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一、简答题

1． 在乙醇-水体系精馏实验中，如果增加塔的塔板数，在相同的操作条件下，是否可以得到99.5%（摩尔分数）的乙醇？为什么？

【答案】不可以得到99.5%（摩尔分数）的乙醇，因为：

（1）精馏实验中，在相同的操作条件下，如果增加塔的塔板数，塔顶的浓度会增大； （2）由于乙醇水体系存在恒沸物，随着塔板数的增加，塔顶的浓度会趋近恒沸组成89.4%（摩尔分数）。

2． 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。

3． 为什么工业换热器的冷、热流体的流向大多采用逆流操作？

【答案】逆流操作可以获得较大的平均传热温度差，对传递相同热负荷而言，需较小的传热面积，节省设备费用。此外，逆流热流体出口温度

可接近冷流体进口温度

对相同热负荷而言，对相同热负荷而

需加热剂少；同样，就冷流体而言，逆流体出口温度可接近热流体进口温度言，需要冷却剂少，故对逆流就加热剂或冷却剂用量考虑，逆流操作费小。

二、计算题

4． 在一管路系统中，用一台离心泵将密度为贮槽（其表压为

），两端液面的液位差

阻力的当量长度），管内径均为40mm ，摩擦因数

（1）该管路的特性曲线方程； （2）若离心泵的特性曲线方程为该管路的输送量为多少

’

（H 为压头，m ; Q 为流量，

），则

的清水从敞口地面水池输送至高位密封

管路总长试求:

（包括所有局部

【答案】（1）对水池及贮槽液面列柏努利方程为:

带入数值为:

（2）对于工作点有:

5． 平均粒径为0.3mm

的氯化钾球形颗粒在单层圆筒形流化床干燥器中进行流化干燥。固体密度

取流化速度为颗粒带出速度的78%, 试求适宜的流化速度。干燥介质可按60°C

的常压空气查取物性参数。

【答案】设操作在斯托克斯区进行，查得

则

核算

故假设有误，重新核算。 假设操作在艾仑区进行，则

解得

核算

，假设成立。

60°C 常压空气

的

流化速度

6． 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；

7． 今用一连续精馏塔分离苯-甲苯液体混合物，原料液处理量为100kmol/h, 其中苯含量为0.4（摩尔分数，下同），塔顶苯的回收率为99%, 塔底甲苯的回收率为98%。现从精馏段某块板上测得上升蒸气的组成为0.784，上一块板流下的液相组成为0.715。试求：

（1）塔顶及塔底产品的流量及组成； （2）操作回流比及精馏段操作线方程。 【答案】（1）塔顶及塔底产品的流量及组成