第二章 吸收
1. 从手册中查得101.33 KPa 、25 ℃时，若100 g 水中含氨1 g ，则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987 KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H (kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。
解：（1） 求H 由33NH NH C P H
*
=
.求算.
已知：30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出：
以100g 水为基准，因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为
31000/kg m .则：
3333
31/17
0.582/1001
1000
0.582
/0.590/()
0.987NH NH NH a C kmol m H C P kmol m kP *=
=+∴===? (2). 求m .由333
333330.987
0.00974
101.33
1/17
0.0105
1/17100/18
0.00974
/0.928
0.0105
NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x m y x **
**==
=
===+=== 2. 101.33 kpa 、10 ℃时，氧气在水中的溶解度可用p O2=3.31×106x 表示。式中：P O2为氧在气相中的分压，kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。
解： 氧在空气中的摩尔分数为0.21.故：
222
26
6
101.330.2121.2821.28 6.4310
3.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小，故可以认为X x ≈ 即：2266.4310O O X x -≈=?
所以：溶解度6522232()6.431032
1.1410()/()11.4118()g O kg O kg H O m H O --????==?=?????
3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2，其余为空气。混合气体的温度为30 ℃，总压强为506.6 kPa 。从手册中查得30 ℃时CO 2在水中的亨利系数E =1.88x105 KPa ，试求溶解度系数H (kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m ，并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。
解：(1). 求H 由2H O
H EM ρ
=
求算.
243
5
1000 2.95510/()1.881018
a H O
H kmol m kP EM ρ
-=
=
=???? (2). 求m
5
1.8810371506.6
E
m ρ?===
(1) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (2)
(3)
2255
506.60.0210.1310.13 5.39101.8810
CO a
CO P kP P x E **
-=?====?? 因x 很小，故可近似认为X x ≈
55
2222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=??????
????
??
=???
??
故100克水中溶有220.01318CO gCO
4．在101.33 kPa 、0 ℃下的O 2与CO 混合气体中发生稳定的分子扩散过程。已知相距0.2 cm 的两截面上O 2的分压分别为13.33 kPa 和6.67 kPa ，又知扩散系数为0.185 cm 2/s ，试计算下列两种情况下O 2的传递速率，kmol/(m 2·s)： (1) O 2与CO 两种气体作等分子反向扩散。 (2) CO 气体为停滞组分。
解： （1） 等分子反向扩散时2O 的传递速率：
12252312552
3
()0.185/ 1.8510/.273101.325.0.221013.33. 6.671.8510(13.33 6.67) 2.7110(/)8.314273210
A A A a A a A a
A D
N P P RTZ
D cm s m s T K
P kP Z cm m P kP P kP N kmol m s -----=-==?====?==?∴=?-=?????
（2） 2O 通过停滞CO 的扩散速率
52123152 1.8510101.33101.33 6.67
()ln ln
8.314273210101.3313.333.0110/B A A A Bm B P DP DP N P P RTZP RTZ P kmol m s
---??-=-==???-=?? 5． 一浅盘内存有2 mm 厚的水层，在20 ℃的恒定温度下逐渐蒸发并扩散到大气中。假定扩散始终是通过一层厚度为5 mm 的静止空气膜层，此空气膜层以外的水蒸气分压为零。扩散系数为2.60×10-5 m 2/s ，大气压强为101.33 KPa 。求蒸干水层所需的时间。
解： 这是属于组分()A 通过停滞组分的扩散。
已知扩散距离（静止空气膜厚度）为3510Z m -=?.水层表面的水蒸气分压(20)C o 的饱和水蒸气压力为1 2.3346A a P kP =. 静止空气膜层以外;水蒸气分压为0P =
522.610/.101.33.27320293a D m s P kP T K -=?==+=
单位面积上单位时间的水分蒸发量为
52123162 2.610101.33101.33
()ln ln
8.314293510101.33 2.33465.0310/()
B A A A Bm B P DP DP N P P RTZP RTZ P kmol m s ---??=-==???-=?? 故液面下降速度：
685.0310189.0710/998.2A A L d N M m s d δθρ--???===? 水层蒸干的时间：
348
510 2.20510 6.125/9.0710
h h s h d d θθ--?===?=? 6. 试根据马克斯韦尔-吉利兰公式分别估算0 ℃、101.33 kPa 时氨和氯化氢在空气中的扩散系数D (m 2/s)，并将计算结果与表2-2中的数据相比较。
解：(1). 氨在空气中的扩散系数. 查表2.4知道，空气的分子体积：
329.9/B V cm mol =
氨的分子体积：
325.8/A V cm mol =
又知29/.17/B A M g mol M g mol ==
则0.101.33a C kP o 时，氨在空气中的扩散系数可由Maxwea Gilliland :式计算.
3
53/21/2
521/31/3
11
4.3610(273)()17291061410/101.33(2
5.8)(29.9)NH D m s --???+==????+??
(2) 同理求得
521.32310/D m s -=?
7. 在101.33 kPa 、27 ℃下用水吸收混于空气中的甲醇蒸气。甲醇在气、液两相中的组成都很低，平衡关系服从亨利定律。已知溶解度系数H =1.955 kmol/(m 3·kPa)，气膜吸收系数k G =1.55×10-5 kmol/(m 2·s·kPa)，液膜吸收系数k L =2.08×10-5 kmol/(m 2·kmol/m 3)。试求总吸收系数K G ，并算出气膜阻力在总阻力中所占百分数。
解： 总吸收系数
5255
11
1.12210/()11
11
1.5510 1.955
2.0810G a G C
K kmol m s kP k Hk ---=
=
=???++
???
气膜P 助在点P 助中所占百分数.
1/ 1.122
72.31/1/ 1.55
G G C k k Hk ==+o o
8. 在吸收塔内用水吸收棍子空气中的甲醇，操作温度27 ℃，压强101.33 KPa 。稳定操作状况下塔内某截面上的气相甲醇分压为5 kPa ，液相中甲醇组成为2.11 kmol/m 3。试根据上题中的有关数据算出该截面上的吸收速率。
解： 吸收速率()A G A A N K P P *=- 由上题已求出521.12210/()G a k kmol m s kP -=??? 又知：31.955/()a H kmol m kP =? 则该截面上气相甲醇的平衡分压为
/ 2.11/1.955 1.08.5.
A a A a P C H kP P kP *====
则
5522
1.12210(5 1.08) 4.410/()0.1583/()
A N kmol m s kmol m h --=??-=??=?
9. 在逆流操作的吸收塔中，于101.33 kpa 、25 ℃下用清水吸收混合气中的H 2S ，将其组成由2%降至0.196 (体积)。该系统符合亨利定律。亨利系数
E=5.52×16 kPa。若取吸收剂用量为理论最小用量的12倍，试计算操作液气比
及出口液相组成
若压强改为1013 kPa，其他条件不变，
再求手及
解： （1） 求101.33a kP 下，操作液气比及出口液相组成。
4
1112222 5.5210545.
101.330.020.0204
110.020.001
0.001110.001
E m P y Y y y Y y X ?======--=
==--= 最小液气比12min 1
20.02040.001
()518.0.0204/545Y Y L Y V X m --===-
操作液气比为min 1.2() 1.2518622.L L
V V
=?=?=
出口液相浓度
12125
()10(0.02040.001) 3.1210622
V
X X Y Y L
-=+
-=+?-=?
（2） 求1013a kP 下的操作液气比及出口液组成
4
5.5210545.
1013
E m P ?=== 则：
'12min 12
0.02040.0001
()51.8
0.0204/5451.251.862.2Y Y L Y V X m
L
V
--===-=?= 出口液相组成：
''
41
212'1
()0(0.02040.001) 3.121062.2
V X X Y Y L -=+-=+?-=?
11. 在101.33 kPa 下用水吸收据于空气中的氨。已知氨的摩尔分数为0.1，混合气体于40 ℃下进入塔底，体积流量为0.556 m 3/s ，空塔气速为1.2 m/s 。吸收剂用量为理论最小用量的1.1倍，氨的吸收率为95%，且已估算出塔内气相体
积吸收总系数的平均值为0.1112。在操作条件下的气液平衡关系为，试求塔径及填料层高度。
解：
121212min 1
2
11220.1
0.111110.1
(1)0.1111(10.95)0.005555.0.
0.11110.005555
() 2.47.
0.11112.61.1 2.47 2.72.1()(0.11110.005555)00.0388.
2.722.60.956.
2.72
1G Y Y Y X Y Y L Y V X m
L
V
V X Y Y X L mV S L N ?==-=-=?-==--===-=?==-+=?-+=====o 122210.1111
ln[(1)]ln[(10.956)0.956]13.8110.9560.005555
Y Y S S S Y Y **
--+=-?+=--- 塔截面积：
20.556/1.20.463.m Ω==
塔径：
0.77.D m =
=
又知：0.556273
0.90.0195/.22.427340
V kmol s =??=+ 则：
0.0195
0.38.0.11120.463
G Ya V H m K =
==Ω?o 塔上填料层高度：
0.3813.8 5.23.G G Z H N m =?=?=o o
12．在吸收塔中用清水吸收混合气中的SO 2，气体流量为5000 m 3(标准)/h ，其中SO 2占10%，要求SO 2回收率为95%。气、液逆流接触，在塔的操作条件
下SO 2在两相间的平衡关系近似为。试
求：
(1) 若取用水量为最小用量的15倍，用水量应为多少? (2) 在上述条件下，用图解法求所需理论塔板数;
(3) 如仍用(2)中求出的理论板数，而要求回收率从95%提高到98%，用水量应增加到多少?
解：（1） 求用水量：
1212min 12
min (0.10
0.1111
10.10
0.1111(10.95)0.005565000
(10.10)201/.22.4
()201(0.1110.00556)5100/.
0.1111026.7
1.5 1.551007650/.
Y Y V kmol h V Y Y L kmol h X X L L kmol h *==-=?-==
?-=-?-===--==?=水） （2） 求理论板数
()a 梯级图解法
1122201()(0.11110.00556)0.00277.7650
V X Y Y X L =
-+=?-= 在Y X -直角坐标图中给出平衡线.26.77oE CY *=?及操作线BT
由图中B 点开始在操作线与平衡线之间画梯级 得理论板层数 5.5T N =
()b 用克列姆塞尔算图
295.0X ?==o o 则相对回收率12120.11110.00556
0.950.1111
Y Y Y mX ?--=
==-
在理论最小用水量下，T N =∞，J 据此查图221-得：
min 0.95A = 而
min
0.95L mV
= min (1.5 1.50.951.50.9526.72017650/L L mV
kmol h
==?=???=水）
查图221-（或由式277c -计算）可知当：
1.43.0.95L
A mV
?=
==时 5.5T N =
两种方法解得的结果相同。 （3） 求98ρ=o o 时所需增加的水量
用克列姆塞尔法估算，已知：'0.98. 5.5T N ?== 据此查图221-得' 1.75A =.
则：' 1.75 1.7526.72019390/.L mV kmol h ==??= 故需要增加的用水量
'4()(939076501740/ 3.1310/.L L kmol h kg h -=-==?水水）
13. 在一个接触效能相当于8层理论塔板的筛板塔内，用一种摩尔质量为250、密度为则900 kg/m 3的不挥发油吸收捏于空气中的丁烧。塔内操作压强为101.33 kPa ，温度为15 ℃，进塔气体含丁烷5%(体积)，要求回收率为95%。丁
烷在15 ℃时的蒸气压强为194.5 kPa ，液相密度为58O kg/m 3假定拉乌尔定律及道尔顿定律适用，求：
(1) 回收每1 m 3丁烷需用溶剂油多少(m 3)?
(2) 若操作压强改为304.O kPa ，而其他条件不变，则上述溶剂油耗量将是多少(m 3)?
解： (1). 由拉乌尔定律.
194.5
1.9
2.101.33
p y x x x p *=
=?=o 由于为低组成吸收，可以认为 1.92Y X *=
122210.05
0.0526.0.0
10.05
(1)0.0526(10.95)0.00263.Y X Y Y Y ?*=
===-=-=?-= 由克列姆塞尔方程得到：
11122121120.0526ln ln
0.0263080.05260.00263
ln ln 0T Y Y Y Y Y N Y Y Y Y Y *****
*
----=?=---- 解得：
1110.042
0.042
0.022.
1.92 1.92
Y Y X **==== 由此可知，每回收1kmol 丁烷所需纯溶剂油数量为
1211
45.50.0220
kmol X X ==--(丁烷）（油）
/kmol 丁烷的摩尔质量为58.08.则回收每31m 液体丁烷所需溶剂油的体积为
33
45.5250/900126.2/58.08/580
m m ?=（丁烷）
（油）
(2). 若304.0.p kPa =则：
194.5
0.6398.0.6398.304.0
y x x Y X **=
=?= 因为20X =故20Y *=
10.042.Y *=(条件未变，仍用上法求得)
11120.0420.0656.
0.6398
11
15.24/0.06560
Y X m kmol kmol x x *=====--（丁烷）（油）
33
15.24250190042.28/58.08/580
m m ?=（油）（液体丁烷）
14. 在一逆流吸收塔中用三乙醇胶水溶液吸收混于气态烃中的H 2S ，进塔气相含H 2S 2.91%(体积)，要求吸收率不低于99%，操作温度300 K ，压强为101.33
kPa ，平衡关系为，进塔液体为新鲜溶
剂，出塔液体中H 2S 组成为0.013 kmol(H 2S )/kmol(溶剂)。已知单位塔截面上单位时间流过的惰性气体量为0.015 kmol/(m 2·s)，气相体积吸收总系数为0.000395 kmol/(m 3·s·kPa)，求所需填料层高度。
解：12G G Ya m
V Y Y Z H N K Y -=?=Ωo o V （）
已知：
121111220.0291
0.03
10.0291
(1)0.03(10.99)0.00030.013.20.0130.0260.0
Y Y Y X Y mX X Y ?**=
=-=-=?-====?=== 则：2(0.030.026)0.0003
0.00143.
0.030.026ln 0.0003
0.000395101.330.04/()
m Ya G Y K K ap kmol m S --==-==?=?V
又知：
20.015/()0.015
0.375.
0.04
0.030.000320.8
0.00143
0.37520.87.8.
G G V
kmol m s H m N Z m =?Ω
∴==-===?=o o 15．有一吸收塔，填料层高度为3 m ，操作压强为101.33 KPa ，温度为20 ℃，用清水吸收棍于空气中的氨。
混合气质量流速G =58O kg/(m 2·h)，含氨6%(体积)，吸收率为99%;水的质量流速W =770 kg/(m 2·h)。该塔在等温下逆流操作，平衡关系为
。K Ga 与气相质量流速的0.8次方成正
比而与液相质量流速大体无关。试计算当操作条件分别作下列改变时，填料层高度应如何改变才能保持原来的吸收率(塔径 不变)：(1) 操作压强增大一倍;(2) 液体流量增大一倍;(3) 气体流量增大一倍。
解： 已知
12213,101.325,293.
0.06
0.0638.0.
10.06
(1)0.0638(10.99)0.000638a Z m p kP T k Y X Y Y ?====
==-=-=?-= 混合气体的平均摩尔质量
221222
290.94170.0628.28/580(10.06)19.28/()28.2877042.78/()18
0.919.280.4056
42.78
1
ln[(1)()]
110.06380
ln[(10.4056)0.4056]
10.40560.000638OG M kg kml V kmol m h L kmol m h mV S L Y mX N S S S Y mX =?+?==?-=?Ω==?Ω?===-=-+---=
?-+-=6.884
3
0.43586.884OG OG Z H m
N ===
（1） '2p p =
由于''m p m p
=故''''
'
'''12''
221
/0.90.452
0.4519.280.2028
42.78
1ln[()(1)]110.06380ln[(10.2028)0.2028]10.20280.00063805.496
OG OG Ya G m mp p mV S L Y m X N S S S Y m X V V
H K K ap ==?
=?===-=-+---=?-+--===
ΩΩ
Q
故：
''
''''10.43580.21792
0.2179 5.496 1.198.OG OG OG OG
OG OG H P
H P
P H H m P Z H N m ===?==?=?= 填料层高度比原来减少了3 1.198 1.802m -= （2）
''''21
0.40560.202825.496.
OG L L
mV mV S L L V N ==
==?== （计算过程同（1））.
液体流速的增加对G K a 无显著影响.
'0.4358.OG OG H H m ==
则：''' 5.4960.4358 2.395.OG OG Z N H m =?=?= 即所需填料层高度较原来减少了3 2.3950.605m -= (3)
'''
'2(2)
20.40560.8112
1
ln[100(10.8112)0.8112]15.8
10.8112
OG V V
mV m V S L L
N ====?==?-+=- 气体质量流速增大时，总吸收系数G K a 相应增大.
0.8
''
0.8
0.8'0.20.2
'0.8
'''()22220.43580.501.215.80.5017.92.
Ga Ga Ga Ga
OG OG Ga Ga OG OG K V V K K K V
V V H H m K p K p Z H N m ∝======?=ΩΩ
=?=?=
即所需填料层高度较原来增加7.923 4.92m -=
16. 要在一个板式塔中用清水吸收混于空气中的丙醇蒸气。混合气体流量为30 kmol/h ，其中含丙醇1%(体积)。要求吸收率达到90%，用水量为90 kmol/h 。该塔在101.33 KPa 、27 ℃下等温操作，丙醇在气、液两相中的平衡关系为
，求所需理论板数。
解：
121121230(10.01)29.7/.
0.010.0101
10.01
(1)0.0101(10.90)0.00101
90/()29.7(0.01010.00101)
00.003.
90
A V kmol h Y Y Y L kmol h
V Y Y X X L ?=?-===-=-=?-==-?-=+=+=
由题意知 2.53m =则：
90 1.19772.5329.7
L A mV =
==? 又因为20X =.则：
0.90
1.19770.90ln 1ln 110.901 5.05ln ln1.1977
T A A N A
????
==-----=
=
-= 第三章 2. 解：(1) 塔径 两种填料的φ值如下.
5050 4.5mm mm mm ??陶瓷拉西环(乱堆)：2051/m φ= 2525 2.5mm mm mm ??陶瓷拉西环(乱堆)：4501/m φ=
比较两种填料的φ值可知，小填料的泛点气速应比大填料的低，故应接小填料计算塔径.
0.50.5
4000 1.16()()0.163700 1.161050
c v v L W W ρρ=?=? 由图(318)-中的乱堆填料泛点线查得
20.2
40.1210000.952.
1050V F L L
L g φρμμρρ?ρ====水
故：
1.568/.
0.80.8 1.588 1.254/F F m s m s μμμ=
=
===?= 塔径：
0.444.D m === (2). 压强降
因两段填料层具有不同的φ值，故塔内流动阻力应分两段计算. 上层：2525 2.5.mm mm mm ??乱堆瓷环
220.220.5
(1.25)4500.952 1.16
(1.06)0.0767.9.811050(
)()0.163V L L V L V L
u g W W φ?ρμρρρ???=?=?=
由图(318)-查得
329.81/314/.a a p
P m P m Z
=?=V 则全塔压降1373.4531458437.a p P =?+?=V 总
3. 解： 查附录知.331.205/,998.2/, 1.005V L L a kg m kg m mP S ρρμ===? 可查得两种填料的φ值为 瓷拉西环:
2525 2.54501/mm mm mm
m
φ??=?
金属鲍尔环：25250.61601/mm mm mm
m
φ??=?
0.50.5
1.205(
)()5()0.174998.2
V L V L W W ρρ=?= 由图(318)-查得
对应于此横坐标数值的纵坐标值(乱堆填料泛点线)
20.2
0.1F V L u g φ?ρμρ=
化工原理第二版夏清，贾绍义 课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版） 社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分率）的苯-甲苯混合液，若外压为99kPa，试求该溶液的饱和温度。苯 和甲苯的饱和蒸汽压数据见例1-1附表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气液平衡数据 查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B *，P A *，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B *)/(P A *-P B *)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x 图数据。
以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表 根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C 5H 12 ）和正己烷（C 6 H 14 ）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 13.3kPa下该 溶液的平衡数据。 温度 C 5H 12 223.1 233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C 6H 14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相同温度下C 5H 12 （A）和C 6 H 14 （B）的饱和蒸汽压 以t = 248.2℃时为例，当t = 248.2℃时 P B * = 1.3kPa 查得P A *= 6.843kPa 得到其他温度下A?B的饱和蒸汽压如下表 t(℃) 248 251 259.1 260.6 275.1 276.9 279 289 291.7 304.8 309.3 P A *(kPa) 6.843 8.00012.472 13.30026.600 29.484 33.42548.873 53.200 89.000101.300 P B *(kPa) 1.300 1.634 2.600 2.826 5.027 5.300 8.000 13.300 15.694 26.600 33.250 利用拉乌尔定律计算平衡数据 平衡液相组成以260.6℃时为例 当t= 260.6℃时 x = (P-P B *)/(P A *-P B *) =（13.3-2.826）/（13.3-2.826）= 1 平衡气相组成以260.6℃为例 当t= 260.6℃时 y = P A *x/P = 13.3×1/13.3 = 1 同理得出其他温度下平衡气液相组成列表如下 t(℃) 260.6 275.1 276.9 279 289 x 1 0.3835 0.3308 0.0285 0
第二章 吸收 1. 从手册中查得101.33 KPa 、25 ℃时，若100 g 水中含氨1 g ，则此溶液上方的氨气平衡分压为0.987 KPa 。已知在此组成范围内溶液服从亨利定律，试求溶解度系数H (kmol/ (m 3·kPa))及相平衡常数m 。 解：（1） 求H 由33NH NH C P H *=.求算. 已知：30.987NH a P kP *=.相应的溶液浓度3NH C 可用如下方法算出： 以100g 水为基准，因为溶液很稀.故可近似认为其密度与水相同.并取其值为31000/kg m .则： 3333 31/170.582/1001 1000 0.582/0.590/()0.987NH NH NH a C kmol m H C P kmol m kP *= =+∴===? (2). 求m .由333 333330.9870.00974101.331/170.01051/17100/18 0.00974/0.9280.0105NH NH NH NH NH NH NH NH y m x P y P x m y x ** **=== ===+=== 2. 101.33 kpa 、10 ℃时，氧气在水中的溶解度可用p O2=3.31×106x 表示。式中：P O2为氧在气相中的分压，kPa 、x 为氧在液相中的摩尔分数。试求在此温度及压强下与空气充分接触后的水中，每立方米溶有多少克氧。 解： 氧在空气中的摩尔分数为0.21.故：
222 266101.330.2121.2821.28 6.43103.31106 3.3110O O a O O P Py kP P x -==?====??? 因2O x 值甚小，故可以认为X x ≈ 即：2266.4310O O X x -≈=? 所以：溶解度6522232()6.431032 1.1410()/()11.4118()g O kg O kg H O m H O --????==?=????? 3. 某混合气体中含有2%(体积)CO 2，其余为空气。混合气体的温度为30 ℃，总压强为506.6 kPa 。从手册中查得30 ℃时CO 2在水中的亨利系数E =1.88x105 KPa ，试求溶解度系数H (kmol/（m 3·kPa 、）)及相平衡常数m ，并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。 解：(1). 求H 由2H O H EM ρ =求算. 24351000 2.95510/()1.881018 a H O H kmol m kP EM ρ -===???? (2). 求m 5 1.8810371506.6E m ρ?=== (1) 当0.02y =时.100g 水溶解的2CO (2) (3) 2255506.60.0210.1310.13 5.39101.8810CO a CO P kP P x E ** -=?====?? 因x 很小，故可近似认为X x ≈ 552222422()()445.3910 5.3910()()18()()1.31810()kmol CO kg CO X kmol H O kg H O kg CO kg H O ---????=?=????????????=?????
六吸收 浓度换算 甲醇15%(质量)的水溶液, 其密度为970Kg/m3, 试计算该溶液中甲醇的: (1)摩尔分率; (2)摩尔比; (3)质量比; (4)质量浓度; (5)摩尔浓度。 分子扩散 估算1atm及293K下氯化氢气体(HCl)在(1)空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。 一小管充以丙酮,液面距管口1.1cm,20℃空气以一定速度吹过管口,经5 小时后液面下降到离管口2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg] , 丙酮液密度为 7900[kg/m3],计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数。 浅盘内盛水。水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定传质阻力相当于3mm厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。 一填料塔在常压和295K下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。在塔内某处，氨在气相中的组成y a=5%(摩尔百分率)。液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量N A = 10 - 4[kmol/m2·S],气相扩散系数D G=[cm2/s],求气膜的当量厚度。 相平衡与亨利定律 温度为10℃的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%，求达到平衡时氧在水中的最大浓度, （以[g/m3]、摩尔分率表示）及溶解度系数。以[g/m3·atm]及 [kmol/m3·Pa]表示。 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压) (A)Y增大一倍; (B)P增大一倍;(C)Y减小一倍; (D)P减小一倍。 25℃及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3，与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后, (1)CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少? (2)刚开始接触时的总传质推动力ΔP,Δx各为多少？气液达到平衡时的总传质推动力又为多少？
第二章流体输送机械 1、泵流量泵单位时间输送液体体积量 2、压头流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率有效功率与轴功率的比值 4、轴功率电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的 能量 6、气缚现象因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系 的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力， 体 液体汽化，产生对泵损害或吸不上液 10、安装高度泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 、单选择题（每题2 分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工 作，开大出口阀门将导致（） A送水量增加，整个管路阻力损失减少
B 送水量增加，整个管路阻力损失增大 C 送水量增加，泵的轴功率不变 D 送水量增加，泵的轴功率下降 2、 以下不是离心式通风机的性能参数 ( ) A 风量 B 扬程 C 效率 D 静风压 3、 往复泵适用于 ( ) A 大流量且流量要求特别均匀的场合 介质腐蚀性特别强的场合 流量较小，扬程较 高的场合 投资较小的场合 4、离心通风机的全风压等于 ( ) 静风压加通风机出口的动压 离心通风机出口与进 口间的压差 离心通风机出口的压力 动风压加静风压 ( ) B D 型 D sh 型 5、 以下型号的泵不是水泵 A B 型 C F 型 6、 离心泵的调节阀 ( ) 只能安在进口管路上 只能安在出口管路上 安装在进口管路和出口管路上均可 只能安在旁路上 D 7、 离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值 A 包括内能在内的总能量 C 压能 8、 流体经过泵后，压力增大 A ? p B ? C ? p / ?g D ? D 2 ?p N/m 2 ， p /? p /2 g 机械能 位能(即实际的升扬高度) 则单位重量流体压能的增加为 9、 离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能 A C 10、 11、 A B 泵壳和叶轮 B 泵壳 D 离心泵停车时要 ( ) A 叶轮 叶轮和导轮 先关出口阀后断电 先断电后关出口阀 先关出口阀先断电均可 单级式的先断电，多级式的先关出口阀 lOOmm b O 意思是() 100mmH 2O 100mm 2bO D 离心通风机的铭牌上标明的全风压为 输任何条件的气体介质全风压都达 输送空气时不论流量多少，全风压都可达 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为 输送20C, 101325Pa 空气，在效率最高时, C D 1 2 、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关 A 当 地大气压力 B 输送液体的温度 100mm 2bO 全风压为 100mm 2bO D ( )
化工原理教案（下册） 第一章蒸馏（下册） 1. 教学目的 通过本章的学习，掌握蒸馏的基本概念和蒸馏过程的基本计算方法。 2. 教学重点 （1）两组分理想物系的汽液平衡关系 （2）蒸馏过程的原理 （3）两组分连续精馏过程的计算（物料衡算与进料热状况的影响、理论板层数的计算与回流比的影响、塔板效率） 3. 教学难点 进料热状况参数及对精馏的影响；多侧线的精馏塔理论板层数的求解；间歇精馏的计算。 4. 本章学习应注意的问题 （1）汽液平衡关系是精馏过程计算的基础，要理解平衡常数、相对挥发度等基本概念，熟练地运用汽液平衡关系进行有关计算。 （2）两组分连续精馏过程计算的主要内容是物料衡算、理论板层数的计算及塔高和塔径的计算，涉及到进料热状况、最小回流比和回流比、塔板效率等诸多概念，要理解上述概念，熟练地掌握各计算公式之间的联系。 （3）两组分连续精馏过程计算所涉及的公式较多，学习时不要机械地记忆，应注意掌握其推导过程。 （4）塔板效率计算通常需联立操作线方程、汽液平衡方程及塔板效率定义式，应注意给出有关组成可计算塔板效率；给出塔板效率亦可计算有关组成。计算时应注意所求塔板的位置和类型（是理论板还是实际板）。 5. 教学方法 以课堂讲授为主，辅之以课堂讨论和习题课进行巩固和强化训练。 6. 本章学习资料 (1)夏清等.化工原理,下册. 天津: 天津大学出版社, 2005 (2)姚玉英等. 化工原理,下册. 天津: 天津大学出版社, 1999 (3)大连理工大学. 化工原理,下册. 大连: 大连理工大学出版社, 1992 (4) 贾绍义，柴诚敬.化工传质与分离过程.北京：化学工业出版社，2001 (5) 蒋维钧，雷良恒，刘茂林.化工原理,下册.北京：清华大学出版社， 1993 1-1 蒸馏过程概述与汽液平衡关系
化工原理第二版夏清，贾绍义课后习题解答 （夏清、贾绍义主编.化工原理第二版（下册）.天津大学出版）社,2011.8.） 第1章蒸馏 1.已知含苯0.5（摩尔分
率）的苯-甲苯混合液，若 外压为99kPa，试求该溶液 的饱和温度。苯和甲苯的饱 和蒸汽压数据见例1-1附 表。 t（℃） 80.1 85 90 95 100 105 x 0.962 0.748 0.552 0.386 0.236 0.11 解：利用拉乌尔定律计算气 液平衡数据
查例1-1附表可的得到不同温度下纯组分苯和甲苯的饱和蒸汽压P B*，P A*，由于总压 P = 99kPa，则由x = (P-P B*)/(P A*-P B*)可得出液相组成，这样就可以得到一组绘平衡t-x图数据。 以t = 80.1℃为例 x =（99-40）/（101.33-40）= 0.962 同理得到其他温度下液相组成如下表
根据表中数据绘出饱和液体线即泡点线 由图可得出当x = 0.5时，相应的温度为92℃ 2.正戊烷（C5H12）和正己烷（C6H14）的饱和蒸汽压数据列于本题附表，试求P = 1 3.3kPa下该溶液的平衡数据。 温度 C5H12 223.1
233.0 244.0 251.0 260.6 275.1 291.7 309.3 K C6H14 248.2 259.1 276.9 279.0 289.0 304.8 322.8 341.9 饱和蒸汽压(kPa) 1.3 2.6 5.3 8.0 13.3 26.6 53.2 101.3 解：根据附表数据得出相 同温度下C5H12（A）和C6H14（B）的饱和蒸汽压
第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和2的混合气体中，2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..020251102 y Y y = ==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解3, 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数//117 =0．010*******／18 x = + 浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中3的量为 /3 11017n kmol -=? 溶液的体积 /.3 3101109982 V m -=? 溶液中 3的浓度//.333 11017==0．581／101109982 n c kmol m V --?=? 或 . 39982 00105058218 s s c x kmol m M ρ= = ?=．．／ 3 与水的摩尔比的计算 //117 0010610018 X = =． 或 ..00105001061100105 x X x = ==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。 吸收率的定义为
12 2 11 1Y Y Y Y Y η-= ==-被吸收的溶质量原料气中溶质量 解 原料气中3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11) 101 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中3的摩尔比为 () (2) 1 1109011100111Y Y η=-=-?=（） 摩尔分数 (22) 200111 =0010981100111 Y y Y = =++ 气液相平衡 【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3 NH 的平衡 分压为798。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3 kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。 总压为100kPa 。 解 液相中3 NH 的摩尔分数/.//117 0010511710018 x = =+ 气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P kPa ＝ 亨利系数 *./.0798*******E p x ===／ 液相中3NH 的浓度 /./.333 11017 0581 101109982 n c kmol m V --?===?／ 溶解度系数 /*./../()3 058107980728H c p kmol m kPa ===? 液相中3NH 的摩尔分数 //117 0010511710018 x = =+．／ 气相的平衡摩尔分数 **.0798100y p p ==／／ 相平衡常数 * (0798) 07610000105 y m x == =? 或 //.76100076m E p === 【5-5】空气中氧的体积分数为21%，试求总压为.101325kPa ，温度为10℃时，3 1m 水中最大可能溶解多少克氧？已知10℃时氧在水中的
化工原理（上）各章主要知识点 三大守恒定律：质量守恒定律——物料衡算；能量守恒定律——能量衡算；动量守恒定律——动量衡算 第一节 流体静止的基本方程 一、密度 1. 气体密度：RT pM V m = = ρ 2. 液体均相混合物密度： n m a a a ρρρρn 22111+++=Λ （m ρ—混合液体的密度，a —各组分质量分数，n ρ—各组 分密度） 3. 气体混合物密度：n n m ρ?ρ?ρ?ρ+++=Λ2211（m ρ—混合气体的密度，?—各组分体积分数） 4. 压力或温度改变时，密度随之改变很小的流体成为不可压缩流体（液体）；若有显著的改变则称为可压缩流体（气体）。 二、.压力表示方法 1、常见压力单位及其换算关系： mmHg O mH MPa kPa Pa atm 76033.101013.03.10110130012===== 2、压力的两种基准表示：绝压（以绝对真空为基准）、表压（真空度）（以当地大气压为基准，由压力表或真空表测出） 表压 = 绝压—当地大气压 真空度 = 当地大气压—绝压 三、流体静力学方程 1、静止流体内部任一点的压力，称为该点的经压力，其特点为： （1）从各方向作用于某点上的静压力相等； （2）静压力的方向垂直于任一通过该点的作用平面； （3）在重力场中，同一水平面面上各点的静压力相等，高度不同的水平面的经压力岁位置的高低而变化。 2、流体静力学方程（适用于重力场中静止的、连续的不可压缩流体） )(2112z z g p p -+=ρ )(2121z z g p g p -+=ρρ p z g p =ρ（容器内盛液体，上部与大气相通，g p ρ/—静压头，“头”—液位高度，p z —位压头 或位头） 上式表明：静止流体内部某一水平面上的压力与其位置及流体密度有关，所在位置与低则压力愈大。 四、流体静力学方程的应用 1、U 形管压差计 指示液要与被测流体不互溶，且其密度比被测流体的大。 测量液体：)()(12021z z g gR p p -+-=-ρρρ 测量气体： gR p p 021ρ=- 2、双液体U 形管压差计 gR p p )(1221ρρ-=- 第二节 流体流动的基本方程 一、基本概念 1、体积流量（流量s V ）：流体单位时间内流过管路任意流量截面（管路横截面）的体积。单位为13 -?s m 2、质量流量（s m ）：单位时间内流过任意流通截面积的质量。单位为1 -?s kg s s V m ρ=
第二章流体输送机械 一、名词解释（每题2分） 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 2、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 4、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 10、安装高度 泵正常工作时，泵入口到液面的垂直距离 11、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 14、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题（每题2分） 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中，若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少
Ｂ送水量增加，整个管路阻力损失增大 Ｃ送水量增加，泵的轴功率不变 Ｄ送水量增加，泵的轴功率下降A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) Ａ风量Ｂ扬程Ｃ效率Ｄ静风压B 3、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 Ｃ流量较小，扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合C 4、离心通风机的全风压等于( ) Ａ静风压加通风机出口的动压 Ｂ离心通风机出口与进口间的压差 Ｃ离心通风机出口的压力 Ｄ动风压加静风压D 5、以下型号的泵不是水泵( ) ＡＢ型ＢＤ型 ＣＦ型Ｄｓｈ型C 6、离心泵的调节阀( ) Ａ只能安在进口管路上 Ｂ只能安在出口管路上 Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可 Ｄ只能安在旁路上B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值( ) Ａ包括内能在内的总能量Ｂ机械能 Ｃ压能Ｄ位能（即实际的升扬高度）B 8、流体经过泵后，压力增大p N/m2，则单位重量流体压能的增加为( ) A p B p/ C p/g D p/2g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( ) A 泵壳和叶轮 B 叶轮 C 泵壳 D 叶轮和导轮C 10、离心泵停车时要( ) Ａ先关出口阀后断电 Ｂ先断电后关出口阀 Ｃ先关出口阀先断电均可 Ｄ单级式的先断电，多级式的先关出口阀A 11、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2O意思是( ) A 输任何条件的气体介质全风压都达100mmH2O B 输送空气时不论流量多少，全风压都可达100mmH2O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mmH2O D 输送20℃，101325Pa空气，在效率最高时，全风压为100mmH2O D 12、离心泵的允许吸上真空高度与以下因素无关( ) Ａ当地大气压力Ｂ输送液体的温度
《化工原理》重要公式 第一章 流体流动 牛顿粘性定律 dy du μ τ= 静力学方程 g z p g z p 22 11 +=+ρρ 机械能守恒式 f e h u g z p h u g z p +++=+++2 222222111 ρρ 动量守恒 )(12X X m X u u q F -=∑ 雷诺数 μμρ dG du ==Re 阻力损失 22 u d l h f λ= ????d q d u h V f ∞∞ 层流 Re 64=λ 或 232d ul h f ρμ= 局部阻力 2 2 u h f ζ= 当量直径 ∏ =A d e 4 孔板流量计 ρP ?=20 0A C q V ， g R i )(ρρ-=?P 第二章 流体输送机械 管路特性 242)(8V e q g d d l z g p H πζλ ρ+∑+?+?= 泵的有效功率 e V e H gq P ρ= 泵效率 a e P P =η 最大允许安装高度 100][-∑--= f V g H g p g p H ρρ]5.0)[(+-r NPSH 风机全压换算 ρ ρ''T T p p = 第四章 流体通过颗粒层的流动 物料衡算： 三个去向： 滤液V ，滤饼中固体）（饼ε-1V ，滤饼中液体ε饼V 过滤速率基本方程 )(22 e V V KA d dV +=τ ， 其中 φμ 012r K S -?=P 恒速过滤 τ22 2 KA VV V e =+
恒压过滤 τ222KA VV V e =+ 生产能力 τ ∑= V Q 回转真空过滤 e e q q n K q -+=2? 板框压滤机洗涤时间(0=e q ,0=S ) τμμτV V W W W W 8P P ??= 第五章 颗粒的沉降和流态化 斯托克斯沉降公式 μ ρρ18)(2 g d u p p t -=， 2Re
第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和CO 2的混合气体中，CO 2的体积分数为20%，求其摩尔分数y 和摩尔比Y 各为多少？ 解 因摩尔分数=体积分数，.02y =摩尔分数 摩尔比 ..02 0251102 y Y y = ==--． 【5-2】 20℃的l00g 水中溶解lgNH 3, NH 3在溶液中的组成用摩尔分数x 、浓度c 及摩尔比X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数//117 =0．010*******／18 x = + 浓度c 的计算20℃，溶液的密度用水的密度./39982s kg m ρ=代替。 溶液中NH 3的量为 /3 11017n k m o l -=? 溶液的体积 /.33101109982 V m -=? 溶液中NH 3的浓度//.333 11017==0．581／101109982 n c kmol m V --?=? 或 . 39982 00105058218 s s c x kmol m M ρ= = ?=．．／ NH 3与水的摩尔比的计算 或 ..00105001061100105 x X x = ==--． 【5-3】进入吸收器的混合气体中，NH 3的体积分数为10%，吸收率为90%，求离开吸收器时NH 3的组成，以摩尔比Y 和摩尔分数y 表示。 吸收率的定义为 解 原料气中NH 3的摩尔分数0.1y = 摩尔比 (11101) 01111101 y Y y = ==-- 吸收器出口混合气中NH 3的摩尔比为 摩尔分数 (22200111) =0010981100111 Y y Y = =++ 气液相平衡 【5-4】 l00g 水中溶解lg 3 NH ，查得20℃时溶液上方3NH 的平衡分压为798Pa 。此稀溶液的气液相平衡关系服从亨利定律，试求亨利系数E(单位为kPa )、溶解度系数H[单位为/()3kmol m kPa ?]和相平衡常数m 。总压为100kPa 。 解 液相中3NH 的摩尔分数/.//117 0010511710018 x = =+ 气相中3NH 的平衡分压 *.0798 P k P a ＝
气体吸收 1. 在温度为40 ℃、压力为 kPa 的条件下，测得溶液上方氨的平衡分压为 kPa 时，氨在水中的溶解度为 g (NH 3)/1 000 g(H 2O)。试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。 解：水溶液中氨的摩尔分数为 76.6 170.075 76.61000 1718 x ==+ 由 *p Ex = 亨利系数为 *15.0kPa 200.00.075 p E x = ==kPa 相平衡常数为 t 200.0 1.974101.3 E m p = == 由于氨水的浓度较低，溶液的密度可按纯水的密度计算。40 ℃时水的密度为 992.2ρ=kg/m 3 溶解度系数为 kPa) kmol/(m 2760kPa)kmol/(m 1802002 99233S ?=??= = ...EM H ρ 3. 在总压为 kPa 的条件下，采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。测得在塔的某一截面上，氨的气、液相组成分别为0.032y =、3 1.06koml/m c =。气膜吸收系数kG=×10-6 kmol/(m2·s ·kPa)，液膜吸收系数kL=×10-4 m/s 。假设操作条件下平衡关系服从亨利定律，溶解度系数H ＝ kmol/(m3·kPa)。 （1）试计算以p ?、c ?表示的总推动力和相应的总吸收系数； （2）试分析该过程的控制因素。 解：(1) 以气相分压差表示的总推动力为 t 1.06 *(110.50.032)kPa 2.0740.725c p p p p y H ?=-=- =?-=kPa 其对应的总吸收系数为 246 G L G 11111 ()(m s kPa)/kmol 0.725 1.5510 5.210 K Hk k --=+=+?????
流体输送设备一章习题及答案 一、选择题 1、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生( )。A A. 气缚现象； B. 汽蚀现象； C. 汽化现象； D. 气浮现象。 2、离心泵最常用的调节方法是( )。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变压出管路中阀门的开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 3、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后获得的( )。B A. 包括内能在内的总能量； B. 机械能； C. 压能； D. 位能（即实际的升扬高度）。 4、离心泵的扬程是( )。D A. 实际的升扬高度； B. 泵的吸液高度； C. 液体出泵和进泵的压差换算成液柱高度 D. 单位重量液体出泵和进泵的机械能差值。 5、某同学进行离心泵特性曲线测定实验，启动泵后，出水管不出水，泵进口处真空计指示真空度很高，他对故障原因作出了正确判断，排除了故障，你认为以下可能的原因中，哪一个是真正的原因( )。C A. 水温太高； B. 真空计坏了； C. 吸入管路堵塞； D. 排出管路堵塞。 6、为避免发生气蚀现象，应使离心泵内的最低压力（）输送温度下液体的饱和蒸汽压。A A. 大于； B. 小于； C. 等于。 7、流量调节，离心泵常用（），往复泵常用（）。A；C A. 出口阀 B. 进口阀 C. 旁路阀 8、欲送润滑油到高压压缩机的气缸中，应采用（）。输送大流量，低粘度的液体应采用（）。C；A A. 离心泵； B. 往复泵； C. 齿轮泵。 9、1m3 气体经风机所获得能量，称为（）。A A. 全风压； B. 静风压； C. 扬程。 10、往复泵在启动之前，必须将出口阀（）。A A. 打开； B. 关闭； C. 半开。 11、用离心泵从河中抽水，当河面水位下降时，泵提供的流量减少了，其原因是（）。C A. 发生了气缚现象； B. 泵特性曲线变了； C. 管路特性曲线变了。 12、离心泵启动前_____，是为了防止气缚现象发生。D A 灌水； B 放气； C 灌油； D 灌泵。 13、离心泵装置中_____的滤网可以阻拦液体中的固体颗粒被吸入而堵塞管道和泵壳。A A. 吸入管路； B. 排出管路； C. 调节管路； D. 分支管路。 14、为提高离心泵的经济指标，宜采用_____ 叶片。B A 前弯； B 后弯； C 垂直； D 水平。 15、离心泵最常用的调节方法是（）。B A. 改变吸入管路中阀门开度； B. 改变排出管路中阀门开度； C. 安置回流支路，改变循环量的大小； D. 车削离心泵的叶轮。 16、往复泵的_____ 调节是采用回路调节装置。C A. 容积； B. 体积； C. 流量； D. 流速。 二、填空题
绪 论 1. 从基本单位换算入手，将下列物理量的单位换算为SI 单位。 （1）水的黏度μ= g/(cm ·s) （2）密度ρ= kgf ?s 2/m 4 （3）某物质的比热容C P = BTU/(lb ·℉) （4）传质系数K G = kmol/(m 2 ?h ?atm) （5）表面张力σ=74 dyn/cm （6）导热系数λ=1 kcal/(m ?h ?℃) 解：本题为物理量的单位换算。 （1）水的黏度 基本物理量的换算关系为 1 kg=1000 g ，1 m=100 cm 则 )s Pa 1056.8s m kg 1056.81m 100cm 1000g 1kg s cm g 00856.044??=??=? ? ? ????????????? ???=--μ （2）密度 基本物理量的换算关系为 1 kgf= N ，1 N=1 kg ?m/s 2 则 3 242m kg 13501N s m 1kg 1kgf N 81.9m s kgf 6.138=?? ?? ????????????????=ρ （3）从附录二查出有关基本物理量的换算关系为 1 BTU= kJ ，l b= kg o o 51F C 9 = 则 ()C kg kJ 005.1C 95F 10.4536kg 1lb 1BTU kJ 055.1F lb BTU 24.0??=?? ? ????????????????????????=p c （4）传质系数 基本物理量的换算关系为 1 h=3600 s ，1 atm= kPa 则 ()kPa s m kmol 10378.9101.33kPa 1atm 3600s h 1atm h m kmol 2.342 52G ???=?? ??????????????????=-K （5）表面张力 基本物理量的换算关系为 1 dyn=1×10–5 N 1 m=100 cm 则 m N 104.71m 100cm 1dyn N 101cm dyn 742 5 --?=????? ??????????????=σ （6）导热系数 基本物理量的换算关系为 1 kcal=×103 J ，1 h=3600 s
第五章 吸收 相组成的换算 【5-1】 空气和 CO 2 的混合气体中， CO 2的体积分数为 20%，求其摩尔分数 y 和摩尔比 Y 各为多少？ 解 因摩尔分数 =体积分数， y 0.2 摩尔分数 y 0 2 摩尔比 Y . 025． 1 y 1 0 2 . 【5-2】 20℃的 l00g 水中溶解 lgNH 3, NH 3 在溶液中的组成用摩尔分数 x 、浓度 c 及摩尔 比 X 表示时，各为多少？ 解 摩尔分数 x 1 / 17 =0．0105 1 / 17 100／18 浓度 c 的计算 20℃，溶液的密度用水的密度 s 998 .2kg / m 3 代替。 3 n 1 10 3 / 17kmol 溶液中 NH 的量为 溶液的体积 V 101 10 3 / 998.2 m 3 溶液中 NH 3 的浓度 n 1 10 3 /17 3 c = =0．581 ／ m V 101 10 3 998 2 kmol /. s 998 2 3 或 c x . 0 0105 0 582 M s 18 ． ． kmol ／m NH 3 与水的摩尔比的计算 1 /17 X 0．0106 100 / 18 x 0 0105 或 X . 0．0106 1 x 1 0 0105 . 【 5-3 】进入吸收器的混合气体中， NH 3 的体积分数为 10%，吸收率为 90%，求离开吸收器 时 NH 3 的组成，以摩尔比 Y 和摩尔分数 y 表示。 吸收率的定义为 被吸收的溶质量 Y 1 Y 2 1 Y 2 原料气中溶质量 1 1 Y Y 解 原料气中 NH 3 的摩尔分数 y 0.1 1 0 1 摩尔比 1 y . 0 111 1 1 0 1 Y 1 y . 吸收器出口混合气中 NH 3 的摩尔比为 Y 1 Y （1 09）0111 0 0111 2 ( ) 1 .. . 摩尔分数 Y 2 = 0 0111 0 01098 y 2 1 1 . Y 2 0 0111 . . 气液相平衡 【 5-4 】 l00g 水中溶解 lg NH 3 ，查得 20℃时溶液上方 NH 3 的平衡分压为 798Pa 。此稀
第七章传质与分离过程概论 1 ?在吸收塔中用水吸收混于空气中的氨。已知入塔混合气中氨含量为5.5% （质量分 数, 下同），吸收后出塔气体中氨含量为0.2%,试讣算进、出塔气体中氨的摩尔比人、打。 解：先计算进、出塔气体中氨的摩尔分数川和乃。 0.055/17 y. = ------------------------------- = 0.0903 0.055/17 + 0.945/29 0.002/17 儿= -------------------- =0.0034 ' ? 0.002/17 + 0.998/29 进、岀塔气体中氨的摩尔比X 、Y?为 0.0034 ----------- =0.0034 1-0.0034 由讣算可知，当混合物中某组分的摩尔分数很小时，摩尔比近似等于摩尔分数。 2.试证明由组分A 和B 组成的双组分混合物系统，下列关系式成立: M < M R d.v A z ?、 」 A o A (1) d 叩 A = ------------------------------------- 2 &A M A +XR M B ) (2) 邑)2 Afn H ， A A / A A = -------- IV A t 竺「0.0993 1-0.0903 du A 解: (1) M."A A = X A M A + A B A/ B V A A/A + ~ A A )" B A/A A A 由于 dw A dT" A A/A (x A Af A + A B .W B )-X A A/A (A/A -A/ b ) J W A J W B CV A +5) X A +“B i (2)
浓度换算 2.1 甲醇15%(质量)的水溶液, 其密度为970Kg/m 3, 试计算该溶液中甲醇的 (1) 摩尔分率; (2)摩尔比; (3)质量比; (4)质量浓度; (5)摩尔浓度。 分子扩散 2.2估算1atm及293K下氯化氢气体(HCI)在⑴空气,(2)水(极稀盐酸)中的扩散系数。 2.3 一小管充以丙酮，液面距管口1.1cm,20 C空气以一定速度吹过管口，经5小时后液面下降到离管口 2.05cm,大气压为750[mmHg],丙酮的蒸汽压为180[mmHg],丙酮液密度为7900[kg/m 3], 计算丙酮蒸汽在空气中的扩散系数。 2.4浅盘内盛水。水深5mm,在1atm又298K下靠分子扩散逐渐蒸发到大气中。假定传质阻力相当于3mm 厚的静止气层,气层外的水蒸压可忽略,求蒸发完所需的时间。 2.5 一填料塔在常压和295K 下操作，用水除去含氨混合气体中的氨。在塔内某处，氨在气相中的组成y a=5%(摩尔百分率)。液相氨的平衡分压P=660Pa,物质通量N A = 10 - 4[kmol/m 2 S],气相扩散系数D G=0.24[cm2/s],求气膜的当量厚度。 相平衡与亨利定律 2.6温度为10C的常压空气与水接触，氧在空气中的体积百分率为21%,求达到平衡时氧在 水中的最大浓度，(以[g/m3]、摩尔分率表示)及溶解度系数。以[g/m3atm]及[kmol/m 3 Pa]表示。 2.7 当系统服从亨利定律时，对同一温度和液相浓度，如果总压增大一倍则与之平衡的气相浓度(或分压) (A)Y 增大一倍; (B)P 增大一倍;(C)Y 减小一倍; (D)P 减小一倍。 2.8 25 C及1atm下,含CO220%,空气80%(体积%)的气体1m3,与1m3的清水在容积2m3的密闭容器中接触进行传质,试问气液达到平衡后, (1) CO2在水中的最终浓度及剩余气体的总压为多少？ ⑵刚开始接触时的总传质推动力△ P, △各为多
第二章流体输送机械 一、名词解释(每题2分) 1、泵流量 泵单位时间输送液体体积量 ２、压头 流体输送设备为单位重量流体所提供的能量 3、效率 有效功率与轴功率的比值 ４、轴功率 电机为泵轴所提供的功率 5、理论压头 具有无限多叶片的离心泵为单位重量理想流体所提供的能量 6、气缚现象 因为泵中存在气体而导致吸不上液体的现象 7、离心泵特性曲线 在一定转速下，离心泵主要性能参数与流量关系的曲线 8、最佳工作点 效率最高时所对应的工作点 9、气蚀现象 泵入口的压力低于所输送液体同温度的饱和蒸汽压力，液体汽化，产生对泵损害或吸不上液体 １0、安装高度 泵正常工作时,泵入口到液面的垂直距离 1１、允许吸上真空度 泵吸入口允许的最低真空度 12、气蚀余量 泵入口的动压头和静压头高于液体饱和蒸汽压头的数值 13、泵的工作点 管路特性曲线与泵的特性曲线的交点 1４、风压 风机为单位体积的流体所提供的能量 15、风量 风机单位时间所输送的气体量，并以进口状态计 二、单选择题(每题2分) 1、用离心泵将水池的水抽吸到水塔中,若离心泵在正常操作范围内工作，开大出口阀门将导致（） Ａ送水量增加，整个管路阻力损失减少
Ｂ送水量增加,整个管路阻力损失增大 C送水量增加，泵的轴功率不变 D 送水量增加,泵的轴功率下降 A 2、以下不是离心式通风机的性能参数( ) A 风量 B 扬程 C 效率Ｄ静风压 B ３、往复泵适用于( ) Ａ大流量且流量要求特别均匀的场合 Ｂ介质腐蚀性特别强的场合 C 流量较小,扬程较高的场合 Ｄ投资较小的场合C ４、离心通风机的全风压等于( ） Ａ静风压加通风机出口的动压 B 离心通风机出口与进口间的压差 C离心通风机出口的压力 D 动风压加静风压 D 5、以下型号的泵不是水泵( ） ＡB型ＢD型 C F型 D sh型Ｃ 6、离心泵的调节阀( ) Ａ只能安在进口管路上 Ｂ只能安在出口管路上 Ｃ安装在进口管路和出口管路上均可 Ｄ只能安在旁路上 B 7、离心泵的扬程，是指单位重量流体经过泵后以下能量的增加值(） Ａ包括内能在内的总能量 B 机械能 Ｃ压能 D 位能(即实际的升扬高度) B ８、流体经过泵后,压力增大?p N/ｍ2，则单位重量流体压能的增加为( ) A?p B?p／ρ C ?p/ρg D?p/2g C 9、离心泵的下列部件是用来将动能转变为压能( ) A 泵壳和叶轮Ｂ叶轮 C 泵壳Ｄ叶轮和导轮Ｃ １0、离心泵停车时要（) A 先关出口阀后断电 Ｂ先断电后关出口阀 Ｃ先关出口阀先断电均可 Ｄ单级式的先断电,多级式的先关出口阀Ａ １1、离心通风机的铭牌上标明的全风压为100mmH2Ｏ意思是（) Ａ输任何条件的气体介质全风压都达100mmH２O B输送空气时不论流量多少,全风压都可达100mｍH２O C 输送任何气体介质当效率最高时，全风压为100mｍＨ２O Ｄ输送20℃，10１3２５Pａ空气,在效率最高时，全风压为100mmH2O D