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一、简答题

1． 简述在化工生产中对液体进行搅拌的目的。

【答案】（1）加快互溶液体的混合；（2）使一种液体以液滴形式均匀分散于另一种不互溶的液体中；（3）使气体以气泡的形式分散于液体中；（4）使固体颗粒在液体中悬浮；（5）加强冷、热液体之间的混合以及强化液体与器壁的传热。

2． 何谓蒸发设备的生产强度？

【答案】蒸发设备的生产强度是指单位时间内在单位传热面积上蒸发的水量，是衡量蒸发器性能的一个重要指标。

3． 何谓平衡水、自由水、结合水和非结合水？它们之间有何相互关系？

【答案】平衡水:当气体为不饱和气体时，与气体的水分分压呈平衡的物料含水量称为平衡含水量低于的水分称为平衡水，高于的水分称为自由水。

物料中大于的那当气体为饱和气体时，与气体的水分分压呈平衡的物料含水量定义为部分水分称为非结合水，小于的那部分水分称为结合水。自由水和平衡水的总合为物料的总含水量，结合水与非结合水的总合为物料的总含水量。

4． 在萃取过程中，采用普通筛板塔、填料塔一般传质效果不是很好。为了强化液液传质过程，工业上有时会采用脉冲萃取塔（包括脉冲筛板塔和脉冲填料塔），其工作原理是在塔的底部设置脉冲发生器，迫使塔内液体产生附加的脉冲运动。现有一含有少量细小悬浮物的含5%己内酰胺的废水，经有机溶剂萃取处理后放，萃取 相经蒸溶剂塔后塔底回收已内酰胺，塔顶有机溶剂回收后重新用作萃取的溶剂，假定有机溶剂与水不互溶。请你 综合考虑技术、经济等因素，分析上述萃取过程若采用脉冲筛板塔或脉冲填料塔，哪种较为合适？请说明理由； 并讨论脉冲振幅增大对萃取过程的利弊。

【答案】综合考虑技术、经济等因素，应采用脉冲筛板塔。原因在于液体中含有少量悬浮物，而填料塔的填料之间缝隙较小，在液体含有悬浮物的情况下阻力较大，易堵塞，不利于进行后续操作，同时脉冲填料塔在处理含悬 浮物液体时能耗比脉冲筛板塔大。

脉冲振幅增大的优点是有利于液体之间的充分混合，有利于萃取过程的进行，缺点是振幅过大会引起塔内萃 取过程不稳定，同时能耗大大増加。

5． 多效蒸发有何优点？为什么多效蒸发的效数有一定限制？

【答案】多效蒸发过程生产单位质量产品消耗的生蒸汽量少，操作费用低。但随效数的增加，

单位蒸汽消耗量减小的趋势减慢，操作费用降低的趋势减小，同时，随效数的増加，蒸发器生产强度降低很快，设备投资增加，因此，需根据设备费与操作费之和最小的原则核算出最佳效数。

6． 溶质渗透理论中的含义是什么？已知D , 如何表达？

【答案】溶质渗透理论中是溶质渗透时间，即每隔时间，液体发生一次完全的混合。己知D ,

当组分B 不溶解于溶剂S 时（完全不互 7． 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），

8． 蒸发器提高流体循环速度的意义有哪些？

【答案】蒸发器流体循环速度提高，可增大传热系数，从而传热速率高，并可减少溶液在加热管内析出晶体，且可减轻传热表面的污垢积存。

二、计算题

9． 高温气体在废热锅炉中

沸腾水温为的钢质列管内流过，进口温度出口温度管外已知气体一侧的对流给热系数为

设管内、外壁面温度各自为定值。

【答案】基于外表面的总传热系数为:

总温度差:

跨过管外膜层的温度差:

跨过管内膜层的温度差:

因是稳定传热，故跨过各层的传热速率相等，即:

将已知值代入前两项，即:

水侧的对流热系数为不计污垢热阻，

试求总温度差以及内、外壁面的平均温度各为多少？钢的

10．绘出三效并流加料蒸发装置流程示意图，

标出各流股的名称，说明并流加料的优、缺点。

【答案】如图所示。

（1）优点：①溶液从压强高的蒸发器流向压强低的蒸发器，可以依靠效间的压差流动，不需要泵送。②溶液进入压强和温度较低的次一效时，可产生自蒸发，因而可产生较多的二次蒸汽。

（2）缺点：各效间随着溶液浓度的增高，溶液的温度反而降低，因此沿溶液流动方向溶液黏度逐渐增高，致使传热系数逐渐下降。

图 并流多效蒸发流程

11．用板框过滤机在恒压下过滤悬浮液。若滤饼不可压缩，且过滤介质阻力可忽略不计。试求

：（1）当其他条件不变，过滤面积加倍时，获得的滤液量为原来的多少倍？（2）当其他条件不变，过滤时间减半时，获得的滤液量为原来的多少倍？（

3）当其他条件不变，过滤压强差加倍时，

获得的滤液量为原来的多少倍？

【答案】（1）过滤介质阻力忽略不计，则恒压过滤方程可变为：

（2） 于是

（3）由于滤饼不可压缩，压缩性指数s=0，因此压强增加滤饼比阻不变，由过滤常数的定义

可知，于是

12．某厂在单壳程双管程列管换热器中，用130°C 的饱和水蒸气将乙醇水溶液从25°C 加热到80°C ，列管换热器由，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，饱和水蒸气在管间冷凝。已知：钢的导热系数为乙醇水溶液在定性温度下的密度为

黏度为1.2cP ，

比热为

导热系数为