化工分離工程重點(diǎn)

1、化工分離工程復(fù)習(xí)題第一章1、求解分子傳質(zhì)問題的基本方法是什么？1）分子運(yùn)動理論2）速率表示方法（絕對、平均）3）通量2、漂流因子與主體流動有何關(guān)系？p/PBM反映了主體流動對傳質(zhì)速率的影響，定義為“漂流因子”。因PPbm，所以漂流因數(shù) p/PBM1,這表明由于有主體流動而使物質(zhì)A的傳遞速率較之單純的分子擴(kuò)散要大一些。3、氣體擴(kuò)散系數(shù)與哪些因素有關(guān)？一般來說，擴(kuò)散系數(shù)與系統(tǒng)的溫度、壓力、濃度以及物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。對于雙組分氣體 混合物，組分的擴(kuò)散系數(shù)在低壓下與濃度無關(guān)，只是溫度及壓力的函數(shù)。4、如何獲得氣體擴(kuò)散系數(shù)與液體擴(kuò)散系數(shù)？測定二元?dú)怏w擴(kuò)散系數(shù)的方法有許多種，常用的方法有蒸發(fā)管法，雙容積法，

2、液滴蒸發(fā) 法等。液體中的擴(kuò)散系數(shù)亦可通過實(shí)驗(yàn)測定或采用公式估算。5、 描述分子擴(kuò)散規(guī)律的定律是費(fèi)克第一定律。6、對流傳質(zhì)與對流傳熱有何異同？同：傳質(zhì)機(jī)理類似；傳遞的數(shù)學(xué)模型類似；數(shù)學(xué)模型的求解方法和求解結(jié)果類似。異：系數(shù)差異：傳質(zhì)：分子運(yùn)動；傳熱：能量過去7、提出對流傳質(zhì)模型的意義是：對流傳質(zhì)模型的建立，不僅使對流傳質(zhì)系數(shù)的確定得以簡 化，還可以據(jù)此對傳質(zhì)過程及設(shè)備進(jìn)行分析，確定適宜的操作條件，并對設(shè)備的強(qiáng)化、新型 高效設(shè)備的開發(fā)等作出指導(dǎo)。8、停滯膜模型、溶質(zhì)滲透模型和表面更新模型的要點(diǎn)是什么？各模型求得的傳質(zhì)系數(shù)與擴(kuò) 散系數(shù)有何關(guān)系，其模型參數(shù)是什么？停滯膜模型要點(diǎn)：當(dāng)氣液兩相相互接觸時(shí)，

3、在氣液兩相間存在著穩(wěn)定的相界面，界 面兩側(cè)各有一個很薄的停滯膜，溶質(zhì)A經(jīng)過兩膜層的傳質(zhì)方式為分子擴(kuò)散。在氣液相界面 處，氣液兩相出于平衡狀態(tài)。在兩個停滯膜以外的氣液兩相主體中，由于流體的強(qiáng)烈湍動， 各處濃度均勻一致。關(guān)系：液膜對流傳質(zhì)系數(shù)k g=D/（RTzg）,氣膜對流傳質(zhì)系數(shù)k l=D/zl 對流傳質(zhì)系數(shù)可通過分子擴(kuò)散系數(shù)D和氣膜厚度zg或液膜厚度zl來計(jì)算。模型參數(shù)：組分A 通過氣膜擴(kuò)散時(shí)氣膜厚度為模型參數(shù)，組分A通過液膜擴(kuò)散時(shí)液膜厚度為模型參數(shù)。溶質(zhì)滲透模型 要點(diǎn)：液面是由無數(shù)微笑的流體單元所構(gòu)成，當(dāng)氣液兩相出于湍流狀 態(tài)相互接觸時(shí)，液相主體中的某些流體單元運(yùn)動至界面便停滯下來。在氣液

4、未接觸前，液體 單元中溶質(zhì)的濃度和液相主體的濃度相等，接觸開始后，相界面處立即達(dá)到與氣相平衡狀態(tài)。 隨著接觸時(shí)間的延長，溶質(zhì)A通過不穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方式不斷地向液體單元中滲透。液體單元 在界面處暴露的時(shí)間是有限的，經(jīng)過時(shí)間9 c后，舊的液體單元即被新的液體單元所置換而 回到液相主體中去。在液體單元深處，仍保持原來的主體濃度不變。液體單元不斷進(jìn)行交 換，每批液體單元在界面暴露的時(shí)間9 c都是一樣的。關(guān)系：kcm=2D/(n 9 c) 1/2對流傳質(zhì) 系數(shù)可通過分子擴(kuò)散系數(shù)D和暴露時(shí)間9計(jì)算。模型參數(shù)：暴露時(shí)間。c表面更新模型要點(diǎn)：溶質(zhì)向液相內(nèi)部傳質(zhì)為非穩(wěn)態(tài)分子擴(kuò)散過程。界面上液體單 元有不同的暴露時(shí)間或

5、稱年齡，界面上各種不同年齡的液體單元都存在。不論界面上液體 單元暴露時(shí)間多長，被置換的概率是均等的。單位時(shí)間內(nèi)表面被置換的分率稱為表面更新率， 用符號S表示。關(guān)系:kcm=(DS)1/2對流傳質(zhì)系數(shù)可通過分子擴(kuò)散系數(shù)D和表面更新率S計(jì)算。 模型參數(shù)：表面更新率。9、對流傳質(zhì)系數(shù)有哪幾種求解方法，其適用情況如何？對流傳質(zhì)系數(shù)的分析解法和類比解法，僅適用于一些較為簡單的傳質(zhì)問題；由于傳質(zhì)設(shè) 備的結(jié)構(gòu)各式各樣，傳質(zhì)機(jī)理、尤其是湍流下的傳質(zhì)機(jī)理又極不完善，所以目前設(shè)計(jì)上還要 靠經(jīng)驗(yàn)方法，即通過實(shí)驗(yàn)整理出來的對流傳質(zhì)系數(shù)關(guān)聯(lián)式來計(jì)算對流傳質(zhì)系數(shù)。10、雷諾類比有何意義？雷諾類比把整個邊界層作為湍流區(qū)處理

6、，但根據(jù)邊界層理論，在湍流邊界層中，緊貼壁面總 有一層流內(nèi)層存在，在層流內(nèi)層進(jìn)行分子傳遞，只有在湍流中心才進(jìn)行渦流傳遞，故雷諾類 比有一定的局限性。第一章1、溫度和壓力對吸收過程的平衡關(guān)系有何影響？加壓和降溫有利于吸收操作，因?yàn)榧訅汉徒禍乜商岣邭怏w溶質(zhì)的溶解度。2、亨利定律的適用條件是在一定溫度小，當(dāng)總壓不很高時(shí)。3、傳質(zhì)推動力的表達(dá)方式：氣相組成差： y=y-ye，液相組成差：x=xx。氣相分壓差： p=p-pe以液相組成差：c=ce-c。4、相平衡關(guān)系在吸收過程中的作用：可以判斷傳質(zhì)進(jìn)行的方向，確定傳質(zhì)推動力的大小， 指明傳質(zhì)過程所能達(dá)到的極限。5、如何判斷吸收過程是屬于哪種過程控制對于易

7、溶氣體，H值很大，1/HkL1/kG，此時(shí)傳質(zhì)總阻力的絕大部分存在于氣膜之中， 吸收的總推動力主要用來克服氣膜阻力，這種情況稱為氣膜控制。對于難容氣體，H值很小，H/kG 關(guān)鍵組分 重組分常用解吸方法有哪些？答：（1）氣提解吸（以空氣、氮?dú)?、二氧化碳作載氣，又稱為惰性氣體氣提以水蒸氣 作載氣，同時(shí)又兼作加熱熱源的解吸常稱為汽提以吸收劑蒸汽作為載氣的解吸。）（2） 減壓解吸（3）加熱解吸（4）加熱一減壓解吸。選擇吸收劑有哪些基本原則？答：（1）溶解度 吸收劑對溶質(zhì)組分的溶解度要大，這樣可以提高吸收速率并減少吸收 劑的耗用量。（2）選擇性 吸收劑對溶質(zhì)組分要有良好的吸收能力，而對混合氣體中的 其他

8、組分無吸收或吸收甚微，否則不能直接實(shí)現(xiàn)有效的分離。（3） 揮發(fā)度操作溫度下吸收劑的蒸汽壓要低，因?yàn)槲瘴矚馔鶠槲談┱羝柡停?吸收劑的揮發(fā)度越高，其損失量便越大。（4）黏度 吸收劑在操作溫度下的黏度越低，其在塔內(nèi)的流動性越好，這有助于傳質(zhì)速率 和傳熱速率的提高。（5）所選用的吸收劑還應(yīng)盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、 價(jià)廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。什么情況下選擇化學(xué)吸收？答:凈化或精制氣體制取某種氣體的液態(tài)產(chǎn)品分離混合氣體以回收所需組分工業(yè)廢 氣的治理。第三章多組分精餾如何計(jì)算泡點(diǎn)、露點(diǎn)？泡點(diǎn)及平衡氣相組成的計(jì)算因y1+y2+yn=1，將其帶入ki=yi/xi可

9、得* MERGEFORMAT。要應(yīng)用試差法，即先假設(shè)泡點(diǎn)，根據(jù)已知的壓力和所設(shè)的溫度，求出所設(shè)的溫度，求出平衡常數(shù)，再核對* MERGEFORMAT是否等于1。若是，則所設(shè)的泡點(diǎn)正確，否則應(yīng)另設(shè)溫度，重復(fù)上面的計(jì)算，直至* MERGEFORMAT 1為止，此時(shí)的溫度和氣相溫度即為所求。露點(diǎn)和平衡液相組成的計(jì)算因x1+x2+xn=1將其帶入ki=yi/xi可得* MERGEFORMAT應(yīng)用試差法，也可用相對揮發(fā)度法。多組分精餾如何確定關(guān)鍵組分？在待分離的多組分溶液中，選取工藝中最關(guān)心的兩個組分，規(guī)定它們在塔頂和塔底產(chǎn)品中的 組成或回收率，那么在一定的分離條件下，所需的理論板層數(shù)和其他組分的組成也

10、隨之而定。 由于所選定的兩個組分對多組分溶液的分離起控制作用，故稱它們?yōu)殛P(guān)鍵組分，其中揮發(fā)度 高的那個組分稱為輕關(guān)鍵組分，揮發(fā)度低的稱為重關(guān)鍵組分。何為清晰分割，何為非清晰分割？清晰分割：若兩關(guān)鍵組分的相對揮發(fā)度相差較大，且兩者為相鄰組分，此時(shí)可認(rèn)為比重關(guān)鍵 組分還重的組分全部在塔底產(chǎn)品中，比輕關(guān)鍵組分還輕的組分全部在塔頂產(chǎn)品中，這種情況 稱為清晰分割。非清晰分割：若兩關(guān)鍵組分不是相鄰組分，則塔頂和塔底產(chǎn)品中必有中間組分；或者，若進(jìn) 料中關(guān)鍵組分的相對揮發(fā)度與關(guān)鍵組分的相差不大，則塔頂產(chǎn)品中就含有比重關(guān)鍵組分還重 的組分，塔底產(chǎn)品中就會含有比輕關(guān)鍵組分還輕的組分。上述兩種情況稱為非清晰分割。多

11、組分精餾如何確定最小回流比？恩德伍德公式:* MERGEFORMAT *MERGEFORMAT* MERGEFORMAT先用試差法求出。，再求出Rmin多組分精餾如何進(jìn)行進(jìn)料板位置確定計(jì)算？仿照兩組分精餾計(jì)算中所采用的方法;若為泡點(diǎn)進(jìn)料，則用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：* MERGEFORMAT 2 第四章1、塔板有哪些主要類型？塔板可分為：降液管式塔板和無降液管式塔板降液管式塔板：泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板、噴射型塔板（舌型塔板、浮舌塔板、斜孔 塔板）2、板式塔的流體力學(xué)性能包括哪些方面？塔板上氣液兩相的接觸狀態(tài)1）鼓泡接觸狀態(tài)2）蜂窩狀接觸狀態(tài)3）泡沫接觸狀態(tài)4）噴射接觸狀態(tài)氣體通過塔板的壓降塔板上的

12、液面落差3、異常操作現(xiàn)象，是如何形成的？塔板的異常操作現(xiàn)象包括漏液、液泛和液沫夾帶。漏液形成原因：氣速太小和板面上液面落差所引起的氣流分布不均勻，在塔板液體入口處，液層較厚，往往出現(xiàn)漏液液沫夾帶 形成原因：上升氣流穿過塔板上層時(shí)，必然將部分液體分散成微小液滴，氣 體夾帶著這些液滴在板間的空間上升，如液滴來不及沉降分離，則將隨氣體進(jìn)入上層塔板， 這就是液沫夾帶現(xiàn)象。影響霧沫夾帶量的因素很多，最主要的是空塔氣速和塔板間距?？账?氣速減小及塔板間距增大，可使液沫夾帶量減小。液泛 形成原因：液泛的形成與氣液兩相的流量有關(guān)。對一定的液體流量，氣速過大會 形成液泛；反之，對一定的氣體流量，液量過大可能發(fā)生

13、液泛。還與塔板結(jié)構(gòu)，特別是塔板 間距等參數(shù)有關(guān)。4、評價(jià)踏板性能的指標(biāo)有哪些方面，開發(fā)新型塔板應(yīng)考慮哪些問題？性能指標(biāo)：生產(chǎn)能力大，即單位塔截面上氣體和液體的通量大踏板效率高，即完成一定的分離任務(wù)所需的板數(shù)少壓降低，即氣體通過單板的壓降低，能耗低操作彈性大，當(dāng)操作的氣液負(fù)荷波動時(shí)仍能維持板效率的基本穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便，造價(jià)低廉新型塔板應(yīng)滿足高效率、大通量、高操作彈性、低壓力降的要求。5、塔板負(fù)荷性能圖的構(gòu)造如 何？霧沫夾帶線液相負(fù)荷下限線漏液線液相負(fù)荷上限線液泛線6、填料有哪些主要類型?散裝填料1）拉西環(huán)填料2）鮑爾環(huán)填料3）階梯環(huán)填料4）弧鞍填料5）矩鞍填料6）金屬環(huán)矩鞍 填料7）

14、球形填料規(guī)整填料1）格柵填料2）波紋填料3）脈沖填料7、填料的幾何特性包括哪些參數(shù)？填料的幾何特性主要包括：比表面積、空隙率、填料因子。8、填料塔吸收塔泛點(diǎn)速度如何確定？填料的泛點(diǎn)氣速由貝恩-霍根關(guān)聯(lián)式進(jìn)行計(jì)算：埃克特通用關(guān)聯(lián)圖：第五章萃取操作的基本原理是什么？在液體混合物中加入一個與基本不相混溶的液體作為溶劑，造成第二相；利用原料液中各組 分在兩個液相之間的分配關(guān)系來分離液體混合物。共軛相、聯(lián)結(jié)線、臨界混溶點(diǎn)、輔助曲線各表示何意義？曲線以內(nèi)的區(qū)域?yàn)閮上鄥^(qū)，以外的區(qū)域?yàn)榫鄥^(qū)，位于兩相區(qū)內(nèi)的混合物分為兩個互相平衡 的液相，稱為共軛相。聯(lián)結(jié)兩共軛液相組成的直線稱為聯(lián)結(jié)線。輔助曲線與溶解度曲線相交

15、，得交點(diǎn)P，通過P點(diǎn)的聯(lián)結(jié)線無限短，即該點(diǎn)所代表的平衡液 相無共軛相，相當(dāng)于該系統(tǒng)的臨界狀態(tài)，故該點(diǎn)P為臨界混溶點(diǎn)。輔助曲線：通過已知點(diǎn)R1、R2等分別作底邊BS的平行線，再通過相應(yīng)聯(lián)結(jié)線的另一端點(diǎn) E1、E2等分別作左側(cè)邊AB邊的平行線，這些平行線分別交與F、G，聯(lián)接這些點(diǎn)所得平 滑曲線即為輔助曲線。分配系數(shù)和選擇性系數(shù)各表示什么意義？分配系數(shù)：ka=y/xa分配系數(shù)k表達(dá)了溶質(zhì)在兩個平衡液相中的分配關(guān)系。Ka值越大，萃取分離的效果越好。aKa值與聯(lián)結(jié)線的斜率有關(guān)，同一物系，ka值隨溫度和組成而變。選擇性系數(shù)：p =ka/kb (kkb為組分A、B的分配系數(shù))選擇性系數(shù)為組分A、B的分配系數(shù)

16、之比，若p 1,則A、B組分能分離，且p越大，越易 分離；若p =1，則A、B組分不能用此萃取劑分離。溶解度曲線和分配曲線有何聯(lián)系？以溶解度曲線上的萃余相R中組分A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)xa為橫坐標(biāo)，以萃取相E中組分A的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為縱坐標(biāo)，則可以在x一y直角坐標(biāo)圖上得到表示這一對共軛相組成的點(diǎn)，每一對共軛 相可得一個點(diǎn)，將這些點(diǎn)相連接即可得分配曲線。分配曲線表達(dá)了溶質(zhì)A在互成平衡的E 相與R相中的分配關(guān)系。單級萃取如何計(jì)算？多級錯流萃取有何特點(diǎn)？1).每一級均加入新鮮萃取劑；2).萃取后的萃取相作為下一級的原料液；3).多級錯流萃 取的總?cè)軇┯昧康扔诟骷壢軇┯昧恐停?). 一般各級溶劑用量均相等。多級錯

17、流萃取的級數(shù)如何計(jì)算？B與S部分互溶：B 與 S 不互溶：n=lnXF(Y/K) /Xn(YS/K) /ln (1+AQ多級逆流萃取如何計(jì)算？n=ln(11/Am) (XfYs/K) /(Xn 一Y/K) +1/A/ lnA”為強(qiáng)化萃取傳質(zhì)過程采取哪些措施？脈沖、振蕩、轉(zhuǎn)盤膜分離原理如何？膜分離過程是利用流體混合物中組分在特定的半透膜中遷移速度的不同，經(jīng)半透膜的滲透作 用，改變混合物的組成，達(dá)到組分間的分離。 原料混合物通過膜后被分離成一個截留物 和一個透過物。通常原料混合物、截留物、透過物為液體或氣體。半透膜可以是薄的均質(zhì)聚 合物膜，也可以是多孔聚合物、陶瓷或金屬材料的薄膜。有時(shí)在膜的透過物一側(cè)加入一個吹 掃流體以幫助移除透過物。超臨界萃取原