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一、简答题

1． 简述和比较萃取、吸收、精馏各自的原理，用途和特点。

【答案】（1）萃取:萃取是利用化合物在两种互不相溶的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过多次反复萃取，将绝大部分的化合物提取出来的方法。

多用于提纯和分离。

（2）吸收:利用混合气体中分组分在液体中溶解度的差异而分离气体混合物的单元操作成为吸收。

主要用途有：①制取产品；②分离混合气体；③气体净化等。

（3）精馏:利用混合物中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气液两相逆向多级接触，在 热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁 移，使混合物得到不断分离的过程成为精馏。

特点是传热、传质过程同时进行。

（4）比较：①吸收和萃取一般不需要外部能量，精馏需要加热和冷凝；

②吸收和萃取都引入第三种物质，普通精馏不引入第三种物质，有些特殊精馏引入第三种物质；

③吸收一般为气液，气固，液固相间的操作，萃取多为液液相间的操作。

2． 全回流与最小回流比的意义是什么？各有什么用处？一般最适宜回流比为最小回流比的多少倍？

【答案】全回流时，达到指定分离要求的理论板数最少。全回流主要用在精馏装置开停工和实验室研究等场合。开工时为不稳定过程，为了尽快达到分离要求，采用全回流操作，然后再慢慢减小回流比至规定回流比。最小回流比是指达到指定分离要求的理论板数最多到无穷，是选择最适宜回流比的依据；一般最适宜回流比是最小回流比的1.2〜2倍。

3． 何谓萃取操作的选择性系数？什么情况下

【答案】选择性系数定义如下:溶物系），

当组分B 不溶解于溶剂S 时（完全不互

二、计算题

4． 为了设计搅拌釜，首先在标准构型的小型装置中进行搅拌试验，搅拌釜内液体容积为的原则放大，试确定在液体容积为

的搅拌釜中叶轮直径、转速。

，

叶轮直径为100mm ，当搅拌爸的转速为910r/min时可获得良好的搅拌效果。若按叶端速度不变

【答案】因为放大的条件是大型釜与小型釜具备几何相似。取釜中液体深度与爸径相等，则

大型搅拌釜叶轮直径为

由叶端速度不变的原则放大，

，则大型搅拌釜叶轮转速为

5． 一稳定吸收过程，已知气相总压为101.33kPa , 气相传质分系数

，液相传质分系数

现测出塔内某处相遇气液两相

吸收剂为水。试求：

，气液平衡关系为的组成分别为：y=0.055, x=0.031（均为摩尔分数）

（2）传质速率； （3）气相传质总数；

（4）判断该吸收过程属于气膜控制还是液膜控制。 【答案】（1）显然此题属低浓度吸收，故液相总浓度

则

（2）相界面组成，由传质平衡

又

代入上式得气相界面组成

（4）总传质系数

因

较接近，故为气膜控制。

液相界面组成（3）传质速率

（1）上述气液两相接触处即相界面的气液组成，设相界面总是处于平衡态；

6． 某湿物料在常压干燥器内进行绝热干燥，干燥后的产品为4000kg/h，湿物料的含水率为15%（湿基，下同），产品的含水率不得高于1%，空气的初始温度为20°C ，相对湿度为40%。空气预热至120°C 后进入干燥器，气体出干燥器的温度选定为70°C 。

（1）求所需湿空气用量（2）求预热器的热负荷（3）求干燥器的热效率；

（4）若选定气体出干燥器的温度过高（或过低），其弊端是什么。 空气与物料在干燥系统中的变化过程如图所示。

图

【答案】（1）所需湿空气用量

因干燥过程绝热，所以代入已知数据，有

解得

蒸发水分量

干空气用量

湿空气的体积流量

（2）预热器的热负荷

即