在液相中的溶解度甚大時，吸取過程重要受控制,此時，總傳質系數近似等于一,提高吸

取速率，則應當設法減小—或增大，舉例：。當吸取質在液相中的溶解度甚小時，吸取過程重要受

控制，此時，總傳質系數近似等于提高吸取速率，則應當設法減小—或增大，舉例：

答:氣膜ky氣膜阻力氣相的湍動限度用水吸取氨

液膜kx液膜阻力液相的湍動限度用水吸取C02

例低濃度氣體吸取中，已知平衡關系為y=2x,kxa=0.2kmol/m3.s,kya=2X10-5kmol/m3.s,則此體系屬

控制,答:氣膜或氣相阻力

例吸取系數的準數關聯式中，反映物性影響的準數是—Sc_.

例簡述雙膜理論的基本論點？

答：其基本論點如下：①互相接觸的氣、液流體間存在著穩態的相界面，界面兩側分別存在氣膜和液膜，

吸取質以分子擴散方式通過此兩腴層。②在相界面處，氣液兩相處在平衡。③膜內流體呈滯流流動，膜

外流體呈湍流流動，所有組成變化集中在兩個有效膜層內。

例根據雙膜理論，吸取質從氣相主體轉移到液相主體整個過程的阻力可歸結為氣液兩相滯流層（或層流層）

中分子擴散的阻力。

例雙膜理論是將整個相際傳質過程簡化為經由氣、液兩膜層的分子擴散過程°

4.吸取過程的數學描述

例用純溶劑吸取某氣體混合物中的可溶組分，回收率為90%,mV/L=l,則傳質單元數N0G=_9—。

解：心=上二=q=4$9

y2-rnx2y21-771-0.9

例傳質單元數與設備形式無關,只與物系相平衡及進出口濃度有關。

傳質單元高度取決于物系、設備、填料幾何特性和氣、液流率等操作條件.

例對數平均推動力法的合用條件是:在吸取操作所涉及的組成范圍內，平衡線和操作線均為直線.

5.設計型計算

例通常所討論的吸取操作中，當吸取劑用量趨于最小用量時，則吸取推動力趨向零，填料層高度趨向無窮

大。

例影響最小液氣比的因素為:物系的相平衡和分離規定。

6.操作型計算

例某逆流吸取塔，用純溶劑吸取混合氣中易溶組分，設備高為無窮大，入塔（體積分數），平衡關系。試

問：⑴若液氣比（摩爾比,下同）為2.5,吸取率=%；（2）若液氣比為1.5,吸取率=%,

答：100%75%

解：設備高為無窮大意味著塔內某一截面的氣液兩相達成平衡，即必有一操作點落在平衡線上。

L/G=2.5時，氣液兩相在塔頂達成平衡，%所以吸取率為10°猊

L/G=1.5時，L/G<m,氣液兩相在塔底達成平衡，x,=xlt.=^//??=0.08/2=0.04,

>2=y-----（X]—）=0.08—1.5（0.04—0）=0.02

Gr

所以吸取率〃=豆二&==o.75

y}0.08

例用氣體吸取方法分離某氣體混合物，已知氣液平衡關系符合亨利定律，塔設備為無窮高，吸取因子A=3/2,

則ylyle,y2y2e；若其他操作條件不變，但操作壓力減小了1/3,則ylyle,y2y2e。

答：大于等于等于等于

分析:擬定氣液兩相達成平衡的截面，即擬定落在平衡線上的操作點。

因，落于平衡線的操作點必是塔頂組成點，見附圖a；

當壓力減小1/3時，因E僅與溫度有關，所以

因此時平衡線與操作線的斜率相等，而塔高為無窮高，只有一種也許,那就是操作線與平衡線重合。

例操作條件:入塔氣體流量、溶質濃度；入塔吸取劑流量、溶質濃度；溫度、壓強

操作中的吸取塔,若其他操作條件不變,僅減少吸取劑入塔濃度，則出塔氣體濃度，吸取率將—，出塔

吸取液濃度______;而當用清水作吸取劑時,若其他操作條件不變，僅減少入塔氣體濃度,則吸取率將。

答案：減小，增大，減小，不變

分析：當吸取劑入塔濃度下降時

方法一bbbb塔內傳質推動力增大傳質效果提高從而使氣體出塔濃度下降吸取率增大。

pM98.64x28.98/3

p=--=-----------------=0.511kg/m*

??百bb方法二：原工況：RT8.314x673新工況：

pM98.64x28.98,/

p=-----=-----------------=0n.5c1i1kg/rrr3

RT8.314x673因氣液流量及操作溫度、壓力不變所以傳質單元高度不變

傳質單元數也不變即

-nixx-mx'_y\-mx_吊-毛)

----------2-------------2--y2—uK—

,wx

y2-mx2y；-mx；y2-%-<+(/一2)

nK一只一風\丁2)一加3一工,)=加(石-x,)(i-l)

b~b

因(芯-x,)<0b>l=>(--])<0=^>y-y'>0

b22

曰物料衡算的近似式Gy-x2)=L(x\-有陽I

月清水作吸取劑時占二0

由于Z、〃OG不變，可知NOG也不變

由及不變，可知不變。

例正常操作的逆流吸取塔,因故吸取劑入塔量減少，以致液氣匕小于原定的最小液氣比，則y2

xl。

答：f,f

解：原工況

新工況因氣體解決量、填料種類及高度不變，所以

H'=(/G(Xj=N0(Xry

但，所以即t

由物料衡算的近似式Gy?L(x,-x2)=L\x；-x2)有3

例對一定操作條件下的填料吸取塔,如將塔料層增高一些,則塔的HOG將NOG將.

答：不變增大

解：原工況H=H^N0G新工況H'=H￡N羨

因氣體解決量、填料種類不變，則，所以

例在常壓下川水逆流吸空氣中為CO,若將用水量增長則山口氣體中的CO含量將氣相總傳質系數Kya

將_,出塔液體中CO濃度將。答:減少增長減小

分析：，當用水量t時，液膜阻力I,所以總阻力I,總傳質系數t;

,Lf,I

例影響溶質吸取率的因素有哪些？吸取塔在操作過程中可調節的因素是什么？

答：影響溶質吸取率的因素有：物系自身的性質，設備情況（結陶，傳質面積等）及操作條件（溫度，壓強，

液相流量及入口組成。

由于氣相入口條件不能隨意改變，塔設備又固定，所以吸取塔在操作過程中可調節的因素只能改變吸取劑的入

口條件，涉及流量，組成和溫度三個因素。

復習題

1蒸溜概述

蒸儲操作是借混合液中各組分揮發性的差異而達成分離目的。

輕組分：混合物中的易揮發組分；重組分：混合物中的難揮發組分

例：蒸餡是分離的一種方法，其分離依據是混合物中各組分的，分離的條件是O

答：均相液體混合物，揮發性差異.導致氣液兩相系統

精做操作壓力的選擇

減壓蒸儲：減少了液體的沸點。應用場合：分離沸點較高的熱敏性混合液,

混合物沸點過高的物系（避免采用高溫載熱體）。

加壓蒸儲：提高冷凝溫度避免使用冷凍劑。應用場合：分離常壓下呈氣

態的物系，儲出物的冷凝溫度過低的物系。舉例：脫丙烷塔操作壓力提高

到1765kPa時，冷凝溫度約為50℃,便可使用江河水或循環水進行冷卻,

石油氣常壓呈氣態,必須采用加壓蒸儲。

2雙組分溶液的氣液相平衡

例：當混合物在t-x-y圖中的氣液共存區內時，氣液兩相溫度，但氣相組成液相蛆成,而兩相的量可

根據來擬定。答:相等，大于，杠桿規則

例：當氣液兩相組成相同時，則氣相露點溫度液相泡點溫度。答:大于

例：雙組分溶液的相對揮發度a是溶液中的揮發度對的揮發度之比，若a=1表達。物系的a值愈大,

在X-y圖中的平衡曲線愈對角線。答：易揮發組分，難揮發組分，不能用普通蒸儲方法分離，遠離

抱負溶液的含義

例：抱負溶液滿足拉烏爾定律，也滿足亨利定律；非抱負稀溶液滿足亨利定律，但不滿足拉烏爾定律;服從亨

利定律并不說明溶液的抱負性，服從拉烏爾定律才表白溶液的抱負性

例：精儲塔分離某二元物系，當操作壓強減少時，系統的相對揮發度a

,溶液的泡點,塔頂蒸汽冷凝溫度______o答:增大,減小,減小

例.已知75°C時甲醇(A)、水(B)的飽和蒸汽壓為pA0=149.6kPa,

pB0=38.5kPa,平衡的氣液兩相濃度分別為y=0.729,x=0.4,則其相對揮發度

之值為.(4.035)

3平衡蒸僧與簡樸蒸儲

簡樸蒸儲過程中,釜內易揮發組分濃度一，其沸點則,答：不斷減

少不斷升高

4精tg

例：精僧塔的作用是。答:提供氣液接觸進行傳熱和傳質的場合。

例：在連續精儲塔內，加料板以上的塔段稱為，其作用是；加料板以下的塔段(涉及加料板)稱為

_____，其作用是。答:精鐳段提濃上升蒸汽中易揮發組分提儲段提濃下降液體中難揮發組分

例：離開理論板時,氣液兩相達成狀態，即兩相相等,一互成平衡。答:平衡溫度組成

例：精德塔的塔頂溫度總是低于塔底溫度，其因素有(1)和(2),答：塔頂易揮

發組分含量高塔底壓力高于塔頂

加料熱狀態參數q的計算

例：已知汽液混合物進料中,汽相與液相的摩爾數之比為3:2,易揮發組分的摩爾分數為0.3,則q=o

答:0.4(q=2/(3+2)=0.4)

例：精儲塔有進料熱狀況,其中以進料q值最大，進料溫度一泡點溫度。答：五種冷液體小于

對于不同的進料熱狀況,xq、yq與xF的L與，丫與的關系為

(1)冷液進料：xq>xF,yq>xF,q>l,>L+F,V<；

（2）飽和液體進料：xq=xF,yq>xF；q=1,=L+EV=：

（3）氣液混合物進料：xqVxF,yq>xF0<q<l,>L,V>；

（4）飽和蒸汽進料:xqVxF,yq=xF；q=0,=L,V=+F；

（5）過熱蒸汽進料：xq<xF,yq<xF；q<0,<L,V>+F；

操作線方程

例：某連續精傭塔，己知其精微段操作線方程為y=O.8Ox+O.I72,且塔頂產品量為100kmol/h,則鐳出液組成

塔頂上升蒸汽量。答:0.86,500kmol/h

例：某連續精儲塔中，若精儲段操作線方程的截距等于零,則回流比等于一,儲出液流量等于,操作線方

程為。答：8零yn+l=xn

例：在操作的精儲塔中，第一板及第二板氣液兩相組成分別為yl,xl及

y2,x2（自塔頂開始計數），則它們的大小順序為。答：yl>y2>xl>x2

例：精僧的兩操作線都是直線，重要是基于恒摩爾流假設

5雙組分精僧的設計型計算

例：精飾過程回流比R的定義式為：對于一定的分離任務來說，當R=時，所需理論板數為最少，此

種操作稱為；而R=時，所需理論板數為8。答案：oo全回流Rmin

例：完畢某分離任務需理論板數為NT=7（涉及再沸器），若ET=50%,則塔內需實際板數（不涉及再沸器）

為（）答：12層（7-1）/0.5=12

例：在精儲操作中，若進料位置過高,會導致釜殘液中易揮發組分含量增高。

例：精福塔采用全回流時，其兩操作線與對?角線重合

最優加料位置

例：精儲計算中，以下說法對的的是。

A.再沸器算一塊理論板B.分凝器算一塊理論板C.加料板算一塊理論板答:A.B

例：圖解法求理論板時與下列參數F、xF、q、xD、xW、a中的哪一個量無關？F

例：設計精儲塔時，若將塔釜日本來的直接蒸汽加熱改為間接蒸汽加熱，而保持進料量、進料量、進料熱

狀況、塔頂溜出液量、儲出液濃度及回流比等不變，則提儲段操作線斜率，殘液濃

度。（3）；（1）

⑴變大⑵變小⑶不變（4）不擬定

6雙組分精微